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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda 5OP$n]|(  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 @gc lks/M  
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, oomB/"Z  
#$7 z  
X9C)FS  
(qT_4b~  
  class filler pe=Ou0  
  { 3 G/#OJ  
public : DG}YQr.L  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} J"'2zg1&  
} ; ~(kIr? ^  
YUd*\_  
[vb>5EhL!  
这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决: /*s:ehj  
L8n1p5 gx3  
FDM&rQ  
 ZeD;  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); 4mSL*1j  
9.ZhkvR4A  
HubSmbS1  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 Z\6&5r=  
-=,%9r  
Cr|v3Y#h'  
QIQ }ia  
二. 战前分析 xevG)m  
首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。 -]"=b\Q  
开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码 ),%/T,!@  
|E$Jt-'  
}r^@Xh  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); YgiwtZ5FY  
  /* --------------------------------------------- */ wOQ-sp0q0  
vector < int *> vp( 10 ); 5\1Z"?  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); dO.?S89L  
/* --------------------------------------------- */ cY?< W/  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); '(A)^K>+  
/* --------------------------------------------- */ T0n=nC}<  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); %\#s@8=2u  
  /* --------------------------------------------- */ J&UFP{)  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); :UMg5eZ  
/* --------------------------------------------- */ *%_:[>  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); Q/r0p>  
}ny ,Nl  
e\ i K  
5g  ,u\`  
看了之后,我们可以思考一些问题: .E:[ \H"  
1._1, _2是什么? J,;[n*s  
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。 z52T"uW  
2._1 = 1是在做什么? .b>1u3  
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。 R)?b\VK2$  
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。 <cG .V |B  
yyZH1A  
 ,!_  
三. 动工 |VM c,_D  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类:  s#om  
%||}WT-wv  
+;SQ }[  
o<P@:}K  
template < typename T > yZ3/Ia>,  
class assignment /=Bz[ O  
  { ?Z%Ja_}8ma  
T value; h+F@apUS  
public : ']^e,9=Q  
assignment( const T & v) : value(v) {} u%?u`n2'  
template < typename T2 > ' 8`{u[:  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } I$0JAy  
} ; 7 y}b (q=  
! {lcF%  
= aSHb[hO  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 5(bG  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment ,GEMc a,`  
Ti`<,TA54  
GXB4&Q!C  
L(Q v78F  
  class holder D3Lu]=G  
  { d{+ H|$L`  
public : `84pql,  
template < typename T > NhQIpzL)  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const "6rZn_H/|  
  { kb1{ ;c:  
  return assignment < T > (t); [^t"Hf  
} *9e T#dH  
} ; _ b}\h,Ky  
9PhdoREb  
Nw $io8:d  
由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上: K[)N/Q  
t$=FcKUV}f  
  static holder _1; K v"e\ E  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 b1{~j]"$L  
+(3"XYh  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); %Q"zU9  
而不用手动写一个函数对象。 0?l|A1I%   
_i~n!v  
H4 Y7p  
:Bp{yUgi@  
四. 问题分析 j~c7nWfX  
虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。 d$)'?Sf]h  
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。 [^ck;4q  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 !OM9aITv[  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 p%Ae"#_X%  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 5P{dey!  
t+Mr1e  
五. 问题1:一致性 1Lwi?~!LI  
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?| :xZ/c\  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 lqA U5K{wQ  
_v4TyJ  
struct holder #C|:]moe  
  { Ou/@!Y1  
  // 8 W8ahG}  
  template < typename T > iQ*JU2;7 t  
T &   operator ()( const T & r) const d+~c$(M)  
  { vIG8m@-!&;  
  return (T & )r; Pgf$GXE  
} ba|x?kz  
} ; )/2* <jr  
jo=XxA  
这样的话assignment也必须相应改动: AC,$(E  
w(`X P  
template < typename Left, typename Right > O; EI&  
class assignment 94I8~Jj4  
  { //KTEAYyy#  
Left l; 3?Y%|ZVM  
Right r; (xK=/()}q  
public : rgILOtk[  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} 7;Km J}$  
template < typename T2 > |Z6rP-  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } isHa4 D0  
} ; oju/%ieh  
x*5' 6  
同时,holder的operator=也需要改动: Q@%VJPLv.  
