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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda }.a{;{y  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 '_b3m2I.G  
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, e |K_y~  
I cASzSjYX  
m%0_fNSJ  
X J`*dgJ  
  class filler =r4sF!g  
  { Mz.C`Z>o  
public : NH;e|8  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} \ZM5J  
} ; /qKA1-R}4  
cLEd -{x  
-4[eZ>$A|  
这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决: 4E2#krE%  
(gnN </%  
Atb`Q'Yrw  
K@<*m!%<2  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); qfG:v Tm  
Nw9@E R  
|}L=e.  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 #.rkvoB0N  
kebk f,`p  
W[I$([  
i=L 86Ks  
二. 战前分析 x <a}*8"  
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。 I{ Ip  
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 Siq]Ii0F;>  
=;+gge!?bB  
O|S,="h"}  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); L(bDk'zi  
  /* --------------------------------------------- */ v4Wq0>o  
vector < int *> vp( 10 ); _CPj] m{  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); R%4Yg(-Q  
/* --------------------------------------------- */ <THw l/a  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); T$`m!mQ4  
/* --------------------------------------------- */ O&MH5^I  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); 'z^'+}iyv  
  /* --------------------------------------------- */ %%|pJ%}Q>  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); =@ acg0  
/* --------------------------------------------- */ ~;jgl_5?b  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); ?%`Ph ?BZl  
De>e`./56  
3$xpZm60  
&',#j]I  
看了之后,我们可以思考一些问题: !zt>& t  
1._1, _2是什么? %3*|Su%uC  
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。 (V&8 WN  
2._1 = 1是在做什么? yKuZJXGVo  
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。 5Q <vS"g  
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。 +_ /ys!  
a_bZT4  
F53 .g/[  
三. 动工 g0"xG}d  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: ,}\LC;31,  
)^BZ,e  
K\KQ(N8F  
O:8 u^ TP  
template < typename T > G62;p#  
class assignment ~"0{<mMcX  
  { n_4.`vs  
T value; 0<:rp]<,  
public : V dvj*I  
assignment( const T & v) : value(v) {} qLN\>Z,3;  
template < typename T2 > jJw  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } ;~DrsQb  
} ; ppRA%mhZ  
-~aG_Bp!($  
\BH?GMoP  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 :%33m'EV}  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment WY QVe_<z:  
p>kny?AJ  
OM^`P  
%]Nm'"Y`U  
  class holder eaNfCXHDN  
  { g33Y$Xdk  
public : J/D~]U  
template < typename T > jl}!UG  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const WF*j^ %5  
  { g]JRAM  
  return assignment < T > (t); ,aD~7QX1:  
} $L( ,lB  
} ; M:(.aEe  
\1&4wzT  
a * CXg.i  
由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上: cAGM|%  
H"A@Q.'  
  static holder _1; o3\^9-jmp  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 Y@k=m )zE  
fQ"Vx!  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); IY6Qd4157  
而不用手动写一个函数对象。 g"Hl 30o  
-dF (_ %C  
ns~bz-n  
'AWWdz  
四. 问题分析  \v+c.  
虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。 z>0$SBQ-  
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/S:KbJt  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 oiR9NB&<  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 "[k>pzl6  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 6:8Nz   
nj00g>:>  
五. 问题1:一致性 wj0_X;L  
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?| Het>G{  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 +A1*e+/b\  
q&3(yhx  
struct holder b;*'j9ly  
  { R>~I8k9mM  
  // Gg GjBt  
  template < typename T > of7p~{3H  
T &   operator ()( const T & r) const eHKb`K7C.  
  { tI^[|@,  
  return (T & )r; -Vb5d!(  
}  u+z  
} ; 3G 5xIr6   
R=48:XG3/K  
这样的话assignment也必须相应改动: wpC .!T  
=_3rc\0  
template < typename Left, typename Right > ?-o_]!*v0/  
class assignment lb*;Z7fx<'  
  { @].!}tz  
Left l;  !a\HdQ  
Right r; vaHtWz!P  
public : Uc ,..  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} a{}#t}  
template < typename T2 > ps8tr:T^=  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } 'r_Fi5[q  
} ; 7@e}rh?N-|  
;o;ak.dTt  
同时,holder的operator=也需要改动: [euR<i*I#  
qe?Ns+j<d  
template < typename T > I`jG  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const iqB%sIP  
  { 2!CL8hG5:  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); @}wa Z?'  
