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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda .|Bmg6g*  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 /{7we$+,p  
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, ja|XFs~  
/@~&zx&_  
y+D"LeCAad  
3V2w1CERE  
  class filler j"Vb8}  
  { 9CW8l0  
public : j9IeqlL  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} b/Q\ .!  
} ; WKB@9Vfju  
/naGn@m5u  
7IV:X _y  
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: y9'F D5\s  
Q`4]\)Dp  
c-, 6k  
KJLK]lf}d  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); ko<iG]Dv'  
t1h2ibO  
zMI0W&P M  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 ( O>oN~  
OJH:k~]0!  
6"UL+$k  
dS[="Set  
二. 战前分析 H@R2mw  
首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。 fpK`  
开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码 =P"Sm r  
Z" !+p{u  
68v59)0U  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); c6NCy s  
  /* --------------------------------------------- */ J@I-tS  
vector < int *> vp( 10 ); mK2M1r  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); w}jH,Ew  
/* --------------------------------------------- */ H%\\-Z$#  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); I$7TnMug  
/* --------------------------------------------- */ 8*V8B=q}K  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); uVBMI.&w  
  /* --------------------------------------------- */ ->S6S_H/+&  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); EjYCOb-  
/* --------------------------------------------- */ M+N7JpR  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); koizk&)  
W%k0_Y/5  
P=jbr"5Q:  
U2(|/M+  
看了之后,我们可以思考一些问题: ZdJer6:Z}  
1._1, _2是什么? ?-e'gC  
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。 b@&ydgmaQ  
2._1 = 1是在做什么? 43?J~}<Vs  
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。 +J~q:b.  
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。 XS'0fq a  
D(]])4  
N>A*N,+  
三. 动工 #(`@D7S"  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: h""a#n)q}`  
@e/40l|X  
t/baze;V  
m )2t<  
template < typename T > x_3Zd  
class assignment $]05?JY#  
  { e!5nz_J1}  
T value; FrNW@  
public : y&.[Nt '+  
assignment( const T & v) : value(v) {} z Dk^^'  
template < typename T2 > v$`AN4)}  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } y/}>)o4Q  
} ; ]o(&J7Z6-  
AwKxt'()^  
t*? CD.S  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 82X}@5o2  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment Q.Kr;64G  
srN>pO8u~  
#6tb{ws3  
ly d[GfJ  
  class holder ;5P>R[p  
  { fQ&:1ec  
public : 3}H"(5dL}z  
template < typename T > FJN,er~T[  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const !0g+}  
  { 9K8f ##3  
  return assignment < T > (t); I!)gXtJA"  
} hr<E%J1k%  
} ; \kpk-[W*x{  
'xdM>y#S  
:95wHmk  
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: %rQ5 <U  
PUUBn"U-  
  static holder _1; .bOueB-  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 dJ#. m  
ua['rOnU  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); dQ8}mH!  
而不用手动写一个函数对象。 {.N" 6P  
#lax0IYY=  
#zcp!WE.OI  
<%JRZYZ  
四. 问题分析 gev7eGH<  
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。 yT42u|xZA  
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。 W 9Z.X!h  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 VZ*Q|  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 E5lC'@Dcz  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 #;RP ?s  
C61KY7iyR  
五. 问题1:一致性 '"5" $)7  
首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?| [FKmZzEy  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 t Ib?23K0  
XHO}(!l\  
struct holder _9Kdcoh  
  { hnM|=[wM  
  // O\L(I079  
  template < typename T > <ZJ>jZV0*  
T &   operator ()( const T & r) const i&^?p|eKa  
  { G:.Nq,513  
  return (T & )r; kNW&rg  
} t%Z_*mIfmE  
} ; ??rx\*,C</  
,z)7rU`  
这样的话assignment也必须相应改动: @T1/S&F=  
i\B >J?Q\  
template < typename Left, typename Right > 0+O)~>v  
class assignment J-fU,*Bk  
  { c7IgndVAV  
Left l; jow^~   
Right r; \PzC:H  
public : !&C8y  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} oJ`ih&Q8  
template < typename T2 > `"m"qUd  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } gv; =Yhw.c  
} ; ?x@BZe  
~?aq=T  
同时,holder的operator=也需要改动: M~7?m/Wj  
3Fh<%<=  
template < typename T > 5.xvOi|.  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const <27B*C M  
  { h^$>{0"  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); dH!k {3bL  
} @6i^wC  
VVJhQbP  
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。 C9Fc(Y?_  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 "Q+'lA[}  
2s EdN$O  
return l(rhs) = r; Xt'R@"H<V9  
在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。 L]#J?lE&  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: Ydmz!CEu  
oC U8;z  
template < typename Tp > gsc*![N  
class constant_t /w!b2KwV  
  { nP?(9;3*  
  const Tp t; p7!q#o  
public : P-No;/!B#  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} tF&%7(EU3  
template < typename T > uGJeQ  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const \XMl8G  
  { Lq LciD  
  return t; +:It1`A~]  
} itD1r?O{pV  
} ; 2=!/)hw}  
n=t%,[Op  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 *NDLGdQqz  
下面就可以修改holder的operator=了 v{=-#9-4 &  
Q%QpG)E  
template < typename T > X!,Ngmw.  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const -H.;73Kb[  
  { #>~$`Sg  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); h&yaug,.  
