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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda ~e@>zoM'^  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 utlpY1#q/  
在C++中,STL的很多算法都要求使用者提供一个函数对象。例如for_each函数,会要求用户提供一个表明“行为”的函数对象。以vector<bool>为例,如果想使用for_each对其中的各元素全部赋值为true,一般需要这么一个函数对象, w> xV  
gLE7Edcp6V  
.r+hERcB  
r C[6lIP  
  class filler 02AI%OOH  
  { >yJ-4lgZ  
public : 5wC* ?>/  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} 4y}"Hy  
} ; MVCl.o  
"()sb?&  
bVr*h2 p  
这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决: !SHj$Jwa'  
\ u+xa{b|  
H/~?@CE(YC  
/DS?}I.*]  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); O$ !* %TL  
C.!_]Pxs  
 PWgDFL?  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 ~:sE:9$z  
&ogt2<1W  
w8~K/>!f  
O';ew)tI  
二. 战前分析 IF k  
首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。 B`#h{)[  
开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码 x;BbTBc>  
'3l$al:H^  
Y^ve:Z  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); Vs 0 SXj  
  /* --------------------------------------------- */ zjX7C~h^Q  
vector < int *> vp( 10 ); "u' )g&   
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); jkrx]`A{~  
/* --------------------------------------------- */ BZ+-p5]-  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2);  h=RD O  
/* --------------------------------------------- */ v$|mo;6  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); rE!1wc>L  
  /* --------------------------------------------- */ *8g<R  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); XbvDi+R 2A  
/* --------------------------------------------- */ ^Ip3A  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); 3-wD^4)O,  
q@#BPu"\l  
+S{  
f5dR 5G  
看了之后,我们可以思考一些问题: uVU`tDzd:  
1._1, _2是什么? o#i ]"  
显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。 Re:T9K'e  
2._1 = 1是在做什么? +GNWF% zN  
既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。 ^3I'y UsY  
Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。 6!7Pm>ml  
.{rbw9  
}#N]0I)JI  
三. 动工 s^|\9%WD  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: MR9/Y:Nm  
KXBL eR&^  
L=1 ~ f-  
s^C;>  
template < typename T > saK;[&I*  
class assignment {gkwOMW  
  { Gi$gtLtN h  
T value; 2>y:N.  
public : Z$2L~j"=!  
assignment( const T & v) : value(v) {} L~0& Q  
template < typename T2 > 71iRG*O  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } ua& @GXvZ  
} ; j=3-Qk`"/|  
O2#S: ~h  
,nE&Me&#J  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 C6k4g75U2  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment }$)&{d G  
,Aa|Bd]b  
{rGYRn,  
ph^4GBR   
  class holder ,t~sV@ap  
  { G,DOBA  
public : cF.mb*$K  
template < typename T > 8W{~wg`  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const d^aNR Lv  
  { {[3YJkrM  
  return assignment < T > (t); ^CQ1I0  
} NWISS  
} ; i:k-"  
rt.[,m  
i_Ar<9a~  
由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上: 9v?V  
f'_ S1\  
  static holder _1; 3}4#I_<$F@  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 1o#vhk/ "+  
A+2oh3  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); Qp69Sk@H{  
而不用手动写一个函数对象。 Q&wYc{TUbm  
#<}kISV0  
N9*UMVU  
%c0z)R~  
四. 问题分析 { y/-:=S)A  
虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。 @W)/\AZ3  
1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。 ^Jtl;Q  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 00qZw?%K  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 ?z"YC&Tp  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 U$09p;~$Ww  
r /yHmEk&  
五. 问题1:一致性 `r.N  
首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?| |KaR n;BM  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 KL~AzLI  
R\ q):,  
struct holder @ay|]w  
  { &:#A+4&  
  // yjv&4pIc1  
  template < typename T > s<#N]mp'   
T &   operator ()( const T & r) const i0i`k^bA  
  { nr<.YeJ  
  return (T & )r; \d$Rd")w  
} UhA_1A'B  
} ; S ]b xQa+  
VK$zq5D  
这样的话assignment也必须相应改动: $$~a=q,P[  
 I9Om#m  
template < typename Left, typename Right > N=<=dp(  
class assignment 7A[Ogro  
  { @dl<-  
Left l; vhNohCt  
Right r; s/PhXf\MN  
public : z^9E;  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} {)uU6z {'  
template < typename T2 > M0 L-u  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } [nC4/V+-  
} ; *CT.G'bQX  
?0m?7{  
同时,holder的operator=也需要改动: ac3_L$X[  
@7]\y7D  
template < typename T > <YSg~T  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const fxOE]d8v  
  { e %&  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); }eI`Qg  
} CJ:uYXJJ:z  
KDX$.$#  
好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。 IF^[^^v+H  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 CBIT`k.+  
"s> >V,  
return l(rhs) = r; M-vC>u3Y  
在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。 VZIKjrKs  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: r /^'Xj'(  
"W3W:vl!  
