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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda wz>j>e6k`  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 khc5h^0  
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, B~LB^ n(>@  
-wvJZ  
b>Vs5nY!  
pd>EUdbrp&  
  class filler BU]9eF!>h  
  { @*A(#U8p3  
public : :%!=Ej.J  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} )k0bP1oGS  
} ; /HI#8  
dRas9g  
}[D[ZLv  
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: NVJvCs)3f  
3U1xKF  
^9qncvV  
;l}TUo  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); B@.U\.  
[rE,fR   
TX*s T  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 z}u  
c>=[|F{{e  
4)Z78H%>  
6i=m1Yk  
二. 战前分析 ?%*Zgk!l7  
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。 +!.=M8[  
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 {#Mz4s`M  
5x4(5c5^  
8%vk"h:u:  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); 1fEV^5I  
  /* --------------------------------------------- */ V"T;3@N/4  
vector < int *> vp( 10 ); .CwMxuW  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); vV8 y_  
/* --------------------------------------------- */ kmo3<'j{  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); -L1{0{Z  
/* --------------------------------------------- */ {IqbO>|"O_  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); UAUo)VVi"  
  /* --------------------------------------------- */ )v0m7L v#/  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); cz&FOP+!  
/* --------------------------------------------- */ E xY ~.  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); zF\k*B  
wzP>Cq  
!oM 1  
}3M\&}=8  
看了之后,我们可以思考一些问题: V&)-u(s_S/  
1._1, _2是什么? *hFT,1WE=+  
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。 vF1] L]z:?  
2._1 = 1是在做什么? LD]XN'?"W  
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。 gd/W8*NFR  
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。 l,,5OZw  
eX;"kO  
L!-T`R8'c  
三. 动工 \CU.'|X  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: -DU[dU*~  
6M259*ME  
%hcY [F<  
6 )xm?RK  
template < typename T > spd>.Cm`  
class assignment Y~fds#y0  
  { S(9fGh  
T value; =;^2#UxXA&  
public : ]7c715@  
assignment( const T & v) : value(v) {} e @=Bl-  
template < typename T2 > } Tp!Ub\Cc  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } q$>At} 4  
} ; )6IO)P/Q~  
}$81FSKh  
8Qek![3^  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 RUSBJsMB  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment ^EM##Ss_  
k((_~<$2K  
v:s~Y  
@/B&R^aVZ  
  class holder b.;F)(  
  { ks 3<zW(  
public : %3'80u6BCJ  
template < typename T > e"[o2=v;5  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const V mKMj'  
  { n#bC ,  
  return assignment < T > (t); N[ E t  
} 80 i<Ij8J  
} ; >k kuw?O@  
~qco -b  
Ol D]*=.cO  
由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上: G|IO~o0+  
I:bi8D6  
  static holder _1; vezX/xD?  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 VmV/~-<Z  
!W .ooy5(  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); m~#98ZJ^  
而不用手动写一个函数对象。 F.^1|+96  
>$?$&+e}  
Z?CmD ;W  
w*\)]bTs  
四. 问题分析 >%'|@75K  
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。 /nGsl<  
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。 hJ+>Xm@@!  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 yH@W6'.  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 ^hRos  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 lUUeM\  
|4ONGU*`E  
五. 问题1:一致性 0rjxWPc  
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?| 1+.(N:) +  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 "qR qEpD%  
"4oY F:h  
struct holder 7p@qzE  
  { /wH]OD{  
  // iK= {pd  
  template < typename T > 1[:?oEI  
T &   operator ()( const T & r) const I[@}+p0  
  { Jc(tV(z  
  return (T & )r; yG2j!D  
} Nt'(JAZ;  
} ; IF$f^$  
$IUT5Gia`  
这样的话assignment也必须相应改动: yzgDdAM  
O-}{%)[ F  
template < typename Left, typename Right > 3-Xum*)Y  
class assignment b P4R  
  { ]k " j  
Left l; !T#~.QP4  
Right r; 1^b-J0  
public : _Cj u C`7  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} AQQeLdTq  
template < typename T2 > 4}gqtw:  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } q.g<gu]  
} ; L6J=m#Ld  
=K- B I  
同时,holder的operator=也需要改动: m9a(f>C  
Ca0~K42~  
template < typename T > ZlUd^6|:3  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const -|"mB"Dc  
  { q} U^H  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); }{J<Wzw  
} R<a7TkL4?  