} Y*f7& '[  
>K-O2dry*  
同时也要修改assignment的operator() [ne4lWaE<y  
-.g5|B  
template < typename T2 > d2.eDEOsC  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } f]5bAs  
现在代码看起来就很一致了。 ET _}x7  
>g93Bj*  
六. 问题2:链式操作 )J (ekfM  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 Aid{PGDk  
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。 ,i*^fpF`F"  
事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。 0,m*W?^31  
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。 yQ+#Tlji  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct m98k /w_  
EE&~D~yHUL  
template < typename T > yYdXAenQ  
struct result_1 fgl"ox  
  { YQ37P?u@  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; Rl3KE)<  
} ; V%y kHo  
LAf!y"A#  
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: 9S6vU7W  
Fw"~f5O  
template < typename T > s/sH",  
struct   ref LC[, K  
  { M?$-u  
typedef T & reference; \|j`jsq  
} ; a+weBF#Z  
template < typename T > PU?kQZU~)  
struct   ref < T &> kHz3_B9 [  
  { iyH<!>a  
typedef T & reference; rIge6A>I  
} ; *i%!j/QDAP  
do=VPqy  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: NZeIqhj  
}(M<sEK~  
template < typename T > ^5,ASU  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const o{UwUMw5`  
  { 3O#7OL68v  
  return l(t) = r(t); [mWo&Ph[-  
} tMyD^jVC  
可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。 M_79\Gz"  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 =nid #<X  
%Si3t2W/  
有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么 zG& N5t96X  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: KM0#M'dXy  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 HNU[W8mg8  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 c}v:X Slh7  
最后的布局是: S8"X7\d{  
                Add b55|JWfC`  
              /   \ 6Mk@,\1  
            Divide   5 `$@1NL7>  
            /   \ /~ V"v"7E  
          _1     3 rKJ%/7m  
似乎一切都解决了?不。 Uut,cQ". d  
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。 v S%+  
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。 e@8I%%V,  
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: RE"}+D  
gscs B4<  
template < typename Right > ZklidHL');  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const T_Y6AII  
Right & rt) const 9sE>K)  
  { 7* `ldao~  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); O=mGL  
} UBC[5E$  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 dc?Yk3(Y  
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。 wEDU*}~  
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。 -h.YQC`  
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。 B0 R[f  
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。 WUa-hm2:  
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? B r pin  
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: AQ0L9?   