} S= `$w  
GcA|JS=>  
好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。 wL]#]DiE  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 ob9od5Rf  
7F]Hq  
return l(rhs) = r; E+e),qsbO  
在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。 /zQx}U)TP  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: lfd-!(tXD  
JV4fL~  
template < typename Tp > #h9Gl@|  
class constant_t t;PG  
  { 8'qlg|{!~  
  const Tp t; j"pyK@v2B  
public : 5! +{JTXa  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} .V}bfd[k$  
template < typename T > =;Co0Q`  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const XhWo~zh"  
  { BG.8 q4[  
  return t; 2ve<1+V_  
} 'Ox "YE  
} ; ZFH-srs{  
]mNsG0r6  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 Oi$1maxT  
下面就可以修改holder的operator=了 m!^$_d\%~  
=(P$P  
template < typename T > v_v>gPl,  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const & @_PY  
  { X&rsWk  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); <4@8T7  
} m#O; 1/P  
(]&B' 1b  
同时也要修改assignment的operator() "cjD-4 2  
" ;T a8  
template < typename T2 > HFF rS%  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } QuI!`/N)z  
现在代码看起来就很一致了。 ;.=0""-IF  
jA~omX2A  
六. 问题2:链式操作 SdMLO6-  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 >\J<`  
其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。 1P 'L<z  
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。 8I#^qr5  
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。 Y,,Z47% E  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct O7.eq524  
_ /.VXW  
template < typename T > +7 j/.R  
struct result_1 Lc]hwMGR*  
  { KjF8T7%  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; %gSmOW2.c^  
} ; !Z{7X ^  
Vu4LC&q  
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: \`2EfYJ{  
U#PgkP[4  
template < typename T > :=!6w  
struct   ref u WdKG({][  
  { kJNg>SN*@#  
typedef T & reference; %Q.M& U  
} ; RF -c`C  
template < typename T > d|~'#:y@  
struct   ref < T &> @;{ZnRv14  
  { x{So  
typedef T & reference; '0_W< lGB  
} ; $ rbr&TJ  
T?jN/}qg  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: tO1k2<Z"Y&  
4 CiRh  
template < typename T > /!6 VP |  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const H0t#J  
  { -=UvOzw  
  return l(t) = r(t); K9VP@[zbJ  
} UMFM.GI  
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。 a~JZc<ze  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 **AkpV)  
yOXEP  
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 V,[[# a)y  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: i*&b@.7N  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 g_>E5z.  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 n? =O@yq  
最后的布局是: cf"!U+x  
                Add loBW#>  
              /   \ >lek@euqw  
            Divide   5 _ogN   
            /   \ %X%f0J  
          _1     3 )7P>Hj  
似乎一切都解决了?不。 *g:Dg I 2  
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。 Gb"kl.j  
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。 Y=<zR9f`  
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: E6 T=lwOZ  
2pSp(@N3  
template < typename Right > ajM\\a?  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const ]ERAt^$0  
Right & rt) const V@gG x  
  { =0;njL(7;  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); zc,X5R1  
} <RH%FhT  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 LUpkO  
XXX指的是原来的functor的类型,picker_maker<T>是一个类型变换的trait,如果T是一个常量,那么他会返回constant_t<T>,否则返回T本身。 4[%_Bnv#AJ  
因此如果该函数声明在assignment的内部,那么就实现了连等,如果声明在的dereference(解引用)的内部,就允许(*A = B)的行为发生。 LRS,bl3}/  
最后,如何把这些函数塞到各个functor的声明里边呢?当然可以用宏,但是。。。大家都知道这样不好。 KRP6b:+4L  
除了宏之外还可以用的方式就是继承。我们可以写一个类叫做picker,该类实现了所有的如上的产生函数。然后让所有的functor继承自它。 P~x4h{~Gd  
且慢,也许立刻就有人跳出来说:这样的话那个XXX怎么写呢?这样不是会导致循环依赖么?这样不是会有downcast么? Zk|PQfi+  
正解,让picker做基类确实不是一个好主意。反过来,让picker继承functor却是一个不错的方法。下面是picker的声明: M A%g-}  
sdd%u~4,X  
template < class Action > z`u$C+Ov  
class picker : public Action :zO;E+s  
  { wsAb8U C_  
public : 3{ea~G)[9  
picker( const Action & act) : Action(act) {} I-kK^_0mV<  
  // all the operator overloaded fti0Tz'  
} ; _ KyhX|  
Ar_Yl|a  
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。 W%9~'pXgB  
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: h*Mi/\  
fNyXDCl  
template < typename Right > K>\v<!%a  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const 889^P`Q5  
  { 8LuU2Lo  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); 2<AQ{ c  
} ew c:-2Y^  
oJE<}~_k  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > N>sHT =_  
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。 !# xi^I  
u,`V%J?vW  
template < typename T >   struct picker_maker Aaz:C5dtU  
  { G#E8xA"{/  
typedef picker < constant_t < T >   > result; IkGM~3e  
} ; 4>B=k  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > (Bpn9}F-V.  