uIiE,.Uu}  
好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。 v<HhB.t.  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 {^1D|y  
\%K< S  
return l(rhs) = r; 'Oyz/P(p  
在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。 E#Smi507p  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: 0 x4p!5  
w|O MT>.  
template < typename Tp > v\'E o* 4  
class constant_t Pp*|EW 1  
  { *"d"  
  const Tp t; y.=ur,Nd  
public : Fi14_{  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} [x kbzJ  
template < typename T > #9F=+[L  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const j[.R|I|  
  { N~=p+Ow[H  
  return t; 5<0&y3  
} <=W;z=$!Bb  
} ; T&H[JQ/h  
WSz#g2a  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 kid3@  
下面就可以修改holder的operator=了  Cdin"  
mg;+Th &  
template < typename T > C{`+h163\  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const )[.FUx  
  { \25Rq/&w  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); T<=Ci?C v  
} )+'FTz` c  
@{ _[bKg  
同时也要修改assignment的operator() U7bbJ>U_|  
m}54yo  
template < typename T2 > "7(2m  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } iSCv/Gb:,  
现在代码看起来就很一致了。 \tc 4DS  
C (L1  
六. 问题2:链式操作 F.<sKQ&A  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 l{[{pAm  
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。 R4.$9_ ui  
事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。 D1}Bn2BM$  
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。 Rq-BsMX!A  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct 9%^q?S/Rv  
sOhQu>gN  
template < typename T > \DI%/(?  
struct result_1 %5?qS`/c(  
  { .DR^<Qy  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; -aK_  
} ; 5(W`{{AW  
^oDCF  
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: a/A$ MXZ_  
J!b v17H"  
template < typename T > pTT7#b(t  
struct   ref 9+k7x,  
  { %JF.m$-  
typedef T & reference; !B5 }`*1D  
} ; kTZ`RW&0  
template < typename T > ~>2@55wElp  
struct   ref < T &> !C]0l  
  { TPEg>[  
typedef T & reference; }pxMO? h$  
} ; e<2?O  
`O4Ysk72x9  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: TUuw  
ZV=O oL t,  
template < typename T > E%@,n9T~"  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const 7D PKKvQ  
  { e"Kg/*Ji1  
  return l(t) = r(t); yAz`n[  
} z UN&L7D  
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。 8,d<&3D  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 .-2i9Bh6  
dF$a52LS  
有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么 lO&TSPD^  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: Eh/B[u7T[  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 kcGs2Y_*&  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 )!M %clm.  