&S|laq H  
template < class Action > JHO9d:{-  
class picker : public Action 2d3wQ)2  
  { SxH}/I|W  
public : ,#WXAA mm  
picker( const Action & act) : Action(act) {} rSEJ2%iF*  
  // all the operator overloaded jH:*x$@ =  
} ; 6#{= E @  
gWWy!H  
Picker<T>继承自T,唯一的作用就是给T添加上了各种操作符的重载函数。 z6{0\#'K  
现在所有参与行动的functor都要套上一层picker, _1被声明为 picker<holder>, 并且holder中所重载的操作符除了operator()之外全部被移到了picker内。而picker中的操作符重载的返回的functor也必须套上一个picker: v"$; aJ  
&kO4^ A  
template < typename Right > Xq)'p8C?  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const xc*ys-Nv  
  { s#qq% @  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); :'!?dszS  
} cL1cBWd  
7<1Y%|x`  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > 4]dPhsey  
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。 m CdkYN#  
E&K8hY%5  
template < typename T >   struct picker_maker HE( U0<9c  
  { CWDo_g $  
typedef picker < constant_t < T >   > result; %5z88-\  
} ; >eRbasshEI  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > %pg*oX1VK6  
  { )m)>k` 0  
typedef picker < T > result; OdR  
} ; MPGQ4vi&  
7rr5$,Mv  
下面总的结构就有了: ^d2g"L   
functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。 <XLATS8Y  
picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。 fO(.I  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。  UNhD  
至此链式操作完美实现。 T:}Ed_m}q  
1MV^~I8Dd  
G3OQbqn  
七. 问题3 < )?&Jf>_  
如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。 J J3vC  
i&bttSRNV  
template < typename T1, typename T2 > D l"y|  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const qK#* UR0%  
  { .#Sd|C]R7  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); 8;Pdd1GyUL  
} (ZI&'"H  
z1Ju;k( 8  
很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2: "thu@~aC  
/aPq9B@  
template < typename T1, typename T2 > OVivJx  
struct result_2 <$=8'$T81  
  { |w>DZG!}1-  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; YWdlE7 y  
} ; (PB|.`_<H  
U>I#f  
显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢? 9B%"7MVn  
这个差事就留给了holder自己。  ipyO&v  
    .#}SK!"B  
>5N}ZIN  
template < int Order > iL\\JuY  
class holder; h\ ybh  
template <> z1:auodI@  
class holder < 1 > ( Rf)&KN  
  { %%3ugD5i!  
public : Em?skUnG,  
template < typename T > /JfXK$`  
  struct result_1 k1cBMDSokO  
  { #/1Bam6  
  typedef T & result; DV.MvFV  
} ; :?^(&3;  
template < typename T1, typename T2 > ~\kRW6  
  struct result_2 9GGBJTk-  
  { &#)3v8  
  typedef T1 & result; dZYS5_wr  
} ; nh8h?&q|  
template < typename T > ]v#T'<Nl  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const 6zI?K4o  
  { ?IWLl  
  return (T & )r; L NE]#8ue  
} {&4qknPd%  
template < typename T1, typename T2 > $Z,+aLmb  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const mee-Qq:}  
  { UU !I@  
  return (T1 & )r1; !#?tA/t@  
} uL= \t=  
} ; +HcH]D;  
" DFg"  
template <> N0Y!  
class holder < 2 > dG|\geD  
  { ew0 )  
public : vTP_vsdeG  
template < typename T > )a6i8b3  
  struct result_1 k+i=0 P0mf  
  { -`gC?yff:  
  typedef T & result; F 4h EfO3  
} ; tJn2:}-s  
template < typename T1, typename T2 > +u Lu.-N  
  struct result_2 #z~oc^J^T  
  { z/T ZOFaM  
  typedef T2 & result; Q2 edS|  
} ; -y AIrvO1q  
template < typename T > W"0#  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const @s[bRp`gd  
  { XR&*g1  
  return (T & )r; `2Z=Lp  
} /bb4nM_E/  
template < typename T1, typename T2 > {.2C>p  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const yQW\0&a$  
  { \\T I4A^#  
  return (T2 & )r2; p 2i5/Ly  
} b9vKux  
} ; K0v,d~+]  
A< Na,EC  
-OHG1"/  
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> >。 zz9.OnZ~  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: Vy?w,E0^:  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: BkJcT  
W)"q9(T?%  
return l(i, j) = r(i, j); C&SYmYj^c  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) HR}c9wy,q\  
AsLAm#zq  
  return ( int & )i; |p+VitM7  
  return ( int & )j; N;w1f"V}  
最后执行i = j; 8sIGJ|ku   
可见,参数被正确的选择了。 Gmwn:  
`rcjZ^n  
H;CGLis  
B%t^QbU#\  
z~W@`'f  
八. 中期总结 g5"g,SFGr  
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: dYsqF 3f  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 I;`V*/s8"  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 7~65@&P>  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor <)}*S  
