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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda in1rDN%Vi  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 oLoc jj~T  
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, "&={E{pQ  
4;YP\{u  
QGpj$ _b  
N?qETp-:  
  class filler _x.2&S89  
  { .+9*5  
public : .:?v;rYk{  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} E>_Rsw *  
} ; 4~ }NB%,  
4V:W 8k 9D  
x:)H Ii q/  
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: +^BTh rB  
6(QfD](2}  
p(RF   
B!+c74  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); 9Kd=GL_  
8ae`V!5  
li%@HdA!  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 0cmd +`  
/l7 %x.  
4#(/{6J  
OL\-SQ&  
二. 战前分析 A-r;5?S  
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。 h ;uzbu  
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 YhH3fVM  
zbFy3-RP  
E3'I;  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); Pn9".  
  /* --------------------------------------------- */ Vo"G@W)lZ  
vector < int *> vp( 10 ); "e-Y?_S7R8  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); .JKH=?~\  
/* --------------------------------------------- */ fn<dr(Dx  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); yP]>eLTSd  
/* --------------------------------------------- */ /H<{p$Wd  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); HAH\ #WE  
  /* --------------------------------------------- */ *<^C0:i(  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); b]u=I za  
/* --------------------------------------------- */ r%;|gIky  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); Y7S1^'E 3  
dz@+ jEV  
Vs"b  
P.YT/  
看了之后,我们可以思考一些问题: 5mAb9F8@  
1._1, _2是什么? +k6` tl~*  
显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。  C O6}D  
2._1 = 1是在做什么? 4S42h_9  
既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。 3rRIrrYO  
Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。 7Q!ksp  
[7><^?t V  
diXWm-ZKL  
三. 动工 #f(a,,Uu'  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: "7sv@I_j  
BQfnoF  
)Cdw_Yx  
L!JC)p.  
template < typename T > Pjh;;k|V  
class assignment BZ\="N#f  
  { KOg,V_(I  
T value; o135Xh$_>'  
public : i5r<CxS  
assignment( const T & v) : value(v) {} rTR$\ [C  
template < typename T2 > \Hb!<mrp  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } ;I5P<7VW  
} ; -+){;,  
{EZR}N  
+\+j/sa  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 NzZ(N z5  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment p{oz}}  
pq0Z<b;2  
.+>fD0fW7Y  
fm Yx  
  class holder GpPM?  
  { i?B<&'G  
public : T ?Om]:j  
template < typename T > 7s%D(;W_Mo  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const 3z0Bg  
  { \2u7>fU!  
  return assignment < T > (t); 9z4F/tUq  
} Pac ^=|h<q  
} ; Y1lUO[F j  
,%Z&*/*Oh  
"L5w]6C4  
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: r Hq1%)B  
$l)RMP}  
  static holder _1; [ DpOI  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 C+\z$/q  
MY{Kq;FvRP  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); "`K_5"F  
而不用手动写一个函数对象。 #reR<qp&]  
n$ByTmKxv  
=9,mt K~  
]+G\1SN~  
四. 问题分析 Jb{g{a/  
虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。 #_\**%,<  
1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。  @mw1__?  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 n%h00 9 -5  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 z~Zm1tZs  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 e| C2/U-  
hcU^!mp  
五. 问题1:一致性 CXn?~m&K  
首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?| EE09 Er %\  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 X,@nD@  
@j\;9>I/  
struct holder ;|T|*0vY[  
  { Z^]Oic/0Oa  
  // bh" Caz.(t  
  template < typename T > zk }SEt-  
T &   operator ()( const T & r) const 5[\g87 \  
  { bLl ?!G.  
  return (T & )r; /E/6(c  
} 6&+dpr&c~=  
} ; \Uh/(q7  
0F uj-q  
这样的话assignment也必须相应改动: dw#pObH|`  
HziQ%QR  
template < typename Left, typename Right > B_#M)d O  
class assignment E>@]"O)=M,  
  { tM@%EO  
Left l; KdiJ'K.  
Right r; E5gt_,j>  
public : "/O07l1Q<  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} {uwPP2YD,  
template < typename T2 > gT[]"ZT7  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } 6jMc|he  
} ; gRs @T<k2  
%>nAPO+e  
同时,holder的operator=也需要改动: F6{ O  
_0[s]  
template < typename T > /W>?p@j+K  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const aIT0t0.  