  { DD>n-8M@>  
typedef picker < T > result; .H&XP W  
} ; sYk#XNH  
!9V; 8g  
下面总的结构就有了: VPVg \K{  
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。 7kMO);pO  
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。 NKVLd_f k  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 X@A8~ kj1  
至此链式操作完美实现。 0juP"v$C>  
V9>$M=  
VjeF3pmBa  
七. 问题3 3?!c<^"e  
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。 AJ#YjkO>]  
H>-{.E1bG  
template < typename T1, typename T2 > (8NE'd8  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const <Y;w I#C  
  { I-Hg6WtB  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); ;1r|Bx<5  
} }`76yH^c  
Wk }}f|O0  
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: .^ba*qb`{  
85A7YraL  
template < typename T1, typename T2 > c;#gvE  
struct result_2 1k$5'^]^9]  
  { g<8Oezi 65  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; 2';{o=TXV  
} ; >I+p;V$@  
]x'd0GH"]  
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? G) 37?A)  
这个差事就留给了holder自己。 @v\8+0  
    _ZK*p+u%  
/f=31<+MtF  
template < int Order > _X{ GZJm  
class holder; scE#&OWF%  
template <> .[?2_e#9%  
class holder < 1 > I&% Z*H  
  { w,<n5dMv  
public : \@{TF((Y  
template < typename T > m1sV~"v;  
  struct result_1 2frwU~y  
  { 1V,DcolRY  
  typedef T & result; A":cS }Ui  
} ; v*OT[l7  
template < typename T1, typename T2 > ))7CqN  
  struct result_2 bq}`jP~#  
  { #aE>-81SS&  
  typedef T1 & result; mWMtz]M}  
} ; 1>bNw-kz7  
template < typename T > +h1X-K:I  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const CX]L'  
  { gL7rX aj  
  return (T & )r; 7oCY@>(f  
} z)u\(W*\iA  
template < typename T1, typename T2 > 8rLhOA  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const 6R#igLm  
  { [z'jL'\4  
  return (T1 & )r1; rX?%{M,xFw  
} ]r\!Z <<(  
} ; '*G8;91u  
r( bA>L*mk  
template <> }Am5b@g"$Y  
class holder < 2 > 'sa>G  
  { c? Mbyay  
public : +u`4@~D#  
template < typename T > X7*fmD=Uy  
  struct result_1 e0]%ko"  
  { 8RcLs1n/  
  typedef T & result; J(9{P/  
} ; g$JlpD&  
template < typename T1, typename T2 > dleCh+ny?  
  struct result_2 T^#d\2  
  { R I:kp.V  
  typedef T2 & result; )E^Pn|H  
} ; wVF qkJ  
template < typename T > LMLrH.  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const 1c*;Lr.K  
  { u Vo"_c w  
  return (T & )r; d@ ] N  
} [<wpH0lNoy  
template < typename T1, typename T2 > *rYPjk6g[  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const /^WOrMR  
  { [|\#cVWs  
  return (T2 & )r2; KC8  
} Io{BO.K*Y  
} ; !L2!:_  
64Tb,AL_  
?gMq:[X N  
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> >。 y-~_W 6\  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: Us%g&MWdpb  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: uF[~YJ>  
 +&<k}Mz  
return l(i, j) = r(i, j); Fx:4d$>;  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) <00=bZzX  
SErh"~[  
  return ( int & )i; ^Iqu^n?2.  
  return ( int & )j; equi26jhr  
最后执行i = j; y=AF EP  
可见,参数被正确的选择了。 Th$xk9TK^@  
.S]*A b  
@h/-P'Lc=7  
.dwbJT  
6d3YLb4M$i  
八. 中期总结 .Y^pDR12  
目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事: &%u m#XE  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 C)QKodI  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 & s:\t L  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor Yaz/L)Y;R  
`$vf9'\+  
#L&/o9|  
~6+>2|wIS  
^4et; F%  
]&tcocq  
九. 简化 j' b0sve|?  
