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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda 4,RPidv%O  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 ;QI9OcE@/  
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, Z)!8a$M~  
i'Y8-})  
=NB[jQ :(  
aNbS0R>l  
  class filler /VR~E'Cy%  
  { g_>&R58  
public : y^2#;0W  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} qHt/,w='Q  
} ; VKa+[  
*V>?m6y/  
vPkLG*d 8  
这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决: .7iRV  
i_qY=*a?y  
\w9}O2lL  
WfPb7T  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); =m.Nm-g  
>$Y/B=e  
87 gk  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 X[Y0r  
|}zWH=6  
ay"jWL-  
{C |R@S  
二. 战前分析 v,4{:y]p  
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。 +C~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 >Kgw2,y+  
q,v<:sS9T  
QM,#:m1o  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); {}$9 70y  
  /* --------------------------------------------- */ -CPtYG[s  
vector < int *> vp( 10 ); 7x)Pt@c  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); jAJ='|[X\  
/* --------------------------------------------- */ cILS  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); 3Z*r#d$nh:  
/* --------------------------------------------- */ fA=Z):w  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); 9QQ XB-  
  /* --------------------------------------------- */ Xv1vq -cM  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); m*^)#  
/* --------------------------------------------- */ zt.k Nb  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); OqtGKda  
=D<0&M9C  
Ai/X*y:[?  
(j}7|*.  
看了之后,我们可以思考一些问题: D4%J!L<P  
1._1, _2是什么? j>8DaEfwx  
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。 ;|Cd q  
2._1 = 1是在做什么? s5~k]"{j  
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。 c 4z&HQd  
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。 %H{pU:[5*  
]r`;89:s>  
y2W+YV*  
三. 动工 0E.N3iU  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: H cmW  
1>(EvY}Y\  
R"ON5,E  
G,C`+1$*  
template < typename T > *6I$N>1  
class assignment d4o ^+\  
  { 2A_1E \  
T value; MQ,K%_m8  
public : IQ&PPC  
assignment( const T & v) : value(v) {} WNR]GI  
template < typename T2 > vF\>;pcT  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } O_QDjxj^rZ  
} ;  : (UK'i  
p)biOG  
C?qRZB+W#  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 i6Z7O )V  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment HT<p=o'$Z  
[>ghs_?dZ  
8}n< 3_  
8eqTA8$?  
  class holder A f'&, 1=q  
  { t6Iy5)=zY  
public : BU -;P  
template < typename T > bEcs(Mc~  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const |[],z 8  
  { s;A7:_z#7  
  return assignment < T > (t); WI\a  
} @i ~A7L0/  
} ; @=kg K[t 9  
`v -[&  
i l^;2`]&  
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: Y0(4]X \ey  
1!uBzO6/$  
  static holder _1; (xgw';g  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 ?]><#[?'L  
/LFuf`bXV  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); bM?gAY]mB8  
而不用手动写一个函数对象。 7O1MC 8{  
'$FF/|{  
] SJ#:7  
XFWpHe_ L  
四. 问题分析 Gz&}OO  
虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。 {aAd (~YZ  
1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。 ]I|(/+}M  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 HOx4FXPs  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 kZe<<iv  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 puPI ^6y%  
97liSd  
五. 问题1:一致性 dWz?`B{'  
首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?| ;6/WjUDw<|  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 O2fq9%lk  
Avw=*ZW  
struct holder ///Lg{ ie  
  { 96w2qgc2  
  // bK:U:vpYm  
  template < typename T > 0?54 8yH  
T &   operator ()( const T & r) const ?^VPO%  
  { ZR1U&<0c@  
  return (T & )r; ULiRuN0 6  
} 44KoOY_  
} ; U:8[%a  
t7byOMC  
这样的话assignment也必须相应改动: "$(+M t^  
mx^Ga=: ?  