g &za/F  
*= D$  
x?%vqg^r  
QVP $e`4  
*0iP*j/]  
九. 简化 kSJWQ  
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。 +]__zm/^  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 e*g; +nz  
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: 4j | vzyc  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 "&r1&StO  
  +-*/&|^等 |9%>R*  
2. 返回引用。 A6sBObw;  
  =,各种复合赋值等 kY|_wDBSb\  
3. 返回固定类型。 Mz06cw&  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) D( _a Xy  
4. 原样返回。 p7k0pSt  
  operator, X23TS`  
5. 返回解引用的类型。 dRu@5 :BP  
  operator*(单目) FCI T+ 8K  
6. 返回地址。 CEUR-LK0  
  operator&(单目) 5~sJ$5<,  
7. 下表访问返回类型。 mr/^lnO  
  operator[] c)lK{DC  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 o`#;[  
  operator<<和operator>> J#D!J8KP7  
mxWaX b  
OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。 w@"|S_E  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: R#r?<Ofw4  
n,0}K+}  
template < typename Left > s=6w-'; V  
struct value_return C[pAa8  
  { |mK d5[$  
template < typename T > C!.6:Aj  
  struct result_1 eAl&[_o|S  
  { YsTfv1~z#  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; rbJ-vEzo.#  
} ; ")LF;e  
:H?p^d e  
template < typename T1, typename T2 > ~gV|_G  
  struct result_2 ;[6u79;I  
  { GWhb@K  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; ufm#H#n)#X  
} ; xi.;`Q^#  
} ; #<?j784  
uxR_(~8  
 ,{.&xJ$  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait PL VF  
?! kup  
下面我们来剥离functor中的operator() sd=i!r)ya  
首先operator里面的代码全是下面的形式: B[Tw0rQ  
=XYfzR  
return l(t) op r(t) lxxK6;r~>  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) *M8 4Dry`y  
return op l(t) ZkK +?:9  
return op l(t1, t2) &QE* V  
return l(t) op Oo#wPT;1^(  
return l(t1, t2) op O'p7^"M  
return l(t)[r(t)] ~=c#Ff =Z  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] 1&m08dZm5  
iPs()IN.O  
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: jOe %_R  
单目: return f(l(t), r(t)); [,fMh $t  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); "PlM{ZI\  
双目: return f(l(t)); 2 {31"  
return f(l(t1, t2)); QGsUG_/_P  
下面就是f的实现,以operator/为例 CwT52+Jb  
{UwJg  
struct meta_divide K{ 0mb  
  { ))+R*k%  
template < typename T1, typename T2 > inhb>zB  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) TX 12$p\  
  { zS?L3*u  
  return t1 / t2; m@yaF: R  
} KJ~f ~2;  
} ; 8Y4YE(x5  
I]} MK?  
这个工作可以让宏来做: 7-(tTBH  
(apAUIE  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ uT=sDWD :  
template < typename T1, typename T2 > \ 2Yyc`o0R;h  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; PAqziq.  
以后可以直接用 B]kz3FF  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) m(&ZNZK  
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 jIEK[vJ`  
(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。。。) aeg5ij-]u@  
; xs?^N|  
|_2O:7qe  
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 1 iE  
} #$Y^ +UN  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > (D))?jnC  
class unary_op : public Rettype (I\aGGW  
  { ^D6JckW  
    Left l; 3J@# V '  
public : J4x1qY)Y&v  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} 56L>tP  
?X=9@m  
template < typename T > Vg2s~ce{  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const f)*}L?  
      { S"fnT*:.%  
      return FuncType::execute(l(t)); Kr8p:$D};  
    } %Uuhi&PA-l  
=:#$_qR  
    template < typename T1, typename T2 > <6Br]a60RR  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 8)sqj=  
      { Yr[1-Oy/k  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); t6j(9[gGq  
    } h NP|  
} ; m,8A2;&,8  
R` /n sou  
3"q%-M|+Q  
同样还可以申明一个binary_op R{4O*i8#  
]1gt|M^  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > Y5(`/  
class binary_op : public Rettype Z\NC+{7k]  
  { "WK.sBFz4  
    Left l; Mc{1Cdj  
Right r; iT I W;Cv  
public : V_0e/7}Ya  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} II),m8G  
=#uXO<   
template < typename T > `yc .A%5  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 3~M8.{ U#V  
      { $yOfqr  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); CM7j^t  
    } `Ol*"F.+I  
jLcW;7OAC  
    template < typename T1, typename T2 > e}aD <E G  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const QK//bV)  
      { R0{n0Br  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); .XS rLb?  
