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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda `'k's]Y  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 _tauhwu  
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, @0@'6J04  
"=5vgg3  
<xh'@592  
=ym~= S  
  class filler .qU%SmQ^  
  { c K}  
public : 6;=wuoJi  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} mYs->mg1  
} ; !E.l yz  
[8J}da}  
~Sem_U`G  
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: '' A[`,3  
MAhPO!e5.  
$R#L@iL-  
8@C|exAD`  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); 4>tYMyLt0  
$!3t$-TSD  
gS o(PW)  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 L5N{ie_  
e^fKatI1  
b+#~N>|  
@^4M~F%  
二. 战前分析 }T*xT>p^3  
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。 M&\?)yG  
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 8J(zWV7 r  
fyoB]{$p8  
aZ:?(u]  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); !iz vY  
  /* --------------------------------------------- */ ^Th"`Av5  
vector < int *> vp( 10 ); Bc@r*zb  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); 0 Ln5e.&  
/* --------------------------------------------- */ 1R~WY'Ed  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); 25@j2K(  
/* --------------------------------------------- */ (w:ACJ[[  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); O?J:+L(  
  /* --------------------------------------------- */ M{kh=b)V  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); .nY6[2am  
/* --------------------------------------------- */ g4qdm{BL  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); xwp?2,<  
C- Rie[  
 YaZ "&i  
9TN5|x  
看了之后,我们可以思考一些问题: ML"P"&~u6  
1._1, _2是什么? f?I *`~k  
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。 &``oZvu B  
2._1 = 1是在做什么? T-8nUo}i  
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。 < 3+&DV-<N  
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。 Gbm_xEPC  
: )*Ge3  
Z!l!3(<G.f  
三. 动工 2}C>{*}yQ  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: J0W).mD_H  
Ck a]F2,  
c89vx 9  
L;t~rW!1  
template < typename T > [cAg'R6  
class assignment "LaX_0t)  
  { H 1X]tw.  
T value; /<pQ!'/G  
public : 9F1stT0G%  
assignment( const T & v) : value(v) {} |VEAzY|[#  
template < typename T2 > [)0k}  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } +7OT`e %q  
} ; exKmK!FT  
2 3w{h d  
cW^) $>A  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 i1 Sc/  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment 17 iq  
JJ3JULL2  
=0yJ2[R7Do  
&/FwV'  
  class holder wz)9/bL  
  { 8mddI  
public : ?bDae%>.d,  
template < typename T > (uc)^lfX  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const jz:c)C&/  
  { ,T[ +omo  
  return assignment < T > (t); 8J U~Q  
} { 4{{;   
} ; RYaof W  
(,y/nc=GN  
xTJ5VgG  
由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上: ?^ 5*[H  
-)+DVG.t  
  static holder _1; l<%~w U  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 <s3(   
y.<Y]m  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); 3m7V6##+  
而不用手动写一个函数对象。 5FKd{V'  
^{bEq\5&  
[ [CXMbD`*  
o_m.MMEU  
四. 问题分析 g$LwXfg  
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。 &JM;jS 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。 dph6aN(49  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 k(+u"T  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 )B4c;O4t  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 WfO$q^'?DP  
CxQ,yd;>  
五. 问题1:一致性 !\4FIs&Qv  
首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?| Pk_{{Z(1o  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 J :(\o=5 5  
T^G<)IX`c  
struct holder N\&;R$[9:  
  { MX\-)e#  
  // W/Q%%)J  
  template < typename T > N)Kr4GC  
T &   operator ()( const T & r) const @ xr   
  { 4 Z)]Cq*3  
  return (T & )r; f`rz)C03  
} U# B  
} ; X+@,vCC  
^`?> Huu<w  
这样的话assignment也必须相应改动: HE'8  
W RaO.3Q@.  
