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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda Ep}s}Stlr}  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 tVjsRnb{  
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, ZB{EmB0W  
liSmjsk  
w>YDNOk  
<uJ@:oWG7  
  class filler qWw=8Bq  
  { o(HbGHIP  
public : <QvOs@i*  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;}  @8 6f  
} ; OKV8zO  
3sk9`=[{$  
dRDnJc3  
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: =T_g}pu  
a9G8q>h]O  
4m)n+ll  
[gB+C84%%  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); [!z,lY>  
u4j5w  
 XilS!,  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 P%zK;#8V  
CWlw0 X  
M`>E|" <  
1"g<0 W  
二. 战前分析 g5yJfRLxp  
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。 ]?*wbxU0  
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 r3Ykz%6  
/o[w4d8  
Q;u pau  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); HV.t6@\};  
  /* --------------------------------------------- */ ]-q;4.  
vector < int *> vp( 10 ); #F#%`Rv1  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); nK,w]{<wG!  
/* --------------------------------------------- */ hQ i2U  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); }*-@!wc-N  
/* --------------------------------------------- */ 9iq_rd]  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); o@Oqm>]SS  
  /* --------------------------------------------- */ nlYNN/@"  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); OCUr{Nh  
/* --------------------------------------------- */ &vJH$R  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); :>*7=q=  
r,udO,Yi=c  
 J *yg&  
Ib`XT0k  
看了之后,我们可以思考一些问题: /\Ef%@  
1._1, _2是什么? 9UkBwS`  
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。 E3i4=!Y  
2._1 = 1是在做什么? 6-I'>\U~  
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。 !?XC1xe~R  
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。  eIlva?  
#jk_5W  
>bxS3FCX  
三. 动工 `g,..Ns-r  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: Ngwb Q7)  
VnzZTG s  
d@^ZSy>L2  
u"8yK5!  
template < typename T > Q@niNDaW2  
class assignment zTp"AuNHN  
  { hc1N ~$3!G  
T value; `gJ(0#ac  
public : g :OI  
assignment( const T & v) : value(v) {} ?`#Khff?  
template < typename T2 > y*? Jui Q  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } nEfK53i_  
} ; <[v[ci  
%RVZD#zr  
IcEdG(  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 )7d&NE_  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment j [a(#V{  
ZoeD:xnh[  
TV:9bn?r)  
GeqPRah  
  class holder XuTD\g3)  
  { O8o3O 6[Y  
public : p'k0#R$  
template < typename T > y9;Yiv r)  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const S3#>9k;p  
  { ~@!bsLSMU  
  return assignment < T > (t); *#2h/Q.  
} j+!v}*I![  
} ; omFz@  
@7u0v  
pw#-_  
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: @L`jk+Y0vF  
n|hNM?v  
  static holder _1; S @Y39  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 7nSxi+6e  
fOHxtHM  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); 5N]"~w*  
而不用手动写一个函数对象。 9^x> 3Bo  
@d_M@\r=j  
KXrjqqXs  
Z,=1buSz_  
四. 问题分析 Y@v>FlqI{  
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。 YQ} o?Q$z  
1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。 . me;.,$#  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 teP<!RKNb  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 t7pFW^&  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 df=f62  
ni<(K 0~  
五. 问题1:一致性 %xW"!WbJ|  
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?| YR70BOxK  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 >_TZ'FT  
vI?, 47Hj+  
struct holder 7^Uv7< pw  
  { SJLis"8  
  // sT.ss$HY9,  
  template < typename T > TvM~y\s  
T &   operator ()( const T & r) const 2eogY#  
  { q)GdD==  
  return (T & )r; maZ)cW?  