  { q8_E_s-U,  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); p8]XNe  
} W;Dik%^tg  
z__{6"^  
好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。 O 8l`1  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 9XUYy2{G  
o7tlkSZ  
return l(rhs) = r; E0i!|H  
在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。 (CDh,ZN;|  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: \Ogs]4   
E08!a  
template < typename Tp > r 'ioH"=  
class constant_t 1=_?Wg:   
  { 4 J9Y  
  const Tp t; >]Mhkf/=)  
public : Ye^#]%m  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} Yh,,(V6  
template < typename T > aEUEy:.  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const heES [  
  { =J-&usX  
  return t; % T$!I(L&  
} *ax&}AHK[/  
} ; }uD*\.  
ZDK+>^A)  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 FKtCUq,:  
下面就可以修改holder的operator=了 CW@EQ3y0  
;[C_ho  
template < typename T > yqb$,$  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const c ]ll89`||  
  { )WkN 34Q  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); .$&vSOgd(  
} nFwg pT  
6[Mu3.T  
同时也要修改assignment的operator() Kr<a6BEv5  
;Uypv|xX  
template < typename T2 >  fsKZ  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); }  ^AwDZX  
现在代码看起来就很一致了。 @ uL4'@Ej  
Rs]Y/9F;{  
六. 问题2:链式操作 1b7Q-elG  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 06af{FXsGb  
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。 G`v(4`tA  
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。 uMFV^&ZF  
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。 BC%V<6JBu(  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct 2Zq_zvKUt  
;k1VY Ie}  
template < typename T > #%CB`l  
struct result_1 <7%#RJwe  
  { Zh:@A Fz:R  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; W1}d6Sbg  
} ; =b3<}]  
-!j5j:RR  
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: ,PWMl [X  
0VgsV;  
template < typename T >  *% ]&5  
struct   ref w`Cs,  
  { {bNKyT  
typedef T & reference; n7#}i2:  
} ; Cj)*JZV G  
template < typename T > -C* UB  
struct   ref < T &> .A6Jj4`-  
  { ?Ql<s8  
typedef T & reference; |dqAT.  
} ; K}dvXO@=|c  
D<4cpH  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: .L3D]  
v00w GOpW  
template < typename T > J.,7d ,  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const U)S!@ 2(4  
  { > 8!9  
  return l(t) = r(t); a [BIY&/Q  
} QlnI&o  
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。 $=!_ !tr  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 OLJ|gunA#  
H1ox>sC  
有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么 UDgUbi^v|D  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: %c&< {D}r  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 'oM&Ar$  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 /pgn?e'lk  
最后的布局是: yMe;  
                Add DUs0L\  
              /   \ ,h9N,bIQg  
            Divide   5 )O6_9f_  
            /   \ eBl B0P  
          _1     3 LyT[  
似乎一切都解决了?不。 pTcN8E&Unz  
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。 D7,{p2<2T  
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。 &Y8S! W@4  
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: d+6-ten  
qJJ~#W)  
template < typename Right > &Ht5!zuW,  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const vy5SBiK  
Right & rt) const VL@eR9}9K  
  { \yo)oIi[p  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); 7,D6RP(b  
} R`>z>!)  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 }woNI  
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。 -* piC(  
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。 .^FdO$"  
最后,如何把这些函数塞到各个functor的声明里边呢?当然可以用宏,但是。。。大家都知道这样不好。 oAq<ag\qV  
除了宏之外还可以用的方式就是继承。我们可以写一个类叫做picker,该类实现了所有的如上的产生函数。然后让所有的functor继承自它。 =8 Jq'-da  
且慢,也许立刻就有人跳出来说:这样的话那个XXX怎么写呢?这样不是会导致循环依赖么?这样不是会有downcast么? /HM 0p  
正解,让picker做基类确实不是一个好主意。反过来,让picker继承functor却是一个不错的方法。下面是picker的声明: /-C6I:  
/: }"Zb  
template < class Action > ~`CWpc:  
class picker : public Action 4wx _@8  
  { k9o LJ<.k  
public : e_t""h4D  
picker( const Action & act) : Action(act) {} af;~<o a  
  // all the operator overloaded J*r%b+  
} ; Xp_G9I,+  
%D<>F&h  
Picker<T>继承自T,唯一的作用就是给T添加上了各种操作符的重载函数。 {wVJv1*l  
现在所有参与行动的functor都要套上一层picker, _1被声明为 picker<holder>, 并且holder中所重载的操作符除了operator()之外全部被移到了picker内。而picker中的操作符重载的返回的functor也必须套上一个picker: &/]g@^h9  
)p+6yH  
template < typename Right > \m3ca-Y  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const 0r'<aA`=I  
  { 4X:S#z  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); KIHr%  
} ^@AIXBe  
]c$)0O\O  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > ;{K/W.R  
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。 A@#D_[~  
nG !6[^D  
template < typename T >   struct picker_maker }SBpc{ch  
  { ^@n?&  
typedef picker < constant_t < T >   > result; o" e]9{+<  
} ; x`gsD3C  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > 4^AdSuV  
  { Qj',&b  
typedef picker < T > result; .l ufE  
} ; e"ur+7  
|qX[Dk  
下面总的结构就有了: )i*-j =  
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。 4lpkq  
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。 s&~i S[  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 -}Q^A_xK  
至此链式操作完美实现。 qK12:  
je^=gnq  
$Z{Xt*  
七. 问题3 2<8JY4]!]  