jEklf0Z  
template < typename T > hbR;zV|US  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const NI=t)[\F  
  { %^^2  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); ZA>hN3fE'  
} ]tH/87qJ  
btw_k+Fh  
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。 +^<CJNDL9  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 hF+YZU]rT  
Jjik~[<q:  
return l(rhs) = r; 2j-|.l c  
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。 ^R1 nOo/  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类:  \A:m<::  
+OK.[ji?  
template < typename Tp > R|{AIa{}  
class constant_t 8kAG EiC  
  { h3a HCr E  
  const Tp t; /fA:Fnv  
public : 8gJ"7,}-'  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} T*\'G6e  
template < typename T > TWl':}  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const jnt0,y A  
  { X1:|   
  return t; 65N;PH59D  
} bjPI:j*XU  
} ; n5 @H  
s \#kqw\x  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 2uS&A \   
下面就可以修改holder的operator=了 ujB:G0'r  
{#uX   
template < typename T > vuuID24:  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const Ts:dnGR5  
  { 0KnlomuH2  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); g6Qzkvw)  
} :g'"*VXYB  
1 dz&J\|E#  
同时也要修改assignment的operator() /-E>5wU  
"vH@b_>9|  
template < typename T2 > }CaL:kY8  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } + }(  
现在代码看起来就很一致了。 ?YXl.yj  
J[L$8y:  
六. 问题2:链式操作 s?=f,I  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 NeCTEe|V  
其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。 M^r1b1tR  
事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。 HCb7 `(@  
比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。 6;dB   
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct gTW(2?xYf  
x_v pds  
template < typename T > #$K\:V+ 4  
struct result_1 P`[6IS#\S  
  { $b\Gl=YX^  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; S#!PDg  
} ; -:pLlN-f  
itX<!  
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: Mz40([{  
PQ@(p%   
template < typename T > [rU8%  
struct   ref Il'+^u_ <  
  { $&n!j'C:  
typedef T & reference; y M , hF  
} ; r&0v,WSp&S  
template < typename T > azPFKg +  
struct   ref < T &> eXnMS!g%Z  
  { 7 -gt V#  
typedef T & reference; S`K8e^]  
} ; =B*,S#r  
jFw?Ky2  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: M ,e_=aq  
>8t3a-/  
template < typename T > DB:Ia5|*i  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const .cQwj L  
  { kxWf1hIz0  
  return l(t) = r(t); "J, ErnM  
} $oq&uL  
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。 #p*{p)]HiA  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 Z?G-~3]e  
ocAoqjlT[  
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 d '4c?vC  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: a[xEN7L~4D  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 1A< O Z>  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 z]=A3!H/Y  
最后的布局是: PS`v3|d}}}  
                Add (Pin9^`ALc  
              /   \ "%<Oadz ap  
            Divide   5 GasIOPzK  
            /   \ d;:+Xd`  
          _1     3 )]n:y M  
似乎一切都解决了?不。 h/V0}|b  
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。 ~ ${. sD\  
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。 KxGK`'E'r  
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: P`Anf_  
f`RcfYt  
template < typename Right > o9<jj>R;  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const r?\hZ*|M  
Right & rt) const @/`b:sv&*  
  { <{9E.6G`n  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); [US.n +G6  
} #";(&|7  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 FX+Ra@I!  
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。 C \H%4p1r  
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。 'd|_i6:y&  
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。 9@Cqg5Kx'  
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。 -1:yqF.x  
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? $vTU|o>|  
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: Pd%o6~_*  
1 ;4TA}'H  
template < class Action > D/9&pRsO  
class picker : public Action c3`X19'%fM  
  { ka[]pY  
public : C*/d%eHD  
picker( const Action & act) : Action(act) {}  z4&|~-m,  
  // all the operator overloaded (JL{X`gs#  
} ; ;5q=/  
PC7U&*x@  
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。 9%$4Ux*q  
现在所有参与行动的functor都要套上一层picker, _1被声明为 picker<holder>, 并且holder中所重载的操作符除了operator()之外全部被移到了picker内。而picker中的操作符重载的返回的functor也必须套上一个picker: "So+  
gK9@-e  
template < typename Right > jQj`GnN|  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const ds4ERe /  
  { (m-(5 CaJ  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); D5]T.8kX(7  
} My5h;N@C  
BQ)zm  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > [wjA8d.  