} K}y f>'O  
} ; xo)P?-  
[UR-I0 s!/  
这样的话assignment也必须相应改动: 6Zo}(^Ovz  
/1 dT+>  
template < typename Left, typename Right > pCDmXB  
class assignment #Y! a6h+  
  { VUc%4U{Cti  
Left l; ("@!>|H  
Right r; Y2TtY;  
public : ,6/V" kqIP  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} B?QIN]  
template < typename T2 > s.rm7r@ #  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } b>W %t  
} ; s"|Pdc4  
V#HuIgf-  
同时,holder的operator=也需要改动: im8CmQ  
VTM/hJmwJ  
template < typename T > FmW(CGs  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const W_=f'yb:E  
  { SM '|+ d  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); bcyzhK=  
} 1 zZlC#V  
]5O~+Nf  
好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。 |)&%A%m  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 GyIV Hby  
Xvv6~  
return l(rhs) = r; 7$b1<.WX  
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。 H\ %7%  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: 6863xOv{T  
1oS/`)  
template < typename Tp > h8P)%p  
class constant_t M}a6Vu9  
  { 3]>|  i  
  const Tp t; 0sqFF[i  
public : >z03{=sAN  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} ]]mJ']l  
template < typename T > sK{e*[I>W  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const 9x8fhAy}4  
  { ,}PgOJZ  
  return t; a#4?cEy  
} bOB \--:]  
} ; }EPY^VIw  
[GR; ?R5  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 a[C@  
下面就可以修改holder的operator=了 \RiP  
_-D{-Bu#  
template < typename T > j.Hf/vi`z  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const +0&/g&a\R  
  { eDMO]5}Ht  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); ]lbuy7xj63  
} }6#  
. vV|hSc  
同时也要修改assignment的operator() |=w@H]r  
f 2.HF@  
template < typename T2 > F847pyOJnf  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } ^#$n~]s  
现在代码看起来就很一致了。 Wri<h:1  
b sX[UF  
六. 问题2:链式操作 53D]3  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 .]u /O`c]  
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。 ZH8,K Y"  
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。 ?}0,o.  
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。 |N2#ItBbW  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct Za9qjBH   
tYS06P^<  
template < typename T > KHme&yMq  
struct result_1 l;Wj]  
  { *p U x8yB  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; | (93gJ  
} ; vQCy\Gi   
}j%5t ~Qa  
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: XZ7Lk)IR  
%Zi} MPx  
template < typename T > $I=~S[p  
struct   ref yAt ^;  
  { +whDU2 "  
typedef T & reference; q 1,~  
} ; Xhm c6?  
template < typename T > KPF1cJ2N  
struct   ref < T &> !a`&O-ye  
  { N)T}P\l  
typedef T & reference; 5+'<R8{:,  
} ; GJrG~T  
C_Dn{  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: ;+%rw2Z,B  
;I}fBZ 3  
template < typename T > $i&zex{\  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const uFE)17E  
  { _XBd3JN@  
  return l(t) = r(t); C]6O!Pb0  
} )e{aN+  
可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。 d6O[ @CyP  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 XSRsGTCC=  
AH^/V}9H  
有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么 w<#!h6Y=  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: +[VXs~I q  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 rp$'L7lrX  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 V`- 9m$  
最后的布局是: Y4-t7UlS;  
                Add 'DR!9De  
              /   \ -f .,tM=  
            Divide   5 x:Y1P:  
            /   \ It(_v  
          _1     3 j%kncGS  
似乎一切都解决了?不。 TOt dUO  
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。 & 21%zPm  
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。 ZVBXx\{s  
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: KO [Yi  
]gOy(\B  
template < typename Right > !0+JbZ<%r|  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const as|<}:V  
Right & rt) const  ?9/G[[(  
  { dV_G1'  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); I9Xuok!0>=  
} dPlV>IM$z  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 "jZ-,P=  
XXX指的是原来的functor的类型,picker_maker<T>是一个类型变换的trait,如果T是一个常量,那么他会返回constant_t<T>,否则返回T本身。 FrS]|=LJhX  
因此如果该函数声明在assignment的内部,那么就实现了连等,如果声明在的dereference(解引用)的内部,就允许(*A = B)的行为发生。 Ui~>SN>s  
最后,如何把这些函数塞到各个functor的声明里边呢?当然可以用宏,但是。。。大家都知道这样不好。 @"A4$`Xi3  
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。 oR'm2d^  
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? [,Gg^*umS  
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: (QEG4&9  
+7Gwg  
template < class Action > )nkY_' BV  
class picker : public Action 4(+PD&_J  
  { y(#e}z:  
public : Et$2Y-L.  