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。 v<mSd2B*  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 apnpy\in  
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: #8y"1I=i&  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 wn\ R|'Rdz  
  +-*/&|^等 d<w]>T5VW  
2. 返回引用。 gu&W:FY  
  =,各种复合赋值等 |\94a  
3. 返回固定类型。 }]^/`n  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) ;jBS:k?  
4. 原样返回。 Q`Rn,kCVy  
  operator, C u1G8t-  
5. 返回解引用的类型。 B;2#Sa.  
  operator*(单目) =,X*40=  
6. 返回地址。 MooxT7  
  operator&(单目) D$E#:[  
7. 下表访问返回类型。 FU;a { irB  
  operator[] {Q @?CT  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 x{/-&`F  
  operator<<和operator>> Vt:\llsin  
qq@]xdl  
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。  ^mN`!+  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: lwIxn1n  
b*4aUpW  
template < typename Left > 3_]QtP3  
struct value_return qx*N-,M%k(  
  { AtxC(g m 1  
template < typename T > ,bP8"|e  
  struct result_1 {XwDvLZ  
  { ({D>(xN   
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; FtlJ3fB@  
} ; b;NVvc(  
fUPYCw6F  
template < typename T1, typename T2 > c{qTVi5e  
  struct result_2 8<@X=Z  
  { qxYCT$1  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; s4Vju/  
} ; 12: Q`   
} ; XEN-V-Z%*  
y. (m#&T  
*:`fgaIDa  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait Nnoj6+b  
Mky^X,r  
下面我们来剥离functor中的operator() - b`  
首先operator里面的代码全是下面的形式: fB'Jo<C  
q Oa*JA`  
return l(t) op r(t) a>+m_]*JZ  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) 'pF$6n;  
return op l(t) S"`{ JCW$  
return op l(t1, t2) jc@= b:r=  
return l(t) op k L4#  
return l(t1, t2) op fJe5 i6`(  
return l(t)[r(t)] WcpH= "vm  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] <vu~EY0.  
`, 4YPjk^  
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: 2EO9IxIf  
单目: return f(l(t), r(t)); ce719n$   
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); E,ooD3$h  
双目: return f(l(t)); i+lq:St  
return f(l(t1, t2)); G;U SVF-'K  
下面就是f的实现,以operator/为例 0T 0I<t  
K1-RJj\L  
struct meta_divide i~*6JB|  
  { ,mz7!c9H^a  
template < typename T1, typename T2 > ,'sDauFn  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) _ozg=n2(  
  { /nEK|.j  
  return t1 / t2; UWdqcOr  
}  UF@.  
} ; , 10+Sh  
iTF%}(  
这个工作可以让宏来做: M. _5mZ{  
^x_.3E3Q  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ m |.0$+=  
template < typename T1, typename T2 > \ ISTAJ8" D  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; u;b6uE  
以后可以直接用 $}EARW9  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) }g[Hi`  
来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数 <,H/7Ba  
(ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。) !#E-p?O.  
>xH?`I7;f  
y5VohVa`  
下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体 `wSoa#U"@  
^E%NYq_2l<  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > mM_gOd  
class unary_op : public Rettype -x?|[ +%  
  { rxZk!- t)L  
    Left l; %:dd#';g  
public : ;2^zkmDM  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} 0/cgOP!^  
6vzvH  
template < typename T > dkg+_V!  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const @9k3}x K  
      { h,K&R8S  
      return FuncType::execute(l(t)); {yi!vw  
    } PAVlZ}kj  
'8I=Tn  
    template < typename T1, typename T2 > x/0x&la  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const z_8Bl2tl  
      { =CL,+  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); psS^  
    } jT;'T$  
} ; TQvjU!>  
DYe w6B-  
`eGp.[ffT  
同样还可以申明一个binary_op xx?0Ftuq  
<YWu/\{KT  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > ol_&epG;ST  
class binary_op : public Rettype 3;!a'[W&p  
  { 7'`nTF-@v  
    Left l; h}S2b@e|  
Right r; 4&6cDig7*2  
public : P)ne^_   
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} -'i[/{  
h[ C XH"  
template < typename T > Aiqb*v$  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const M2.*]AL  
      { G)""^YB-  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); ~\%H0.P6  
    } IY?o \vC  
bf\ Uq<&IJ  
    template < typename T1, typename T2 > !'>#!S~h3  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const "{jVsih0  
      { `"$9L[>  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); F[fs^Q6S$  
    } Kke _?/fT  
} ; V7+/|P_  
ux[13]yY  
'qeUI}[  
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 BpF}H^V-  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 0bGQO&s [  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) C{6m?6  
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。 swhtlc@@  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! CT|H1Ry2T  
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。。。 rj<-sfs  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 {|e7^_ke  
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) ?X7nM)  
下面是修改过的unary_op  ~"h V-3U  
gOaK7A  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > ^brh\M,:@  
class unary_op o K&G  
  { a$LoQ<f_  
Left l; TQ5kT?/{  
  HZ\=NDz  
public : +H!aE}  
 GU xhn  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} I#zL-RXT  
E7]a#  
template < typename T > (. ,{x)H  
  struct result_1 [bN_0T.YI  
  { <H1e+l{8$  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; Ba n^wX  
} ; =1mIk0H`  
3LVL5y7|  
template < typename T1, typename T2 > &2W`dEv]?  
