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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda &?@[bD'T  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 e^em^1H( %  
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, Td ade+  
veuX />!  
Ni8%K6]z  
(/At+MF3E  
  class filler ^vxx]Hji  
  { BTD_j&+(  
public : EnGh&]  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} &\I<j\F2/  
} ; m.rV1#AI  
i}:hmy'  
Q7<Y5+  
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: oi]XSh[_s  
gzlxkv-F{  
O&MH5^I  
whYk"N  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); wK0x\V6dJ  
(kVY\!UAt  
BYu(a  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 >|, <9z`D  
P4HoKoj2`  
7m  ou  
vp2w^/])u  
二. 战前分析 -.r"|\1X  
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。 TFG? EO  
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 :8(jhs  
8!0fT}  
1$1>cuu  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); Oe x   
  /* --------------------------------------------- */ ]h~F%   
vector < int *> vp( 10 ); i9Beap/t$  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); 0J^Z)U>j  
/* --------------------------------------------- */ w+"E{#N  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); w>8HS+  
/* --------------------------------------------- */ c0Bqm  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); 2<9K}Of  
  /* --------------------------------------------- */ z{&Av  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); ZJW8S  
/* --------------------------------------------- */ uB^"A ;0v  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); %19~9Tw  
 pdm(7^  
,}\LC;31,  
^SsdM#E  
看了之后,我们可以思考一些问题: U# [T!E  
1._1, _2是什么? [<5/s$,i  
显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。 yZ 7)|j  
2._1 = 1是在做什么? Vpp$yM&?  
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。 h<)ceD<,  
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。 ZV:df 6S  
C[<{>fl)  
'zav%}b]L  
三. 动工 p+<qI~  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: p2Gd6v.t  
V dvj*I  
 ]Tb?z&  
k~so+k&=b  
template < typename T > ,tQN L\t  
class assignment Y@:l!4DI  
  { _f8H%Kgk;  
T value; MM]0}65KG  
public : t\LE\[XM>  
assignment( const T & v) : value(v) {} 50dN~(;p  
template < typename T2 > IP$eJL[&D"  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } 5L<A7^j  
} ; Xp| 4WM  
8\9W:D@"x  
b:'8_jL  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 u$[&'D6  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment lAA&#-#YG  
bDIhI}P  
yUf`L=C:  
H;NAS/OhS  
  class holder ?]bx]Y;  
  { n $N M  
public : S"@6,  
template < typename T > 5FuV=Yuc  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const A(uo%QE|  
  { U+#^>}wc  
  return assignment < T > (t); 4"Qb^y  
} Xs|d#WbX  
} ; L~e0^X?  
9{U@s  
*g %bdO  
由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上: @`+\v mfD  
'v^shGI%Ht  
  static holder _1; wLiPkW  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 [qV/&t|O*h  
M:(.aEe  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); aCH;l~+U  
而不用手动写一个函数对象。 c$)>$&([  
!( +M  
?7TmAll<.s  
cAGM|%  
四. 问题分析 }f_@@#KB?  
虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。 RhmkpboucC  
1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。 J @~g>   
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 o3\^9-jmp  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 uPbdzUk$  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 wSCI?  
3N!v"2!#  
五. 问题1:一致性 \!jz1`]&{  
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?| =jh^mD&'  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 Mv/ SU">F  
nh0gT>a>@  
struct holder <+r~?X_  
  { 8+7*> FD)1  
  // `Ix`/k}  
  template < typename T > K@DFu5  
T &   operator ()( const T & r) const 'AWWdz  
  { i;/;zG^=_  
  return (T & )r; 9=6BQ`u  
} Nxl#]  
} ; g~,iWoY  
t'J 4zV  
这样的话assignment也必须相应改动: ,SIGfd  
|:4W5>sfg  
template < typename Left, typename Right > (pM& eow}  
class assignment ^fsC]9NS  
  { op2Zf?Bx{+  
Left l; -DJ ,<f*$  
Right r; t~dK\>L  
public : x!W5'DO  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} wj0_X;L  
template < typename T2 > LjEMs\P\  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } k >.U!  
} ; 6Y6t.j0vN.  