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。 ' lMPI@C6r  
`\5u/i'Ca!  
template < typename T1, typename T2 > ?*2Uw{~}  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const zDx*R3%  
  { };s8xGW:k3  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); 7xy[;  
} 1;N5@0%p  
E [b6k&A  
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: l5esx#([*R  
zY&/^^y  
template < typename T1, typename T2 > qA5PIEvdq  
struct result_2 Ij9ezNZT=  
  { %[H|3  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; [BzwQ 4  
} ; YVS~|4hu?i  
SdQ"S-H  
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? rq_0"A  
这个差事就留给了holder自己。 [,As;a*o  
    LP- _i}Kq  
/D&7 \3}  
template < int Order > /r@~"R x'  
class holder; h;?H4j  
template <> 4<Q^/-W  
class holder < 1 > `c%{M4bF\  
  { x|`o7.  
public : )$7-CNWr~  
template < typename T > [$AOu0J  
  struct result_1 bAZ x*qE=  
  { !,zRg5Wp4  
  typedef T & result; TW5Pt{X= f  
} ; N9=1<{Z  
template < typename T1, typename T2 > kcN#g- 0  
  struct result_2 v3/l= e?u  
  { TG@ W:>N(  
  typedef T1 & result; 2UJjYrm  
} ; )7}f .  
template < typename T > >* >}d%  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const RDWUy (iX  
  { ]'!$T72  
  return (T & )r; 1O@ D  
} 6A,-?W'\  
template < typename T1, typename T2 > sbV {RSl  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const 5T- N\)@  
  { P{gy/'PH,  
  return (T1 & )r1; \:@yfI@  
}  4fa2_  
} ; w_lN[u-L  
_@:O&G2nB  
template <> P!K;`4Ika  
class holder < 2 > HHcWyu  
  { oQ"J>`',  
public : ~|5B   
template < typename T > #<EMG|&(  
  struct result_1 >0Gdxj]\  
  { /<-@8CC<  
  typedef T & result; @dx$&;w  
} ; C])b 3tM,7  
template < typename T1, typename T2 > \1R<GBC4  
  struct result_2 QkU6eE<M*  
  { (D1$&  
  typedef T2 & result; 1'Y7h;\~\  
} ; QdtGFY4f,  
template < typename T > GB\1'  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const h#Q Sx@U6  
  { >hsvRX\_ `  
  return (T & )r; y|(C L^(  
} eB,eu4+-  
template < typename T1, typename T2 > ? vr9l7VOi  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const h<I C d'!  
