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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda Ldu!uihx  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 er_aol e  
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{`;][  
;pNfdII(  
(- uk[["3  
a36<S0R  
  class filler 9:Y\D.M  
  { 5]{YERa'  
public : C'Ymz`iQ  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} ` :2C9,Xu  
} ; ~ M"[FYw[  
+$9w[ARN+  
}K/[3X=B  
这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决: -vMP{,  
4DNZ y2`  
I|.B-$gH  
,Ubnz  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); /xmd]XM=_  
dZm{?\^_  
a8N!jQc_m  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。  i J\#su  
i-Z@6\/a5  
3K'3Xp@A  
q/[)mr|~  
二. 战前分析 `s+qz  
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。 6x{B  
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 dO=<3W  
S SzOz-&GA  
$R^"~|m3M  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); h1BdASn_  
  /* --------------------------------------------- */ N\p3*#M  
vector < int *> vp( 10 ); .RT5sj\d  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); -~5yl}  
/* --------------------------------------------- */ 71~V*  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); !vsUL-  
/* --------------------------------------------- */ d#(xP2  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); jj^CW"IB  
  /* --------------------------------------------- */ Q|0[B4e^:  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); F2u{Wzr_@  
/* --------------------------------------------- */ 4-TM3Cw`d&  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); A}%sF MA  
W6)A":`  
"];19]x6q  
q[+];  
看了之后,我们可以思考一些问题: #):FXB$a  
1._1, _2是什么? shi#K<gVC  
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。 ?e BN_a,r6  
2._1 = 1是在做什么? 9;@6iv  
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。 ut o4bs:  
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。 Kp"o0fh<9  
+pE-Yn`YS  
O9qEKW)a  
三. 动工 j3FDGDrg  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: (BJs6":BFe  
ON$u581 y  
>FY`xl\m}<  
Q%85,L^U  
template < typename T > lwK Au!l  
class assignment 4WNWn#M  
  { $,R|$0B7  
T value; O=yUA AD$  
public : Ly^r8I  
assignment( const T & v) : value(v) {} z-()7WY  
template < typename T2 > s Ce{V*ua  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } HK}C<gg  
} ; +VTMa9d  
,fL*yn  
i |C'_gw`n  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 wc ^z9y  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment S3 &L  
TEY%OI zU+  
3.8d"  
WT1ch0~2  
  class holder P[D ^*}  
  { H3&$:h  
public : 2?HLEiI1  
template < typename T > vmL0H)q  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const ba ,2.|  
  { @o_-UsUX  
  return assignment < T > (t); R7vO,kZ6Q  
} '(ql7  
} ; q),yY]5  
JD,/oL.KA  
A9[l5E  
由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上: 1}'|HAu  
+}% 4]O;  
  static holder _1; MbF.KmV  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 :]:q=1;c  
nq r[HFWs  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); ~ZT(@w  
而不用手动写一个函数对象。 1{_;`V  
p6|0JBm  
mI}1si=$  
@<l7"y;\  
四. 问题分析 }O8$?7j(  
虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。 /-1[}h%U'  
1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。 rIy,gZr.U  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 ^xFZ;Yf  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。  w;)@2}  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 !A g W @  
85-00m ~  
五. 问题1:一致性 U@DIO/C,m`  
首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?| H htAD Y  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 %I?uO( @  
iE>T5XV8$B  
struct holder TTu<~GH  
  { !@5B:n*  
  // u|i.6:/=  
  template < typename T > fm Fh.m.+N  
T &   operator ()( const T & r) const 6/ F]ncwG  
  { r;SA1n#  
  return (T & )r; d'q,:="c  
} ?bW|~<X~  
} ; # sm>;+J  
QF Vy2 q  
这样的话assignment也必须相应改动: r,aV11{  
XJ.bK  
template < typename Left, typename Right > 9*U3uyPi  
class assignment 8Y_wS&eB  
  { \$W>@w0  
Left l; }GRZCX>  
Right r; 7:<co  
public : {L4ta~2/T  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} E:!?A@Fy  
template < typename T2 > 0"3l2Eo  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } dJ#mk5= "  
} ; 73 ix4C  
09HlL=0q  
同时,holder的operator=也需要改动: AQ7w5}g+V  
%i 6i.TF  
template < typename T > f+d[Q1  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const }\?UmuolQ  
  { AT+7!UGL  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); 3]$qY_|7  
} .0}]/%al  
;%{REa  
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。 PS7ta?V QC  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 ^Q0%_V,  
\("|X>00  
return l(rhs) = r; C5"=%v[gQv  