使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。 L@ql)Lc);  
s0E:hn:  
template < typename T >   struct picker_maker &xj?MgdNL  
  { ZxwI< T:&  
typedef picker < constant_t < T >   > result; = = cAL"Z  
} ; A>bo Xcr  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > bEMD2ABm  
  { Z '/:  
typedef picker < T > result; ]Yp;8#:1  
} ; bs kG!w  
-nV]%vJ$R}  
下面总的结构就有了: TF^Rh4  
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。 # yAt `  
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。 "/(J*)%{  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 |/Ggsfmby  
至此链式操作完美实现。 (VI4kRj  
}(hx$G^M  
2x"&8Bg3  
七. 问题3 4@.qM6 \\q  
如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。 Cz+`C9#  
}~:`9PV)Z%  
template < typename T1, typename T2 > ) 'j7Ra  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const pyq~_ Bng  
  { cDYKvrPY  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); BB.^-0up  
} AcwLs%'sx  
f2`[skNj  
很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2: dli?/U@hO  
:Z- = 1b~  
template < typename T1, typename T2 > uv%T0JA/  
struct result_2 Ty}'A(U  
  { %|I~8>m  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; -S"YEH9  
} ; ,_!pUal  
yrSmI)&%  
显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢? Q=)$  
这个差事就留给了holder自己。 ey_3ah3x  
    ,ZHIXylZ  
QgqR93Ic  
template < int Order > dAh&Z:86\  
class holder; `k+ci7;  
template <> `1=n H/E  
class holder < 1 > bz[U<  
  { C?fd.2#U  
public : [d`J2^z}  
template < typename T > @>}!g9c  
  struct result_1 \xlelsmB*  
  { D{x'k2=  
  typedef T & result; ,,sKPj[  
} ; 6U Q~Fv`]  
template < typename T1, typename T2 > 4QARrG%  
  struct result_2 M2W4 RovfR  
  { z\]]d?d?;  
  typedef T1 & result; mXtsP1  
} ; l ~b# Y&  
template < typename T > ZP &q7HK\  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const \}P3mS"e3  
  { M4w,J2_8MK  
  return (T & )r; F{WV}o=MY  
} <wfPbzs-V  
template < typename T1, typename T2 >  l+HmG< P  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const J: vq)G\F  
  { f~%|Iu1ob  
  return (T1 & )r1; w[YiH $  
} iH<:wLY&J  
} ; J&CA#Bg:w  
}`ox;Q  
template <> Z@2^> eC  
class holder < 2 > Xia4I* *  
  { R.@I}>  
public : wW EnAW~  
template < typename T > "Rr)1x7  
  struct result_1 w<#/ngI2  
  { !w2J*E\  
  typedef T & result; Q"7vzri  
} ; C jISU$O  
template < typename T1, typename T2 > $9YAq/#Q  
  struct result_2 NX%"_W/W  
  { ,P ~jO  
  typedef T2 & result; 'i+j;.  
} ; \NU^Jc_k7  
template < typename T > Tsg;i;  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const .;}vp*  
  {  UCV1{  
  return (T & )r; !0!m |^c5  
} $ha,DlN  
template < typename T1, typename T2 > 3V=wW{;x  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const >!sxX = <  
  { h*d1G9%Q1  
  return (T2 & )r2; K G<. s<  
} =hFIH\x  
} ; ]Y111<Ja  
RT`.S uN  
D=1:-aLP7  
新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。 ~/^q>z!\4  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: [wOz<<  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: CGw,RNV  
#djby}hi  
return l(i, j) = r(i, j); m&vuBb3  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) RwKnNIp  
Cq8.^=}_  
  return ( int & )i; 8! eYax   
  return ( int & )j; [GQn1ZLc  
最后执行i = j; i&mcM_g32  
可见,参数被正确的选择了。 USd7g Oq(  
MTXh-9DA  
^E~F,]dV=  
rf?%- X(V  
M`  V<`  
八. 中期总结 Z<D8{&AjS  
目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事: &~=FX e0S  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 _cvA1Q"  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 O]_a$U*6  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor #1fL2nlP*E  
N_wj,yF*  
8=!uQQ  
HOt,G _{  
Gb!R>WY  
56w uk [)  
九. 简化 W {A4*{  
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。 J4?i\wD:  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 Ls<^z@I  
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: \!LIqqX  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 /U26IbJ  
  +-*/&|^等 6|uv+$  
2. 返回引用。 6}l[%8  
  =,各种复合赋值等 s!<RWy+  
3. 返回固定类型。 z@I'Ryalyc  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) C&|K7Zp0v  
4. 原样返回。  jYUN:  
  operator, (^pIB~.z  
5. 返回解引用的类型。 ?7=c `  
  operator*(单目) 4SVIdSA  
6. 返回地址。 [[$dPa9  
  operator&(单目) =xw+cs1,x  
7. 下表访问返回类型。 @*Tql:Qcd^  
  operator[] ylm # Xa  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 3 C{A  
  operator<<和operator>> PI\C*_.  