template < typename Left, typename Right > ]zY'w,?D\F  
class assignment ?\r3 _  
  { }`FPe   
Left l; [nD4\x+  
Right r; XePBA J  
public : 9%6`ZS~3  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} X  jN.X  
template < typename T2 > $c47cJO)W  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } Or>[_3  
} ; zxdO3I  
4gENV{ L  
同时,holder的operator=也需要改动: x0GZ2*vfsb  
e84TL U?~  
template < typename T > DL_\luh  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const Ts6X:D4,  
  { czRh.kz,  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); AFED YRX  
} RfRaWbn  
T,>e\  
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。 4*W7{MPY  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 4iW 2hV@m  
fh<G& E8 p  
return l(rhs) = r; .#|pje^  
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。 wv-8\)oA  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: UkV] F]  
`<d>C}9  
template < typename Tp > v%[mt` I  
class constant_t Q2=~  
  { mo$*KNW%\  
  const Tp t; k>`X! "  
public : &pz8vWCk  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} 4[q * 7m  
template < typename T > JK`P mp>  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const 6B{Awm@v}X  
  { .5xM7,  
  return t; 0f1#T gX  
} X9HI@M]h  
} ; OpQa!  
pnU g:R@  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 hg @Jpg  
下面就可以修改holder的operator=了 h@d m:=ul  
= xk@Q7$  
template < typename T > 5WYU&8+]{:  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const Tp13V.|  
  { 8 Hn{CJ~'  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); Q<pM tW  
} k~ue^^r}  
r N7"%dx  
同时也要修改assignment的operator()  HV(Kz  
Jt8 v=<@  
template < typename T2 > ND>}t#^$  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } _#:1Axx1  
现在代码看起来就很一致了。 ]u';zJ.  
]'q<wPi  
六. 问题2:链式操作 M&dtXG8<^  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 *gn*S3Is[j  
其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。 W% ud nJ  
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。 -tQ|&fl  
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。 7@?b _  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct tDo0Q/`  
BR'|hG  
template < typename T > 1F|+4  
struct result_1 UsTPNQj  
  { /rW{rf^  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; 9D,& )6  
} ; Up&q#vqIj  
TfPx   
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: MR}\fw$(.  
|=POV]K  
template < typename T > 6X7_QBC)  
struct   ref (Wn'.|^%  
  { EIRf6jL  
typedef T & reference; V_* ^2c)  
} ; OBZj-`fqJ  
template < typename T > X#yl8k_  
struct   ref < T &> @!$NUY8,A#  
  { %#,BvQz~  
typedef T & reference; &%lhov  
} ; hd\#Vh(H  
BlUY9`VWh@  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: H &JKja}`  
 y^Lw7  
template < typename T > LsXYvX  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const _*9Zp1r  
  { d:D2[  
  return l(t) = r(t); 1;W>ceN"  
} C6n4OU  
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。 SxDE3A-:  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 ;Yj}9[p;T  
|1D`v9  
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 nC rNZ&P  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: 9M<? *8)  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 VsC]z, oV  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 <Yc:,CU  
最后的布局是: zP9 !fA  
                Add zkMQ= ,[  
              /   \ m"*:XfOL  
            Divide   5 RY'y%6Z]ZO  
            /   \ R|suBF3  
          _1     3 jhLh~. 8  
似乎一切都解决了?不。 pGIeW}2'9  
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。 zin ,yJ  
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。 61'7b`:(hi  
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: ?,j:Y0l.L  
!4E:IM63  
template < typename Right > <7GK *I  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const jK=[   
Right & rt) const {x8`gP\H  
  { XP7A.I#q0  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); 0\+Qi?&  
} ? _W*7<  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 z+b~#f3  
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。 W.a/k7 p  
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。 ^6*? a9jO>  
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。 CqoL5qt  
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。 J.<m@\U  
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? j- A|\:   
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: f_7p.H6\  
g=pDC+  
template < class Action > /Yh8r1^2tZ  
class picker : public Action P}5aN_v \  
  { *%O1d.,  
public : _5zR!|\^  
picker( const Action & act) : Action(act) {} -K j CPc  
  // all the operator overloaded *M"wH_cd  
} ; =vFI4)$-  
Cn,jLy  
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。 M(|gfsD  
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: AKpux,@xB  
s+[=nau('w  
template < typename Right > $H#&.IjY  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const h+Dok#g  
  { cZu:dwE  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); <fw[7=_)^  
} +,MzD'(D  
"\9@gfsp)  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > mK4a5H  
使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。 |0&S>%=  
te|VKYN%}[  
template < typename T >   struct picker_maker e9 NHbq  
  { uk1IT4+  
typedef picker < constant_t < T >   > result; @.})nU  
} ; M;(lc?Rv  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > Dihk8qJ/6  
  { j<!$ug9VA  
typedef picker < T > result; F4}Zl  
} ; _ehU:3L`s  
gQ?k}D  
下面总的结构就有了: y?rsfIth`  
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。 s#Le`pGoW  
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。 6?_Uow}  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 0`x<sjG\q  
至此链式操作完美实现。 g9gyWz  
@ +7'0[y?  
|!}$V  
七. 问题3 ~7ArH9k .  