<\uDtbK  
同时,holder的operator=也需要改动: S&y${f  
ollVg/z  
template < typename T > !mWm@ }Ujg  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const ~iiDy;"  
  { 7LM&3mA<  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); iD%a;]  
} |7n%8JsY!"  
vfj{j= G  
好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。 <h+@;/v:  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 (4RtoYWW  
7!(/7U6rP  
return l(rhs) = r; pRxVsOb  
在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。 ~*\ *8U@7  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: v8'XchJ  
.}eM"Kv  
template < typename Tp > .waj.9&[l  
class constant_t R}3th/qf  
  { })kx#_o]'d  
  const Tp t; 1ljcbD)T;  
public : _-#o[>2[  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} MQcIH2  
template < typename T > uTz>I'f  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const ek/zQM@%  
  { lb*;Z7fx<'  
  return t; \+/ciPzA-  
} thX4-'i  
} ; 90Sras>F  
bQ 0Ab"+D  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 AY"wEyNU  
下面就可以修改holder的operator=了 sUR5Q/Q  
FqGMHM\J  
template < typename T > )MTf  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const 9m_~Zs}Z  
  { nQ|($V1?W  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); Y`$\o  
} LfU? 1:Du  
xe(7q1   
同时也要修改assignment的operator() I`jG  
b KIL@AI  
template < typename T2 > %qE"A6j  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } FL^t} vA  
现在代码看起来就很一致了。 &;r'JIp  
^ T`T?*h  
六. 问题2:链式操作 wL]#]DiE  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 snu?+*6  
其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。 7F]Hq  
事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。 E+e),qsbO  
比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。 /zQx}U)TP  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct So~QZ%YA  
Jy "\_Vv l  
template < typename T > v+trHdSBYE  
struct result_1 cUd>ah v  
  { 8'qlg|{!~  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; j"pyK@v2B  
} ; (Uu5$q(  
.V}bfd[k$  
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: ieWXr4@:  
XhWo~zh"  
template < typename T > lk81IhI  
struct   ref y0?HZ Xq  
  { (|<+yQ,@>  
typedef T & reference; cH:&S=>h  
} ; i PG:w+G  
template < typename T > ]mNsG0r6  
struct   ref < T &> #4"eQ*.*"  
  { r4X\/  
typedef T & reference; SD8>,  
} ; umAO&S.+M  
1g t 7My  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: <s|.2~  
 xI#rnx*  
template < typename T > p15dbr1  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const 2 w! 0$  
  { *> Be w  
  return l(t) = r(t); PQYJn x}  
} HFF rS%  
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。 QuI!`/N)z  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 |f1^&97=+  
jA~omX2A  
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 SdMLO6-  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: cH|J  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 7i02M~*uS  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 '^7UcgugB  
最后的布局是: Qgf|obrEi6  
                Add &m9= q|;m  
              /   \ BXxJra/V  
            Divide   5 vo)W ziHh  
            /   \ (Nd)$Oq[4  
          _1     3 hPGDN\#LD  
似乎一切都解决了?不。 " s_S!;w@  
你可以想象一下一个完整的Lambda库,它必然能够重载C++几乎所有的操作符。假设其重载了10个操作符,那么至少会有10个代表这些操作符的functor类。大体上来讲,每一种操作符所对应的functor都应当能够由链式操作产生别的任意一种操作符所对应的functor。(例如:*_1 = 2既是由operator*的functor产生operator=的functor)。可想而知这样一共能产生10*10=100种产生方式。这是对编码的一个大挑战。 aM#xy6:XG  
如何简化这个问题呢?我们不妨假定,任意一种操作符的functor,都能够产生任意一种操作符的functor,这样,每一种操作符的functor都拥有一样的产生方案。如果某种转换确实是不合法的(例如:A/B=C无论如何也不可能合法),那么在试图产生新functor的时候会出现编译错误。幸好C++的模版是如果不使用就不编译的,因此这种编译错误不会干扰到正常的使用,这正是我们所要的。 JX&%5sn(  
OK,我们的方法呼之欲出了。既然所有的functor都具有一样的产生方案,那么不如大家都不要实现,等到最后统一的在所有的functor里面加上这么一系列的产生代码吧。例如,如果要添加从某functor XXX到operator=的functor的产生代码: v^p* l0r6:  
63$`KG3  
template < typename Right > lZ2g CZ  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const 55] MRv  
Right & rt) const u WdKG({][  
  { ~q/~ u  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); Qz2jV  
} /|h+,]< >  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 YD9vWk \/  
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。 0Ny +NE:6M  
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。 )#hR}|  
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。 {,T=Siy  
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。 $$Ibr]$5  
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? yzL9Ic  
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: R*k;4*1u  
a0B%x!y^  
template < class Action > RX^8`}N  
class picker : public Action Rp:I&f$Hk/  
  { (6[/7e)  
public : t%k`)p7O  
picker( const Action & act) : Action(act) {} a~JZc<ze  
  // all the operator overloaded v/$<#2|  
} ; 'iwTvkf{  
T-7( 3#&  
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。 k{lXK\zN  
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: M\JAB ;A  
7`)RB hGB  
template < typename Right > gA1j'!\6l9  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const \S?-[v*{  
  { 8 K)GH:a  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); > hGB o  
} ~]<VEji  
=1)9>=}  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > oz|+{b}%  
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。 zA$ f$J7\^  
]y$/~(OW  
template < typename T >   struct picker_maker GN5*  
  { 1sJz`+\  
typedef picker < constant_t < T >   > result; E6 T=lwOZ  
} ; B !rb*"[  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > "^ dMCS@  
  { ]z=dRq  
typedef picker < T > result; N6S@e\*  
} ; C+t|fSJ  
Z3u6m0!  