template < typename Left, typename Right > \3hA_{ w  
class assignment T'pL&@,Q  
  { JuO47}i]5  
Left l; ~,/@]6S&Y  
Right r; ?t YZ/  
public : .D@J\<,+l  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} q-!H7o  
template < typename T2 > >'4A[$$4mM  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } Ki><~!L  
} ; C8K2F5c5  
_mSefPl  
同时,holder的operator=也需要改动: 1(DiV#epG  
"{~5QO   
template < typename T > ZV gfrvZP  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const T-N>w;P  
  { JP8}+  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); Et3I(X3  
} d?7?tL2  
t5{P'v9J  
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。 &_L%wV|[  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 l~E~!MR  
Ef]Hpjvp  
return l(rhs) = r; 3en 9TB  
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。 mG S4W;  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: z>W:+W"o  
%>FtA)  
template < typename Tp > IV,4BQ$  
class constant_t G(t:s5:  
  { 6qT@M0)i  
  const Tp t; SES.&e|!6  
public : ?4':~;~  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} ! JA;0[;l=  
template < typename T > Cu7{>"  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const 529b. |  
  { =Pv_,%  
  return t; ~ *&\5rPb  
} y?OP- 27y  
} ; \:;MFG'  
irQ'Rm [  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 L('1NN 2  
下面就可以修改holder的operator=了 $e+sqgU  
7I;kh`H$(f  
template < typename T > 8 #4K@nm5  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const V|u2(*  
  {  uo`R  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); yX!u&  
} -,")GA+[7  
! VR&HEru  
同时也要修改assignment的operator() D1rVgM  
u=0O3-\h  
template < typename T2 > {JfQQP&FV  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } |<Ls;:5.  
现在代码看起来就很一致了。 \\SQACN  
1gHe$ dzXk  
六. 问题2:链式操作 c~hH 7/v  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 M|blg!j;  
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。 "L2*RX.R  
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。 aMI;; iL^  
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。 LhO\a  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct `bQ_eRw}  
l>\EkUT  
template < typename T > ^BF}wQb :j  
struct result_1 &ZD@-"@  
  { 8xB-cE  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; u[)X="-e#  
} ; m4m-JD|v  
58Ibje  
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: k'iiRRM  
J2qsZ  
template < typename T > (1z"=NCp  
struct   ref O1v)*&NAI  
  { ExG(*[l  
typedef T & reference; |:S6Gp[\O  
} ; 2}&ERW  
template < typename T > 6La[( )  
struct   ref < T &> QVjHGY*R  
  { o^epXIrIPi  
typedef T & reference; Nk9=A4=|  
} ; *5Zow3  
hwGK),?"+  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: :[<Y#EX.  
O}"oz3H  
template < typename T > yx8G9SO?  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const PMP{|yEx"  
  { 1"y !wsM%  
  return l(t) = r(t); 9p8ajlYg,  
} ^8&}Nk[j  
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。 P8m0]T.&x  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 e=9/3?El  
i\CA6I  
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 7RT{RE  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: wm@j(h4  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 Onx6Fy]L  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 3#t9pI4  
最后的布局是: IRg2\Hq  
                Add  /!ElAL  
              /   \ >7BP}5`.;  
            Divide   5 30HUY?'K  
            /   \ A"S"La%"  
          _1     3 L$=R/l  
似乎一切都解决了?不。 M !6Fnj  
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。 >n,_Aj c  
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。 Q+1ot,R  
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: 8fqabR  
wKpGJ& {  
template < typename Right > i6paNHi*  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const [<=RsD_q~  
Right & rt) const :=Zd)i)3  
  { . Z&5TK4I  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); o'lG9ePM|  
} `p\%ha!,w  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 /D"T\KNWr  
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。 im*sSz 0 (  
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。 7=fM}sk  
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。 "\*)KH`C  
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。 a>GA=r  
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? 3.YH7rN  
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: | +;ZC y  
DG;u_6;JR  
template < class Action > :kHk'.V1(  
class picker : public Action lH3.q4D 5  
  { -=lm`X<:  
public : /6rjGc  
picker( const Action & act) : Action(act) {} XI`_PQco  
  // all the operator overloaded Kvg=7o  
} ; \];|$FQg  
?`TJ0("z"  
Picker<T>继承自T,唯一的作用就是给T添加上了各种操作符的重载函数。 &m5^ YN$b  
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: L@\t] ~  
W,~*pyLdO  
template < typename Right > ++~ G\T9H  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const 1tXc7NA<  
  { d*+}_EV)Y3  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); "dCIg{j   
} Wqv7  
t'F$/mx.  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > >IQ&*Bb  
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。 #xmiUN,|  
^(&2  
template < typename T >   struct picker_maker Kj?)]Z4  
  { *4~7p4 [  
typedef picker < constant_t < T >   > result; >> cW0I/`  
} ; ?4SYroXUX|  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > q[/g3D\G  
  { _dd_Z40R  
typedef picker < T > result; KdR\a&[MA  
} ; O#igH  
26~rEOgJ  
下面总的结构就有了: Rb<| <D+  
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。 qF3S\ C  
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。 M}jl \{  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 TJP;!uX  
至此链式操作完美实现。 7h9oY<W  
T2-x1Sw_  
6iQqOAG  
七. 问题3 Yaq0mef0  
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。 _x5-!gK  
2^s&#@n3t  
template < typename T1, typename T2 > qbnlD\  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 2;]tItd1  
  { lJa-O  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); _`Kh8G {e  
} ~b8.]Z^  
bY`Chb.  
