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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda R$R *'l  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 j`{?OYD  
在C++中,STL的很多算法都要求使用者提供一个函数对象。例如for_each函数,会要求用户提供一个表明“行为”的函数对象。以vector<bool>为例,如果想使用for_each对其中的各元素全部赋值为true,一般需要这么一个函数对象, 8SMxw~9$  
{5Q!Y&N.%  
E^ B'4  
L^1NY3=$  
  class filler )W^F2-{  
  { ju8> :y8  
public : 1KU! tL  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} Cwv9 a^  
} ; hZ|z|!g0  
)HEa<P^kJl  
Ki;*u_4{  
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: g_;\iqxL  
"BM#4  
)*u8/U  
`}p0VmD{NE  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); 7y.kQI?3  
/T"+KU*  
`aOFs+<)  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 * ` JYC  
z0 d.J1VW  
34f?6K1c  
sU=H&D99  
二. 战前分析 D(~U6SR  
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。 D, k6$`  
开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码 f[]dfLS"W  
H%[eV8  
C"y(5U)d  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); dn& s*  
  /* --------------------------------------------- */ #NQMy:JHD)  
vector < int *> vp( 10 ); })'B<vq  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); ,V7nzhA2  
/* --------------------------------------------- */ 0 j^Kgx  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); S;Fi?M  
/* --------------------------------------------- */ {B~QQMEow  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); 9=s<Ld  
  /* --------------------------------------------- */ ko!)s  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); R!HXhQ  
/* --------------------------------------------- */ W~)}xy  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); y#`tgJ:  
v_yw@  
t$`r4Lb9/  
@="Pn5<]C  
看了之后,我们可以思考一些问题: F/ ]2G^-  
1._1, _2是什么?  \__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。 kpuz]a7pK  
2._1 = 1是在做什么? :@yEQ#nFp  
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。 zOJ%}  
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。 A@`}c,G  
L7l FtX+b  
kj Jn2c:y  
三. 动工 =0 #O U  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: ::`HQ@^  
Fw_#N6Q  
gM&{=WDG6  
wH*-(*N "  
template < typename T > ~-k9%v`  
class assignment jV i) Efy  
  { T9=I$@/  
T value; 1Yq!~8  
public : X;$+,&M"  
assignment( const T & v) : value(v) {} \$K20)  
template < typename T2 > 5%"V[lDx@  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } ;[ZEDF5H  
} ; j;zM{qu_  
xR~h wj  
ibcRU y0%  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 0S"mVZ*P  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment hDDn,uzpd  
Q3'llOx  
poE0{HOU  
~g91Pr   
  class holder PrqlTT}Px  
  { p%ki>p )E|  
public : gt) I(  
template < typename T > g>%o #P7  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const 8]c2r%J  
  { n9\TO9N  
  return assignment < T > (t); G/E+L-N#`  
} }:zE< bK  
} ; p T?}Kc  
l$KA)xbI  
<)Dj9' _J  
由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上: X0HZH?V+  
MpT8" /.]A  
  static holder _1; Q0sI(V#  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 hgG9m[?K  
M-VX;/&FR  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); "nynl'Ryk  
而不用手动写一个函数对象。 '@v\{ l  
SO/c}vnBB  
E:68?IJ  
@mCEHI{P  
四. 问题分析 C[cbbp  
虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。 .^`{1%  
1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。 aqZi:icFa  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 7sCG^&Y  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 jVe1b1rt~3  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 bL`TySX  
LE Nq_@$  
五. 问题1:一致性 bIDj[-CDG  
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?| _;S-x  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 >NV @R&  
J3V= 46Yc  
struct holder fUWG*o9  
  { /xBb[44z8  
  // !/b>sN}  
  template < typename T > n` _{9R  
T &   operator ()( const T & r) const ,&A7iO  
  { dl)Y'DI  
  return (T & )r; [\e eDa  
} n&4N[Qlv,  
} ; ma]F7dZ5  
ZDJ`qJ8V  
这样的话assignment也必须相应改动: ,Fl)^Gl8?  
gx/,)> E.  
template < typename Left, typename Right > =ZznFVJ`={  
class assignment ,<_A2t 2  
  {  4\N ;2N  
Left l; !qQl@j O  
Right r; eS^7A}*wd-  
public : |*xA 8&/  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} L<cx:Vz  
template < typename T2 > nF]W,@u"h  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } NN{?z!  