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。 HN?NY  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: ^`?2g[AA  
g 67;O(3  
template < typename Tp > m:_'r"o  
class constant_t sba+J:#w  
  { @|BaZq,g  
  const Tp t; Te_%r9P|2  
public : `o4alK\  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} Y- esD'MD  
template < typename T > VB=$D|Ll  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const Y)lYEhF  
  { l3[2b Qx  
  return t; RE 6d&#N  
} H!PMb{e  
} ; HtFc+%=  
wA$ JDf)Vg  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 }RvinF:5  
下面就可以修改holder的operator=了 -q'G]}  
X?kw=x{2P  
template < typename T > F5s Pd  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const X2\1OWR0  
  { AYb-BaIc  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); a/p} ?!\  
} }JPLhr|d^  
Pr|BhX  
同时也要修改assignment的operator() $z[FL=h)?+  
O1xK\ogv  
template < typename T2 > W w\M3Q`h  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } bYt [/K,  
现在代码看起来就很一致了。 :k&R]bc9  
5\S s`#g  
六. 问题2:链式操作 ^6g^ Q*"  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 .0 }eg$d  
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。 }Y9= 3X  
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。 ' m^nKG$"  
比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。 9eR4?^(3!  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct M it3q  
FglW|Hwy  
template < typename T > .! 'SG6 q  
struct result_1 MEKsL7  
  { VO u/9]a  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; f(SK[+aqW  
} ; g  Z!q  
JO[7_*s  
那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为: /hF@Xh%hY  
skeH~-`M@  
template < typename T > 9fQ[:Hl"  
struct   ref I.dS-)Y  
  { }%) ]b*3  
typedef T & reference; V$o]}|  
} ; b;xn0sDn#  
template < typename T > j3=%J5<  
struct   ref < T &> dBRK6hFC  
  { Bl$Hg,in-  
typedef T & reference; "@ 1+l&  
} ; t nvCtuaR  
<dd XvUCX  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: fmgXh)=  
y) .dw(  
template < typename T > ag02=}Q'r  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const 2e_m>I  
  { ^K3Bn  
  return l(t) = r(t); -F7P$/9  
} $Sls9H+.  
可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。 ;]vJ[mi~  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 oU`{6 ~;  
, ;$SRQ.  
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 BS*Y3$  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: K6Z/  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 [ikW3 '99,  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 &9OnN<mT1  
最后的布局是: jCp^CNbA  
                Add ;M<R e  
              /   \ 3sD/4 ?  
            Divide   5 y?P4EVknM3  
            /   \ >S}^0vNZX  
          _1     3 +d!"Zy2|B  
似乎一切都解决了?不。 `=%mU/v  
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。 i K,^|Q8  
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。 ]iezwz`'  
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: /< -+*79G  
JavSR1_  
template < typename Right > N!lQ;o'  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const vw2yOL RX  
Right & rt) const  $*$X5  
  { Eg+ z(m$M  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); $97EeE:{M  
} q=x1:^rVH  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 |SX31T9rG  
XXX指的是原来的functor的类型,picker_maker<T>是一个类型变换的trait,如果T是一个常量,那么他会返回constant_t<T>,否则返回T本身。 RLNto5?  
因此如果该函数声明在assignment的内部,那么就实现了连等,如果声明在的dereference(解引用)的内部,就允许(*A = B)的行为发生。 Vw";< <0HZ  
最后,如何把这些函数塞到各个functor的声明里边呢?当然可以用宏,但是。。。大家都知道这样不好。 p>h&SD?b  
除了宏之外还可以用的方式就是继承。我们可以写一个类叫做picker,该类实现了所有的如上的产生函数。然后让所有的functor继承自它。 ;%^T*?t  
且慢,也许立刻就有人跳出来说:这样的话那个XXX怎么写呢?这样不是会导致循环依赖么?这样不是会有downcast么? >(He,o@M  
正解,让picker做基类确实不是一个好主意。反过来,让picker继承functor却是一个不错的方法。下面是picker的声明: i87+9X  
W&=F<n`  
template < class Action > ab8F\%y-8  
class picker : public Action Lq#$q>!K  
  { )(V!& w6  
public : s;W1YN  
picker( const Action & act) : Action(act) {} #-7w |  
  // all the operator overloaded UPcx xtC  
} ; 8~|tl,  
'U*Kb  
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。 Y]neTX [ef  
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: 6 ~+/cY-V  
mO^ )k  
template < typename Right > )-\[A<(  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const IA~wmOF  
  { \1nj=ca?  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); d)1Pl3+  
} jrN"en  
B&Iy_;  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > ^kh@AgG^  
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。 =z4kK_?F,  
x.%x|6G*  
template < typename T >   struct picker_maker "t&_!Rm  
  { iM_Zn!|@\  
typedef picker < constant_t < T >   > result; :O9i:Xq[QW  
} ; 9B9:lR  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > 'Ivr =-  
  { Yq0jw&v  
typedef picker < T > result; s#>``E!  