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: |\B\IPs{%'  
L\Oxyi<{  
template < typename T1, typename T2 > akw:3+`  
struct result_2 \yymp70w  
  { %|@?)[;  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; R(Vd[EGY  
} ; _6FDuCVD-  
*RkvM?o@jC  
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? ~=wBF  
这个差事就留给了holder自己。 ,S(_YS^m  
    w}}+8mk[  
tc;$7F ;  
template < int Order > j,,#B4b  
class holder; WV}pE~  
template <> p"\-iY]  
class holder < 1 > JK md'ZGw  
  { lItr*,A]  
public : =uwG.,lC  
template < typename T > O'S xTwO  
  struct result_1 >y+j!)\  
  { s5 Fn("h]n  
  typedef T & result; yPbOiA*lHz  
} ; HH!SqkwT  
template < typename T1, typename T2 > IKp(KlA  
  struct result_2 6w<p1qhW  
  { UL7%6v{'*  
  typedef T1 & result; 5}N O~Xd<  
} ; Cyv_(Oh?dv  
template < typename T > 'iYaA-9j  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const uJ*|SSN~  
  { YVY(uq)d  
  return (T & )r; !oV'  
} LY0/\Z"N  
template < typename T1, typename T2 > Vfw +m1sS  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const I |D]NY^  
  { a(o[ bH.|;  
  return (T1 & )r1; iEFS>kL8e  
} cNN_KA  
} ; /-pop]L  
RmN\;G?}  
template <> "2"*3R<Y  
class holder < 2 > )fZ5.W8UE]  
  { JvUHoc$sI  
public : qfY=!|O  
template < typename T > /|e"0;{  
  struct result_1 ;LT#/t)}<  
  { Q~*3Z4)j  
  typedef T & result; U|h@Pw z  
} ; Dc> )js|"  
template < typename T1, typename T2 > r52,f%nlm  
  struct result_2 uP ?gGo  
  { \t&6$"n(B6  
  typedef T2 & result; I|[aa$G  
} ; ?yz}  
template < typename T > NOmSLIgt7  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const j1toV$)P  
  { X'bp?m  
  return (T & )r; [laX~(ND{  
} **YNR:#Y  
template < typename T1, typename T2 > RZE:WE;5  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const PZA;10z  
  { $j}sxxTT  
  return (T2 & )r2; e$(i!G)  
} e;}5~dSi  
} ; >Q\H1|?  
ELNA-ZKp  
 WU,72g=  
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> >。 m9>nv rQ  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: *t|j+*c}  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: .'AHIR&>  
"/XS3s v"s  
return l(i, j) = r(i, j); e]X9"sd0=  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) &(^>}&XS.<  
LRd,7P  
  return ( int & )i; 7#|NQ=yd  
  return ( int & )j; \ZDT=?  
最后执行i = j; yM D* >8/  
可见,参数被正确的选择了。 U14dQ=~b/  
Z*e7W O.  
t@19a6:Co  
nt[0krG  
" Gn; Q-@  
八. 中期总结 yZ)ScB^  
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: (U dDp"/  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 f,a4LF  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 o_*|`E  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor Q}.y"|^  
+[ }]a3)  
/~tfP  
6k3l/~R  
fAUsJ[  
s* YFN#Wuc  
九. 简化 ujWHO$uz!  