下面总的结构就有了: sE{5&aCSR  
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。 GH3RRzp r  
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。 ":=h1AJY  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 b%C7 kL-  
至此链式操作完美实现。  zNn  
el<[Ng[  
+J A\by  
七. 问题3 x1Gc|K/-  
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。 |A0U 3$S=  
ajkpU.6E:  
template < typename T1, typename T2 > XGYsTquSe  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const :zO;E+s  
  { wsAb8U C_  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); :qShP3^  
} wLE|J9t%Ea  
W>b\O">  
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: v=&xiwz}  
_ KyhX|  
template < typename T1, typename T2 > OP_\V8=  
struct result_2 SF ^$p$mC  
  { W+s3rS2  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; o62GEl25  
} ; {D,- Whi  
j!0-3YKv  
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? GQjU="+  
这个差事就留给了holder自己。 m>!o Yy_  
    c@j3L23B  
6vU%Y_n=y]  
template < int Order > ;{e'q?Y  
class holder; \t&8J+%  
template <> !<X/_+G\  
class holder < 1 > ?fc<3q"  
  { "/taatcH  
public : IkGM~3e  
template < typename T > 0/%RrE  
  struct result_1 3lS1WA   
  { =4!m] *y  
  typedef T & result; mWLiXKnb  
} ; M3JV^{O/DV  
template < typename T1, typename T2 > U:PtRSdn!b  
  struct result_2 _tQM<~Y]u\  
  { l Yj$ 3  
  typedef T1 & result; AmCymT3P*e  
} ; NKVLd_f k  
template < typename T > X@A8~ kj1  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const j~9![s!  
  { w`=XoYQl~*  
  return (T & )r; uFvR(LDb&g  
} 3?!c<^"e  
template < typename T1, typename T2 > ]&='E.f  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const 5pff}Ru`  
  { jF#Dc[*  
  return (T1 & )r1; 1@~ 1vsJ  
} eG.s|0`  
} ; "412w^5[T  
Tg=P*HY6  
template <>  Tx'anP  
class holder < 2 > (d.M} G  
  { Tj6Czq=*%T  
public : ClPE_Cfw~  
template < typename T > 52'6wwv6?  
  struct result_1 $$B#S '  
  { [l~G7u.d  
  typedef T & result; 4P7r\ hs  
} ; X&M04  
template < typename T1, typename T2 > LMp^]*)t  
  struct result_2 19Mu}.+;  
  { . lSoC`HE  
  typedef T2 & result; YYe=E,q  
} ; -V'Y^Df  
template < typename T > |#(y?! A^  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const 7eFFKl  
  { ^=gN >xP  
  return (T & )r; _+Pz~_+kS  
} Juk'eH2^s  
template < typename T1, typename T2 > 5n e&6  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const | `?J2WGe  
  { @ykl:K%ke  
  return (T2 & )r2; @$~;vS  
} ~svea>Fmr  
} ; ?ihRt+eR~  
fUq #mkq}  
h5v=h>c  
新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。 .W\x{h  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: jZe/h#J)[  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: A5s;<d0  
-x!JTx[K  
return l(i, j) = r(i, j); dvAz}3p0]  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) 2=VFUR 8  
r\C"Fx^  
  return ( int & )i; ey n-bw  
  return ( int & )j; Fg i;%  
最后执行i = j; !R[~Z7b6  
可见,参数被正确的选择了。 B@8lD\  
c+##!_[9  
PJ<9T3Fa  
#w!ewCvt  
zXId up@  
八. 中期总结 =8Z-ORW51  
目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事: jK{qw  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 5YgT*}L+,  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 Q-yNw0V}F  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor {m_y<  
:8A@4vMS)?  