  struct result_2 }BCxAwD4  
  { n$"B F\eM  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; `1R[J4e  
} ; +ZRm1q   
o:Tpd 0F  
template < typename T1, typename T2 > _ ^^5  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 6V1 Z(K  
  { }oii|=,#^  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); G:MQ_tfr&  
} w1= f\  
QRER[8]r$  
template < typename T > o^BX:\}  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 1qwJPM  
  { ) KYU[  
  return OpClass::execute(lt(t)); J {\]ZPs  
} P;e@<O  
83{v_M  
} ; @OC*:?!4  
 /?6  
;7!u(XzN  
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 +#g4Crb  
好啦,现在才真正完美了。 8noo^QO  
现在在picker里面就可以这么添加了: xllmF)]*Y  
JRw)~Tg @  
template < typename Right > zZ])G  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const 46c0;E\9  
  { (m=F  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); HOVzpj  
} "3NE%1T  
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。 <*$IZl6I  
&>hln<a>  
`mKK1x  
X!]p8Q y  
5VlF\-  
十. bind jiLt *>I  
既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。 XN'<H(G  
先来分析一下一段例子 Fi#b0S  
U9q6m3#$  
Za1VJ5-  
int foo( int x, int y) { return x - y;} -O[9{`i]  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 yrR,7v J  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 +RD{<~i  
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。 $ ?YSAD1  
我们来写个简单的。 +/8KN  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: PvS\  
对于函数对象类的版本: 4i Z7BD  
D-\z'gS  
template < typename Func > BoPJ;6?>}  
struct functor_trait ro@`S:  
  { eHI7= [h  
typedef typename Func::result_type result_type; ZDl(q~4?z  
} ; VXu1Y xY  
对于无参数函数的版本: QgW4jIbx  
GvD{I;  
template < typename Ret > ZCCwx71j  
struct functor_trait < Ret ( * )() > pkEqd"G  
  { 4[m4u6z=  
typedef Ret result_type; ~,P."  
} ; /'>#1J|TlK  
对于单参数函数的版本: n$(_(&  
$~2qEe.h  
template < typename Ret, typename V1 > Nn|~ :9#  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > h8tKYm  
  { 9\W }p\c  
typedef Ret result_type; +;wu_CQu  
} ; Qxh 1I?h  
对于双参数函数的版本: NhA_dskvo  
BF>3CW7  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > 66l$}+|Zzc  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > w>$2  
  { ,Q8)r0c  
typedef Ret result_type; !&OybjQ  
} ; )6:nJ"j#  
等等。。。 ] 6rr;S  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy ^8r4tX  
:3Hr: ~  
template < typename Func > +gQoYlso  
struct func_return Y!|* `FII  
  { 6Q.6  
template < typename T > 3mnq=.<(w  
  struct result_1 Lg[_9 `\  
  { hE"a(i  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; RwC1C(ZP  
} ; Fn~?YN  
kmXaLt2Z  
template < typename T1, typename T2 > A!Ls<D.  