picker( const Action & act) : Action(act) {} D*jM1w_`  
  // all the operator overloaded t.<i:#rj>l  
} ; S jqpec8  
9[4xFE?|  
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。 Wr 4,YQM  
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: /^ts9:  
>MZ/|`[M  
template < typename Right > h p1Bi  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const <'u'#E@"sl  
  { Txu/{ M,  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); BGSw~6  
} BPrt'Nc  
{ 6il`>=C  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > kiEa<-]  
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。 {7[Ox<Ho  
N2G{<>=  
template < typename T >   struct picker_maker )=+|i3]U  
  { rI\FI0zIp_  
typedef picker < constant_t < T >   > result; {}9a6.V;}  
} ; /~1+i'7V.,  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > MgZ/(X E  
  { dysS9a,  
typedef picker < T > result; "oyo#-5z  
} ; &ZO0r ^  
_a, s )  
下面总的结构就有了: \bXa&Lq  
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。 \fOEqe*5SM  
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。 $xsd~L &  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 0GwR~Z}Z  
至此链式操作完美实现。 mH(:?_KrS-  
~N4m1s"  
_`X:jj>  
七. 问题3 Gv&V|7-f0  
如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。 P \I|,  
P55fL-vo|}  
template < typename T1, typename T2 > }>\C{ClI  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const kh<2BOV  
  { F4QVAOM]U  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); (3e 2c  
} kJU2C=m@e2  
 " bG2:  
很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2: PT ~D",k  
JF]JOI6.e  
template < typename T1, typename T2 > sO Y:e/_F  
struct result_2 A/(a`"mK|'  
  { TeQV?ZQ#}  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; rv;3~'V  
} ; y =@N|f!  
}V>T M{  
显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢? st*gs-8jJ;  
这个差事就留给了holder自己。 cQ|NJ_F{1  
    XppOU  
ZCw]m#lS  
template < int Order > e20-h3h+  
class holder; { w_e9Wbi  
template <> ooGM$U  
class holder < 1 > xw%0>K[  
  { 7)m9"InDI  
public : 1C.VnzRnJ  
template < typename T > !>tL6+yj  
  struct result_1 d9ihhqq3}  
  { Bvj0^fSm  
  typedef T & result; 2%1hdA<  
} ; G}*hM$F  
template < typename T1, typename T2 > )u">it+  
  struct result_2 *hrd5na  
  { +\'t E~V  
  typedef T1 & result; L];b< *d  
} ; [aS*%Heu  
template < typename T > X&zis1A<  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const E`q_bn  
  { 2 c}E(8e]  
  return (T & )r; Rcv9mj]l  
} <3iMRe  
template < typename T1, typename T2 > 0(I j%Wi,  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const $'TM0Yu,  
  { 49P 4b<1  
  return (T1 & )r1; c> af  
} GILfbNcd  
} ; }G=M2V<L  
X]=t>   
template <> $e\M_hp*J  
class holder < 2 > `/g UV  
  { )"LJ hLg  
public : m|# y >4  
template < typename T > NI5``BwpO  
  struct result_1 n%-0V>  
  { E]6 6]+;0_  
  typedef T & result; neh(<>  
} ; "b[5]Y{ U  
template < typename T1, typename T2 > @o^Ww  
  struct result_2 ;jPXs  
  { <VcQ{F  
  typedef T2 & result; MDN--p08  
} ; BVm0{*-[|  
template < typename T > p<2,=*2  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const *"kM{*3:v  
  { .pq%?&  
  return (T & )r; 598i^z{~0%  
} Al'3?  
template < typename T1, typename T2 > ZuIefMiG~+  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const uEY tE7  
  { tgaO!{9I?  
  return (T2 & )r2; u>$t'  
} X 8|EHb<  
} ; xPgBV~  
`6YN3XS  
K^$=dLp  
新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。 ':W[A  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: HDKbF/  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: fnY.ao1-s[  
8Y3I0S  
return l(i, j) = r(i, j); SaCh 7 ^  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) :EH=_"  
/bEAK-  
  return ( int & )i; "j-CZ\]U|  
  return ( int & )j; r/sNrB1U"y  
最后执行i = j; U&xUfBDt  
可见,参数被正确的选择了。 ~Z+%d9ode  
KG@8RtHsQ  
&{RDM~  
kLY^!  
[Yyk0Qv|4  
八. 中期总结 .-=vx r  
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: uMv1O{  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 *kVV+H<X|b  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 b\ PgVBf9  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor @KA4N`  
V:27)]q  
S$k&vc(0  
[2koe.?(  
b2]Kx&!  