} ; }ZB :nnG  
7-j=he/  
下面总的结构就有了: Om5+j:YM  
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。 #,;X2%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。 z;1qYW[-A  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 8)V6yKGO  
至此链式操作完美实现。 d)'J:  
js F96X{  
&XZS}n  
七. 问题3 bR}=bp4K  
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。 f0ME$:2  
VQ/Jz5^  
template < typename T1, typename T2 > " "{#~X}  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const `kM:5f+>W  
  { dPb@[k  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); uoMDf{d  
} [`U9  
dW9Ci"~v  
很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2: g1(`a`M  
Q}|QgN  
template < typename T1, typename T2 > M D,+>kh  
struct result_2 ;Y%.m3  
  { Y N*"q'Yz_  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; Hq."_i{I  
} ; -iySU 6  
vJfj1 f  
显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢? |yYu!+U  
这个差事就留给了holder自己。 2>h.K/pC  
    lQl  
p?Jx2(%m  
template < int Order > ,+o*>fD  
class holder; TW!>~|U)y  
template <> woyeKOr  
class holder < 1 > {i|$^A3  
  { b$/ 'dnx  
public : <}t<A  
template < typename T > H-'~c \)  
  struct result_1 @ZtDjxN &  
  { _su$]s  
  typedef T & result; ]`u_d}`  
} ; FWl'='5L  
template < typename T1, typename T2 > m8NKuhu  
  struct result_2 ]x^v;r~  
  { MClvmv^  
  typedef T1 & result; ~spfQV~  
} ; 'J(B{B7|  
template < typename T > <p\iB'y  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const 09w<@#  
  { (@ixV$Y  
  return (T & )r; {/K_NSg+h  
} ~[3B<^e  
template < typename T1, typename T2 > m\;@~o'k  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const vj4n=F,Z  
  { Qv/Kbw N{  
  return (T1 & )r1; /><+[\q4LM  
} d!#qBn$*[  
} ; Gb_y"rx?0  
m+'vrxTY  
template <> !)+8:8H'  
class holder < 2 > 3%DDN\q\u  
  { " twq#Alx  
public : \K%A}gnHe  
template < typename T >  >q^l  
  struct result_1 vY'E+M"+@  
  { qgk6 \&K[  
  typedef T & result; %eQw\o,a  
} ; `AcT}. u  
template < typename T1, typename T2 > W=ar&O~}n  
  struct result_2 ;=F]{w]$+  
  { VtzX I2.2  
  typedef T2 & result; *Rj(~Q/t  
} ; sJB::6+1(|  
template < typename T > >uVr;,=y  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const 1Aw/-FxJ  
  { #azD& 6`  
  return (T & )r; 2#t35fU  
} uwhb-.w  
template < typename T1, typename T2 > :Miri_l  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const 9Netnzv%  
  { @-G^Jm9~\m  
  return (T2 & )r2; .7v .DR>  
} XXA1%Lw%  
} ; 59Lmv &s  
9Bw.Ih[Z  
xji2#S%  
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> >。 V]qv,>  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: K6nGC  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: 5fDnr&DR  
J-)9>~[E<  
return l(i, j) = r(i, j); /4lm=ZE/  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) aEwwK(ny  
kCVA~ %d7  
  return ( int & )i; yx&'W_Q@  
  return ( int & )j; jk-e/C  
最后执行i = j; CF_pIfbaf  
可见,参数被正确的选择了。 M73d^z  
x9s1AzM{  
YMfjTt@Q  
\g<=n&S?  