} ; yPBZc h%-  
AR%4D3Dma  
同时,holder的operator=也需要改动: Tk[ $5u*,  
p$c6<'UqH  
template < typename T > e)k9dOR  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const bHnT6Icom  
  { *KF#'wi  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); e2Pcm_Ahv*  
} q9K)Xk$LF  
|3b^~?S  
好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。 r|8d 4  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 cl3K<'D  
a.\:T,cP>  
return l(rhs) = r; 3ZPWze6  
在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。 sE<V5`Z=  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: 7aRi5  
!*&V- 4  
template < typename Tp > Pj^{|U21  
class constant_t 05#1w#i  
  { PdFKs+Z`  
  const Tp t; F,F4nw<W  
public :  qA7>vi%  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} k"%~"9  
template < typename T > 2zA4vZkbcw  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const |Zpfq63W  
  { *;slV3  
  return t; +o{R _  
} M/'sl;  
} ; [S%_In   
wmL'F:UP  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 2wg5#i  
下面就可以修改holder的operator=了 )EuvRLo{S7  
I_#kgp  
template < typename T > ^/>(6>S^M  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const x+:UN'"r  
  { .G. 0WR/2  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); IMFDM."s  
} t|\%VC  
I*{ nP)^9  
同时也要修改assignment的operator() T*Exs|N2P-  
*%NT~C q  
template < typename T2 > /t57!&  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } ~H_/zK6e  
现在代码看起来就很一致了。 nNV'O(x}  
=:Fc;n>c<K  
六. 问题2:链式操作 VA>35w  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 %N6A+5H  
其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。 ~ 'cmSiz-  
事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。 ~$cV: O7  
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。 Lx1FpHo  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct , kGc]{'W  
`2WFk8) F  
template < typename T > )[6U^j4  
struct result_1 ZY={8T@  
  { <?6|.\&  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; #U4F0BdA  
} ; Gr'  CtO  
1CD+B=pQG  
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: 34O `@j0-3  
4r#= *  
template < typename T > 85$m[+md  
struct   ref 8I?Wt W  
  { bdrg(d6  
typedef T & reference; S~bOUdV Z  
} ; -UEZ#Q  
template < typename T > TDKki(o=~  
struct   ref < T &> BLdvyVFx  
  { ]i)c{y  
typedef T & reference; }O5i/#.lR  
} ; BwGfTua  
(O?.)jEW(.  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: =l;ewlU  
faX#**r  
template < typename T > X1|njJGO1  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const Jb@V}Ul$  
  { Lc,Pom  
  return l(t) = r(t); *b}HNX|  
} ;O6;.5q&  
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。 |Nn)m  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 RDi]2  
o Q2Fjj  
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 ~d4 )/y  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: Pb4X\9^  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 M61xPq8y5  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 =pO^7g  
最后的布局是: $E~`\o%Ev  
                Add m|n%$$S&  
              /   \ X,_2FJv  
            Divide   5 cWaSn7p!X  
            /   \ I\{ 1u  
          _1     3 XGWSdPJLr  
似乎一切都解决了?不。 9'giU r  
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。 n8 i] z  
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。 @7]yl&LZ  
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: oy=js -  
1\ ~ "VF*{  
template < typename Right > ? 7n`A >T  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const xb~yM%*c  
Right & rt) const ,t?B+$E  
  { |(E FY\  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); rC%*$g $  
} O)*+="Rg  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 O!#g<`r{K  
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。 +H-6eP  
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。 NZLxHD]mp  
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。  I<mV+ex  
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。  :D6 ON"6  
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? m)t;9J5  