PX99uWx5]  
九. 简化 qNr} \J|  
很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。 {U1m.30n  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 XM}hUJJW  
首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种: Q^I\cAIB  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 a6H%5N  
  +-*/&|^等 ,P Z ge  
2. 返回引用。 BC]?0 U  
  =,各种复合赋值等 x:7IIvP  
3. 返回固定类型。 {^'HL   
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) Mq8L0%j  
4. 原样返回。 aP`P)3O6)1  
  operator, ?}7p"3j'z  
5. 返回解引用的类型。 <| &Npd'  
  operator*(单目) Q &t<Y^B  
6. 返回地址。 iCyf Oh  
  operator&(单目) _rYkis^ u  
7. 下表访问返回类型。 |%v^W3  
  operator[] 6 r_)sHf  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 mqJ_W[y7  
  operator<<和operator>> <1%$Vq  
tu?MYp;  
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。 tjnIN?YT  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: 80;(Gt@<"  
}`"6aM   
template < typename Left > X?$_Sd"G+5  
struct value_return <t,x RBk  
  { ZB&6<uw  
template < typename T > MfQ!6zE  
  struct result_1 L+QLLcS~EM  
  { Fx+*S3==%e  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; Ev P{p  
} ; i?~3*#IpD  
pNIf=lA  
template < typename T1, typename T2 > y?:.;%!E  
  struct result_2 x m@_IL&P  
  { qFNes)_r  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; 2 FFD%O05  
} ; 05k0n E  
} ; $A` VYJtt#  
fX+O[j  
5Ph4<f` L~  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait N [yy M'C  
&=Wlaa/,&  
下面我们来剥离functor中的operator() KdlQ!5(?X  
首先operator里面的代码全是下面的形式: LDD|(KLR*.  
j5ve2LiFV%  
return l(t) op r(t) EIQ p>|5  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) -(#iIgmP  
return op l(t) Q&V;(L62!  
return op l(t1, t2) E!#WnSpnK  
return l(t) op _y>~ yZx  
return l(t1, t2) op /=, nGk>  
return l(t)[r(t)] "vslZ`RU  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] Q|L~=9  
wT\49DT"7  
很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式: j+(I"h3  
单目: return f(l(t), r(t)); Q^ (b)>?r;  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); Yrn)VV[)h  
双目: return f(l(t)); \15nS B  
return f(l(t1, t2)); {V-v-f  
下面就是f的实现,以operator/为例 `p7=t)5k  
V!dtF,tH  
struct meta_divide x=jK:3BF  
  { QwJyY{O`  
template < typename T1, typename T2 > F\KUZ[%  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) LD g?'y;2  
  { LrK,_)r:~  
  return t1 / t2; T5:G$-qL(  
} l\?c}7k  
} ; B+0hzkPY  
Ki~1qu:  
这个工作可以让宏来做: yOg+iFTr  
lPJ\-/>$z  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ <rmvcim{*  
template < typename T1, typename T2 > \ lA-h`rl /  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; : \}(& >  
以后可以直接用 2[;_d;oB@  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) QVE6We  
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 nQ L@hc  
(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。。。) 6u}</>}  
r)6M!_]AW  
Z`BK/:vo3H  
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 ;ZG\p TCA  
65m"J'  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > ^Q^_?~h*!  
class unary_op : public Rettype \r>6`-cs]  
  { )];K .zP  
    Left l; 5P$4 =z91  
public : Ip]KPrw p  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} 1>&]R=  
O,A{3DAe0  
template < typename T > ~3S~\0&|  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const -B\HI*u  
      { zkdetrR  
      return FuncType::execute(l(t));  :#~j:C|  
    } + +#5  
{GcO3G#FZ  
    template < typename T1, typename T2 > ,i@:5X/t  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const Z87|Zl  
      { !#" zTj  
      return FuncType::execute(l(t1, t2));  =4!e&o  
    } C\/L v.  