rMWJ  
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。 _mWVZ1P  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: ]*?lgwE  
{x{~%)-  
template < typename Left > 7F2 WmMS  
struct value_return XEegUTs  
  { p<[MU4  
template < typename T > ) >te|@}o  
  struct result_1 D*&#}c,*  
  { GJ5R <f9I  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; s Poh\n  
} ; n&l(aRoyx  
?wP/l  
template < typename T1, typename T2 > `G0k)eW  
  struct result_2 BItH0r7  
  { RDfv D|}VN  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; )x+P9|  
} ; j*\oK@  
} ; ?lE&o w  
Nj;5iy  
 WD55(  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait /:tzSKq}  
2##;[  
下面我们来剥离functor中的operator() *8r^!(Kj  
首先operator里面的代码全是下面的形式: f$76p!pDa  
Vy=P*  
return l(t) op r(t) 3n,jrX75u  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) cO$xT;kK  
return op l(t) |k$6"dXSO  
return op l(t1, t2) 5^D094J|^  
return l(t) op )SZzA'  
return l(t1, t2) op nll=Vd[  
return l(t)[r(t)] i 50E#+E8  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] en>n\;U  
u*f`\vs  
很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式: /W GD7\G'8  
单目: return f(l(t), r(t)); q68CU~i*  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); JC0#pU;  
双目: return f(l(t)); yh2)Pc[  
return f(l(t1, t2)); S B~opN  
下面就是f的实现,以operator/为例 zLgc j(;  
 5@DCo  
struct meta_divide =r4sF!g  
  { qV9}N-sS  
template < typename T1, typename T2 > Pbd[gKX_  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) 3! #|hI>f  
  { yAAV,?:o[  
  return t1 / t2; P3.  
} jzJQ/ZFS  
} ; uwQgu!|x  
qfG:v Tm  
这个工作可以让宏来做: NE.h/+4  
eR4ib-nS  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ ,m[XeI  
template < typename T1, typename T2 > \ &?@[bD'T  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; #|K{txC   
以后可以直接用 tm/=Oc1p  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) ,4S[<(T"  
来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数 t>Ye*eR*`U  
(ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。) ?N<,;~  
4[i 3ckFT,  
~j>yQ%[v  
下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体 9N `WT=  
;vneeW4|  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > ep~+]7\  
class unary_op : public Rettype ber&!9  
  { 0$ON`Vsu|  
    Left l; DXG`%<ZMn  
public : X~UL$S;  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} pV(k6h  
Z^]jy>dj  
template < typename T > c(uD kX  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const }W@refS  
      { #8sy QWlG  
      return FuncType::execute(l(t)); =@ acg0  
    } -<g[P_#  
~;jgl_5?b  
    template < typename T1, typename T2 > \s%g'g;  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const rrR"2WuGO  
      { 0Ix,c(%  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); )u+O~Y95&i  
    } k,$/l1D  
} ; |fywqQFq  
1$1>cuu  
3b\s;!  
同样还可以申明一个binary_op ]?)uYot  
c&1_lI,tH  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > (V&8 WN  
class binary_op : public Rettype A1F$//a  
  { Dt<MEpbur  
    Left l; $ K+| bb  
Right r; { TI,|'>5[  
public : `y61Bz  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} L){V(*K '  
KB^8Z@(+  
template < typename T > V,=5}qozQ  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const XlD=<$Nk7  
      { !yT=*Cj4  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); qtdkK LT  
    } )^BZ,e  
q6N{N>-D  
    template < typename T1, typename T2 > 1X2|jj  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const kkfBVmuW  
      { k-a1^K3  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); |JR`" nF`  
    } oexTz[  
} ; YhNrg?nS  
45n.%*,  
)5n0P Zi  
很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮 \9@}0}%`  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 }cI-]|)|2  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) vs$h&o>|  
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。 X31%T"  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! R<gAxO%8  
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。。。 y9?*H?f,  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 Go1xyd:k  
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) R<_VWPlj  
下面是修改过的unary_op t\LE\[XM>  
BKO^ux%  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > cWyf04-?  