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: b9J_1Gl]  
rk2j#>l$4  
template < class Action > 2g-j.TM  
class picker : public Action z6=Z\P+  
  { Oi'5ytsES  
public : _[c0)2h  
picker( const Action & act) : Action(act) {} 8,4"uuI  
  // all the operator overloaded { ]{/t-=  
} ; /<=u\e'rE  
QL&ZjSN  
Picker<T>继承自T,唯一的作用就是给T添加上了各种操作符的重载函数。 ]Ji.Zk  
现在所有参与行动的functor都要套上一层picker, _1被声明为 picker<holder>, 并且holder中所重载的操作符除了operator()之外全部被移到了picker内。而picker中的操作符重载的返回的functor也必须套上一个picker: v5#j Z$<F  
uM IIYS  
template < typename Right > ThajHK|U  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const dO<ERY  
  { qZtzO2Mt  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); v!6  c0a  
} DS(}<HK{  
8B K(4?gC  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > qFCOUl  
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。 xw,IJ/E$1  
.+3g*Dv{&  
template < typename T >   struct picker_maker ?W?c 1>  
  { df4A RP+  
typedef picker < constant_t < T >   > result;  F2LLN  
} ; :Uzm  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > 9}!qR|l3nR  
  { !*d I|k  
typedef picker < T > result; d9f C<Tp  
} ; XH4  
 NI76U  
下面总的结构就有了: f P 1[[3i  
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。 }(J}f)  
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。 ;;OAQ`  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 O>b C2;+s  
至此链式操作完美实现。 X1x#6 oi  
h6D<go-b56  
TCwFPlF|  
七. 问题3 o4F2%0gJ  
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。 +s,=lL  
!&y8@MD15  
template < typename T1, typename T2 > ~*&H$6NJS  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const Ju!]&G8  
  { <e=#F-DE  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); #Yj1w  
} jjRi*^d9  
Ha0M)0Anv  
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: P6'1.R  
JW83Tp8[8  
template < typename T1, typename T2 > h,u, ^ r  
struct result_2 PB\(=  
  { B[Ku\A6&  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; )1J R#  
} ; Xv5wJlc!d  
Ct<udO  
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? _/s$ZCd  
这个差事就留给了holder自己。 ^B.5GK)!  
    p?%y82E  
P:K5",)  
template < int Order >  ul6]!Iy  
class holder; qdJ=lhHM}  
template <> 36&e.3/#  
class holder < 1 > F4-$~ v@  
  { +aCv&sg  
public : w>s,"2&5J  
template < typename T > .GP T!lDc  
  struct result_1 YNyk1cE  
  { j ?3wvw6T  
  typedef T & result; T"}5}6rSG  
} ; X Swl Tg  
template < typename T1, typename T2 > ?|\ER#z  
  struct result_2 [\98$BN  
  { ed{ -/l~j  
  typedef T1 & result; (&Kk7<#`  
} ; 5FPM`hLT  
template < typename T > ;C9_?u~#  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const 4<w.8rR:A  
  { JQ_sUYh~3  
  return (T & )r; +;(c:@>@,  
}  twHVv  
template < typename T1, typename T2 > ,hm\   
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const YlJ@XpKM  
  { lV3x*4O=  
  return (T1 & )r1; <y('hI'  
} Wq D4YGN  
} ; 2G & a{  
d=$Mim  
template <> Z!a =dnwHz  
class holder < 2 > ~k-y &<UR  
  { T*/rySs  
public : $D~0~gn~  
template < typename T > 6m/r+?'  
  struct result_1 U/66L+1  
  { [x=s(:qy  
  typedef T & result; :(U ,x<>  
} ; Fo (fWvz  
template < typename T1, typename T2 > hlvK5Z   
  struct result_2 &.)^ %Tp\z  
  { x$A+lj]x  
  typedef T2 & result; xA2YG|RU=b  
} ; EqkN3%IG  
template < typename T > c)6m$5]  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const ]NQfX[  
  { .ljnDL/  
  return (T & )r; pGP7nw_g  
} jh?H.;**  
template < typename T1, typename T2 > Y #ap*  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const :DK {Vg6  
  { wy<S;   
  return (T2 & )r2; ihhDOmUto  
} U|H=Y"pL  
} ; 6##_%PO<m  
;0]aq0_#(  
xk9%F?)  
新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。 IEL%!RFG  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: */5d>04  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: 7~G9'P<  
.Bl\Z  
return l(i, j) = r(i, j); XFVE>/H  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) K C*e/J  
y;m|  
  return ( int & )i; i<C*j4qQ  
  return ( int & )j; nK1Slg#U  
最后执行i = j; >mbHy<<  
可见,参数被正确的选择了。 9d0@wq.  