} ; O<;3M'y\  
0,8okA H  
|id <=Xf  
同样还可以申明一个binary_op wg]LVW}  
@jlw_ob2g  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > bNoW?8bZ  
class binary_op : public Rettype z%LIX^q9  
  { HgkC~'  
    Left l; 5lT*hF  
Right r; 4X(H ;  
public : C C^'@~)?  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} |qZ1|  
[=]4-q6UN  
template < typename T > M[112%[+4  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ohGfp9H  
      { ?8Cq{  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); k,F6Tx  
    } R+,u^;\  
KFkoS0M5|  
    template < typename T1, typename T2 > XNu^`Ha  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const f:.I0 ST  
      { X/M4!L}\  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); _OC<[A  
    } *GN# r11d  
} ; Clb@$,  
5RpjN: 3  
H&}pkrH~  
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 ZEO,]$Yi7  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 0tB0@Wj  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1)  y%b F&  
那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。 klR|6u]%  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! 7;(UF=4  
如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。 3J438M.ka  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 yD6[\'%  
这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan) gy9U2Wgf|  
下面是修改过的unary_op _1L![-ac  
}:*]aL<7_  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > x*&|0n.D  
class unary_op Ziu]'#  
  { nSAdCJ;4  
Left l; wtV#l4  
  X<; f  
public : Jl9k``r*  
yU}qOgXx  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} 8d-t|HkN  
df#$ 9 -  
template < typename T > TSWM |#u':  
  struct result_1 cX OK)g#  
  { "E?2xf|.  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; @)&=%  
} ; &;sP_ h  
ce3YCflt  
template < typename T1, typename T2 > gH7|=W  
  struct result_2 5K?IDt7A]  
  { *6F[t.Or  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; Yv!a88+A8M  
} ; E6gI,f/p0X  
]Y8<`;8/  
template < typename T1, typename T2 > V0XvJ  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 9dUravC7  
  { t#pS{.I  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); z}ddqZ27G$  
} qF-@V25P  
W= qVc  
template < typename T > j578)!aJ  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const `o8/(`a  
  { s^uS1  
  return OpClass::execute(lt(t)); M |`U"vO  
} `LE6jp3,  
//<nr\oP  
} ; 28J^DMOW  
hP)LY=- 2  
u'W8;G*~  
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 |3[Wa^U5  
好啦,现在才真正完美了。 ndz]cx  
现在在picker里面就可以这么添加了: vucxt }Ti  
g:dH~>  
template < typename Right > 2!J&+r  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const  K;z7/[%  
  { Uu(SR/R}  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); V<uR>TD(  
} z]?N+NHOA  
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。 l6 H|PR{  
}n2M G  
`Kr,>sEAM  
;^%4Q"  
QKN+>X  
十. bind 474SMx$  
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。 4k_vdz  
先来分析一下一段例子 g^{@'}$  
m(#LhlX  
|O9 O )o  
int foo( int x, int y) { return x - y;} }h!f eP  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 Midy"  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 /}  WDU  
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。 7Vo$(kj  
我们来写个简单的。 kB|B  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: $m1z-i;/  
对于函数对象类的版本: =mpV YA  
v`zJb00DT  
template < typename Func > gSUcx9f]  
struct functor_trait 9:1Q1,-i!-  
  { Ksj -zR;  
typedef typename Func::result_type result_type; z'\_jaj^  
} ; Slher0.Y  
对于无参数函数的版本: \BZhf?9U  
S(8$S])0  
template < typename Ret > a$"Hvrj  
struct functor_trait < Ret ( * )() > R:k5QD9/&p  
  { N@1+O,o  
typedef Ret result_type; g/+C@_&m  
} ; 4^~(Mh-Mw  
对于单参数函数的版本: OFv%B/O  
TQ*1L:X7M&  
template < typename Ret, typename V1 > ^_u kLzP9  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > 48qV >Gwf  
  { &c:Ad% z  
typedef Ret result_type; M .JoHH  
} ; sy"^?th}b  
对于双参数函数的版本: u\{ g(li-I  
=L:4i\4  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > 2h1C9n%j9  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > 87P>IO  
  { U\;6mK)M^J  
typedef Ret result_type; )oPLl|=h  
} ; ruzspS  
等等。。。 3? 7\ T#=  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy L=8<B=QT$  
U`d5vEhT  
template < typename Func > 27"%"P.1  
struct func_return "C SC  
  { B$!)YD;  
template < typename T > V'T ,4  
  struct result_1 7~aM=8r  
  { .#Z%1U%P.  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; 2.zsCu4lj.  
} ; +W\f(/q0  
Vle@4 ]M\  
template < typename T1, typename T2 >  Q&g^c2  
  struct result_2 d%,eZXg'  
  { pDcjwlA%  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; 7cO n9fIE  
} ; H_ox_ u}  
} ; i2(1ki/|O  
s,n0jix@  
^!z [t\$  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 <$~mE9a6  
\\7ZWp\fN  
template < typename Func, typename aPicker > YmgLzGk`  
class binder_1 ?5 cI'  
  { <'Wo@N7  
Func fn; J<maQ6p  
aPicker pk; >U*T0FL7  
public : :Q_<Z@2Y{  
M9@ri^x  
template < typename T > @8^[!F  
  struct result_1 Mt5PaTjj  
  { Z->p1xkX  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; :^x?2% ~K.  