W*/0[|n*  
八. 中期总结 J8:f9a:|M  
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: wR*>9LjeG  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 6im!v<1Qx  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 +=&A1{kR3  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor <Zn -P  
Qkq9oZ  
.uwD;j +#  
!i77v, (#|  
+8~C&K:  
4g}'/  
九. 简化 dyN Kok#  
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。 ?O.1HEr  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。  Re^~8q[  
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: f9FLtdh \7  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 Ihn+_H u  
  +-*/&|^等 l\%LT{$e  
2. 返回引用。 Vp~c$y+  
  =,各种复合赋值等 OPP^n-iPr  
3. 返回固定类型。 ** !  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) ~qj09  
4. 原样返回。 @.SuHd  
  operator, 1w/Ur'8we  
5. 返回解引用的类型。 D`C#O 7.N  
  operator*(单目) TE!+G\@  
6. 返回地址。 PGaYYc3X  
  operator&(单目) g7r_jj%ow  
7. 下表访问返回类型。 1Zj NRg=  
  operator[] cTQ]0<9:e  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 \WN ,.  
  operator<<和operator>> GoTJm}[N P  
:\<D q 71  
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。 r#;GVJR6  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: Obb"#W@3  
do>,ELS+m  
template < typename Left > L/sMAB  
struct value_return QqU>V0y"w(  
  { &)y$XsSMW  
template < typename T > 4UV<Q*B\F  
  struct result_1 )%T< Mw2u  
  { M7JQw/,xs  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; KqNbIw*sR  
} ; ]1k"'XG4,  
isiehKkD  
template < typename T1, typename T2 > q+}KAk|]V  
  struct result_2 ^w(~gQ6|mP  
  { okv`+VeA  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; (Sd8S`xO  
} ; 4' MmT'  
} ; -xk.wWpV  
|1[3RnG S  
UBZ37P  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait ?!Bf# "TY  
6+s10?  
下面我们来剥离functor中的operator() bxrT[]  
首先operator里面的代码全是下面的形式: *eLKD_D`!C  
`HO_t ek  
return l(t) op r(t) k6b0&il  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) _>k&M7OU4  
return op l(t) ?0%3~E`l:  
return op l(t1, t2) 1O{(9nNj  
return l(t) op 8uZM%7kI6+  
return l(t1, t2) op fKYR DGn  
return l(t)[r(t)] _b)=ERBbCo  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] *`g'*R  
!um~P  
很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式: b2<((H  
单目: return f(l(t), r(t)); P56B~M_  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); *@1(!A  
双目: return f(l(t)); <QcQ.b  
return f(l(t1, t2)); .nG14i7C  
下面就是f的实现,以operator/为例 6J""gyK.  
)5NjwLs  
struct meta_divide tzn+ M0'  
  { lH#C:n  
template < typename T1, typename T2 > `EJ.L6j$'  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) qjrl$[`X:  
  { CNkI9>L=W`  
  return t1 / t2; 2f8\Osn>m  
} KyQd6 1  
} ; 4J9VdEKk  
)4tOTi[  
这个工作可以让宏来做:  Z,Z4Sp  
HkL`- c0  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ vv FH (W  
template < typename T1, typename T2 > \ a F!Im}  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; \Hs*46@TC  
以后可以直接用 &h<\jqN/  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) F).7%YfY  
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 wS"`~Ql_  
(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。。。) 5HqvSfq>?  
!CGpE=V  
Z&![W@m@0N  
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 A6Vb'Gqv{  
\)'5V!B|s  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > FMNT0  
class unary_op : public Rettype `$oy4lDKQ  
  { p`I[3/$3  
    Left l; m*f"Y"B.1I  
public : =euMOs  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} .X](B~\!  
Qt+i0xd  
template < typename T > b2 5.CGF  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const \Aq$h:<  
      { Zb4+zps^-  
      return FuncType::execute(l(t)); m<liPl uv  
    } z55g'+Kab  
+ \jn$>E  
    template < typename T1, typename T2 > 2K VX  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const :6[G;F7s  
      { Q*54!^l+_r  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); #i'wDvhol  
    } vKFEA7  
} ; 4o69t  
]]^r)&pox  
R}E$SmFg  
同样还可以申明一个binary_op &y&pjo6v1  
h2P&<ggqX  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > o5;|14O  
class binary_op : public Rettype Is[n7Q  
  { {TVQ]G%'b  
    Left l; Memb`3  
Right r; \f-@L;8#  
public : <Eu/f`8  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} JH+uBZh6  
w/, A@fLL  
template < typename T > 8I]rC<O6:  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const VoC|z Rd_  
      { | <bZ*7G  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); E@J}(76VS  
    } ZE[NQ8  
=v(&qh9Q2  
    template < typename T1, typename T2 > HXb^K  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const %% +@s   
      { h )% e  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); P/,ezVb=  
    } FG5YZrONx  
} ; oEJxey]B7  
U7xKu75G1  
|<2<`3  
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 J;S Z"I'  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 t3<HE_B|  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) kk$D:UQX  
那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。 )u=46EU_  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! U&o ~U] rm  
如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。 hH]oJ}H \  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 t;b1<TLn0  
这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan) 5;CqGzgoP  
下面是修改过的unary_op >>T,M@s-:  
nU23D@l  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > Ch'e'EmI  
class unary_op ]vjMfT%]W  
  { 4&<zkAMR  
Left l; *],= !  