最后的布局是: \ <b-I  
                Add Z.TYi~d/9D  
              /   \ pxy=edd  
            Divide   5 JG\T2/b  
            /   \ zg L0v5vk  
          _1     3 `p0+j  
似乎一切都解决了?不。 8@ y@}  
你可以想象一下一个完整的Lambda库,它必然能够重载C++几乎所有的操作符。假设其重载了10个操作符,那么至少会有10个代表这些操作符的functor类。大体上来讲,每一种操作符所对应的functor都应当能够由链式操作产生别的任意一种操作符所对应的functor。(例如:*_1 = 2既是由operator*的functor产生operator=的functor)。可想而知这样一共能产生10*10=100种产生方式。这是对编码的一个大挑战。 O75^(keW  
如何简化这个问题呢?我们不妨假定,任意一种操作符的functor,都能够产生任意一种操作符的functor,这样,每一种操作符的functor都拥有一样的产生方案。如果某种转换确实是不合法的(例如:A/B=C无论如何也不可能合法),那么在试图产生新functor的时候会出现编译错误。幸好C++的模版是如果不使用就不编译的,因此这种编译错误不会干扰到正常的使用,这正是我们所要的。 Z3X/SQ'0  
OK,我们的方法呼之欲出了。既然所有的functor都具有一样的产生方案,那么不如大家都不要实现,等到最后统一的在所有的functor里面加上这么一系列的产生代码吧。例如,如果要添加从某functor XXX到operator=的functor的产生代码: y;aZMT.YI  
,kS3Ioj  
template < typename Right > M+4>l\   
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const [*^` rQ  
Right & rt) const "O@L IR7  
  { o,}`4_N||  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); ,v(K |P@  
} r1dP9MT\8  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 pD;'uEFBQ  
XXX指的是原来的functor的类型,picker_maker<T>是一个类型变换的trait,如果T是一个常量,那么他会返回constant_t<T>,否则返回T本身。 AT*J '37  
因此如果该函数声明在assignment的内部,那么就实现了连等,如果声明在的dereference(解引用)的内部,就允许(*A = B)的行为发生。 7 L2$(d4  
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。 V/xGk9L~  
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。 eFJ .)Z  
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? *q**,_?;  
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:  |e49F  
[HNWM/ff7+  
template < class Action > =qG%h5]n  
class picker : public Action cXP*?N4C f  
  { _gDEIoBp  
public : `P/7Mf  
picker( const Action & act) : Action(act) {} |Rk9W  
  // all the operator overloaded 9C9>V]  
} ; 3Ov? kWFO  
tgeX~.  
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。 !Q(xA,p  
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: j8gw]V/B:  
+$_.${uwV  
template < typename Right > b7;`A~{9v  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const wNQhz.>y  
  { sv}k_6XgY  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); 6jS:_[p  
} #Xdj:T<*  
MC=pN(l  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > Jw"fqr  
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。 Q[sj/  
D3,9X#B=  
template < typename T >   struct picker_maker fH{ _X  
  { _4~'K?  
typedef picker < constant_t < T >   > result; ;.dyuKlI  
} ; woI.1e5  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > )g;*u,C  
  { +b O]9* g]  
typedef picker < T > result; !mX-g]4E  
} ; 2GRL`.1  
MLVrL r t  
下面总的结构就有了: ,dyCuH!B  
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。   %4  
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。 {|:ro!&  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 #>[BSgW  
至此链式操作完美实现。 .r=F'i}-j*  
_o,Mji|  
c_p7vvI&c0  
七. 问题3 60RYw9d%0  
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。 ]!% p21e  
) H HBf<  
template < typename T1, typename T2 > 6sE%]u<V  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const Obj?,O  
  { Lt|'("($*  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); St`3Z/|h  
} <d`ksZ+  
Jw -?7O  
很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2: MTyBG rs(  
: _,oD  
template < typename T1, typename T2 > TAd~#jB9  
struct result_2 <4{Jm8zJ  
  { uC2-T5n'  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; 108cf~2&  
} ; S! Z2aFj  
^*-6PV#Z  
显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢? 6!& DH#M  
这个差事就留给了holder自己。 r:xbs0 7  
    cJ ^:b4j  
JJE3\  
template < int Order > * |dz.Tr  
class holder; j*7#1<T  
template <>  -9f+O^x  
class holder < 1 > lPBWpHX  
  { 4ju=5D];   
public : 7~f"8\  
template < typename T > C*C;n4AT  
  struct result_1 JI5%fU%O#n  
  { k/lU]~PE  
  typedef T & result; [v%j?  