} ; C #6dC0  
Jesjtcy<*  
template < typename T1, typename T2 > [P7N{l=I  
  struct result_2 &2zq%((r  
  { 0B@Jity#!  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; Qj6/[mUr~  
} ; ]=";IN:SU  
<5jzl  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} y2vUthRwo  
Zx  bq  
template < typename T > mPP`xL?T  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const sHl>$Qevz  
  { yz*6W zD  
  return fn(pk(t)); '07P&g-  
} 1u(.T0j7f  
template < typename T1, typename T2 > a5!Fv54  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const $3uKw!z  
  { J6G(_(d  
  return fn(pk(t1, t2)); E7)= `kSl  
} _Bp1co85MQ  
} ; _b.qkTWUB  
Adgc% .#  
?Cg>h  
一目了然不是么? jR#~I@q^  
最后实现bind _({A\}Q|  
mJ`A_0  
{aJJ `t  
template < typename Func, typename aPicker > >Ll$p 0W  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) @wC5 g 4E  
  { i'wAE:Xe  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); /'DsB%7g  
} YH_7=0EJ  
-!L"')  
2个以上参数的bind可以同理实现。 X'% ;B  
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。 QZhj b  
g HbxgeL  
十一. phoenix 6 ]pX>Xho  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: Y.U[wL>  
T%n2$  
for_each(v.begin(), v.end(), {Gw.l."  
( Xy &uZ  
do_ V-r3-b  
[ <u:WlaS  
  cout << _1 <<   " , " M7+h(\H]2  
] &o97u4xi  
.while_( -- _1), ,qrQ"r9  
cout << var( " \n " ) GS Q/NYK  
) 7ei|XfR  
); 3^ ~KB'RZ  
V{&rQ@{W  
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: `TPOCxM Mo  
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 \3jW~FV  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 9{8GP  
那么我们就照着这个思路来实现吧: $gM8{.!  
JiU9CeD3  
?8mlZ X9C  
template < typename Cond, typename Actor > U}l14  
class do_while ~ Yngkt  
  { .eO?Z^  
Cond cd; h"[+)q%L  
Actor act; la?Wnw  
public : t/PlcV_M"  
template < typename T > $4T2z-  
  struct result_1 p/ >`[I  
  { $<|l E/_]  
  typedef int result_type; ?cEskafb>  
} ; 3#45m+D  
I]y.8~xs  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} %9#gB  
:BGA.  
template < typename T > D\YE^8/  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const Wt9Q;hK  
  { Q 9&kJ%Mo  
  do 3QOUU,Dt$  
    { a9?y`{%L  
  act(t); R?EASc!b  
  } }AvcoD/b  
  while (cd(t)); N9<Ujom  
  return   0 ; h}Wdh1.M3  
} 1uk 0d`JL  
} ; 3o|I[!2.  
,mL !(US  
o!r8{L  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). <JwX_\?ln  
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。 !;!~n`  
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。 b2b75}_A  
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。 + EM_TTf4  
下面就是产生这个functor的类: &h,5:u  
,*@AX>  
on7I l  
template < typename Actor > oq_6L\ ~  
class do_while_actor EIf ~dOgH  
  { \OpoBXh  
Actor act; ?<yM7O,4  
public : @&hnL9D8lL  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} )*d W=r/$V  
sfVf@0g  
template < typename Cond > }Y17*zp%  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; xyE1Gw`V  
} ; {A o,t+j  
9lo [&^<  
'snYu!`z  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 iY bX  
最后,是那个do_ cubk]~VD  
n!E2_  
T=YzJyQC)  
class do_while_invoker 2spg?]  
  { =4 X]gW  
public : ^R$'eG 4L?  
template < typename Actor > fXQiNm[P  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const ;*[9Q'lI*  
  { ._96*r=o  
  return do_while_actor < Actor > (act); a/uo}[Y  
} ag4`n:1  
} do_; "XLe3n  
]fI/(e_U  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? 4E:bp   
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 W];EKj,3W  
最后来说说怎么处理break和continue &wetzC )  
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。 9(!]NNf!  
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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