{WTy/$ Qk  
g$JlpD&  
l4& l)4Rx  
$qR@;=  
九. 简化 )E^Pn|H  
很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。 p?4,YV|#  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 LMLrH.  
首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种: 1c*;Lr.K  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 u Vo"_c w  
  +-*/&|^等 Q&w"!N  
2. 返回引用。 ?kF? ~\c  
  =,各种复合赋值等 c^z) [  
3. 返回固定类型。 qu;$I'Ul%  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) C4 -y%W"P  
4. 原样返回。 xiqeKoAD  
  operator, Tsdgg?#  
5. 返回解引用的类型。 _Ec"[xW  
  operator*(单目) D&OskM60  
6. 返回地址。 ({cWb:+r  
  operator&(单目) D"IxQ2}k  
7. 下表访问返回类型。 )OK"H^}f  
  operator[] h%sw^;\!  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 0y2zjXM;3  
  operator<<和operator>>  I*n]8c  
Qve5qJ  
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。 ONF x -U]  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: I]WvcDJ}C  
27}0  
template < typename Left > XI,=W  
struct value_return O.{  
  { 6lUC$B Y  
template < typename T > 7/)0{B4U'  
  struct result_1 $h5QLN  
  { J.]`l\  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type;  %Nx,ZD@  
} ; 7t/Y5Qf  
h\+8eeIl  
template < typename T1, typename T2 > @S6@pMo,  
  struct result_2 Z1] 4:  
  { S#Tu/2<}  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; 8T Tj<T!N  
} ; e2L>"/  
} ; PO ,zP9  
3r[ s_Y*  
O,#,`2Qc  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait 8EBd`kiq  
J'yCVb)V  
下面我们来剥离functor中的operator() 0:c3aq&u  
首先operator里面的代码全是下面的形式: 9~y:K$NO  
>'jkL5l  
return l(t) op r(t) QvJ29  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) &}\{qFD;  
return op l(t) -C* 6>$A  
return op l(t1, t2) uavyms^  
return l(t) op {`(MK6D8 c  
return l(t1, t2) op S>jOVWB  
return l(t)[r(t)] E%a&6W  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] 5f2=`C0_  
;J:*r0  
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: $f>(TW  
单目: return f(l(t), r(t)); q(Ow:3&  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); bH!_0+$P  
双目: return f(l(t)); ^oNcZK>  
return f(l(t1, t2)); Fl}!3k>c  
下面就是f的实现,以operator/为例 t3=K>Y@w  
NLUiNfCR  
struct meta_divide Iz>\qC}  
  { sn]D7Ae  
template < typename T1, typename T2 > QP>F *A  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) hf;S#.k  
  { +RnWeBXAT  
  return t1 / t2; XJk~bgO*  
} _,igN>  
} ; Xe(]4Ux  
{aUv>T"c  
这个工作可以让宏来做: We'=/!  
?a'EkZ.dB  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ SL +\{V2  
template < typename T1, typename T2 > \ j,z)x[3}  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; OF:0jOW  
以后可以直接用 ZP-9KA$"  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) ]cW Q9  
来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数 D%6}x^`Qk  
(ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。) 5xU}}[|~-  
I.`D BI#-f  
H}(WL+7  
下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体 qac:"z'9  
r$Ik* R  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > $4og{  
class unary_op : public Rettype ^s$U n6v[  
  { ==trl#kQ%%  
    Left l; Cu<' b'%;  
public : k L4#  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} fJe5 i6`(  
WcpH= "vm  
template < typename T > C'jCIL  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 2X(2O':Uc  
      { B[2t.d;h  
      return FuncType::execute(l(t)); N x^JC_  
    } E,ooD3$h  
Mgu9m8 `J  
    template < typename T1, typename T2 > ;ZkY[5  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const [jEA|rd~}  
      { %=V" }P[  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); &3)6WD?:U  
    } p0}Yo8?OW  
} ; RN;#H_ q  
$>Ow<! c  
Oi{J} 2U  
同样还可以申明一个binary_op tCGA3t  
?9?o8!  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > ;Rm';IW$  
class binary_op : public Rettype v "[<pFj^  
  { aJc>"#+ o  
    Left l; :_+U[k(#  
Right r; K9 K.mGYc  
public : XXQC`%-]<i  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} ' -aLBAxy  
TGjxy1A  
