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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda tj0 0xYY  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 g#l!b%$  
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, @oj_E0i3  
{wt9/IlG1  
SJO*g&duQ  
:.l\lj0Yf  
  class filler 2Hx*kh2  
  { MFO%F) 5  
public : @>~S$nw/  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} k5bv57@  
} ; Q2]7|C  
+/n]9l]#h  
y6sY?uu  
这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决: ?wmu 0rR  
yGWl8\,j0  
QjJlVlp  
v6aMYmenBH  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); *kF/yN  
ujX\^c  
/i Xl] <  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 s/E9$*0  
R*W1<W%q=  
23p.g5hJi  
iK'A m.o+  
二. 战前分析 F/A)2 H_  
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。 B}p.fE  
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 n Zx^ej\  
z=jzr=lP  
PiR`4Tu  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); l<sWM$ez  
  /* --------------------------------------------- */ rSW{1o'  
vector < int *> vp( 10 ); l`0JL7  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); +&_n[;   
/* --------------------------------------------- */ G8^b9xoA+.  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); ahM? ;p  
/* --------------------------------------------- */ Z,XivU&  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); I] m&h!  
  /* --------------------------------------------- */ <bv9X?U  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); FuBUg _h  
/* --------------------------------------------- */ GBd mT-7  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); !a'{gw  
J(XK%e[8  
K~5(j{Kb8  
}_Sgor83n  
看了之后,我们可以思考一些问题: j=>WWlZ  
1._1, _2是什么? 4=* ml}RP  
显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。 g@>y`AFnr  
2._1 = 1是在做什么? &j{I G`Trl  
既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。 @ eP[*Q  
Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。 tE=$#  
FW<YN;  
aMJ9U )wnK  
三. 动工 FEA/}*2F  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: *nUa0Zg4q6  
Qcs0w(  
DB] ]6  
\ $9n `  
template < typename T > kRzqgVr%  
class assignment ~BI! l  
  { cC,gd\}M  
T value; (W`=`]!  
public : e=Kr>~q=  
assignment( const T & v) : value(v) {} FC8= ru  
template < typename T2 > q]*:RI?wGT  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } nZS*"O#L  
} ; =(5}0}j  
`&/zOMp  
j7Lw( AJ  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 'cbD;+YH  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment F8Z6Ss|v3  
3+%L[fW`/  
SRk-3:  
RK=YFE 0  
  class holder ?DJ,YY9P  
  { K:sC6|wG  
public : =CO#Q$  
template < typename T > !1?Nc}T0Q&  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const /E6 Tt  
  { .J|" bs9  
  return assignment < T > (t); 4,R1}.?BzJ  
} nF| m*_DW  
} ; D&&11Iz&  
IqONDdep9  
{R. @EFkZ  
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: \LW '6 pQ_  
I#hzU8Cc  
  static holder _1; ;;- I<TL  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 c7N`W}BZ  
#9Dixsl*Q  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); F%QVn .  
而不用手动写一个函数对象。 K29KS)~;W  
-T-h~5   
BI6o@d;=4  
+Gvf5+ 5VR  
四. 问题分析 +#y[sKa  
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。 qu/59D  
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。 )zVD!eG_9  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 "eal Yveu  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 Y 1vSwS%{T  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 bKH8/*Yk  
I6FglVQ6  
五. 问题1:一致性 G P/3r[MH  
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?| TNC,{sM  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 5 lC"10  
<%Re!y@OL  
struct holder eESJk 14  
  { Fu(I<o+T-  
  // S\jN:o#b  
  template < typename T > %8+'L4  
T &   operator ()( const T & r) const U;4:F{3m   
  { 2FS,B\d  
  return (T & )r; @cF aYI  
} %-:6#b z  
} ; KyAQzN9  
d+fi g{<b  
这样的话assignment也必须相应改动: w]\O3'0Js  
E-i rB/0  
template < typename Left, typename Right > vV| u+v{  
class assignment ^YKEc0"w(  
  { YXa^jFp  
Left l; O.*,e  
Right r; 'on, YEp  
public : nK6{_Y>  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} *Oo2rk nQ  
template < typename T2 > 7{X I^I:n  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } 6kKIDEX  
} ; !UlG! 820  
/W/ =OPe  
同时,holder的operator=也需要改动: 8fJ- XFK$:  
*A O/$K@Ma  
template < typename T > (3"V5r`*;  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const Xi1/wbC  
  { 6546"sU  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); }} l04kN_  
} ; eq^m,oz  
i%0Ml:Y  
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。 !B(6  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 X%S?o  
!["WnF{5eC  
return l(rhs) = r; {cKKTDN  
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。 5+'1 :Sa(i  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: O%y.  