  z0 J:"M  
public : FvyC$vip  
'NN3XyD  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} xzb{g,c   
T!1Np'12zF  
template < typename T > W2]%QN=m$  
  struct result_1 r"W<1H u  
  { )&[Zw{6P  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; wpf  
} ; \=j|ju3  
#&Fd16ov  
template < typename T1, typename T2 > T~naAP  
  struct result_2 Z|BOuB^   
  { ,!bcm  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; o@qI!?p&  
} ; `^: v+!  
F> b<t.yV  
template < typename T1, typename T2 > *fp4u_:`  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const tN_~zP  
  { kf1 (  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); &G aI  
} v%)=!T ,  
2#Y5*r's\  
template < typename T > <ahcE1h  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ZW ZKyJQ  
  { uiq;{!dop  
  return OpClass::execute(lt(t)); q) !G5j3  
} q]DE\*@  
w -5_Ru  
} ; Qy\K oo  
t]6 4=  
)%bY2 pk  
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 U(\ ^!S1  
好啦,现在才真正完美了。 l-q.VY2  
现在在picker里面就可以这么添加了: 7!q.MOYm  
ka<rlh<h  
template < typename Right > }qN   
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const 3gz4c1 s^:  
  { Mo&Po9  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); 5[A4K%EL  
} bkL5srH  
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。 p}lFV,V  
XB+Juk&d  
aq$adPtu  
X`0`A2 n  
ol@LLT_m  
十. bind ~c|{PZ9U  
既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。 N=;VS-  
先来分析一下一段例子 N  Bpf  
6@J)k V  
L7B(abT9e  
int foo( int x, int y) { return x - y;} t**o<p#)f  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 =Cp}iM  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 F2Co Xe7  
可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。 ' 4 Kf  
我们来写个简单的。 W_ubgCB  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: 7_]Bu<{f  
对于函数对象类的版本: /@9-D 4  
pd oCV  
template < typename Func > J}s)#va9R  
struct functor_trait *_tJ;  
  { k1_ 3\JO"6  
typedef typename Func::result_type result_type; H:`[$ ^  
} ; h7[PU^m  
对于无参数函数的版本: K*oWcsu  
&+7G|4!y  
template < typename Ret > Ng1uJa[k!d  
struct functor_trait < Ret ( * )() > 'fIirGOl  
  { WHv xBd  
typedef Ret result_type; oWdvpvO  
} ; r^!P=BS{  
对于单参数函数的版本: 1}jwv_0lL  
&g5+ |g (  
template < typename Ret, typename V1 > y%xn(Bn  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > @(s"5i.`)  
  { P[a\Q`}L  
typedef Ret result_type; 7VKTI:5y  
} ; Oz7WtN  
对于双参数函数的版本: H8?Kgaj~vf  
(ZHEPN  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > ?o.Q  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > &#qy:  
  { Zn"1qLPF  
typedef Ret result_type; \!,qXfTMB  
} ; |k=L&vs  
等等。。。 (f?&zQ!+  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy L\y>WR%s  
tJ@5E^'4  
template < typename Func > exL<cN  
struct func_return yXL]uh#b  
  { mdPEF)-  
template < typename T > PV/S zfvIq  
  struct result_1 Mwd(?o  
  { e$y VV#  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; ~$Pz`amT|  
} ; {;XO'  
aC=D_JJ\  
template < typename T1, typename T2 > )]3(ue  
  struct result_2 Hm55R  
  { h`,!p  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; x1{gw 5:  
} ; ay,E!G&H  
} ; s7}46\/U  
-P|st;?#  
6zJfsKf$  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 -VlXZj@u+  
L/n?1'he  
template < typename Func, typename aPicker > 2q ,> *B?  
class binder_1 #iAEcC0k5  
  { q+Cq&|4 ?2  
Func fn; o$_,2$>mn  
aPicker pk; TEi~X 2u  
public : +$H`/^a.  