template < typename T > {}=5uU2Tu  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ^9YS dFH/  
      { ^PMA"!n8  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); 8v)HTD/C  
    } 0BAZWm  
_T=";NSa  
    template < typename T1, typename T2 > `wSoa#U"@  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ^E%NYq_2l<  
      { F>E_d<m  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); =c]We:I  
    }  }"q#"s  
} ; QX_![|=  
A.YK=_J  
W&m3"~BJ  
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 Dhk$e  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 {3!A \OR  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) &?']EcU5h9  
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。 ZT,au SX  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! PAVlZ}kj  
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。。。 #;m^DX QZn  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 $lJ!f  
这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan) b0tbS[j  
下面是修改过的unary_op YYvX@f  
:JXcs39  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > 0|4R8Dh*-  
class unary_op j9cB<atL  
  { g1B P  
Left l; R80|q#h,]  
  QqXaXx;  
public : PC%_^BDW  
<YWu/\{KT  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} ol_&epG;ST  
3;!a'[W&p  
template < typename T > /N@NT/.M<  
  struct result_1 SO~pe$c-  
  { m 7+=w>o  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; D^{jXNDNO  
} ; [yRqSB  
[y<s]C6E  
template < typename T1, typename T2 > <FN +  
  struct result_2 ](IOn:MuDE  
  { #!rH}A>n+  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; |6`7kb;p  
} ; p%OVl[^jp  
$=C ` V  
template < typename T1, typename T2 > gUp9yV  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const l8lJ &  
  { *LvdrPxU=  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); u R!'v  
} ux[13]yY  
'qeUI}[  
template < typename T > YT@H^=  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const va.Ve# N  
  { swhtlc@@  
  return OpClass::execute(lt(t)); CT|H1Ry2T  
} !Z;Nv  
V{rQ@7SE  
} ; kioIyV\=  
 yT(86#st  
Mv7tK l  
该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug  ~"h V-3U  
好啦,现在才真正完美了。 O:dUzZR['  
现在在picker里面就可以这么添加了: 7[}WvfN8#  
^brh\M,:@  
template < typename Right > o K&G  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const AP?m,nd6  
  { ;uuBX0B  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); \i)@"}  
} <(us(zbk]  
有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。 \/r]Ra  
=e6!U5 f  
E7]a#  
(. ,{x)H  
[bN_0T.YI  
十. bind v\XO?UEJ2  
既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。 Xd&oERJj  
先来分析一下一段例子 K%/g!t)  
Ge76/T%{Q  
fqol-{F.V  
int foo( int x, int y) { return x - y;} Ft>,  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 BU^E68?G  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 ulk yP  
可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。 o* QZf *M  
我们来写个简单的。 P{8<U8E  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: a$G hb]  
对于函数对象类的版本: M!\6Fl{ b  
6 %T_;"hb  
template < typename Func > -"xC\R  
struct functor_trait -}Rh+n`  
  { _%aT3C}k  
typedef typename Func::result_type result_type; H]Gj$P=k  
} ; hud'@O"R+  
对于无参数函数的版本: X|60W  
<|:$_&(  
template < typename Ret > cty  
struct functor_trait < Ret ( * )() > "K*^%{  
  { _6 yrd.H  
typedef Ret result_type; ~@iYP/=/Q  
} ; 1 ,6Y)_  
对于单参数函数的版本: m=]}Tn  
* @&V=l  
template < typename Ret, typename V1 > ;{g>Z|  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > rrZ'Dz  
  { 8p~|i97W]!  
typedef Ret result_type; By0Zz  
} ; $tebNi P  
对于双参数函数的版本: v1E(K09h2  
JRw)~Tg @  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > zZ])G  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > 46c0;E\9  
  { %#7^b=;=  
typedef Ret result_type; AT I2  
} ; "3NE%1T  
等等。。。 ]@sLX ek  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy a3BlydSlf  
SvD:UG  
template < typename Func > )"^ )Nk  
struct func_return Y-*]6:{E  
  { *&W1|Qkg_  
template < typename T > BctU`.  