template < typename Tp > 8Y7 @D$=w  
class constant_t #*\Ry/9Q  
  { l-Fmn/V  
  const Tp t; cJ2y)`  
public : i5Eeg`NMl  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} i{P%{hVb  
template < typename T > cu:-MpE  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const #*+;B93 )  
  {  w}"!l G  
  return t; |iAEDZn  
} fHLFeSfH  
} ; S'|lU@P Cl  
BU'Ki \  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 $m{{,&}k  
下面就可以修改holder的operator=了 oO8]lHS?@  
xP42xv9U  
template < typename T > /#@LRN<oCq  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const ?{?Vy9'B  
  { c 3}x)aQ  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); &^AzIfX}Gw  
} Ia=&.,xub  
*>G ^!e.u  
同时也要修改assignment的operator() f(^33k  
*h>OW  
template < typename T2 > bJANZn|H  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } bGhhh/n  
现在代码看起来就很一致了。 $#F;xys  
N'I?fWN!;R  
六. 问题2:链式操作 #)Ep(2  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 A&D2T  
其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。 _F! :(@}  
事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。 D`1I;Tb#  
比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。 Tw?Pp8'  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct l kI8 {  
(MZ A  
template < typename T > e6Wl7&@6  
struct result_1 3S;>ki4(0  
  { /,=Wy"0TJ  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; ": mCZUt  
} ; I:r($m  
H't`Q&]a  
那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为: Bk\*0B  
?psOj%  
template < typename T > K!pxDW}  
struct   ref Ej-=y2j{g  
  { &z7N\n  
typedef T & reference; L%TxP6z4A  
} ; \Mobq  
template < typename T > L&+% Wd~  
struct   ref < T &> `HE>%=]b  
  { qpluk!  
typedef T & reference; [GcA.ABz  
} ; XHU<4l:kl  
l|4xKBCV]  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: z:0-aDe M  
T2c_vY   
template < typename T > 3Yn:fsy  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const q g) Af  
  { Dx9$H++6$X  
  return l(t) = r(t); ~ex~(AWh  
} BaNU}@  
可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。 Enq6K1@%G  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 FCS5@l,'<  
ymzPJ??!  
有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么 A>rWGo.{E  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: G_7ks]u-  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 _47j9m]f  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 TWl(\<&+)  
最后的布局是: eSQzjR*  
                Add vV$hGS(f~  
              /   \ 8`R +y  
            Divide   5 '<*CD_2t-  
            /   \ j\jL[hG_  
          _1     3 mjkw&2  
似乎一切都解决了?不。 &r 5&6p  
你可以想象一下一个完整的Lambda库,它必然能够重载C++几乎所有的操作符。假设其重载了10个操作符,那么至少会有10个代表这些操作符的functor类。大体上来讲,每一种操作符所对应的functor都应当能够由链式操作产生别的任意一种操作符所对应的functor。(例如:*_1 = 2既是由operator*的functor产生operator=的functor)。可想而知这样一共能产生10*10=100种产生方式。这是对编码的一个大挑战。 8AC. 2 v?_  
如何简化这个问题呢?我们不妨假定,任意一种操作符的functor,都能够产生任意一种操作符的functor,这样,每一种操作符的functor都拥有一样的产生方案。如果某种转换确实是不合法的(例如:A/B=C无论如何也不可能合法),那么在试图产生新functor的时候会出现编译错误。幸好C++的模版是如果不使用就不编译的,因此这种编译错误不会干扰到正常的使用,这正是我们所要的。 _E x*%Qf.  