} ; p$S\l] ,  
template < typename T1, typename T2 > f[wA ]&  
  struct result_2 vGIe"$hNh  
  { C]- !u Ly  
  typedef T1 & result; qcWY8sYf  
} ; 8*$HS.Db'  
template < typename T > gL/D| =  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const v-utDQT3  
  { D# Gf.c  
  return (T & )r; iCZuE:I1K,  
} "kdmqvTHK0  
template < typename T1, typename T2 > O5v)}4  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const ' 5F3,/r  
  { ,SZYZ 25  
  return (T1 & )r1; O3*}L2 j@  
} vAV{HBQ*  
} ; Kn#CIFbBN  
C2a2K={  
template <> Fk4T>8q2;  
class holder < 2 > To!` T$Xh  
  { g##yR/L  
public : QT<\E`v  
template < typename T > f6$$e+  
  struct result_1 \OlB (%E7  
  { 9CNeMoA$p:  
  typedef T & result; Dr oa1_FX  
} ; `|2p1Ei  
template < typename T1, typename T2 > zKllwIf i  
  struct result_2 9!>Ks8'.d  
  { (\zxiK  
  typedef T2 & result; yV4rS6=  
} ; ey/=\@[p  
template < typename T > .Xm?tC<   
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const 3ss0/\3P  
  { W{l{O1,  
  return (T & )r; 4^IqHx;bj  
} iTu~Y<'m  
template < typename T1, typename T2 > nQm (UN  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const tbm/gOBw  
  { ;i>(r;ZM  
  return (T2 & )r2; :G8:b.  
} ]IM/R@  
} ; E=&":I6O  
={k_ (8]  
,bRYqU?#0  
新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。 VLP'3 qX  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: ;4s7\9o  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: ny'wS  
ZQ)vvD<  
return l(i, j) = r(i, j); 7 ~9Lj  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) pl.x_E,HP  
kBlk^=h<:w  
  return ( int & )i; :< *xG&  
  return ( int & )j; 8iwH^+h~  
最后执行i = j; gK_#R]  
可见,参数被正确的选择了。 Ja[7/  
,T;T %/ S  
mJYG k_ua  
C.(<IcSG  
zEMZz$Y  
八. 中期总结 \T:*tgU  
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: NxGSs_7  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 GS@ Zc2JPF  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 OBEHUJ5  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor o @(.4+2m  
iQ8T3cC+  
szw|`S>o  
ph~ d%/^jI  
3DX@ggE2  
4SNDKFw  
九. 简化 #DkdFy %`  
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。 s*9lYk0  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 T/nG\WZbZn  
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: ^o-)y"GJ  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 ~LU$ no^  
  +-*/&|^等 !S}d?8I6  
2. 返回引用。 M=t;t0  
  =,各种复合赋值等 :\cid]y3  
3. 返回固定类型。 qbq.r&F&  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) >E\U$}WCG  
4. 原样返回。 bqcwZ6r<  
  operator, Fu\!'\6  
5. 返回解引用的类型。 OeYZLC(  
  operator*(单目) Rz:1(^oA  
6. 返回地址。 {osadXd C  
  operator&(单目) uMb[0-5  
7. 下表访问返回类型。 =EQaZ8k  
  operator[] rk7d7`V  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 }Q-%ij2  
  operator<<和operator>> ^tRy6zG  
l", X  
OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。 iVZ X  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: o! Y61S(  
xWxgv;Ah  
template < typename Left > Rl[SqmnI)@  
struct value_return kR]AW60OE  
  { 2=`}:&0l  
template < typename T > t+IrQf,P[  
  struct result_1 W@p27Tiq  
  { E! mxa  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; |,lw$k93  
} ; n^2'O:V s  
FC q&-  
template < typename T1, typename T2 >  BRF4 p:  
  struct result_2 `-yiVUp1:z  
  { W+'f|J=  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; eQ80Kf~  
} ; !vGJ 7  
} ; _M)J{ {?:  
(3  ]!ZV  
,c6c=di  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait ;9)A+bD]  
j%ux,0Y  
下面我们来剥离functor中的operator() 8<_dNt'91  
首先operator里面的代码全是下面的形式: HbMD5(  
<Url&Z  
return l(t) op r(t) Ji e=/:&  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) *f k3IvAXu  
return op l(t) 5fuYva >Ik  
return op l(t1, t2) V1 {'d[E*  
return l(t) op D22jWm2  
return l(t1, t2) op UYkuz  