  struct result_2 'rw nAr  
  { 1]uHaI(  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; `:XrpD  
} ; FF"`F8-w>Z  
} ; J `8bh~7  
."m2/Ks7  
c`(]j w  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 F(i@Gm=J]  
E|jbbCZy2  
template < typename Func, typename aPicker > s innHQ  
class binder_1 ,nELWzz%{  
  { Q!<b"8V]  
Func fn; "3"9sIZ(  
aPicker pk; Jn_;  cN  
public : QDg\GA8|  
O)qedy*&  
template < typename T > k%?fy  
  struct result_1 jc|"wN]  
  { G#&R/Tc5N  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; pbe" w=<  
} ;  S oY=  
09{B6l6P  
template < typename T1, typename T2 > Gmi w(T  
  struct result_2 ZS@Cd9*  
  { 4|*H0}HOm  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; 3sf+ uoV  
} ; xA-O?s"CY  
_-^Lr /`G!  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} p xrd D7  
FL+^r6DQ  
template < typename T > _ FcfNF  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 5sD\4g)HK  
  { XAV|xlfm  
  return fn(pk(t)); :_%  
} C< GS._V&  
template < typename T1, typename T2 > LY%`O#i.  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 2G'Au}q0n  
  { ?3wEO>u  
  return fn(pk(t1, t2)); t'bzhPQO)f  
} `k}  
} ; `Trpv$   
^w eU\  
$2=-Q/lM  
一目了然不是么? 'OKDB7Ni  
最后实现bind $okGqu8z.O  
8S_i;  
)]"aa_20]  
template < typename Func, typename aPicker > w\ U fq  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) }VlX!/42  
  { Yl[GO}M  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); ALqP;/  
} /F;b<kIy8  
1/>#L6VAZ  
2个以上参数的bind可以同理实现。 ITa8*Myj  
另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。 4@D 8{?$~Q  
N-fGc?E  
十一. phoenix \e%H5W x  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: Y4]USU!PA  
zK`z*\  
for_each(v.begin(), v.end(), \K+LKa)  
( }v[*V   
do_ z\Vu`Y z  
[ ^zPa^lo-  
  cout << _1 <<   " , " Z!Njfq5  
] -AUdBG  
.while_( -- _1), {O-,JCq/  
cout << var( " \n " ) aZGX`;3  
) w,(e,8#:  
); )K2,h5zU  
F0O"rN{  
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: 2)DrZI  
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 +;7Rz_.6f  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 4-@D`,3L  
那么我们就照着这个思路来实现吧: Z `FqC  
m&xyw9a  
Ti`H?9t  
template < typename Cond, typename Actor > ` V}e$  
class do_while \'I->O]  
  { |EuWzhNAO  
Cond cd; Ur`Ri?  
Actor act; ob=GB71j55  
public : ;EZ$8|  
template < typename T > .,t"i C:E  
  struct result_1 ek~bXy{O`  
  { rt r0 d  
  typedef int result_type; V QE *B  
} ; nlaJ  
/an$4?":~  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} \M>}-j`v  
V3O<l}ak  
template < typename T > 5#+G7 'k  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const f6x}M9xS%  
  { {7!WtH;-  
  do W)^0~[`i  
    { au'Zjj/Ai5  
  act(t); vzVXRX  
  } z mvF#o  
  while (cd(t)); }ie\-V  
  return   0 ; `~'yy q  
} |IL..C  
} ; zmk#gk2H  
aW-'Jg=@H^  
o@6:|X)7  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). 7Pu.<b}  
代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。 ,B ]kX/W  
其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。 C<Q;3w`#1j  
因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。 AZ~= ]1  
下面就是产生这个functor的类: z>$AZ>t%J$  
;E0Xn-o_  
9$F '*{8  
template < typename Actor > A<esMDX  
class do_while_actor |V#h "s  
  { kWs"v6B  
Actor act; "I.PV$Rxl  
public : #Pi}2RBRu  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} `4E6&&E+S  
S EdNH.|I  
template < typename Cond > 5nL,sFd  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; X2PQL"`  
} ; ^DZ(T+q,  
NQCJ '%L6  
}lzUl mRTe  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 GrWzgO  
最后,是那个do_ k[3J5 4`g1  
oW]~\vp^0  
z Qtg]@S  
class do_while_invoker ,#Y>nP0  
  { GY9CU=-  
public : FbRq h|  
template < typename Actor > !Oj]. WQ  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const @?,iy?BSG  
  { ZujPk-  
  return do_while_actor < Actor > (act); C^vB&3ghi  
} G?\\k[#,&  
} do_; Ys|n9pW  
k!Y7 Rc{"  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? /$v0Rq9  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 G[7Z5)2B  
最后来说说怎么处理break和continue k`H#u,&  
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。 "W:#4@ F  
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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