J)leRR&  
template < typename T > )Y}8)/Pud  
  struct result_1 9 WhZ= Xk  
  { l gzA) (  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; p2: >m\  
} ; ,wE cRN w  
c})f&Z@<  
template < typename T1, typename T2 >  dr iw\  
  struct result_2 P85@G 2  
  { BNe6q[ )W~  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; wc#E:GJcK  
} ; X,"(G}KUA  
mIX[HDy:V$  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} ;}k9YlQrN  
8e3I@mv  
template < typename T > vMB`TpZ  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const QBI;aG<+b>  
  { ;5 JzrbtL  
  return fn(pk(t)); V O= o)H\  
}  rr=e  
template < typename T1, typename T2 > pZg}7F{$  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const nD51,1>  
  { UfWn\*J&k  
  return fn(pk(t1, t2)); O>H'o k  
} yMoV|U6  
} ; P 4|p[V8  
wjeuZNYf  
OW|5IEC  
一目了然不是么? 3EN(Pz L  
最后实现bind chF@',9t  
gLL8-T[9  
M'D l_dx-  
template < typename Func, typename aPicker > *P.Dbb8vn  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) !ENDQ?1  
  { M#7w54~b?M  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); s}3`%?,6y  
} "$Mz>]3&q  
Z.D O 2=+=  
2个以上参数的bind可以同理实现。 U$,W/G}m  
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。 Lm{qFu  
$)O=3dNbo  
十一. phoenix :_f5(N*{5o  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: R ]! [h  
c?0.>^,B Q  
for_each(v.begin(), v.end(), 0;V "64U  
( RMvq\J}w!  
do_ ^L@2%}6b`  
[ k:qS'  
  cout << _1 <<   " , " ^f%hhpV@  
] V6ICR{y<3  
.while_( -- _1), W#.+C6/  
cout << var( " \n " ) 8$TSQ~  
) Glw_<ag[  
); miTySY6 ^  
Sbp].3^j  
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: f~0CpB*X  
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 ?;0w1  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 ~stJO])a  
那么我们就照着这个思路来实现吧: h7"c_=w+  
-/'_XR@1  
H6t'V%Ys  
template < typename Cond, typename Actor > _*m<Z;Et  
class do_while l3O!{&~K  
  { {)?:d6"  
Cond cd; 9k.5'#  
Actor act;  nLD1j  
public : z *FCd6X  
template < typename T > aJ/}ID  
  struct result_1 k:QeZn(  
  { [  ^S(SPL  
  typedef int result_type; 3HEm-pok  
} ; )p^" J|  
h%%ryQQ&<  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} J6[V7R[\  
{KGEv%  
template < typename T > tSVWO] <  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const [Xyu_I-c  
  { U5RLM_a@M  
  do VchI0KL?  
    { 4Y5lP00!}  
  act(t); |8q:sr_  
  } ! *eDT4a  
  while (cd(t)); MfA@)v  
  return   0 ; /Bw <?:  
} q)j_QbW)  
} ; TKe\Bi  
D>fg  
:*} -,{uX  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). 'EHt A9M  
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。 YWFq&II|Z  
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。 uo8[,'  
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。 omMOA  
下面就是产生这个functor的类: ?:$\ t?e^  
@=sM')f&  
2<FEn$n[  
template < typename Actor > 2z9s$tp  
class do_while_actor "P9(k>  
  { ?Qxf~,F  
Actor act; FMi:2.E  
public : HSk_'g(\0  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} xfa-   
X`6"^ xme  
template < typename Cond > 64i*_\UKe  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; g7" 2}|qxo  
} ; (QTF+~)  
=%ok:+D]  
y1)ZO_'  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 @PT([1C  
最后,是那个do_ ZuFcJ?8i  
Vak\N)=u  
?KtF!:_C  
class do_while_invoker =(]Z%Q-V  
  { &,l(2z[  
public : 8c\\-{  
template < typename Actor > M u i\E  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const O joa3  
  { ]t0St~qUL)  
  return do_while_actor < Actor > (act); o(k{Ed  
} VIHuo,  
} do_; F[v:&fle  
BW:HKH.k  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? )dd1B>ej]  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 2 EWXr+IU.  
最后来说说怎么处理break和continue N[r Ab*iT  
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。 Y}]-o9Rl  
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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