OK,我们的方法呼之欲出了。既然所有的functor都具有一样的产生方案,那么不如大家都不要实现,等到最后统一的在所有的functor里面加上这么一系列的产生代码吧。例如,如果要添加从某functor XXX到operator=的functor的产生代码: i-Ge *?  
l,^i5t'  
template < typename Right > 0|K/=dh5+  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const mE3SiR "  
Right & rt) const [qjAq@@N#q  
  { K%aPl~e  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); 5<:VJC<  
} <IHFD^3|j  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 Nv*E .|G  
XXX指的是原来的functor的类型,picker_maker<T>是一个类型变换的trait,如果T是一个常量,那么他会返回constant_t<T>,否则返回T本身。 =2vMw]  
因此如果该函数声明在assignment的内部,那么就实现了连等,如果声明在的dereference(解引用)的内部,就允许(*A = B)的行为发生。 #buV;!_!E?  
最后,如何把这些函数塞到各个functor的声明里边呢?当然可以用宏,但是。。。大家都知道这样不好。 priT 7!  
除了宏之外还可以用的方式就是继承。我们可以写一个类叫做picker,该类实现了所有的如上的产生函数。然后让所有的functor继承自它。 ]IbPWBX  
且慢,也许立刻就有人跳出来说:这样的话那个XXX怎么写呢?这样不是会导致循环依赖么?这样不是会有downcast么? D=q;+,Pc  
正解,让picker做基类确实不是一个好主意。反过来,让picker继承functor却是一个不错的方法。下面是picker的声明: Tvksf!ba  
1b %T_a  
template < class Action > &?5{z\;1"  
class picker : public Action } K hq  
  { %FR^[H]  
public : #sm_.?P  
picker( const Action & act) : Action(act) {} I!soV0V U]  
  // all the operator overloaded 3_j C sX  
} ; ,:dEEL+>c  
cA (e "N  
Picker<T>继承自T,唯一的作用就是给T添加上了各种操作符的重载函数。 [Q.4]K2  
现在所有参与行动的functor都要套上一层picker, _1被声明为 picker<holder>, 并且holder中所重载的操作符除了operator()之外全部被移到了picker内。而picker中的操作符重载的返回的functor也必须套上一个picker: #$vhC u<I  
HIWmh4o/.  
template < typename Right > kS\.  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const |)72E[lL  
  { 7S~9E2N  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); DS,FVh".|  
} EZwdx  
-'p@ lk  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > "o5gQTwb  
使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。 l:5CM[mZ  
~QEXB*X-g'  
template < typename T >   struct picker_maker HC;I0&v>  
  { 6E\\`FE4y  
typedef picker < constant_t < T >   > result; M~{P',l*  
} ; M_e$l`"G  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > :(?hLH.W[  
  { w;SH>Ax:  
typedef picker < T > result; "<jEI /  
} ; ,;=( )-  
,p/b$d1p  
下面总的结构就有了: l SVW}t  
functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。 S'-`\%@7  
picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。 ,b.4uJg'  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 ^ Mvsq)  
至此链式操作完美实现。 ?:''VM.  
YaJ{"'}  
";S*[d.2tA  
七. 问题3 ch,Zk )y:_  
如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。 : ! iPn%  
}fZ =T4r  
template < typename T1, typename T2 > PqJ*   
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const c%LB|(@j{  
  { >eG&gc@$1$  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); `j!2uRFe>  
} yL3<X w|  
`F+x]<m!  