    } R1?g6. Mq  
} ; ynDa4HB  
'0w'||#1  
$] w&`F-  
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 6nxf <1  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 y8 `H*s@  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) *bwLi h!}H  
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。 !sfUrUu  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! $zDW)%nAX  
如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。 OHe<U8iu%  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 2D&tDX<  
这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan) KWU#Swa`  
下面是修改过的unary_op 6\'v_A O  
{s 4:V=J  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > [|uAfp5R  
class unary_op u:fiil$  
  { C9({7[k^%  
Left l; hX~IZ((Hi8  
  Le#bitp  
public : j2tw`*S+  
.rax`@\8  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} \'j%q\Bl;  
5AQ $xm4  
template < typename T > +5 @8't  
  struct result_1 <A+Yo3|7  
  { @l BR;B"  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; ~9 K4]5K-  
} ; 7nfQ=?XNK  
8(&C0_yD  
template < typename T1, typename T2 > b\H~Ot[i  
  struct result_2 Zj!S('hSY  
  { &eyFApM[Z  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; K*p^Gs,  
} ; [+>$'Du  
v ;{s@CM m  
template < typename T1, typename T2 > oZP:}= F  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const Pp #!yMxBr  
  { Jg |/*Or  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); N CX!ss  
} 6-<,1Q'D  
yn4Xi@9Pri  
template < typename T > N2=gSEY  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const / ijj;9EB  
  { oP_'0h0 X  
  return OpClass::execute(lt(t)); 4*d_2:|u  
} hDzKB))<w  
sd.:PE <  
} ; +-`Q}~s+  
=DvnfT<  
sj Yg  
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 8[ :FU  
好啦,现在才真正完美了。 t~Ds)  
现在在picker里面就可以这么添加了: CKrh14ul  
@(&ki~+   
template < typename Right > 0M-Zp[w\-  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const X~%Wg*Hm  
  { 0 UjT<t^F  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); z2S53^C*  
} 3fn6W)v?  
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。 's!EAqCN  
]D%D:>9|/  
<-X)<k  
{.;MsE  
!f]F'h8  
十. bind }JAg<qy}  
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。 $Omc Ed  
先来分析一下一段例子 dt^yEapjM  
ATH0n>)  
cfa#a!Y4  
int foo( int x, int y) { return x - y;} k h#|`E#,  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 d),@&MSN  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 w,9$*=k  
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。 X62z>mM  
我们来写个简单的。 + ECV|mkk  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: .K;*uq:0  
对于函数对象类的版本: {_KuztJGA  
3-~_F*%ST  
template < typename Func > ]:Ocu--  
struct functor_trait J1P82=$,  
  { 9akCvY#Q  
typedef typename Func::result_type result_type; ); 7csh%  
} ; Q/-YLf.  
对于无参数函数的版本: wz T+V,   
__'Z0?.4#  
template < typename Ret > F2OU[Z,-]  
struct functor_trait < Ret ( * )() > *cq#>rN  
  { 'xvV;bi  
typedef Ret result_type; |]Pigi7y-  
} ; #li;L  
对于单参数函数的版本: ^FF{71;  
jZe]zdml  
template < typename Ret, typename V1 > p"JITH :G  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > hFyN|Dqhds  
  { b{(!Ls_ &  
typedef Ret result_type; WcbJ4Ore  
} ; B qKD+  
对于双参数函数的版本: bP(V#6IJ8  
"n:L<F,g  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > `p*7MZ9 -  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > mWta B>f  
  { hFs0qPVY  
typedef Ret result_type; DV]Kd 7  
} ; &%C4rAd2  
等等。。。 +!'6:F  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy Uw<Lt"ls.  
ZO W{rv]  
template < typename Func >  Js'COO  
struct func_return l?Bv9k.^?  
  { 3eFD[c%mN  
template < typename T > ir3iW*5k  
  struct result_1 Jel%1'Dc^  
  { pi3Z)YcT  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;  w~&bpCB!  