=g7x' kN  
;Zcswt8]u  
gs^Xf;g vI  
*?@?f&E/  
八. 中期总结 ]\-A;}\e  
目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事: ch*8B(:  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 &@X<zWg  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 p%up)]?0  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor Pa>AWOG'  
\i>?q   
Fk&c=V;SU  
x /(^7#u,  
2lZ Q)   
u74[>^  
九. 简化 `z}?"BW|  
很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。 hE:9{;Gf  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 ; }I:\P  
首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种: [~+wk9P  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 2"v6 >b%  
  +-*/&|^等 >>4qJ%bL  
2. 返回引用。 + )AG*  
  =,各种复合赋值等 aL\PGdgO  
3. 返回固定类型。 C!O0xhs  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) :^lI`9'*R  
4. 原样返回。 LRxZcxmy  
  operator, MVpGWTH@F  
5. 返回解引用的类型。 ~p6 V,Q  
  operator*(单目) u4cnE"  
6. 返回地址。 &C5_g$Ma.Z  
  operator&(单目) B6+khuG(  
7. 下表访问返回类型。 +zqn<<9  
  operator[] 7uqzm  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 A;q9rD,_  
  operator<<和operator>> "m):Y;9iQ?  
ZuzEg*lb  
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。 Y sC>i`n9  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: ,C\i^>=  
Gq)]s'r2  
template < typename Left > DaQ?\uq  
struct value_return u=*FI  
  { c1(RuP:S  
template < typename T > .|KyNBn  
  struct result_1 BiLY(1,  
  { kM l+yli3c  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; (Bb5?fw  
} ; EmWn%eMN  
AG nxYV"p  
template < typename T1, typename T2 > f3l&3hC  
  struct result_2 fivw~z|[@  
  { zy?|ODM  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; 5:[0z5Hww  
} ; 0(}t8lc  
} ; f].h^ ~.q  
PA{PD.4Du  
dw>C@c#"  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait _ gR;=~S  
KJUH(]>F  
下面我们来剥离functor中的operator() (*9$`!wS  
首先operator里面的代码全是下面的形式: C\3rJy(VJ  
FW;?s+Uyx  
return l(t) op r(t) ] Jg&VXrH  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) 4HXo>0  
return op l(t) FBX'.\@`  
return op l(t1, t2) Wx%H%FeK  
return l(t) op kOrZv,qFG[  
return l(t1, t2) op S/hQZHZHg,  
return l(t)[r(t)] Ux!p8  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] `6(S^P  
IVnHf_PzF  
很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式: .bl/*s  
单目: return f(l(t), r(t)); |fJ};RLI"  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); Jl8H|<g~/  
双目: return f(l(t)); m,_Z6=I:  
return f(l(t1, t2));  #4NaL  
下面就是f的实现,以operator/为例 edq4D53  
!RS}NS  
struct meta_divide VR8-&N  
  { V*;(kEqj  
template < typename T1, typename T2 > GT.,  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) np^N8$i:n  
  { dm0R[[7  
  return t1 / t2; yx8z4*]kH  
} wo{gG?B  
} ; `:fZ)$sY  
 :A_@,Q  
这个工作可以让宏来做: ,Ks8*;#r  
\~mT] '5  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ LKB$,pR~1l  
template < typename T1, typename T2 > \ Y=?3 js?O  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; ;u ({\K  
以后可以直接用 Zd%k*BC  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) =%K;X\NB  
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 zV37$Hb  
(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。。。) :gibfk]C  
/)>3Nq4Zx  
Ms#M+[a  
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 "Qc7dRmSxm  
1~_{$5[X?  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > #$07:UJ  
class unary_op : public Rettype B)g[3gQ  
  { h 0Q5-EA  
    Left l; .o^l z 9:  
public : OU_gdp  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} M#6W(|V/  
7hcYD!DS  
template < typename T > kd(8I_i@  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const O"9\5(w  
      { oxA<VWUNT  
      return FuncType::execute(l(t)); zT]8KA   
    } Af2( 5]  
e{K 215  
    template < typename T1, typename T2 > -zgI_u9=EB  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 7t0=[i  
      { bl;1i@Z*M  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); Z]Cq3~l  
    } I-*S&SiXjI  
} ; #&aqKV Y  
3z?> j]  
s~g *@K>+  
同样还可以申明一个binary_op n5NsmVW\x  
hd<c&7|G'  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > }@+0/W?\.  