很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2: iZq@W3GL C  
kW2nrkF  
template < typename T1, typename T2 > W6xjqNU  
struct result_2 EAd:`X,Y  
  { X,Q=n2X?3  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; 4wj|  
} ; hte9l)  
5 *pN<S  
显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢? aEqI51I  
这个差事就留给了holder自己。 ~h^}W$pO  
    AIxBZt7{b  
t-4 R7`A<  
template < int Order > `)C`_g3Ew  
class holder; $H:h(ia:  
template <> .iN*V|n  
class holder < 1 > `Ig2f$}  
  { FPUR0myCU  
public : B%g:Z  
template < typename T > ;7n*PBUJJ  
  struct result_1 *JC{G^|Y  
  { &P{p\v2Y  
  typedef T & result; F%+rOT<5  
} ; "`3 ^M vC  
template < typename T1, typename T2 > s^?sJUj  
  struct result_2 >eTgP._  
  { q>:&xR"ra  
  typedef T1 & result; 7CL@i L Tq  
} ; HJ1\FO9\  
template < typename T > w$;*~Qc  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const aLk2#1$g  
  { (DMnwqr  
  return (T & )r; 6BN(^y#-X  
} n25tr'=  
template < typename T1, typename T2 > -%V-'X5  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const OZ14-}Lr5  
  { *;yMD-=  
  return (T1 & )r1; jKV?!~/F  
} I;Fy k70w;  
} ; -QI`npsnV  
sAN:C{  
template <> I+d(r"N1  
class holder < 2 > Hr*Pi3dSI  
  { MVv^KezD  
public : >;r05,mc  
template < typename T > 2-c0/?_4  
  struct result_1 2T%f~yQ^  
  { y^46z( I  
  typedef T & result; Cl.T'A$  
} ; _%Ld E z  
template < typename T1, typename T2 > 1HWJxV"  
  struct result_2 r4ttEJ-jG  
  { Ahbu >LPk  
  typedef T2 & result; L.:QI<n  
} ; \ J:T]  
template < typename T > gI5nWEM0{  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const / lM~K:  
  { Ib8{+j  
  return (T & )r; "jc)N46  
} sK/"  
template < typename T1, typename T2 > D=sc41]  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const _";pk  _  
  { 9x{prCr  
  return (T2 & )r2; +vSE}  
} fO(S+}  
} ; T>%ny\?tHW  
(#iM0{  
>D4Ez  
新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。 SfL`JNi)  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: . \0=1P:  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: P}QbxkS 8  
X3O$Sd(D  
return l(i, j) = r(i, j); SY)$2RC+}  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) pDq_nx9  
5m?$\h  
  return ( int & )i; i O|,,;_  
  return ( int & )j; PSR `8z n  
最后执行i = j; +M&S  
可见,参数被正确的选择了。 7O^ S.(  
T5_Cu9>ax  
swL|Ff`$  
VDY1F_Fk  
a`iAA1HJ  
八. 中期总结 I'b]s~u  
目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事: .{Oq)^!ot  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 :Ia&,;Gc  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 v nC&1  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor t+J6P)=  
xU<lv{m`D  
: X|7l?{xW  
JW'acD  
a\_,_psK  
lFY8^#@  
九. 简化 j1+Y=@MA  
很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。 3*2pacHpE  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 U/o}{,$A  
首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种: Pp hQa!F$  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 =W*`HV-w  
  +-*/&|^等 !T . @  
2. 返回引用。 H H3  
  =,各种复合赋值等 JhIK$Ti  
3. 返回固定类型。 eJp-s" %  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) yv4PK*  
4. 原样返回。 gj X1b2  
  operator, 'FFc"lqj  
5. 返回解引用的类型。 <U pjAuG8  
  operator*(单目) (SA*9%  
6. 返回地址。 3y,?>-  
  operator&(单目) Ps\^OJR  
7. 下表访问返回类型。 26K~m@  
  operator[] uZI a-b  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 9(j!#`O7&  
  operator<<和operator>> ??V["o T  
1Di&vpn0u  
OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。 j~q`xv+R  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: hiHp@"l<  
^T,cXpx|  
template < typename Left > q:.BY}X9  
struct value_return -#x\E%v.F  
  { nB& 8=.  