很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。 S@"=,Xj M  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 |95/'a*  
首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种: +m7 x>ie)  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 6$dm-BI  
  +-*/&|^等 $-AvH( @  
2. 返回引用。 >`\*{]  
  =,各种复合赋值等 OB^2NL~Q~  
3. 返回固定类型。 Tk2kis(n  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) m[7:p{  
4. 原样返回。 h'fD3Gr&  
  operator, Sf'5/9<DW+  
5. 返回解引用的类型。 IFTW,9hh  
  operator*(单目) YXg uw7%\  
6. 返回地址。 M2EN(Y_k0  
  operator&(单目) ?Ru`ma\;  
7. 下表访问返回类型。 ^{K8uN7  
  operator[] qL+y8*  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 I !<v$  
  operator<<和operator>> Qy/bzO  
c_a$g  
OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。 +l/j6)O`(m  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: S'JeA>L  
KE&}*Nf[  
template < typename Left > G-^ccdT  
struct value_return W=\dsdnu*  
  { _TXV{<E6  
template < typename T > omA*XXUx=8  
  struct result_1 ` U3  
  { F i/G, [q  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; |O9=C`G_  
} ; # |I@`#O  
8W[]#~77b  
template < typename T1, typename T2 > -9*WQU9R  
  struct result_2 eztk$o  
  { B;~agr  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; Z =c@Gd  
} ; >C}RZdO~  
} ; r=Q5=(hn  
_Usg`ax-  
*&0Hz{|  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait 9|WWA%p  
` ;=Se_  
下面我们来剥离functor中的operator() #"{8Z&Z  
首先operator里面的代码全是下面的形式: oX4uRc7wR  
GKtQ>39B  
return l(t) op r(t) 5#o,]tP  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) (*x "6)`  
return op l(t) k0IU~y%  
return op l(t1, t2) RM+E  
return l(t) op KRZV9AJ  
return l(t1, t2) op U.F65KaKF  
return l(t)[r(t)] PK4UdT  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] NGY I%:  
qi2dTB  
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: iP%=Wo.  
单目: return f(l(t), r(t)); Mv=cLG?X  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); zNf5OItx  
双目: return f(l(t)); 6v#G'M#r  
return f(l(t1, t2)); !v L :P2  
下面就是f的实现,以operator/为例 `@D4?8_  
!gf3%!%  
struct meta_divide UVJ(iNK"  
  { UG_0Y8$  
template < typename T1, typename T2 > k>CtWV5B  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) Z :+#3.4$3  
  { 8!SiTOzR?  
  return t1 / t2; __iyBaX  
} \^4$}@*]  
} ; (FYJ^o  
uP]o39b;V  
这个工作可以让宏来做: z0[ZO1Fo(  
w0Y%}7  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ wS0bk<(  
template < typename T1, typename T2 > \ ?&m]du#6  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; \Agg6tY r  
以后可以直接用 Oha g%<1#  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) #Vigu,zY  
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 hFfaaB  
(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。。。) q)b?X ^  
QZox3LM1&.  
[9_ (+E[}  
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 Gnt!!1_8L  
uP2a\C,$  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > odf^W  
class unary_op : public Rettype ,P@-DDJ  
  { *$C[![   
    Left l; yWtr,  
public : +yH~G9u(  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} E0]h|/A]  
CHit  
template < typename T > MwqT`;lb  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const )N 6[rw<  
      { WUS9zK  
      return FuncType::execute(l(t)); X", 0VO  
    } A]%t0>EL<  
arKmc@"X  
    template < typename T1, typename T2 > >?eTbtP  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const Pm(:M:a  
      { uE`|0  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); 8G] m7Z  
    } GTe:k  
} ;  ca*[n~np  
yGG B  
p3FnYz-V  
同样还可以申明一个binary_op vcO`j<`  
{b0&qV   
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > 'A!/pUML  
class binary_op : public Rettype F(~_L.  