  { U,2H) {l/  
  return (T2 & )r2; (&^k''f  
} ;N;['xcx;  
} ; T>qI,BEY  
+o[- ED  
Bq4^nDK  
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> >。 g886RhCe  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: I("lGY  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: g ;To}0H  
j'M=+  
return l(i, j) = r(i, j); *j"u~ N F  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) FQW{c3%qZ  
*p Q'w  
  return ( int & )i; Vnvfu!>(  
  return ( int & )j; vE<z0l  
最后执行i = j; GZCXm+  
可见,参数被正确的选择了。 5nSi29C  
x}B_;&>&"_  
>3&Oe  
?@YABl  
S?K x:]  
八. 中期总结 $$f89, h  
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: 5eJMu=UpR  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 09L"~:rg  
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$XNs%7w5,  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor (N 0kTi]b  
gof'NT\c  
%&Q9WMo  
U+2U#v=<  
-gK*&n~  
vn5O8sD  
九. 简化 odaCKhdk  
很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。 L2<IG)oXU  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 HBp$   
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: <7 R+p;y  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 ayK?\srw  
  +-*/&|^等 q\]"}M 8  
2. 返回引用。 vn(ji=  
  =,各种复合赋值等 }Md5a%s<  
3. 返回固定类型。 %]1.)j  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) vtu!* 7m  
4. 原样返回。 Y6w7sr_R  
  operator, Wv7hY"  
5. 返回解引用的类型。 iPeW;=-2Wk  
  operator*(单目) [8v>jQ)  
6. 返回地址。 Um2RLM%  
  operator&(单目) _6!@>`u~  
7. 下表访问返回类型。 &$L6*+`h#  
  operator[] N3$%!\~O  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 poU1Q#+4p*  
  operator<<和operator>> V''?kVJ  
x*7Q  
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。 @/f'i9?oM`  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: `%ulorS  
f@7HVv&  
template < typename Left > J_`a}ox  
struct value_return aPR XK1  
  { %|AXVv7IN>  
template < typename T > VV$4NV&`Q  
  struct result_1 EV.F/W h  
  { zz* *HwRt  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; [ @ASAhV^+  
} ; &w'1  
 e gdbv  
template < typename T1, typename T2 > ;6AanwR6  
  struct result_2 #ni:Bwtl{  
  { G5,g$yNs  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; ?ytY8`PC  
} ; a>8&B  
} ; ec3zoKtV  
J5"d|i  
< 19A=  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait _MLbJ  
v9 *WM3  
下面我们来剥离functor中的operator() L"Dos +  
首先operator里面的代码全是下面的形式: %Kzu&*9Hb  
Vf#g~IOI  
return l(t) op r(t) o*sss  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) [!ilcHE)  
return op l(t) +%  !'~  
return op l(t1, t2) ,,=VF(@G  
return l(t) op F!7\Za,  
return l(t1, t2) op ?A]/ M~3B  
return l(t)[r(t)] $w+()iI  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] ^d@ME<mb  
ifI0s)Pn  
很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式: FFq8LM8  
单目: return f(l(t), r(t)); ^@HWw@GA  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); 31 &;3?3>  
双目: return f(l(t)); -^ R?O  
return f(l(t1, t2)); )K!!Zq3;|  
下面就是f的实现,以operator/为例 w\lc;4U   
\N[2-;[3  
struct meta_divide >J) 9&?  
  { Uu[dx}y  
template < typename T1, typename T2 > \5P 5N]]  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) x T1MW  
  { ]O&\Pn0q  
  return t1 / t2; 3Pgld*i7  
} ^y.|KA3[  
} ; !S#K6:  
L ARMZoyi  
这个工作可以让宏来做: k@P?,r  
I3;03X<2  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ ;pt.)5  
template < typename T1, typename T2 > \ hV}C.- 6h  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; zK>}x=  
以后可以直接用  h@CP  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) aIo%~w  
来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数 uNf97*~_  
(ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。) e7r3o,!  
9c{T|+ ]  
5;@2SY7 ,  
下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体 F60?%gg  
C;0VR  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > V;d<S@$  
class unary_op : public Rettype U8OVn(qV  
  { $CDRIn50  
    Left l; nhy:5eSK  
public : #H;1)G(/  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} m+QZ|  
cJ#n<Rsz  
template < typename T > M'nzoRk  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const %$'Z"njO&  
      { E<'V6T9bi  
      return FuncType::execute(l(t)); 5}TTf2&Xo#  
    } "Pl.G[Buc-  
U;#G $  
    template < typename T1, typename T2 > s\e b  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const %?Q<  
      { HdRwDW@7=  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); #xh M&X  
    } cb }OjM F  
} ; j [4l'8Ek  
xg;vQKS6  
;sAe#b  
同样还可以申明一个binary_op V3<#_:;  
8&SW Q  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > Q})&c.L  
class binary_op : public Rettype h{: ]'/@~  
  { tuJ{IF  
    Left l; kTA4!654  
Right r; %wco)2  
public : y#FFxSH>  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} %-<6Z9otc  
rP IAu[],g  
template < typename T > Kf#iF*  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const X*M2 O%g`L  
      { {Ga=; 0  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); nd"$gi  
    } ]fSpG\yU  
vr4{|5M  
    template < typename T1, typename T2 > U~w8yMxX  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const KG GJ\r6  
      { R-tZC9 @  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); y1B' _s  
    } S@Aw1i p  
} ; Z|xgZG{  
kAs=5_?I  
"gt1pf~y  
很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮 _6 @GT  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 |3g'~E?$  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) %$N,6}n  
那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。 ?3gf)g=  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! DDj:(I?,w  
如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。 AWg'J  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 "A0y&^4B@  
这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan) Bm;: cmB0e  
下面是修改过的unary_op 9W&nAr  
Bm  4$  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > 3|%058bF  
class unary_op <j1r6.E)  
  { "JE->iD  
Left l; %~[@5<p  
  pJIJ"o'>.9  
public : o%*C7bU  
H.[nr:  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} %<`sDO6Q?  