'cT R<LVo  
template < typename Tp > 6<R!`N 6  
class constant_t `(EY/EsY  
  { =ex71qj)  
  const Tp t; {(A Ys*5  
public : 9=~"^dp54%  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} -D0kp~AO4N  
template < typename T > {o4m3[C7=}  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const }^^X-_XT  
  { c Q|nL  
  return t; -Yy,L%E]F:  
} 9#iu#?*B  
} ; kA{[k  
;dNKe.`Dg  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 KE`}P<K&  
下面就可以修改holder的operator=了 kf>oZ*/  
`\P#TBM  
template < typename T > `[w:l[i  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const nWfOiw-t  
  { l_y:IY$"  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); (u+3{Eb  
} KQj5o>} 6  
I1S*=^Z_U  
同时也要修改assignment的operator() 1RZhy_$\.  
\vXo~_-&  
template < typename T2 > n:,At] ky  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } +dcBh Dq  
现在代码看起来就很一致了。 v{"$:Z ow  
hMh8)S  
六. 问题2:链式操作 Q}2aBU.f  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 h W6og)x  
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。 KyK%2:  
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。 !jGe_xB}~  
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。 Ly0^ L-~|  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct E4 GtJ`{X  
bf|s=,D  
template < typename T > /qa{*"2Qo  
struct result_1 J wL}|o6  
  { ]*|+06  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; HKbyi~8N=  
} ; oOlqlv  
V}o`9R@tx}  
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: (-viP  
&#^^UT(nj  
template < typename T > a,i k=g  
struct   ref ^pruQp1X  
  { 1t wC-rC  
typedef T & reference; 3DRJl, v  
} ; z{Z4{&M  
template < typename T > Z:9xf:g *  
struct   ref < T &> vVQwuV  
  { Oo^kV:.)  
typedef T & reference; q#B=PZ'NA  
} ; Vea2 oQq  
!Hq$7j_  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: Z0HfrK#oU  
KT$Za  
template < typename T > @yp#k>  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const fUj[E0yOF  
  { *?bOH5$@Nw  
  return l(t) = r(t); M3 MB{cA2  
} vZMb/}-o  
可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。 pGz 5!d  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。  +~xY}  
\#Md3!MG  
有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么 yp}J+/PX}  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: 6S K;1Bp-{  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 #uTNf78X  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 NxY B)`~  
最后的布局是: 4JQd/;  
                Add e}lF#$  
              /   \ Ckd j|  
            Divide   5 6Qtyv  
            /   \ KU$:p^0l;*  
          _1     3 bu0i #  
似乎一切都解决了?不。 Kk.a9uKI}  
你可以想象一下一个完整的Lambda库,它必然能够重载C++几乎所有的操作符。假设其重载了10个操作符,那么至少会有10个代表这些操作符的functor类。大体上来讲,每一种操作符所对应的functor都应当能够由链式操作产生别的任意一种操作符所对应的functor。(例如:*_1 = 2既是由operator*的functor产生operator=的functor)。可想而知这样一共能产生10*10=100种产生方式。这是对编码的一个大挑战。 0O>T{<  
如何简化这个问题呢?我们不妨假定,任意一种操作符的functor,都能够产生任意一种操作符的functor,这样,每一种操作符的functor都拥有一样的产生方案。如果某种转换确实是不合法的(例如:A/B=C无论如何也不可能合法),那么在试图产生新functor的时候会出现编译错误。幸好C++的模版是如果不使用就不编译的,因此这种编译错误不会干扰到正常的使用,这正是我们所要的。 0'wchy>  