  { /&as)  
    Left l; xcvr D  
Right r; '#PqI)P  
public : wKS-O%?  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} gam#6 s  
%`1CE\f  
template < typename T > 9XqAjez\  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const \Fg6b6  
      { #x@lZ!Y  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); Ca@=s  
    } QsJW"4d  
0&IXzEOr  
    template < typename T1, typename T2 > 6*aa[,>  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const D *I;|.=u  
      { 35 5Sd;*  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); D>b5Uwt  
    } n,a5LR  
} ; EvqAi/(g  
)QCM2  
&_/%2qs  
很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮 "=\_++  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 6eYf2sZ;J  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) =l2Dm  
那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。 k7|z$=zY  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! Gh[`q7B Q  
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。。。 _OU.JrqC  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 ;i9<y8Dha  
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) .A7tq  
下面是修改过的unary_op R 4$Q3vcH  
Sja{$zL+W  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > WCmNibj  
class unary_op m_!vIUOz  
  { Jp3di&x  
Left l; &M3ES}6  
  #>m, Cm  
public :  ;[KriW  
`o8{qU,*]N  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} =6Sj}/   
Wd` QpW  
template < typename T > c\)&yGE  
  struct result_1 cP@F #!2  
  { PL9eUy  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; >[H&k8\7n  
} ; mk%"G=w  
r3H}*Wpf  
template < typename T1, typename T2 > >PJtG]D  
  struct result_2 {#1j"  
  { 2'<=H76  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; De nt?  
} ; Awa|rIM  
e@:P2(WW l  
template < typename T1, typename T2 > ?l, X!o6  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const qH h'l;.  
  { @bW[J  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); v-;XyVx  
} \%Ah^U)gS  
=qp}p'BYe  
template < typename T > lQdnL.w$.4  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 6/mkJj+"  
  { |ON&._`LH  
  return OpClass::execute(lt(t)); UROj9CO v  
} ?H[5O+P[  
8{G?92 {rN  
} ;  t$H':l0  
pdi=6<?bd  
6/[Z178m  
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 ^5;vx  
好啦,现在才真正完美了。 )ew[ Ak|  
现在在picker里面就可以这么添加了: ?{"XrQw  
dgco*TIGO  
template < typename Right > v;fJM5PA  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const s ~Lfi.  
  { WjY{rM,K  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); rmPne8D=c(  
} =|E 09  
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。 \m=-8KpU  
A \MfF  
` /I bWu  
!f\?c7  
a1g6}ym\  
十. bind VelB-vy&  
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。 jcEs10y  
先来分析一下一段例子 f`hyYp`d5  
egI{!bZg'\  
,pyQP^u-  
int foo( int x, int y) { return x - y;} QGH h;  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 -yC:?  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 /lLov.  
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。 Vl{~@G,@  
我们来写个简单的。 w.J%qWJq  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: GSz @rDGY  
对于函数对象类的版本: k-WHHoU>o  
Qj 6gg  
template < typename Func > cc|CC Zl  
struct functor_trait *.m{jgi1X  
  { r"{Is?yKe  
typedef typename Func::result_type result_type; 6kt]`H`cfJ  
} ; \}$*}gW[}  
对于无参数函数的版本: RDs,sj/Y9?  
Y&vHOA  
template < typename Ret > jDlA<1  
struct functor_trait < Ret ( * )() > T[0V%Br{d+  
  { 8pYyG |\  
typedef Ret result_type; /[a|DUoHO  
} ; n}< ir!ZTO  
对于单参数函数的版本: y#S1c)vU  
-6rf( ER  
template < typename Ret, typename V1 > xClRO,-  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) >  r=fE8[,  
  { !uWxRpT,7  
typedef Ret result_type; cVQatm  
} ; xi6 80'  
对于双参数函数的版本: ^Sy^+=wK3  
(jM<T;4  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > ?^LG hdR  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > \#PP8  
  { <9ma(PFa  
typedef Ret result_type; $brKl8P  
} ; 9v~1We;{$  
等等。。。 Bj@x$v#/^  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy }*iAE>;  
89zuL18V  
template < typename Func > OuB2 x=B  
struct func_return QF\kPk(CtD  
  { KHvIN}V5?3  
template < typename T > 'sj9[o@]  
  struct result_1 c}\ ' x5:o  
  { a*Rz<08  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; B-!guf rnY  
} ; 8NnhT E  
hIR@^\?  