>J#/IjCW  
template < typename T > P 1  
  struct result_1 ^91Ae!)d  
  { #'n.az=1  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; BS%pS(  
} ; e ^ZY  
)Myx(w"S  
template < typename T1, typename T2 > yd[4l%G(zS  
  struct result_2 |uI~}pSG  
  { @}pcj2K#  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; iU~xb ?,,  
} ; i(kx'ua?  
<o/lK\>  
template < typename T1, typename T2 > Vi>P =i  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const .>S1do+  
  { J> "qeR /  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); @"H7Q1Hg!*  
} 7~);,#[ky  
Eqi;m,)  
template < typename T > pG22Nx  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const JvNd'u)Z<  
  { 3p]\l ]=  
  return OpClass::execute(lt(t)); /qFY $vj  
} = ?BhtW  
#CcEI  
} ; t{,e{oZx  
!?lvmq  
M(I%QD  
该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug )G-u;1rd  
好啦,现在才真正完美了。 Wiw~oXo  
现在在picker里面就可以这么添加了: >!%+9@a}  
6n~)R  
template < typename Right > Q(O0z3b  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const Tp.:2[  
  { _# cM vl k  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); KD]`pqN9  
} nm_4E8&X  
有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。 ^=8/Iw  
wd3OuDrU  
QEMT'Cs  
*j=58d`n  
]wfY<Z  
十. bind 9_8\xLk  
既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。 85$ WH  
先来分析一下一段例子 ZXXJ!9-&+J  
]Inu'p\  
))<vCfuz2  
int foo( int x, int y) { return x - y;} qJ2Z5  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 X_!km-{  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 h50]%tp\  
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。 %V#MUi1  
我们来写个简单的。 <"}t\pT]  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: iP@ FXJJ  
对于函数对象类的版本: ,v`03?8l(  
?9>wG7cps7  
template < typename Func > ]68 FGH  
struct functor_trait .jiJgUa7  
  { ] ^?w0A  
typedef typename Func::result_type result_type; C6Cr+TScH  
} ; Ikw.L  
对于无参数函数的版本: lnK  
k7j[tB#  
template < typename Ret > (F9e.QyWb  
struct functor_trait < Ret ( * )() > D!ASO]  
  { #,97 ]  
typedef Ret result_type; |'I>Ojm  
} ; hwA&SS  
对于单参数函数的版本: KP 6vb@(6  
O#p_rfQ  
template < typename Ret, typename V1 > 9XKqsvdS  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > Ep:hObWG)  
  { Bs|Xq'1M!;  
typedef Ret result_type; %yd(=%)fMB  
} ; y4$$*oai&  
对于双参数函数的版本: Xfbr;Jt"<  
B/o8r4[80  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > C+"c^9[  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > HF"TS*  
  { 8aKS=(Z!j  
typedef Ret result_type; o7WAH@g  
} ; ijvDFyN>  
等等。。。 6R guUDRQ  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy >P:U9 b  
k+*pg4 '  
template < typename Func > |QMmF"0  
struct func_return `& '{R<cL  
  { #9 Fk&Lx  
template < typename T > m)  rVzL  
  struct result_1 wwQ2\2w>Hm  
  { NHe)$%a=H  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; byMy- v;  
} ; )l.uj  
*j,bI Y&se  
template < typename T1, typename T2 > )=`DEbT  
  struct result_2 `'>~(8&zE  
  { R eb.x_  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; >Vg [ A  
} ; fM|s,'Q1x  
} ; }q'IY:r  
U OGjil{.  
v*FbvrY  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 vLBuE  
+u*Pi  
template < typename Func, typename aPicker > ;#S]mso1  
class binder_1 t;/uRN*.  