OK,我们的方法呼之欲出了。既然所有的functor都具有一样的产生方案,那么不如大家都不要实现,等到最后统一的在所有的functor里面加上这么一系列的产生代码吧。例如,如果要添加从某functor XXX到operator=的functor的产生代码: xER-TT #S  
3CL1Z\8To  
template < typename Right > Fnqj^5  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const ^wass_8  
Right & rt) const ^^ >j2=  
  { R+sv?4k  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); V.w L  
} } H#C<:A  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 ]@Z[/z%~04  
XXX指的是原来的functor的类型,picker_maker<T>是一个类型变换的trait,如果T是一个常量,那么他会返回constant_t<T>,否则返回T本身。 88x2Hf5I  
因此如果该函数声明在assignment的内部,那么就实现了连等,如果声明在的dereference(解引用)的内部,就允许(*A = B)的行为发生。 79&=MTM  
最后,如何把这些函数塞到各个functor的声明里边呢?当然可以用宏,但是。。。大家都知道这样不好。 6JgbJbUi  
除了宏之外还可以用的方式就是继承。我们可以写一个类叫做picker,该类实现了所有的如上的产生函数。然后让所有的functor继承自它。 xAwP  
且慢,也许立刻就有人跳出来说:这样的话那个XXX怎么写呢?这样不是会导致循环依赖么?这样不是会有downcast么? d+45Y,|  
正解,让picker做基类确实不是一个好主意。反过来,让picker继承functor却是一个不错的方法。下面是picker的声明: y^0 mf|  
E!A+J63zsw  
template < class Action > f;D(X/"f]  
class picker : public Action [n]C  
  { &s#OiF8  
public : 8Y"R@'~  
picker( const Action & act) : Action(act) {} hKVb#|$  
  // all the operator overloaded Vp$<@Y  
} ; -6W$@,K  
:3N6Ej  
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。 r\A|fiL  
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: f_|pl^  
%y)]Q|  
template < typename Right > DX0#q #  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const 'QSj-  
  { q# 6|/R*  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); Ddh  
} XqLR2 d  
|.OS7Gt?  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > `#*`hH8  
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。 U(+%iD60i  
{3T&6LA  
template < typename T >   struct picker_maker BN&eU'Dl]  
  { v65]$%F?  
typedef picker < constant_t < T >   > result; /H?) qk  
} ; nP&6i5s%  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > #/"Tb ^c9  
  { L)i6UAo  
typedef picker < T > result; ], IQ~  
} ; c!kzwc(  
m2%n:  
下面总的结构就有了: fh*7VuAc  
functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。 R5 i xG9  
picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。 _Tf %<E  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 B?db`/G9  
至此链式操作完美实现。 Z,-J tl  
e= XC$Jv  
VtzBYza  
七. 问题3 &lo<sbd.  
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。 8%`h:fE  
e<{waJ1  
template < typename T1, typename T2 > -k  }LW4  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const vjVa),2  
  { Rzyaicj^c  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); ]|N"jr?7H  
} )xL_jSyh  
^jXKM!}-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: [s+FX5'K  
k$.l^H u  
template < typename T1, typename T2 > , {}S<^?]  
struct result_2 Uw?25+[b  
  { 2J Wp5  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; =eR#]d  
} ; O) )j  
#3O$B*gV6  
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? <O41 M\,  
这个差事就留给了holder自己。 S#0C^  
    XM3~]  
f*EDSJu\  
template < int Order > *o6QBb  
class holder; ^Ge|tBMoKE  
template <> 7H)tF&  
class holder < 1 > 8}X>u2t  
  { KfSbm?  