如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。 xH=&={  
>$?Z&7Lv  
template < typename T1, typename T2 > 8ZN J}  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const MT9a1 >  
  { {5to;\.  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); -B_dE-l,  
} >fjf] 6  
M*}o{E;  
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: A$5T3j'  
qb! vI3  
template < typename T1, typename T2 > j'7FTVmJ  
struct result_2 6wF ?FtT  
  { PY^Yx$t9  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; `S!`=26Z!  
} ; +Kk6|+5u  
}{lOsZA  
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? B8 2A:t)  
这个差事就留给了holder自己。 :g,rl\S7  
    aA:Ky&5e  
lyib+Sa ?`  
template < int Order > RH`m=?~J,  
class holder; P`"dj@1'  
template <> _ pJU~8  
class holder < 1 > qYpHH!!C=  
  { C }!$'C|  
public : ZK13[_@9  
template < typename T > Z?GC+hG`  
  struct result_1  hP7nt  
  { # mzJ^V-  
  typedef T & result; `Q{kiy  
} ; rOcfPLJi0  
template < typename T1, typename T2 > #>233<  
  struct result_2 9`b*Y*d  
  { , vky  
  typedef T1 & result; f6m^pbQFl  
} ; "aP/214Ul  
template < typename T > 2/;KZ+U&  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const vj#gY2qZ  
  { ic3qb<2  
  return (T & )r; ALKhZFuz  
} p@!"x({@l  
template < typename T1, typename T2 > im&| H-  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const ue`F|  
  { >LW9$[H  
  return (T1 & )r1; ~[[a7$_4  
} 6 Fm.^9@  
} ; _z}d yp"I  
^lQej%  
template <> t$}+oCnkv  
class holder < 2 > \O^= Z{3y  
  { o77HRX  
public : '- Z4GcL  
template < typename T > I&^?,Fyy<  
  struct result_1 5B(|!Xq;I  
  { ;B7>/q;g  
  typedef T & result; Y(&phv&  
} ; p>MX}^6  
template < typename T1, typename T2 > !D  
  struct result_2 'dx4L }d  
  { H\O|Y@uVr  
  typedef T2 & result; 1XSqgr"3  
} ; |C5i3?  
template < typename T > !x,3k\M  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const AKS(WNGEp  
  { -5E<BmM  
  return (T & )r; FMR0?\jnT  
} E P<U:F  
template < typename T1, typename T2 > 8x+K4B"oe  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const >Vn!kN6\  
  { H#1/H@I#  
  return (T2 & )r2; C#gQJ=!B  
} Wve ^2lkoK  
} ; wv1?v_4  
/1O6;'8He  
+wQ GC  
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> >。 ,x_g|J _Y  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: w| >Y&/IX  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: /a]+xL  
3 \kT#nr  
return l(i, j) = r(i, j); `pLp+#1 `R  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) \0b ",|"3  
eNXpRvY  
  return ( int & )i; 5xRh'Jkyb  
  return ( int & )j; wl! 'Bck=  
最后执行i = j; ;T/' CD  
可见,参数被正确的选择了。 ~kYF/B2*  
RRV&!<l@$  
;E*ozKpm  
J,E&Uz95%  
FCI38?`%  
八. 中期总结 u<+;]8[o  
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: PY`V]|J  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 _Jx?m  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 .}Xkr+ +]  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor Z-:$)0f  
 u0i @.  
s  n?  