  struct result_1 zMAlZ[DN  
  { 6;}FZ  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; U6_GEBz~y  
} ; A#w*r-P  
`V Rt{p  
template < typename T1, typename T2 > R6G%_,p$7  
  struct result_2 Bj\oo+L/  
  { /f,*|  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; Je~<2EsQ  
} ; ;<|m0>X  
} ; /k^O1+]H  
Y; q['h  
lQer|?#  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 ,wk %)^  
>2< Jb!f&  
template < typename Func, typename aPicker > EA!I& mBq  
class binder_1 \H.1I=<  
  { c(!{_+q"  
Func fn; mRY~)< !4&  
aPicker pk; n )>nfnh  
public : +~M`rR*  
$:0?"?o);  
template < typename T > ZDl(q~4?z  
  struct result_1 @jH8x!5u:  
  { .cg"M0  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; _gP-$&JC  
} ; VW\~OH  
LgoUD*MbQ  
template < typename T1, typename T2 > 1V2"sE  
  struct result_2 nsV;6^>  
  { }G[Qm2k  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; 9vz"rHV  
} ; ~ny4Ay$#  
EX,)MU  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} +8q]O%B   
[d,")Ng  
template < typename T > \Y}nehxG@  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const NxQ+z^o\  
  { pL)o@-k#%  
  return fn(pk(t)); qi-!iT(fe  
} swT/ tesj  
template < typename T1, typename T2 > ]abox%U=%  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 9WsGoZP n  
  { ` Ui|T  
  return fn(pk(t1, t2)); /YH5s=  
} ih/MW_t=m=  
} ; =lqGt.x  
j`kw2(  
X{b qG]j  
一目了然不是么? uE{nnNZy  
最后实现bind N6_<[`  
A!j6JY.w  
I^fKZ^]8P  
template < typename Func, typename aPicker > QBfsdu<@^  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) 'Ijjk`d&c  
  { !&OybjQ  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); dD0:K3@  
} ~T<o?98  
y%x2  
2个以上参数的bind可以同理实现。 _ Tj`  
另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。 jB!Q8#&Q  
Z &R{jQ,  
十一. phoenix :3Hr: ~  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: wWR9dsB.;  
AT4G]pT  
for_each(v.begin(), v.end(), `FL!L59nz  
( RtVG6'Y  
do_ hZ@Wl6FG;  
[ #x;i R8^  
  cout << _1 <<   " , " 3mnq=.<(w  
] ?1u2P$d  
.while_( -- _1), ]MXeWS(  
cout << var( " \n " ) Z6I^HG{:  
) bl;C=n  
); ngoAFb  
o {bwWk7v6  
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: Q(Dp116  
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 gLef6q{}  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 { f@k2^  
那么我们就照着这个思路来实现吧: s'/ g:aJ  
}+8w  
[EETx-  
template < typename Cond, typename Actor > A12#v,  
class do_while Pe_iA_  
  { A<zSh }eh6  
Cond cd; t K+K lz  
Actor act; Ph*tZrd*#  
public : kK[m=rTx1$  
template < typename T > ,U#$Qb 12  
  struct result_1 w1+xlM,,9  
  { r-$SF5uv  
  typedef int result_type; |?Z;tAF!  
} ; ^Pk-<b4}  
tOK lCc  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} {$ghf"  
C 4 &1M  
template < typename T > 7VdG6`TDR  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const {b^JH2,  
  { D d$ SQ  
  do cDS6RO?  
    { W/m,qilQI  
  act(t); K XP^F6@l  
  } ):lq}6J#  
  while (cd(t)); (&U8NeWZ  
  return   0 ; {Y! -]_ 5  
} 8N|y   
} ; $6a55~h|(  
=sk]/64h``  
}.x&}FqXE  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). hi I`ot  
代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。 ?-P]m&nh|  
其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。 5!T\L~tyt  
因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。  m%-  
下面就是产生这个functor的类: 6+9inWTT(  
4Y[uqn[  
]$'w8<D>t,  
template < typename Actor > 1} {bHj  
class do_while_actor ^y,% Tv>  
  { i-'rS/R  
Actor act; `)[bu  
public : n 4:Yc@,  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} Wv]NFHe#  
IG1+_-H:  
template < typename Cond > h-Q3q:  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; :6 ?&L  
} ; u~,@Zg87  
&xlz80%  
*OT6)]|k  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 YH( 54R  
最后,是那个do_  2L~[dn.s  
j"aimjqd3  
ei>8{v&g  
class do_while_invoker w6M EY"<L  
  { G(-1"7  
public : *5bKJgwJ  
template < typename Actor > c[4  H  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const 777N0,o(  
  { );*A$C9RA  
  return do_while_actor < Actor > (act); E}aTH  
} 5fK#*(x  
} do_; Y!C=0&p  
C ebl"3Q  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? -t, .A/?  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 "Ldi<xq%xl  
最后来说说怎么处理break和continue Jb'M/iG  
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。 `CP}1W>  
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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