public : ,!^g8zO  
template < typename T > #bb$Icmtk  
  struct result_1 fG<[zt\e  
  { k#2b3}(,  
  typedef T & result; CX7eCo  
} ; rc}=`D`  
template < typename T1, typename T2 > QvzE:]pyi  
  struct result_2 m[w~h\FS  
  { Va/}|& 9  
  typedef T1 & result; m~@Lt~LZs  
} ; cr!sq.)s  
template < typename T > >qdRqy)DC  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const TrVQ]9;jWk  
  { s{fL~}Yz  
  return (T & )r; rY"EW"y  
} |vj!,b88n#  
template < typename T1, typename T2 > ^Uldyv/  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const ^izf&W.j!  
  { g:>dF#  
  return (T1 & )r1; )IuwI#pm  
} ,f .#-  
} ; =Q8$O 2TW  
&RlYw#*1.  
template <> yiczRex%rq  
class holder < 2 > )7F$:*e  
  { af/;Dr@  
public : V/8yW3]Xy  
template < typename T > +s5Yg,4*  
  struct result_1 sv*xO7D.  
  { d`KW]HJw  
  typedef T & result; 1gH>B5`  
} ; f q*V76F  
template < typename T1, typename T2 > 3 J\&t4q  
  struct result_2 M5B?`mTl  
  { =!2(7Nr  
  typedef T2 & result; t2z@"e   
} ; j"<F?k@`Q  
template < typename T > !xD_=O  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const -KCQ!0\F  
  { n 4EZy<~m  
  return (T & )r; _lG\_6oJ,  
} D^2yP~(  
template < typename T1, typename T2 > `L "{sW6S  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const nB , &m&  
  { j=w`%nh4"f  
  return (T2 & )r2; N:rnH:g+:  
} r/6h}  
} ; ,:/3'L  
2a:JtJLl  
q0QB[)AP  
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> >。 w24@KaKFo  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: z,=k F I  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: 2o-Ie/"d\  
$.r:  
return l(i, j) = r(i, j); r1X\$&  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) )Waz bT@  
sMAu*  
  return ( int & )i; 97(*-e=e  
  return ( int & )j; i^DZK&B@u  
最后执行i = j; C9FQo7   
可见,参数被正确的选择了。 W%cJ#R[o  
'x!5fAy  
~m.@{Do0p  
)k|_ CW~  
+eD+Z.{  
八. 中期总结 ?)B\0` %*'  
目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事: >~k"C,6  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 (lVHKg&U[  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 o@KK/f  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor weky 5(:  
R7d45Wl  
k),.  
|\MgE.N  
Th)Z?\8zk  
2bk~6Osp  
九. 简化 b$:<T7vei  
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。 \P|PAU@,  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 11(:#4Y,  
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: !nkjp[p  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 yk| < P\  
  +-*/&|^等 K`?",G?_  
2. 返回引用。 X) peY  
  =,各种复合赋值等 %nfaU~IqK  
3. 返回固定类型。 .v{ok,&  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) e1 j3X\ \  
4. 原样返回。 '=2/0-;Jf  
  operator, ?W(>Yefk  
5. 返回解引用的类型。 54%@q[-  
  operator*(单目) 9zKrFqhNo  
6. 返回地址。 IE|$mUabm  
  operator&(单目) `i,l)X]  
7. 下表访问返回类型。 ~S,R`wo  
  operator[] BB694   
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 rv\m0*\<  
  operator<<和operator>> <!s+X_^  
m ["`Op4  
OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。 OJGEX}3'  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: zMf .  