return l(t)[r(t)] U`kO<ztk  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] gI{56Z  
Ur,{ZGm  
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: "VI2--%v3  
单目: return f(l(t), r(t)); r [4dGt  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); ,nGZ( EBD  
双目: return f(l(t)); K'zBDrkW-x  
return f(l(t1, t2)); +x)x&;B)/  
下面就是f的实现,以operator/为例 h{.x:pPXy  
.&;:X )  
struct meta_divide GN=-dLN  
  { ~4=XYYcka  
template < typename T1, typename T2 > ZL+46fj  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) t`G<}t  
  { sHm :G_  
  return t1 / t2; CW'<Nh  
} 6r}w  
} ; B/gI~e0  
:r+F95e  
这个工作可以让宏来做: J  7]LMw7  
K?gO ]T{6  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ #|;;>YnZ   
template < typename T1, typename T2 > \ 22gh,e2o  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; 6bd{3@   
以后可以直接用 N7#,x9+E  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) yq,%<%+  
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 Cg&:+  
(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。。。) ~09kIO)  
g<s;uRA4O9  
TykY>cl   
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 KYC<*1k  
U{PFeR,Uk  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > 8c'5P  
class unary_op : public Rettype R/ 3#(5  
  { H':0  
    Left l; bw*D!mm,  
public : ~'t+X  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} gM_MK8py  
:8l#jU `y  
template < typename T > ]:Sb#=,!&!  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const g]m}@b6(h  
      { Mk|*=#e;  
      return FuncType::execute(l(t)); yCZ[z A  
    } Vh8RVFi;c  
](SqLTB+?  
    template < typename T1, typename T2 > ]tc Cr;  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const GpGq' 8|(  
      { 0uhIJc'2  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); Q0(3ps~H  
    } k?`Q\  
} ; /9(8ML#E  
laA3v3*  
B5MEE  
同样还可以申明一个binary_op F?hGt]o  
>IEc4  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > zD): yEc  
class binary_op : public Rettype \5R>+[n!  
  { ^/"2s}+  
    Left l; 3TF'[(K=  
Right r; KK41I 8Mw  
public : p ^U#1c  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} aT}?-CUxx  
P/ 7aj:h~P  
template < typename T > L^{wxOf&6E  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const {!37w[s~  
      { Ctpc]lJ}  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); u#`'|ko \9  
    } z[*Y%o8-r  
#}aBRKZ f6  
    template < typename T1, typename T2 > ^_XV}&7Q  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const QI{<q<  
      { _[8sL^  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); $[g8j`or!  
    } 4KZ)`KPE  
} ; &8@ a"  
c%x.cbu>  
y3!#*NU  
很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮 mFJb9 ,  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 u%rB]a$/  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) S<nbNSu6+  
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。 ah|`),o(k  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! X:d[eAu0  
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。。。 P(Z\y^S  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 Ops""#Zi  
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) @W\ H%VR  
下面是修改过的unary_op &T[BS;  
$Y<(~E$FX  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > T(iL#2^  
class unary_op ;ksxz  
  { 8I%N^G  
Left l; Xr$hQbl5D  
  d{~Qd|<rr  
public : g%2twq_  
LAPC L&Z  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} XYHVw)  
<G#z;]N  
template < typename T > V|G[j\]E<  
  struct result_1 6uubkt  
  { gfm aO ]  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; b@yFqgJ_  
} ; 4!0nM|~  
q.69<Rs  
template < typename T1, typename T2 > ?&se]\  
  struct result_2 kq=tL@W`0}  
  { Eumdv#Qg  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; O>sE~~g]?  