  { <m\<yZ2aa  
Func fn; *wY+yoj  
aPicker pk; ~WORC\kCW  
public : AzSu_  
IG{Me  
template < typename T > f6Lc"b3s1  
  struct result_1 #5kclu%L$  
  { *uf)t,%  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; >;R`Q9s7  
} ; .MRN)p  
5f?GSHA}  
template < typename T1, typename T2 > *W`7JL,  
  struct result_2 )UpVGT)  
  { u[PG/ploc  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; aXG|IN5 *m  
} ; i+_=7(e  
"Da-e\yA  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} VzIZT{  
HY1K(T  
template < typename T > =S\^j"  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 8F[ ;ma>Z8  
  { 4nP4F +  
  return fn(pk(t)); ;|Hpg_~%>  
} 6R^32VeK($  
template < typename T1, typename T2 > nw,.I [  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const >~]|o   
  { R4R\B  
  return fn(pk(t1, t2)); :T?WN+3  
} C22h*QM*  
} ; &4sz:y4T>  
CTKw2`5u  
'q_Z dw%  
一目了然不是么? 0Zp5y@ V8  
最后实现bind US3)+6  
9I2&Vx=DSt  
.-![ ra  
template < typename Func, typename aPicker > ],[<^=|  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) SZLugyZ2Y  
  { m@+QC$6S  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); @: =vK?8L  
} 8~t8^eBg  
27+faR  
2个以上参数的bind可以同理实现。 @ext6cFe3<  
另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。 4c{j9mh  
Eu~1t& 4  
十一. phoenix o<txm?+N  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: ,H,[ )8  
 f+ !J1  
for_each(v.begin(), v.end(), Y?7GFkIP$  
( OFmHj]I7=  
do_ LAnC8O  
[ !OQ5AF$  
  cout << _1 <<   " , " @t1pB]O:  
] q5hE S  
.while_( -- _1), mSYm18   
cout << var( " \n " ) >5Lp;  
) `q* p-Ju'  
); B8"c+<b  
@#hvQ6u  
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: = M4:nt  
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 iR./9}Ze  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 =T6 ~89  
那么我们就照着这个思路来实现吧: ^b`-zFL7  
O9_1a=M  
(n: A` ]  
template < typename Cond, typename Actor > XNfl  
class do_while lF.kAEC  
  { 9ZU^([@D  
Cond cd; f=Pn,.>tIz  
Actor act; _deEs5i  
public : /SS~IhUX  
template < typename T > J?X{NARt  
  struct result_1 fe`_0lxj  
  { _[rQt8zn  
  typedef int result_type; M  |h B[  
} ; j$XaO%y)  
v=hn# U  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} xyM|q9Gf@  
_h  \L6.  
template < typename T > &Wb"/Hn2  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const "u^vBd[}  
  { .U@u |  
  do ~$C<^?"b  
    { Gos# =H  
  act(t); m%[/w wL  
  } AkW>*x  
  while (cd(t)); BY[7`@  
  return   0 ; t2OBVzK  
} ok:L]8UN 3  
} ; B0)|sH  
EirZ}fDJzB  
#}@8(>T  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). 8q{|nH  
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。 tu$rVwgM  
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。 DUl+Jqn4B  
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。 [wm0a4fg  
下面就是产生这个functor的类: 1:^Xd~X  
r,Xyb`  
XMkRYI1~  
template < typename Actor > ){#INmsF  
class do_while_actor pg7~%E4  
  { JrLh=0i9  
Actor act; |te=DCO  
public : [a!AK kj  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} 6("bdx;!  
#|(>UM\  
template < typename Cond > Z : xb8]y  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; G'}N?8s1  
} ; dL'oKh,  
I;E?;i  
d_pIB@J  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 .*9u_2<  
最后,是那个do_ /ILd|j(e  
eIF6f& F  
>lQa"F=  
class do_while_invoker [?9 `x-Q  
  { }i^|.VZZ  
public : VY8cy2  
template < typename Actor > ^t7u4w!  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const ]>Z9K@  
  { ||wi4T P  
  return do_while_actor < Actor > (act); zng.(]U/?H  
} ,vf#e= Z  
} do_; 'm6bfS^T  
=M*pym]QSY  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? nr -< mQ  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 !DSm[Z1  
最后来说说怎么处理break和continue 82EvlmD  
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。 D QxuV1  
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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