?B"k9+%5ej  
template < typename Left > ^T#bla893  
struct value_return tJ NJ S  
  { 5DEK`#*  
template < typename T > ' R!pc  
  struct result_1 ?W*{% my  
  { W'BB FG  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; :QGd/JX$n`  
} ; d@a FW  
1gwnG&  
template < typename T1, typename T2 > ok"v`76~f5  
  struct result_2 kf8-#Q/B  
  { 78}QaE  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; 8T7E.guYr  
} ; S4m??B  
} ; 6fozc2h@x%  
6 K+DgNK  
zq=X;}qYj  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait >VQP,J{  
D`?=]Ysz(  
下面我们来剥离functor中的operator() `u z R!^X  
首先operator里面的代码全是下面的形式: !\ IgTt,  
?*36&Iq}  
return l(t) op r(t) lTe7n'y^^  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) .$r=:k_d  
return op l(t) INi9`M.h  
return op l(t1, t2) _.9):i2<SF  
return l(t) op \>T+\?M  
return l(t1, t2) op </UUvMf"  
return l(t)[r(t)] u?(@hUV.  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] /k$h2,O"*  
66P'87G  
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: S_E-H.d"  
单目: return f(l(t), r(t)); yqaLqZ$  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); eI+<^p_j2  
双目: return f(l(t)); 1S&GhJ<wJ  
return f(l(t1, t2)); LH=gNFgzt  
下面就是f的实现,以operator/为例 gx-ib/_f1  
pO^PkX  
struct meta_divide O%g Q  
  { ! :[`>=!  
template < typename T1, typename T2 > S(B$[)(  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) ;_o1{?~  
  { }?K vT$s  
  return t1 / t2; aC\O'KcH  
} MI: rH  
} ; uPVM>xf>w  
[y(DtOR  
这个工作可以让宏来做: r8.`W\SKX  
<Km ^>9  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ >@b]t,rrK  
template < typename T1, typename T2 > \ f9" M^i  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; }Y}f7 3-|  
以后可以直接用 z\d{A7  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) ;6 ?a8t@  
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 JPH! .@  
(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。。。) 9J3@8h p  
|/qwR~  
jW,b"[  
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 )8cb @N  
',WnT:  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > #r=Jc8J_  
class unary_op : public Rettype 2 c 2lK  
  { yt'P,m  
    Left l; Y3_C':r  
public : XIGz_g;#'w  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} <y S|\Z|  
i,H(6NL.  
template < typename T > H[S}&l\D4  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const \aN*x  
      { URd0|?t9^L  
      return FuncType::execute(l(t)); Silh[8  
    } =bBV A0y  
[!~= m  
    template < typename T1, typename T2 > Dhe*)  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const \,AE5hnO  
      { _xefFy  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); &KYPi'C9!z  
    } O"M2*qiH  
} ; x5(6U>-Y  
7es<%H  
tEN8S]X  
同样还可以申明一个binary_op i V$TvD+  
~n"?*I`  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > nO+-o;DbC  
class binary_op : public Rettype f7SMO-3a  
  { ?u?Nhf %b  
    Left l; kR+7JUq]  
Right r; DFXHD,o  
public : ~.<QC<dN  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} ]vflx^<?  
5|jsv)M+  
template < typename T > ${h1(ec8  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const bess b>=  
      { hm\UqIt  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); &z]x\4#,  
    } (KLhF  
Kqz+:E8D  
    template < typename T1, typename T2 > yW)r`xpY  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const .6LlkM6[g  
      { ^@C/2RX!  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); SHYbQF2  
    } b8 E{~z  
} ; HU/2P`DGP  
noso* K7  
+lXIv  
很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮 DDq?4  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 @#p6C  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) ICEyz| C  
那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。 OQIr"  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! }1DzWS-hh  
如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。 ~dC.,"  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 Uc, J+j0F  
这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan) AHo}K\O?r  
下面是修改过的unary_op ' <?=!&\D  
)<f4F!?,A  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > .Y0O.  