template < typename T1, typename T2 > qh%i5Mu  
  struct result_2 oG!6}5  
  { "?$L'!bM@  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; A&N$tH  
} ; F(deu^s%{  
} ; %fHH{60  
1|W2s\  
('=Z }~  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 ytEQ`  
Jf2e<?`  
template < typename Func, typename aPicker > mv{<'  
class binder_1 s~L`53A  
  { $( S*GF$S  
Func fn; .+OB!'dDK^  
aPicker pk; eaEbH2J  
public : {`a(Tl8V  
8Bq-0=E  
template < typename T > 8+9\7*  
  struct result_1 TZe+<~4*i%  
  { wY/bA}%  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; +a-D#^ 2;  
} ; 8`}l\ Y  
$Jcq7E~  
template < typename T1, typename T2 > yKYl@&H/%  
  struct result_2 \UOm]z  
  { j(sLK &  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; W;qP=DK2  
} ; C?/r;  
J2m"1gq,  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} JRq3>P  
>zQNHSi  
template < typename T > Uls+n@\!  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 6.[)`iF+#  
  { ^CUSlnB\(  
  return fn(pk(t)); I`NUurQTX  
} ?z3]   
template < typename T1, typename T2 > DY8(g=TI|1  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const M_Bu,<q^  
  { Y17hOKc`  
  return fn(pk(t1, t2)); 8&%Cy'TIz4  
} JRXRi*@  
} ; }w#F6  
h(nj,X+  
>zQOK-  
一目了然不是么? 88+ =F XG  
最后实现bind =5?.'XMk  
B[CA 5Ry  
44~hw:   
template < typename Func, typename aPicker > zZ: xEc  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) w-ALCh8o  
  { Fwb5u!_,  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); 9mDn KW  
} "Kq>#I'%W  
FI$XSG  
2个以上参数的bind可以同理实现。 g rspt}  
另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。 t{zBC?c R  
*jE;9^  
十一. phoenix z3W3=@  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: ET.dI.R8  
hCAZ{+`z  
for_each(v.begin(), v.end(), KzNm^^#/$A  
( *1$    
do_ P_&p=${  
[ nM8[  
  cout << _1 <<   " , " *GJ:+U&m[  
] b!^@PIX  
.while_( -- _1), 0elxA8Z~e  
cout << var( " \n " ) wx*1*KZ  
) <!F3s`7~  
); JaI Kjn  
aBxiK[[`  
是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧: V&%C\ns4  
首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor a.q;_5\5`  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 x#r<,uNn,  
那么我们就照着这个思路来实现吧:  L=]p_2+  
xzr<k Sp  
[pL*@9Sa&  
template < typename Cond, typename Actor > O%&cE*eX  
class do_while JRY_ nX  
  { Zj!Abji=O  
Cond cd; 8Q=ZH=SQK  
Actor act; Z7z]2v3}c  
public : moZm0` WR  
template < typename T > I3(d<+M  
  struct result_1 JNi=`X&A  
  { T<yb#ak  
  typedef int result_type; y`S o&:1  
} ; 6pp$-uS  
.T8K-<R  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {}  z)w-N  
Oaa"T8t  
template < typename T > ! %Ny0JkO  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const Q4Q pn  
  { u-:Ic.ZV  
  do =wrP:wYF  
    { x+7*ADKb  
  act(t); T$P-<s  
  } {v,)G)obWw  
  while (cd(t)); Y3rt5\!  
  return   0 ; dYF=c   
} 3i=Iu0  
} ; r,;\/^u*  
HID([Wk  
[Y/:@t"2y  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). pj8azFZ  
代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。 f<=Fe:1.  
其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。 yWb4Ify  
因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。 76@qHTh }  
下面就是产生这个functor的类: eB]R3j{  
bRsTBp;R`I  
c^9tYNn  
template < typename Actor > ZA820A>2!  
class do_while_actor ;Gd~YGW^#  
  { <Ef[c@3  
Actor act; 4XJiIa?  
public : 5o 0Ch  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} E^CiOTN  
<+tD z(  
template < typename Cond > {' 5qv@3  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; -d=WV:G%e  
} ; 5kMWW*Xtf  
fZ{[]dn[  
)jDJMi_[  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 z&}-8JykH  
最后,是那个do_ vhgLcrn  
r>t1 _b+nu  
`u_Qa  
class do_while_invoker qoX@@xr1  
  { B\CN<<N>dD  
public : m%r/O&g  
template < typename Actor > iiC!|`k"  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const A :e;k{J  
  { >n*\bXf  
  return do_while_actor < Actor > (act); BmBz}:xMez  
} CIC[1,  
} do_; *?% k#S  
V5mTu)tp5  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? = |U@  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 s8mr''  
最后来说说怎么处理break和continue 0C$vS`s&  
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。 01@t~v3!Z  
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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