} ;  9Li.B1j  
_~_6qTv-d  
template < typename T1, typename T2 > WDQw)EUl&  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const iBPx97a  
  { dxF/]>t  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); I<L<xwh1(E  
} uc-Go 6W  
n9r3CLb[  
template < typename T > wVY;)1?  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const "U%jG`q  
  { C! J6"j  
  return OpClass::execute(lt(t)); ~n`G>Oe3  
} \|q.M0  
W5a>6u=g,  
} ; TM?7F2  
i"U<=~  
XIJ{qrDr  
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 P'q . _U  
好啦,现在才真正完美了。 `8N],X  
现在在picker里面就可以这么添加了: <|_b:  
:z}  
template < typename Right > M}W};~V2ng  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const tx{tIw^2;  
  { i=8){G X4  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); `-[+(+["  
} LTt| "D  
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。 1$a dX  
+)7Yqh#$  
]6 vqgu  
Lmw{ `R  
\~`qE<Q/  
十. bind 0&|,HK  
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。 x8wal[6  
先来分析一下一段例子 ,1g*0W^  
0A>Fl*  
7+^4v(s  
int foo( int x, int y) { return x - y;} b1`(f"&l  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 <6)  w  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 'hw_ew   
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。 l#G }j^Q  
我们来写个简单的。 #3o]Qo[Sc  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: 13:0%IO  
对于函数对象类的版本: 1F_ 1bAh$  
zPT!Fa`  
template < typename Func > %xWscA%^u  
struct functor_trait ;Z(~;D  
  { hSyA;*)U  
typedef typename Func::result_type result_type; U?:<clh  
} ; IRW%*W#  
对于无参数函数的版本: J((.zLvz  
8{Id+Q>Vo,  
template < typename Ret > Sk 10"DB/  
struct functor_trait < Ret ( * )() > Z/@%MEU[zl  
  {  >o"3:/3  
typedef Ret result_type; Ood'kAH1B  
} ; ]kd )j  
对于单参数函数的版本: wc5OK0|  
L?5OWVX!v  
template < typename Ret, typename V1 > YOHYXhc{S  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > LYY|8)Nj2"  
  { =w&<LJPJ  
typedef Ret result_type; C4ut!I #  
} ; y~N,=5>j  
对于双参数函数的版本: K?o}B  
&]2z)&a  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > C^x+'. ^N  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > g)Byd\DS  
  { +T@a/(Gl  
typedef Ret result_type; `kP (2b  
} ; wbaXRvg  
等等。。。 ceu}Lp^%/  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy \4.U.pKY  
ToHCS/J59  
template < typename Func > wGC)gW  
struct func_return ]8XY "2b  
  { vQ}'4i8(  
template < typename T > fYzOT, c  
  struct result_1 yEfV8aY'*  
  { Sr`gQ#b@r}  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; ;=.QT  
} ; >Rbgg1^]5  
 *YFe  
template < typename T1, typename T2 > r4~Bn7j2  
  struct result_2 icf[.  
  { C||A[JOS  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; G'<J8;B* t  
} ; .bYDj&]P{  
} ; &!{wbm@  
~OXC6z  
PIuk]&L^  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 L/w9dk*uv  
:fr 2K  
template < typename Func, typename aPicker > A2b C5lA  
class binder_1 !t["pr\ ?  
  { h !~u9  
Func fn; O]n"aAu@  
aPicker pk; qYW{$K  
public : =Po!\[SBU  
OKp(A  
template < typename T > IA|V^Wmt;  
  struct result_1 pX]*&[X?  