class unary_op 4TTrHs  
  { x_x_TEyyh  
Left l; sPMICIv|  
  8Vjv #pm  
public : ~Zn|(  
>,QCKZH  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} W ' ~s  
=CW> ;h]  
template < typename T > ZWni5uF-c  
  struct result_1 |2=@8_am  
  { &Dt=[yqeG  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; :7i x`C2  
} ; ZXN`8!]&  
*kpP )\P  
template < typename T1, typename T2 > XDAP[V  
  struct result_2 }.pqV X{ d  
  { m[%':^vSr  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; VC0Tqk  
} ; xkRS?Q g  
Bd 0oA )i  
template < typename T1, typename T2 > C4qK52'2s  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const c&P/v#U_  
  { 5JEOLPS  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); }]#z0'Aqsu  
} 8#HnV%|N  
cIQbu#[@  
template < typename T > f_$hK9I  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const eEfGH  
  { 9XYm8g'X  
  return OpClass::execute(lt(t)); V']Z_$_  
} .zl[nx[9"D  
_VRxI4q  
} ; Trs2M+r)  
J<0d"'  
xJAQ'ANr  
该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug 10h; N[  
好啦,现在才真正完美了。 {]cr.y]\  
现在在picker里面就可以这么添加了: V9SL96'[I  
.%)uCLZr$  
template < typename Right > @C!&lrf3  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const `)5WA{z  
  { X.S<",a{qz  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); N*hV/"joZ  
} -.y1]4  
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。 (sQXfeMz  
=+K?@;?  
S9r?= K  
{aq)Y>o5:T  
[*5]NNB  
十. bind kS &>g  
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。 {d*OJ/4  
先来分析一下一段例子 54Rp0o tv  
1<1+nGO  
9unRMvE u  
int foo( int x, int y) { return x - y;} 49M1^nMvoo  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 2"?DaX  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 ?T_MP"  
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。 d{Jk:@.1  
我们来写个简单的。 qzJ<9H  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: yU&;\'  
对于函数对象类的版本: -e}(\  
h'};spv  
template < typename Func > h2T\%V_j  
struct functor_trait MTCfs~}m  
  { BCe'J!  
typedef typename Func::result_type result_type; RZV6;=/  
} ; u>.a;BO  
对于无参数函数的版本: 8ta @@h  
!hZ: \&V  
template < typename Ret > *|g[Mn  
struct functor_trait < Ret ( * )() > z2t+1 In,  
  { 7`;f<QNo  
typedef Ret result_type; Pb>/b\&JS  
} ; &l7E|.JE  
对于单参数函数的版本: cjPXrDl{\  
KzO"$+M  
template < typename Ret, typename V1 > Nz.X$zUmY  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > vE'{?C=EM  
  { Lu.+J]Rz  
typedef Ret result_type; 0=3)`v{S@  
} ; GnW MI1$  
对于双参数函数的版本: cbyzZ#WRb  
$Q8 &TM}E  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > uO LShNo  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > B8T$<  
  { )h]#:,pm  
typedef Ret result_type; CUI+@|]%  
} ; O6G'!h\F  
等等。。。 T2<%[AF0  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy T9Q3I  
8]&:'  
template < typename Func >  A\Ib  
struct func_return WM ?a1j  
  { Lcpe*C x-  
template < typename T > f; |fS~  
  struct result_1 (^ EuF]  
  { `T[@-   
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; IB[$~sGe  
} ; NUltuM  
ZAgXz{!H(  
template < typename T1, typename T2 > &R<aRE:+R  
  struct result_2 g) u%?T  
  { %|(c?`2|  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; +_i{4Iz~p  
} ; 2uE<mjCt-r  
} ; w7?fJ")  
hvw9i7#  
pVy=rS-  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 X"r)zCP+t  
xeU|5-d'  
template < typename Func, typename aPicker > D:/ n2_  
class binder_1 =9a2+v0  
  { ,\\ba_*z  
Func fn; Dd5 9xNKm  
aPicker pk; %Gh5!e:$SI  
public : S"Cz. bv  
lWId 0eNS  
template < typename T > A ]A{HEX  
  struct result_1 F$?Ab\#B  
  { ~U]g;u  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; U8Y%rFh1  
} ; c}o 6Rm50  