} ; Kx ?}%@b  
]l}8  
template < typename T1, typename T2 > L)HuQVc g  
  struct result_2 at ]Lz_\  
  { _f{'&YhUU  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; GDZe6*  
} ; ]J?5qR:xCy  
} ; (~zdS.  
pG:FDlR~  
IgR_p7['.  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 Op\l  
BY32)8SH  
template < typename Func, typename aPicker > fb&K.6"  
class binder_1 ~|R"GloUw  
  { o_X"+s  
Func fn; &.K=,+0_R/  
aPicker pk; /,c9&i t(M  
public : 8!S="_  
n[ AJ'A{  
template < typename T > (*^_ wq-;  
  struct result_1 / QSK$ZDC  
  { 3[-L'!pOX3  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; >=r094<  
} ; J[RQF54qA{  
O9:vPbn  
template < typename T1, typename T2 > F~)xZN3=  
  struct result_2 qf(!3  
  { G{YJ(6etZ  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; x]Nq|XK  
} ; Gk'J'9*  
]C}z3hhk  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} :X,1KR  
4$1sBY/  
template < typename T > ~?+Jt3?,  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const s <Ag8U8  
  { 8&3+=<U  
  return fn(pk(t)); CIYTs,u#  
} kplyZ  
template < typename T1, typename T2 > +8mfq\ Y1  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const [;h@ q}  
  { - "h {B  
  return fn(pk(t1, t2)); q}1AV7$Ai  
} k0{Mq<V*%  
} ; .' 3;Z'%"g  
pU<->d;->  
I>C;$Lp]  
一目了然不是么? L+9a4/q  
最后实现bind y~]>J^  
L#m1!+J  
Nr uXXd  
template < typename Func, typename aPicker > <+ >y GPp  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) j""u:l^+x  
  { &AoXv`l4  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); `?2S4lN/  
} W 29@`93  
;_1D-Mf  
2个以上参数的bind可以同理实现。 :&9#p% /  
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。 <G}>Gk8x  
'!b1~+PV  
十一. phoenix Nq9@^ E-{M  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: KZsSTB6J  
"qMd%RP  
for_each(v.begin(), v.end(), Y GvtG U-  
( }+,1G!? z  
do_ )LKutN?tBy  
[ Y{f;qbEQH'  
  cout << _1 <<   " , " $ [0  
] +p>tO\mo  
.while_( -- _1), @0-<|,^]  
cout << var( " \n " ) AW%^Xt  
) ]M-j_("&  
); Jd7+~isu~  
,M5zhp$  
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: #92MI#|n9  
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 <vhlT#p   
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 'HH[[9Q  
那么我们就照着这个思路来实现吧: zxT&K|  
u\Tq5PYXt  
D)K/zh)  
template < typename Cond, typename Actor > Xj.6A,}^  
class do_while qMmh2a&  
  { yI)~- E.  
Cond cd; O F2*zU7M  
Actor act; 3K_J"B*7  
public : h/QZcA  
template < typename T > M(jSv  
  struct result_1 [qI, $ +  
  { bmGIxBRq  
  typedef int result_type; o/)]z  
} ; QZYD;&iY&  
Nd%,V  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} 3.xsCcmP  
qVx4 t"%L>  
template < typename T > rMdOE&5G  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const gcQ>:m i  
  { mXAX%M U  
  do ;Ze}i/l  
    { VNp[J'a>VZ  
  act(t); DrC4oxS 1  
  } 9V9K3xWn  
  while (cd(t)); _RST[B.u6  
  return   0 ; zL+jlUkE  
} Gh>Rt=Qu%  
} ; ?|w>."F  
d3St Z~&r!  
`!K(P- yB?  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). Xt_8=Q  
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。 9NBFG~)|l[  
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。 t ux/@}I  
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。 }} J?, >g  
下面就是产生这个functor的类: a{GPAzO+  
[?Cv^t${+  
N! }p  
template < typename Actor > pW2NrBq@w  
class do_while_actor b>er'U  
  { U_K"JOZ  
Actor act; nxS|]  
public : h-].?X,]Q  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} B8:G1r5G/  
gp`$/ci  
template < typename Cond > ~a^mLnY@  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; YNRpIhb  
} ; Fw)#[  
6c$ so  
}~DlOvsq  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 8iGS=M  
最后,是那个do_ ^<}9#q/rt  
;}@.E@s%'  
{^a"T'+  
class do_while_invoker 'JU(2mF  
  { nm`[\3R  
public : M%92 ^;|`  
template < typename Actor > #^|y0:  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const Nj rF":'Y  
  { @n"7L2wY  
  return do_while_actor < Actor > (act); m9o{y6_j*  
} T~8==Z{[  
} do_; 7/& i'y  
3LN+gXmU  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? @tGju\E"o  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 ZVs]_`(+  
最后来说说怎么处理break和continue 9~n`6;R  
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。 eyUguA<lK\  
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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