class unary_op \BH?GMoP  
  { W!T[ ^+  
Left l; s-5 #P,Lw  
  r>! @Z2%s  
public : 9(qoME}>=  
p>kny?AJ  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} 5x|$q kI  
Q=d:Yz":S  
template < typename T > &>+5 8  
  struct result_1 `),U+  
  { 5FuV=Yuc  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; A(uo%QE|  
} ; B_iaty   
={v(me0ZPb  
template < typename T1, typename T2 > U\, N  
  struct result_2 \D' mo  
  { </ "Wh4>C  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; N%'(8%;  
} ; [kpQ:'P3  
*~4<CP+"0  
template < typename T1, typename T2 > so1  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const yPT o,,ca=  
  { 5D=U.UdR  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); ]@cI_n  
} ZvQZD=,F  
r_+!3   
template < typename T > uH? 4d!G  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const #g@4c3um|  
  { ~3Pp}eO~V  
  return OpClass::execute(lt(t)); j@#RfVx  
} '5*&  
8@+<W%+th  
} ; N-b'O`C  
fj['M6+wd  
R\X;`ptT  
该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug \2[tM/+Bs  
好啦,现在才真正完美了。 -dF (_ %C  
现在在picker里面就可以这么添加了: p %.Adxx  
rN7JJHV  
template < typename Right > 7)1%Z{Dy  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const ]b>XN8y.  
  { 8dLmsk^  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); !gV{[j?~zr  
} :-U& _%#w  
有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。 =bP<cC=3b  
Y@q9   
oiR9NB&<  
(pM& eow}  
^fsC]9NS  
十. bind op2Zf?Bx{+  
既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。 -DJ ,<f*$  
先来分析一下一段例子 z79oj\&[  
"x.iD,>k  
jTNt!2 :B  
int foo( int x, int y) { return x - y;} 6 <`e]PT  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 %Jd!x{a`>A  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 Av yer/{  
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。 K$GQc"  
我们来写个简单的。 a%a0/!U[  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: >dgq2ok!u  
对于函数对象类的版本: zsd<0^ p\{  
_qk&W_u  
template < typename Func > \(=xc2  
struct functor_trait G\5Bdo1g  
  { |;(P+Q4lB  
typedef typename Func::result_type result_type; 9ghUiBPiL:  
} ; ? p[Rv  
对于无参数函数的版本: /E{tNd^S  
LkK&<z  
template < typename Ret > "".a(ZGg  
struct functor_trait < Ret ( * )() > pZ[|Q2(  
  { N}[!QE  
typedef Ret result_type; T*Ge67  
} ; 4JXvP1`  
对于单参数函数的版本: o(> #}[N}  
Z  eY *5m  
template < typename Ret, typename V1 > 1#;^ Z3  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > =_3rc\0  
  { b&QI#w  
typedef Ret result_type; SYQP7oG9oQ  
} ; KRn[(yr`%  
对于双参数函数的版本: yKK9b  
wxBZ+UP_  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > xzfugW  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > k#~oagW_Gw  
  { AY"wEyNU  
typedef Ret result_type; sUR5Q/Q  
} ; FqGMHM\J  
等等。。。 )MTf  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy yP} |8x  
_ MB/p  
template < typename Func > Y`$\o  
struct func_return 50A\Y)i_mZ  
  { 0wSy[z4V  
template < typename T > :kE*  
  struct result_1 hMvJNI6O  
  { kEAF1RP:  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; r~7}w4U  
} ; yA*U^:%  
c68y\  
template < typename T1, typename T2 > 5A 5t  
  struct result_2  @e\ @EW  
  { _\,lv \u  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; [h&s<<# D  
} ; T%Cj#J&L  
} ; z?VjlA(X  
YwZx{%f  
4s'%BM-r-  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 L:?Ew9Lf  
/[/{m]  
template < typename Func, typename aPicker > $\1M"a}F  
class binder_1 omPxU2Jw  
  { kD1Nq~h2  
Func fn; lt]&o0>  
aPicker pk; r}Gku0Hu_E  
public : 5&_")k3$*  
'Ox "YE  
template < typename T > ZFH-srs{  
  struct result_1 ]mNsG0r6  
  { Oi$1maxT  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; m!^$_d\%~  
} ; =(P$P  
R^$EnrY(<  
template < typename T1, typename T2 > =b1 y*?  