  { {37DrSOa  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type;  S< <xlW  
} ; |*N.SS  
OjCT*qyU<  
template < typename T1, typename T2 > +SmcZ^\OZ  
  struct result_2 byv(:xk|'e  
  { HlB'yOHv!  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; HB$*xS1  
} ; >,`/ z  
Tv0|e'^  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} z+1#p.F$@  
'A,&9E{%1  
template < typename T > 1WPDMLuN  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const qB_MDA  
  { <,l&),  
  return fn(pk(t)); | %af}# FQ  
} q0 :Lb  
template < typename T1, typename T2 > \K)"@gdW  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const Ho?+?YJ#P  
  { Fz16m7.  
  return fn(pk(t1, t2)); 8=7u,t  
} 2;4Of~  
} ; qeCx.Z  
]do0{I%\eq  
";j/k9DE  
一目了然不是么? 56*}}B$?  
最后实现bind >Ge&v'~_|  
aT F}  
QzIK580%t  
template < typename Func, typename aPicker > &{* [7Ad  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) }Xs=x6Mj  
  { j?6%=KuX<  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); v'.?:S&m  
} $.(>Sj1  
O@3EJkv  
2个以上参数的bind可以同理实现。 UUv&X+ Y  
另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。 @3[Z Q F  
pCA(>(  
十一. phoenix r]km1SrS  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: A5Yfm.Jy  
2"nd(+ QH  
for_each(v.begin(), v.end(), SPL72+S`,  
( (]>c8;o#b  
do_ 6Pl$DSu  
[ 'M+iVF6  
  cout << _1 <<   " , " !1dCk/D&)8  
] =4yME  
.while_( -- _1), lMp)T**  
cout << var( " \n " ) -<}_K,Ky`  
) qSMST mnQ  
); El0|.dW  
Og%qv Bj 6  
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: K|Std)6  
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 /wI$}X5o~  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 HPp Kti7g  
那么我们就照着这个思路来实现吧: Aa.bE,W  
V_!hrKkL  
Gy 'l;2  
template < typename Cond, typename Actor > 1c,$D5#  
class do_while ,g{`M]Ov  
  { 8:-[wl/@  
Cond cd; J}KATpHs  
Actor act; c^UG}:Y  
public : rjQV;kX>  
template < typename T > &~G>pvZ  
  struct result_1 \x)T_]Gcm  
  { zXvAW7  
  typedef int result_type; ;-@^G 3C:  
} ; lW?}jzuo  
&iL"=\#  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} 3yDa5q{  
[1dlV/  
template < typename T > RMmDcvM"k  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const # o)a`,f  
  { Fc7mAV=  
  do @xB"9s  
    { kfg9l?R$I<  
  act(t); D>~z{H%\  
  } 4&r^mGs,  
  while (cd(t)); o{?s\)aBa  
  return   0 ; DK&J"0jz,  
} uOs 8|pj,  
} ; %Ox*?l _  
?A2#V(4  
5X nA.?F^  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). {G/4#r 2>  
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。 ?H0 #{!s  
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。 &I:5<zK{  
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。 %-i2MK'A  
下面就是产生这个functor的类: QgC  
jw5Bbyk  
W<xu*U(A  
template < typename Actor > )O"5dF1l  
class do_while_actor ^4O1:_|G  
  { ,S2D/Y^>  
Actor act; H{E223  
public : d5\w'@Di  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} c@~\ FUr  
7z)Hq./3@  
template < typename Cond > BE:HO^-.1  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; ; GRSe  
} ; 7\rz*  
N{tNe-5  
pz6fL=Xd  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 My76]\Psh  
最后,是那个do_ n87B[R  
{2}O\A  
7pMrYIP  
class do_while_invoker V?t^ J7{'  
  { YbND2 i  
public : U{} bx  
template < typename Actor > 9h<];  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const fl!8\4  
  { g[0b>r7   
  return do_while_actor < Actor > (act); D1;H,  
} - {>JF  
} do_; u= 5&e)v3  
<6)Ogv",  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? &#F>%~<or  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 * h!gjbi  
最后来说说怎么处理break和continue {PnvQ?|Z  
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。 S2kFdx*Zf  
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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