class binary_op : public Rettype 4N3R|  
  { !9r$e99R  
    Left l; $k%2J9O  
Right r; 7(8;t o6(  
public : BC.87Fji/  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} _C?hHWSf"  
9~XA q^e  
template < typename T > hx%v+/  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const Rtl"Ub@HV  
      { (m/G(wg  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); `(V3:F("@  
    } q"J]%zO  
sIGMA$EK  
    template < typename T1, typename T2 > S`0(*A[W*  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const Jhhb7uU+  
      { 7,o7Cf2z  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); IfAZn_  
    } 9}<ile7^  
} ; <0&*9ZeD  
xF'EiX~  
q dBrQC  
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 zKJ#`OhT  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 IueFx u  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) )23H1  
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。 IY\5@PVZ  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! "7F?@D$e  
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。。。 BLiF 5  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 x*U)Y  
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) />pI8 g<  
下面是修改过的unary_op _op}1   
6iE<T&$3P  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > )yZ^[uJ}3C  
class unary_op X *"i6 *  
  { ??vLUv  
Left l; &.Qrs :U  
  'XjZ_ng  
public : dOH &  
|FZ/[9*  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} @9RM9zK.q  
{qJ1ko)$  
template < typename T > L+i=VGm0  
  struct result_1 BG]#o| KW  
  { ?X<eV1a   
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; Zt{[ *~  
} ; L48_96  
&Q#66ev  
template < typename T1, typename T2 > C XMLt  
  struct result_2 F/kWHVHU[  
  { g@!V3V  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; plstZ,#j  
} ; 08\, <9  
eJX9_6m-  
template < typename T1, typename T2 > _|I#{jK  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const zL0pw'4  
  { {ROVvs`  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); Vv=. -&'  
} |3"KK  
+lcbi  
template < typename T > 4p;`C  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const -- 95Jz  
  { qt"m  
  return OpClass::execute(lt(t)); MH\dC9%p  
} \V~eVf;~  
Moza".fiN  
} ; "`e{/7I  
2-EIE4ds  
5e^ChK0Q  
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 D'Df JwA  
好啦,现在才真正完美了。 v$wIm,j  
现在在picker里面就可以这么添加了:  >Abdd  
<<5(0#y#  
template < typename Right > U$A]8NZ$S  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const ^k">A:E2  
  { :OT0yA=U  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); d^ 8ZeC#  
} u `6:5k  
有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。 !z3jTv  
Cnh \%OW  
X5$Iyis  
xY(*.T9K  
dkTX  
十. bind @K !T,U  
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。 Aw.qK9I  
先来分析一下一段例子 &B1WtW  
bK&+5t&  
g:8h|w)  
int foo( int x, int y) { return x - y;} HQhM'x  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 OA;XiR$xP  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 Ai3*QX  
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。 I,vJbvvl!  
我们来写个简单的。 c`w}|d]mC  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: ~=l;=7 T  
对于函数对象类的版本: $uVHSH5l  
ENs&RZ;  
template < typename Func > t-bB>q#3>  
struct functor_trait A$0fKko  
  { qu{&xjTH8  
typedef typename Func::result_type result_type; g1"kTh  
} ; Dp-z[]})1  
对于无参数函数的版本: ]Q)OL  
#.)0xfGW)n  
template < typename Ret > uz jU2  
struct functor_trait < Ret ( * )() > @`- 4G2IU}  
  { R!gEwTk  
typedef Ret result_type; LFRlzz;  
} ; j'"J%e]  
对于单参数函数的版本: JU&c.p /  
<6 Uf.u`  
template < typename Ret, typename V1 > r52gn(,  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > 6mxfLlZ  
  { 00~mOK;1  
typedef Ret result_type; ~V1E0qdAE  
} ; U8n V[  
对于双参数函数的版本: M-Y_ Wb3  
R8Fv{7]c  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > =MDys b&:  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > B*Dz{a^.:  
  { $5%SNzzl  
typedef Ret result_type; q#9RW(o  
} ; f?X)k,m  
等等。。。 u <v7;dF|s  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy ?J >  
M@v.c; Lt  
template < typename Func > Ne1$ee. NE  
struct func_return Si;H0uPO  
  { MeZf*' J  
template < typename T > K_Eux rPn  
  struct result_1 5MJS ~(  
  { #BH*Z(  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; `1IgzKL9  