template < typename T > ]]3D` F}  
  struct result_1 q8>Q,F`BA  
  { EPy/6-5b  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; pj]<i.p  
} ; !F)oX7"  
<=M}[  
template < typename T1, typename T2 > #KW:OFT  
  struct result_2 T<)z2Bi  
  { */E{s?  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; Lai"D[N  
} ; --kK<9J7  
} ; ^&HYnwk  
0aWb s$FyU  
j83 V$ Le  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait 1[^d8!U  
GNOC5 E$I  
下面我们来剥离functor中的operator() `l"~"x^Rr  
首先operator里面的代码全是下面的形式: *cIXae^Y7  
Dy!fwYPA/{  
return l(t) op r(t) e AjtWqg  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) q?&&:.H"?5  
return op l(t) BYU.ptiJJ  
return op l(t1, t2) /$(D>KU  
return l(t) op zn|}YovY+  
return l(t1, t2) op n4johV.#  
return l(t)[r(t)] 7ow1=%Q  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] +$5^+C\6A  
K#r` ^aUc  
很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式:  E"=$p $k  
单目: return f(l(t), r(t)); Di*>PE@  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); e{&gF1" [  
双目: return f(l(t)); Hr$5B2'  
return f(l(t1, t2)); *en{pR'  
下面就是f的实现,以operator/为例 :cTi$n  
T*m21<  
struct meta_divide s8Oz^5p(  
  { y1X.Mvc  
template < typename T1, typename T2 > k W,|>  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) ?9+;[X  
  { Yo:&\a K[  
  return t1 / t2; M &J*I  
} 2lRZ/xaF%P  
} ; :Kiu*&{  
=%LS9e^7D  
这个工作可以让宏来做: ?3#X5WT  
h%%'{^>~  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ A7H=#L+C  
template < typename T1, typename T2 > \ LKa_ofY  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; Sgj6tH2M  
以后可以直接用 5 *_#"  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) V QI7lJV"  
来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数 xpz Jt2S  
(ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。) ^^#A9AM  
JFfx9%Fq  
\B)<<[ $  
下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体  UWI5 /R  
w]_a0{Uh  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > ?=/l@d  
class unary_op : public Rettype i+}M#Y-O  
  { e 6*=Si}V  
    Left l; ''G @n*  
public : sZc<h]L(g  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} _),@^^&x  
Go4l#6  
template < typename T > ScEM#9T|  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const R-ci?7dt3  
      { 2sngi@\  
      return FuncType::execute(l(t)); Ch3##-  
    } HM/ q B^  
T~la,>p|}  
    template < typename T1, typename T2 > pS0T>r  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const i> ;G4  
      { YpJzRm{Ra  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); c c:xT0Y  
    } j2+&B9 (  
} ; %Xn)$Ti ~<  
OX91b<A  
b~r ?#2K  
同样还可以申明一个binary_op /9sUp} *  
,M9'S;&^  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > &3rh{"^9  
class binary_op : public Rettype Ex<loVIrP$  
  { - 0zo>[c/p  
    Left l; .fgoEB,(  
Right r; Js'|N%pi  
public : g& {YHq^+  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} "xWC49   
4R6X"T9-  
template < typename T > bbz86]AhY  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const m|!sY[!  
      { I)clGMS,  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); 7\.5G4dr%  
    } epQ7@9,Q  
K.z@Vx.  
    template < typename T1, typename T2 > Xr@0RFdr[  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const kHJjdgV  
      { t<4+CC2H  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); 9rhz#w  
    } d< y B ~Y  
} ; !$j'F?2 >  
xMe[/7)4  
B|!Re4`0  
很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮 >d =k-d  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 y<)x`&pcD  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) wDn5|F}i&  
那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。 E5B:79BGO  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! Zvc{o8^z  
如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。 ZW2U9  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 (u *-(  
这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan) T3\Q<  
下面是修改过的unary_op $N~8 ^6  
+ft?aB@  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > ;#AV~Y- s  
class unary_op 1g *4e  
  { %GJ, &b|  
Left l; 1Eh (U  
  0 j6/H?OT  
public : l/SbJrM*  
.Ir5gz  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} w9vqFtj  
\ZXH(N*>2t  
template < typename T > Y6+nfh_  
  struct result_1 )8yNqnD  
  { `U)~fu/\2M  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; tv5SQ+AI3  
} ; fF ;-d2mF  
Wfp[)MM;  
template < typename T1, typename T2 > [^#6.xH  
  struct result_2 ri6_u;Ch  
  { XJGOX n$/  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; gz8<&*2  
} ; :hZYh.y\l  
/.P*%'g  
template < typename T1, typename T2 > oGa8}Vtc  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const h60*=+vdJ  
  { Or0=:?4`  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); ;:f.a(~c  
} >a[)F  
5EM(3eY^q  
template < typename T > ,'[0tl}8K  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const H{yeN 5   
  { Dr&2q X!  