  struct result_2 X&rsWk  
  { ySDo(EI4  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; N'l2$8  
} ; (]&B' 1b  
9H:J&'Xi7  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} vd$>nJ"  
 4m=0e  
template < typename T > 7PUy`H,&  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const >\J<`  
  { 1P 'L<z  
  return fn(pk(t)); '^7UcgugB  
} '"LaaTTs  
template < typename T1, typename T2 > hcYqiM@8>  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const d1t_o2  
  { +7 j/.R  
  return fn(pk(t1, t2)); 4f ~q$Sf]<  
} l g ,%  
} ; Y$)y:.2#  
<HS{A$]  
MYz!zI  
一目了然不是么? eAjR(\f>  
最后实现bind 63$`KG3  
0jxXUWO  
55] MRv  
template < typename Func, typename aPicker > G-]<+-Q$4  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) OR' e!{  
  { Nr)DU.f  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); -?{g{6  
} qx*b\6Rt  
[0kZyjCq@  
2个以上参数的bind可以同理实现。 QG L~??  
另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。 4OO^%`=)M'  
{9j0k`A  
十一. phoenix x5;D'Y t"|  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: Q?([#  
KiE'O{Y  
for_each(v.begin(), v.end(), /M3;~sx  
( RX^8`}N  
do_ CO@ kLI  
[ )Wt&*WMFXl  
  cout << _1 <<   " , " @<4U &  
] l>BM}hS  
.while_( -- _1), OS>%pgv  
cout << var( " \n " ) 10r!p: D  
) **AkpV)  
); yOXEP  
4&e<Sc64  
是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧: maQxU(  
首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor e8xNZG;  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 jJ2{g> P0P  
那么我们就照着这个思路来实现吧: xH,e$t#@@~  
0lOan  
4W E)2vkS  
template < typename Cond, typename Actor > >lek@euqw  
class do_while I)r6*|mz  
  { e85E+S%  
Cond cd; H ]](xYy.  
Actor act; WHLTJ]OB  
public : Y=<zR9f`  
template < typename T > [{& OcEf  
  struct result_1 >>y\idg&:  
  { ]z=dRq  
  typedef int result_type; N6S@e\*  
} ; d]sg9`  
JLu$UR4  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} Zm6jF  
'r-B%D=  
template < typename T > 43,*.1;sz  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const el<[Ng[  
  { ]1h9:PF  
  do |A0U 3$S=  
    { <9$Pl%:  
  act(t); + I*a=qjq  
  } u'T>Y1I  
  while (cd(t)); 8W7ET@`  
  return   0 ; W!=ur,F+  
} ).Iifu|ks  
} ; %Br1b6 V  
{`> pigo  
OP_\V8=  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). SF ^$p$mC  
代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。 @.G;dL.f{  
其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。 [3tU0BU"  
因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。 (5hUoDr!  
下面就是产生这个functor的类: q"f7$  
$t5>1G1j7  
&&"+\^3  
template < typename Actor > Y10  
class do_while_actor 6vU%Y_n=y]  
  { #a]\3X  
Actor act; \t&8J+%  
public :  91fZ r  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} ?fc<3q"  
)W vOa] :  
template < typename Cond > QMDkkNK  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; s~5rP:  
} ; P.^*K:5@  
%_>8.7  
Gsm.a  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 u:wf :^  
最后,是那个do_ <<@F{B7h  
Ca/N'|}^  
]4lC/ &nm  
class do_while_invoker {9Q**U`w  
  { z'gJy  
public : ]2@lyG#<<  
template < typename Actor > #??[;xjs!  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const 3?!c<^"e  
  { ]&='E.f  
  return do_while_actor < Actor > (act); 01]W@ \(  
} 3_{rXtT)'  
} do_; yhnPS4DC  
ZlcEeG  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? f&Juq8s_0  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 F"' (i  
最后来说说怎么处理break和continue >I+p;V$@  
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。 yRp&pUtb  
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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