4I,HvP  
fF>H7  
qT}&XK`Q^  
九. 简化 2*Gl|@~N  
很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。 (spX3n%p  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 XLM 9+L  
首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种: S:DB%V3  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 0`OqD d  
  +-*/&|^等 4}8Xoywi1  
2. 返回引用。 ==IL63  
  =,各种复合赋值等 =lVfrna  
3. 返回固定类型。 b cOX/  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) rPQ$e!m1Ee  
4. 原样返回。 F@?QVdY1q7  
  operator, @ cv`}k  
5. 返回解引用的类型。 RPLr7Lb  
  operator*(单目) 7\jH?Zi  
6. 返回地址。 J\2F%kBej?  
  operator&(单目) TzPVO>s  
7. 下表访问返回类型。 654PW9{(  
  operator[] Z3[,Xw  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 D@\97t+  
  operator<<和operator>> o6{XT.z5qx  
c5Offnq'1  
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。 9N9|hy  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: hf%W grO.  
ib& |271gG  
template < typename Left > Q>||HtF$A  
struct value_return )L_jR%2j  
  { Rov0  
template < typename T > 6Q\n<&,{  
  struct result_1 F=# zy#@.  
  { W&rjJZY6  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; {9P<G]Z  
} ; bXtA4O  
K)^.96{/@  
template < typename T1, typename T2 > H#6J7\xcS  
  struct result_2 fDqlN`P@  
  { smk0*m4  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; Ot v{#bB$  
} ; 4;%=ohD:!  
} ; LZ^sc  
q^,^tw  
UY>{e>/H9  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait ncihc$V<  
>o(*jZ  
下面我们来剥离functor中的operator() CuDU~)`  
首先operator里面的代码全是下面的形式: SR8[ 7MU  
F[ 9IHT6{  
return l(t) op r(t) SUx\qz)  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) *6k (xL  
return op l(t) c?wFEADn  
return op l(t1, t2) Kz'W |  
return l(t) op ujDAs%6MZ  
return l(t1, t2) op S,J'Z:spf  
return l(t)[r(t)] .i`+}@iA  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] u*H2kn[DU  
`t#C0  
很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式: 3{,Mpb@  
单目: return f(l(t), r(t)); sp AYb<  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); c*LnLK/m  
双目: return f(l(t)); [?;oiEe.|  
return f(l(t1, t2)); =(zk-J<nY  
下面就是f的实现,以operator/为例 `(16_a  
G.c s-f  
struct meta_divide W>s<&Vb  
  { EEF}Wf$f  
template < typename T1, typename T2 > W*VQ"CW{^]  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) >N44&W  
  { !74*APPHR  
  return t1 / t2; 8vnU!r  
} VRMlr.T +  
} ; WqwD"WX+w  
M}us^t*  
这个工作可以让宏来做: qOkw6jfluh  
i"U3wt |A  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ R:OoQ^c  
template < typename T1, typename T2 > \ 6eQrupa  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; T*'5-WV|3t  
以后可以直接用 =g?r.;OO  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) ;Q-sie(#  
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 d6~wJMFl  
(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。。。) H2|w  
69rVW~Z  
$8X?|fV)  
下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体 vChkSY([  
@p}H@#/u\  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > 92eS*x2@  
class unary_op : public Rettype *FOTq'%i  
  { 4oCn F+(  
    Left l; TS@EE&Wq  
public : NcqE)"yObo  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} c a$D|3  
R?^FO:nM%!  
template < typename T > uy7)9w  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const iSHNt0Nl  
      { 2{ }5WH  
      return FuncType::execute(l(t)); ZH/|L?Q1U  
    } 0]NjsOU =  
EYMwg_  
    template < typename T1, typename T2 > &>sG x K  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const Jtc?p{  
      { h]G }E9\l  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); vFy /  
    } R"K{@8b  
} ; W~R_- ]k@g  
2<YHo{0BLS  
W._vikR  
同样还可以申明一个binary_op (S1$g ~t;  
m_U__CZ}Tt  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > g'hBs D1'  
class binary_op : public Rettype Hk$|.TjzI  
  { )HR'FlxOd  
    Left l; t+p-,ey^@  
Right r; 0d.lF:  
public : Cl i k  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} c]&(h L  
&V iIxJZ1$  
template < typename T > V?%>Ex$  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const "RZ)pav?  
      { aU5t|S6  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); #_4L/LV  
    } x7t"@Gz  
2VMau.eQ  
    template < typename T1, typename T2 > YIt:_][*  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const mn4j#-  
      { h jW RU#  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); M[HPHNsA&  
    } $ 'HiNP {c  
} ; h4!$,%"''  
;%Jp@'46  
Xs*~ [k'  
很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮 1*G7Uh@K}  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 r'w5i1C+  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) b&V=X{V4  
那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。 G74<sD  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! fM \T^X  
如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。 WY0u9M4  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 aD 24)?db-  
这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan) Ow+7o@$"/  
下面是修改过的unary_op &UQKZ.  