  return OpClass::execute(lt(t)); S-GcH  
} 1Jt5|'tl  
Iell`;  
} ; .cjSgK1  
BZe x  
qy"#XbBeV  
该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug fQM:NI? 9?  
好啦,现在才真正完美了。 lo Oh }y+  
现在在picker里面就可以这么添加了: YP/BX52 v  
>2TDYB|;  
template < typename Right > 2/3,%5j_  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const ,,OO2EgZ`  
  { O)n"a\LD  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); IZ/+ROn  
} P-.>vi^+  
有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。 ycTX\.KV  
1Jjay#  
!K'j[cA^  
S{&,I2aO  
(]>= y  
十. bind B|zJrz0q3  
既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。 )%I2#Q"Nt-  
先来分析一下一段例子 -W<x|ph U  
!RN(/ &%y  
FWNWOU  
int foo( int x, int y) { return x - y;} 9KkxUEkW  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 UiO%y  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 PRg^E4  
可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。 YBehyx2eK  
我们来写个简单的。 @m[q0G}  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: BIqZg$  
对于函数对象类的版本:  Y[#EFM  
V.?N29CA|  
template < typename Func > K-vG5t0$\/  
struct functor_trait &NM.}f  
  { p~Di\AQ/  
typedef typename Func::result_type result_type; )RG@D\t,  
} ; lV<2+Is  
对于无参数函数的版本: e)"] H*  
]?tC+UKb  
template < typename Ret > fyaiRn9/  
struct functor_trait < Ret ( * )() > ,rc?,J1l  
  { Z]OXitt7  
typedef Ret result_type; B >2"O  
} ; : p %G+q2  
对于单参数函数的版本: ;;;aM:6\  
[;~:',vHQf  
template < typename Ret, typename V1 > FOz~iS\  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > 'Km ~3t  
  { WZ,}]D  
typedef Ret result_type; #e)A  
} ; 6:_@;/03%  
对于双参数函数的版本: J8IdQ:4^l  
>v--R8I*  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > %c:v70*h=  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > A8tzIh8  
  { X)6}<A  
typedef Ret result_type; "pUqYMB2i  
} ;  =ie8{j2:  
等等。。。 g2)jd[GM  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy max 5s$@  
D#"BY; J  
template < typename Func > l}w9c`f  
struct func_return V}=%/OY?  
  { 2yB)2n#ut  
template < typename T > t 3LRmjL  
  struct result_1 p=13tQS<  
  { 0 ]K\G55  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; $U . >]i  
} ; EY+/ foP  
Z/ w}so  
template < typename T1, typename T2 > 'DLgOUvh  
  struct result_2 w2 %u;D%  
  { "^gV.  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; -!_\4  
} ; "&9L  
} ; @9$u!ny0  
Q#gzk%jL@  
+`jI z'+  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 VT@,RlB0  
8nV#\J9  
template < typename Func, typename aPicker > WC0gJy  
class binder_1 A8|DB@ Bi  
  { MawWgd*  
Func fn; PeU>h2t  
aPicker pk; I| V yv  
public : mE>v (JY  
BIJlU(aF  
template < typename T > ioJ~k[T  
  struct result_1 p-CBsm5P  
  { UYw_k\  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; l(Y U9dp  
} ; c>~q2_} W(  
P }BU7`8  
template < typename T1, typename T2 >  H8lh.K  
  struct result_2 H0dHW;U<1  
  { |M;tAG$,"y  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; o x|K2A  
} ; S`w_q=-^8  
r:.ydr@  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} !<EQVqj6  
'ptD`)^(  
template < typename T > th :I31  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 4Y'Kjx  
  { @gc|Z]CV  
  return fn(pk(t)); 2bnF#-(  
} $T#yxx  
template < typename T1, typename T2 > E\_Wpk  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const O>vbAIu  
  { M= ]]kJ:I  
  return fn(pk(t1, t2)); 7>@g)%",  
} 0`H)c) pP  
} ; {e/6iSpT  
HxE`"/~.7k  
$ap6Vxjr  
一目了然不是么? Sd9%tO9mf  
最后实现bind g %e"KnU  
r.~^h^c]  
%C1*`"Jb&  
template < typename Func, typename aPicker > NA/hs/ '  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) q@@C|oqEX  
  { }Ghh%]  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); `i"7; _HoV  
} @lO(QpdG  
XX9u%BZ~  
2个以上参数的bind可以同理实现。 n !oxwA!  