.r<a Py$  
template < typename T1, typename T2 > OT])t<TF6  
  struct result_2 XA2Ld  
  { ^U_T<x8{  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; .c"nDCFVR  
} ; `Y?VQ~ci>  
'K,\  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} ^ F]hW  
m;OvOc,  
template < typename T > jfxNV2[  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const cJ96{+  
  { =:WZV8@%  
  return fn(pk(t)); i<Vc~ !pT  
} l$;"yVdks  
template < typename T1, typename T2 > gpV4qDXV  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const c|Ivet>3  
  { uYUFxm  
  return fn(pk(t1, t2)); ;}46Uc#WS  
} y *i&p4Y*  
} ; +lym8n~-O  
2Xt4Rqk$  
Hy.u6Jt*/  
一目了然不是么? F(G..XJQ  
最后实现bind }\"EI<$s  
Y [`+7w  
r<`:Q]  
template < typename Func, typename aPicker > pp"X0  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) G$<(>"Yr~$  
  { hw DxGiU  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); Q]k< Y  
} pi"H?EHk  
U zy@\  
2个以上参数的bind可以同理实现。 s.2f'i+  
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。 ZoG@"vr2  
iiPVqU%  
十一. phoenix \`n(JV  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: ; vH2r~  
6j%%CWU{~  
for_each(v.begin(), v.end(), .hT>a<  
( \]ib%,:YU  
do_ dfDjOZSL  
[ Ni_H1G  
  cout << _1 <<   " , " .p#kW:zspA  
] 7H7 Xbi@  
.while_( -- _1), ? x%s j  
cout << var( " \n " ) ZbFD|~[ V  
) }LUvh  
); BIx*t9wA  
iQG!-.aX  
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: */aY $aWv  
首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor t~+M>Fjm?d  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 @cDB 7w\  
那么我们就照着这个思路来实现吧: km %r{  
jD S?p)&  
s9?mX@>h  
template < typename Cond, typename Actor >  ?8>a;0  
class do_while TFSdb\g  
  { )UR$VL  
Cond cd; m<gdyY   
Actor act; Rk$7jZdTf  
public : 1iT_mtXK$  
template < typename T > 8F sQLeOE  
  struct result_1 )."ob=m  
  { wT@Z|.)  
  typedef int result_type; /X}1%p  
} ; HSruue8  
[L%Ltmx  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} %['NPs%B  
vl (``5{  
template < typename T > ,:S#gN{U  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const <J8c dB!e  
  { 6i/unwe!`)  
  do }?m0bM  
    { v`h>5#_[  
  act(t); ~kc#"^s J  
  } R @\fqNq  
  while (cd(t)); htB2?%S=T  
  return   0 ; eaRa+ <#u  
} @]Q4K%1^"  
} ; VwR\"8r3  
l$u52e!7  
IADSWzQ@  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). eF3NyL(A  
代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。 ` nX, x-UM  
其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。 ^gVQ6=z%  
因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。 4" ?`p;{Z  
下面就是产生这个functor的类: AD   
P2'c{],3V  
4~ x>]  
template < typename Actor > l0&Fm:))k  
class do_while_actor Sct  
  { M^ * ~?9  
Actor act; v&:[?<6-  
public : L,zx\cj?z  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} (j>`+F5f  
Od.@G~  
template < typename Cond > 9fp"r,aHN&  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; ;(K/O?nrJ  
} ; P$'PB*5d|  
8wWp+Hk  
-w+.'  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 T4x%3-4 ;  
最后,是那个do_ 1F.._5_"]  
-#%M,Qb  
 W2` 3 p  
class do_while_invoker J@_M%eN  
  { x|Uwk=;X|s  
public : Jk{SlH3'  
template < typename Actor > %lbvK^  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const / 0$ !.  
  { 2-m@-  
  return do_while_actor < Actor > (act); Dp ['U  
} WG,Il/  
} do_; e=XP4h  
$\/i t  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? 4UbqYl3 |a  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 USART}Us4  
最后来说说怎么处理break和continue %nJo:/  
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。 [vI ;A !  
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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