Pbd#Fu;  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > $Iv*?S"2  
class unary_op j@2-^q:`  
  { ukvz#hdE  
Left l; j^986  
  g)xzy^2e  
public : ]qhVxeUm  
*)g*5kKN  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} ]!0 BMZmf  
v;jrAND  
template < typename T > li,kW`j+t  
  struct result_1 eAm7*2  
  { &Lk@Xq1  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; Sg')w1  
} ; [uZU p*.V  
/>.&  
template < typename T1, typename T2 > 7u o4F= %  
  struct result_2 mpK|I|-   
  { t[)z/[ m  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; (;C_>EL&u  
} ; \MK)dj5uUJ  
.#rI9op  
template < typename T1, typename T2 > 'HPw5 L  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const #d(6q$IE  
  { XlDVJx<&J  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); V>4 !fD=  
} ]wdudvS@6r  
H*;J9{  
template < typename T > *!'00fv  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const SS(jjpe&,  
  { 75I* &Wl  
  return OpClass::execute(lt(t)); >3 qy'lm  
} ;cxYX/fJ  
QO%>RG  
} ; y#YCc{K [  
vTU"c>]  
oPm1`x  
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 NM[w=  
好啦,现在才真正完美了。 ^ chlAQz(  
现在在picker里面就可以这么添加了: e>sr)M  
9tk}_+  
template < typename Right > an0@EkZ  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const T*|?]k 8@*  
  { 3)__b:7J  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); QBai;p{  
} .:l78>f  
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。 .Uha%~%  
u&2uQ-T0  
[C P V5\2  
=xai 7iM  
U>ob)-tl  
十. bind JFR,QUT  
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。 -wvJZ  
先来分析一下一段例子 G4=%<+  
HPtaW:J  
h9g5W'.#  
int foo( int x, int y) { return x - y;} 7-6_`Q2}Y  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 $?wX*  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 }^)M)8zS  
可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。 !\+SE"ml  
我们来写个简单的。 gHYYxhW$  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: B6OggJ9Iq  
对于函数对象类的版本: dKZffDTZ  
[G t|Qp[   
template < typename Func > eEezd[p  
struct functor_trait k<8:  
  { [rE,fR   
typedef typename Func::result_type result_type; TX*s T  
} ; {3 zq.e{  
对于无参数函数的版本: EC?!%iO`  
sL+/Eeb` c  
template < typename Ret > /!jn$4fd:  
struct functor_trait < Ret ( * )() > 9QWS[E4  
  { ;t[<!  
typedef Ret result_type; +#'exgGU^[  
} ; dwB-WF%k  
对于单参数函数的版本: J|,| *t  
yBs  
template < typename Ret, typename V1 > Il*wVNrZI  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > VGq2ITg9eE  
  { |CStw"Fog  
typedef Ret result_type; d=H C;T)  
} ; i#(T?=VPcy  
对于双参数函数的版本: (fY(-  
6Dw[n   
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > ~;Xdz/  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > .NwHr6/s*  
  { y;sr# -L  
typedef Ret result_type; 0'RSl~QvqS  
} ; 4*F+-fu  
等等。。。 \u",bMQF  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy 6dq5f?w]  
A3M)yWq  
template < typename Func > 0m51nw~B  
struct func_return nJA\P1@m  
  { 2Hy$SSH  
template < typename T > "m/0>UU0  
  struct result_1 9dSKlB5J  
  { +}X@{DB  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; 80axsU^H0  
} ; M0"xDvQ  
pbloL3d.;+  
template < typename T1, typename T2 > YadyRUE  
  struct result_2 {@B<$g   
  { /1o~x~g(b  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; L[##w?Xf.  
} ; '1/uf;OXIH  
} ; Be0P[v  
=,,!a/U  
WAkKbqJV  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 mA3C)V  
S%g` X   
template < typename Func, typename aPicker > ~H)bvN^  
class binder_1 NqlG=pu  
  { DkQy.  