另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。 [t{ed)J  
MJ% gF=$X  
十一. phoenix e/J|wM9Ak  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: Vi:<W0:  
w(6(Fze  
for_each(v.begin(), v.end(), j34L*?  
( CS\ E]f  
do_ 0*4h}t9j  
[ *z3wm-z1&  
  cout << _1 <<   " , " }i\U,mH0_&  
] :enmMB#%  
.while_( -- _1), >cdxe3I\  
cout << var( " \n " ) wJ}9(>id*  
) CHGV1X,  
); j~#nJI5]  
;*AK eI2  
是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧: ]ysEj3  
首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor lDU@Q(V#}<  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 O\z]1`i*o  
那么我们就照着这个思路来实现吧: H}f} Y8J{  
9|K3xH  
+#wh`9[wBt  
template < typename Cond, typename Actor > vi8)U]6  
class do_while 9~lC/I')t  
  { 4r+s" |  
Cond cd; ch-.+p3  
Actor act; -0G/a&ss  
public : pI]tv@>:f  
template < typename T > B{dR/q3;@  
  struct result_1 JsY|Fv  
  { ,JVWn>s  
  typedef int result_type; s<hl>vY_'  
} ; &?wNL@n  
KhFw%Z0s<  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} a}#8n^2  
_ !r]**  
template < typename T > #|ILeby  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const &X`zk  
  { <,\Op=$l3I  
  do O dWZYWj  
    { fk)5TPc^  
  act(t); y<0RgG1qp  
  } 6.(L8.jv  
  while (cd(t)); \])-Bp ,  
  return   0 ; f?[0I\V[$  
} +yO^,{8SE  
} ; =IC cN|  
i7#PYt  
,!i!q[YkL9  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). ijuIf9!  
代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。 NB@TyU  
其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。 .9'bi#:Cw  
因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。 {!]7=K)W9  
下面就是产生这个functor的类: $?FA7=_  
AJWV#J%nB  
"$6 .L^9W  
template < typename Actor > iI 4XM>`a  
class do_while_actor Kx<T;iJ}  
  { )o[Jxu'  
Actor act; *ke9/hO1i  
public : +.Cx.Nf(  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} .`; bQh'!  
qbZY[Q+F  
template < typename Cond > Mb +  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; I4RUXi 5  
} ; fx#Krr @  
+61h!/<W  
>mXq= 9L4  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 8F(Vd99I  
最后,是那个do_ 2"IsNbWV  
PS\n0  
Ce~ a(J|"  
class do_while_invoker 898=9`7e  
  { "eOFp\vPr  
public : Aav|N3  
template < typename Actor > FsTl@zN  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const 1O@y >cV  
  { </@3}rfUPg  
  return do_while_actor < Actor > (act); 7 8n`VmH~L  
} >/eV4ma"  
} do_; )Co&(;zf  
vf-cx\y7  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? ;G\RGU~  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 KvtX>3#qM  
最后来说说怎么处理break和continue # qPWJ  
显然break的语义超出了我们的能力范围,然而却是有一个东西很适合模拟其行为,那就是异常。 UX!)\5-  
具体实现手法这里就不罗嗦了。
[ 此贴被ヾ1.嗰rёn在2006-06-11 23:23重新编辑 ]
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