} ; R`E~ZWC4V  
$suzW;{#  
template < typename T1, typename T2 > -;WGS o  
  struct result_2 ^RIl  
  { &E5g3lf  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; 5vnrA'BhBU  
} ; 4zFW-yy  
} ; @?]RBX?a  
A;?|& `f  
RPL:-  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 P.9>z7l{  
lA8`l>I  
template < typename Func, typename aPicker > ]Gq !`O1  
class binder_1 :P0mx   
  { -r]W  
Func fn; _L=h0H l  
aPicker pk; oE]QF.n#  
public : -]M5wb2,  
G2: agqL/  
template < typename T > 8VXH+5's  
  struct result_1 _u QOHwn  
  { 8&b,qQ~  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; O)r4?<Q  
} ; %| Lfuz*  
^SrJu:Q_  
template < typename T1, typename T2 > OYn}5RN  
  struct result_2 FXkM#}RgNm  
  { > /caXvS  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; )bscBj@  
} ; J<jy2@"tXo  
n,WqyNt*  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} s`~IUNJ@P  
gV_}-VvP  
template < typename T > ge8ZsaiU  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const uJ v-4H  
  { {&1/V  
  return fn(pk(t)); 6i3$CW  
} gp.^~p]x  
template < typename T1, typename T2 > ?m"( S oh  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const *u;Iw{.{  
  { 1#+S+g@#  
  return fn(pk(t1, t2)); p H2Sbs:Tk  
} v):Or'$~M  
} ; ji0@P'^;  
t\7[f >  
z!9-:  
一目了然不是么? >e$PP8&i_T  
最后实现bind TAW/zpps$  
]N F[>uiW  
7WZ+T"O{I  
template < typename Func, typename aPicker > ePo}y])2  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) { 9q4)R}G  
  { k~nBiV  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); Oxd]y1  
} ]~3V}z,T*  
-6B4sZpzD  
2个以上参数的bind可以同理实现。 h(EhkCf  
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。 +TDw+  
H"WprHe  
十一. phoenix c9h6C  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: Wvf ^N(  
C1QA)E['V  
for_each(v.begin(), v.end(), E hMNap}5"  
( z-)O9PV  
do_ 1yu4emye4  
[ [`7ThHX  
  cout << _1 <<   " , " mc\"yC ^s  
] B^^#D0<  
.while_( -- _1), $-sHWYZ  
cout << var( " \n " ) Uz]|N6`  
) YNi.SXH  
); vy I!]p  
)\$|X}uny&  
是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧: 97!;.f-  
首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor +52{-a,>  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 -nV9:opD  
那么我们就照着这个思路来实现吧: oNF6<A(@$  
pFjK}J OF  
*J`O"a  
template < typename Cond, typename Actor > ZPYS$Ydy  
class do_while 9x =Y^',5  
  { 6T`i/".  
Cond cd; Qzw;i8n{  
Actor act; /mzlH  
public : i=2N;sAl  
template < typename T > P5 ywhw-  
  struct result_1 "=MeM)K  
  { e$rZ5X  
  typedef int result_type; b d!Y\OD  
} ; },-H"Qs  
}@d@3  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} }k.Z~1y  
h <<v^+m  
template < typename T > IW] rb/H  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ysY*k`5  
  { lL0APT;  
  do IJcsmNWm  
    { 6.yu-xm  
  act(t); x7 ,5  
  } |P?*5xPB  
  while (cd(t)); -aCKRN85  
  return   0 ; FGq [ \B  
} Ml-6OvQ7g  
} ; DZtsy!xA  
H0vfUF53l  
,r_Gf5c  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). I{=Qtnlb  
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。 FGBbO\< /  
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。 l9Q- iJ  
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。 a/xn'"eli  
下面就是产生这个functor的类: PXNuL&   
'PW5ux@`<  
}W^A*]X  
template < typename Actor > J\=*#*rJ1  
class do_while_actor IO<6  
  { EQSQFRk;  
Actor act; tw)mepwB  
public : &s!@29DXR  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} W=+ Y|R!  
TIg3` Fon  
template < typename Cond > -MBxl`JU  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; v4 E}D  
} ; 0jWVp- y  
2y1Sne=<Kb  
pEz_qy[#  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 X2'0PXv>!  
最后,是那个do_ \a3+rN dj  
Q\0'lQJdy  
E' uZA  
class do_while_invoker */S_Icf  
  { Ab;.5O$y  
public : t sRdvFFq  
template < typename Actor > 4s oJ.j8  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const E92-^YY  
  { |u p  
  return do_while_actor < Actor > (act); ?+8\.a!  
} uCB=u[]y4  
} do_; ;722\y(Y  
1Ai^cf:S  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? 7 _[L o4_  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 tfWS)y7  
最后来说说怎么处理break和continue %\:Wi#w>  
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。 u)Whr@m  
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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