Func fn; :|N5fkhN  
aPicker pk; A4 o'EQ?~  
public : Ko2{[%  
b~%(5r.  
template < typename T > [fO \1J  
  struct result_1 >`8i=ZpCOS  
  { $6BXoh!  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; H-^>Co_  
} ; <Cn-MOoM  
NfDg=[FN[  
template < typename T1, typename T2 > p>65(&N,  
  struct result_2 >k kuw?O@  
  { 0 .t;i4  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; <EJ}9`t  
} ; y$K!g&lGA  
Fag%#jxI  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} /_aFQ>.4n  
K`PF|=z  
template < typename T > k+&LOb7  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const fh}\#WE"  
  { D]Bvjh   
  return fn(pk(t)); /< h~d  
} |HhUU1!  
template < typename T1, typename T2 > h6 8sQd  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const U]d{hY."  
  { ~48Uch\LG:  
  return fn(pk(t1, t2)); |f?tyQ  
} 9m%[ y1v0  
} ; b2r@vZ]D  
[bH6>{3u  
 K7 U`  
一目了然不是么? ![{>f6{J  
最后实现bind W@JmG`Sy  
:a[L-lr`e  
:W-"UW,  
template < typename Func, typename aPicker > g}P.ksM  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) ;r"YZs&Xd  
  { ^szCf|SM  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); Z &/b p1  
} SA)}---"  
#3\F<AJ<VB  
2个以上参数的bind可以同理实现。 *:aJlvk  
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。 aQ46euth  
YeptYW@xfw  
十一. phoenix ]k " j  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: [#M^:Q  
bAGQ  
for_each(v.begin(), v.end(), 7M=`Z{=9  
( 2u/~#Rt&*  
do_ uiPfAPZ  
[ =Y?M#3P.I  
  cout << _1 <<   " , " [8(e`6xePb  
] ~4`LOROC  
.while_( -- _1),  -*M/,O  
cout << var( " \n " ) A +e ={-*  
) K p ~x  
); p4*VE5[?_+  
m}'kxZTOm  
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: CAX|[  
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 CES^ c-. k  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 DnMfHG[<  
那么我们就照着这个思路来实现吧: @K3<K (  
b'3w.%^  
'Oyz/P(p  
template < typename Cond, typename Actor > E#Smi507p  
class do_while 0 x4p!5  
  { $*\[I{Zau}  
Cond cd; jyb/aov  
Actor act; )F8G q,  
public : *"d"  
template < typename T > y.=ur,Nd  
  struct result_1 _qR1M):yJ  
  { j7?53e  
  typedef int result_type; hg/G7Ur"  
} ; KtG|m'\D  
Uw8O"}U8  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} -WWa`,:  
R0B\| O0Uv  
template < typename T > 2E9Cp  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const #tRLvOR:  
  { t5\~Z}G8  
  do <w}YD @(f  
    { 2,{m>fF  
  act(t); ypSW9n  
  } 1(CpTaa  
  while (cd(t)); WV]Si2pOZ  
  return   0 ; <7~HG(ks  
} U,_uy@fE=?  
} ; ps\A\aggML  
}Dc0 Y  
sk5h_[tK  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). {0 IEizQ|i  
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。 h# c.HtVE  
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。 %AwR4"M  
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。 suC]  
下面就是产生这个functor的类: F.<sKQ&A  
l{[{pAm  
R4.$9_ ui  
template < typename Actor > C!6?.\U/:c  
class do_while_actor P:eY>~m<;  
  { q"7rd?r52  
Actor act; D(yU:^L  
public : PHU#$LG  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} w] i&N1i  
56Z 1jN^U  
template < typename Cond > B[%FZm$`M  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; oKLL~X>!U  
} ; }1 = V`N(  
7s+3^'  
'H+H4(  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 _WO*N9Iz  
最后,是那个do_ F'^6 ra9  
;7Cb!v1  
[xe(FFl+  
class do_while_invoker g <S&sYF5  
  { !ba /] A/  
public : Cbv$O o*  
template < typename Actor > }pxMO? h$  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const e<2?O  
  { `O4Ysk72x9  
  return do_while_actor < Actor > (act); TUuw  
} D/[(}o(  
} do_; Nj4=  
-'ePx f  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? 9|R]Lz3PA  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 O~sv^  
最后来说说怎么处理break和continue ?:73O`sX:  
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。 iOXxxP%#  
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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