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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda w#Y<~W&  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 J?XEF@?'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, !8"516!d|p  
 H}NW?  
C7(kV{h$d  
Jy'ge4]3  
  class filler H!Y`?Rc  
  { *'+OA6  
public : %d+:0.+`n  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} IB x?MU#.  
} ; +igFIoHTM  
V8>%$O sw  
=nEl m*E  
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: _wWh7'u~G  
b;&J2:`  
<^&NA<2  
(9h{7<wD`  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); fW Vd[zuD4  
VT1W#@`e-  
Ox"4 y  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 ?aInn:FE  
+]Oq{v:e  
Q)}sX6TB  
W'\{8&:!  
二. 战前分析 "v-\nAu  
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。 Bv $;yR  
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 tw8@&8"  
yV :DR  
<CL0@?*i9  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); D"F5-s7  
  /* --------------------------------------------- */ jxL5L[  
vector < int *> vp( 10 ); Ys10r-kDS  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); \oPW  
/* --------------------------------------------- */ s> JmLtT  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); WlVC0&  
/* --------------------------------------------- */ >9D=PnHnD  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); 1Y410-.3w{  
  /* --------------------------------------------- */ S%b7NK  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); ZoB?F  
/* --------------------------------------------- */ "sz)~Q'W5  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); 8#S|j BV  
rr2'bf<]  
H~+D2A  
!`vm7FN"u  
看了之后,我们可以思考一些问题: __""!Yz  
1._1, _2是什么? 3ug{1 M3  
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。 TuphCu+Oh  
2._1 = 1是在做什么? 4YkH;!M>ji  
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。  o@_pV  
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。 U]dz_%CRP  
"])X0z yM  
$=n|MbFl  
三. 动工 /Cr0jWu _  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: \LRno3  
A>^\jIB>  
]%(hZZ  
:|oH11 y  
template < typename T > >`8r52  
class assignment )Y@  
  { ^;GJ7y&,d  
T value; \;p5Pagx0-  
public : FsZF>vaV  
assignment( const T & v) : value(v) {} ^r^c MksB*  
template < typename T2 > `9eE139V='  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } \1f$]oS  
} ; .l5y !?  
Zb`}/%\7  
w :Fes  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 RX:\@c&  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment kRnh20I  
$lci{D32,  
fk`y}#7M  
[ V()7  
  class holder Z~$=V:EA?  
  { F<X)eO]tk  
public : nJ.p PzH2g  
template < typename T > 5bGV91  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const V@<tIui$  
  { 5KU}dw>*g  
  return assignment < T > (t); DM{ 7x77  
} AV AF!Z  
} ; q~.\NKc  
Q4-d2I>0  
,JRYG<O_T  
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: -]\%a=]  
URmx8=q  
  static holder _1; R3wK@D  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 X!,P] G  
0U ?1Yh7 m  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); }S3m wp<Y  
而不用手动写一个函数对象。 ^-PlTmT  
(w?@qs!  
 =w0Rq~  
gSK (BP|  
四. 问题分析 +60zJ 4  
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。 }Gr5TDiV0\  
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。 !)ey~Suh  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 ow]S 3[07  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 B+eB=KL  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 g=Q#2/UQ<  
x$I~y D  
五. 问题1:一致性 GIsXv 2  
首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?| e`'O!  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 XCoN!~  
R>BI;IcX  
struct holder -MJ6~4k2  
  { ^%|{>Mz;c  
  // c, \TL ]  
  template < typename T > f8_5.vlw  
T &   operator ()( const T & r) const YMad]_XOP  
  { )!hDF9O  
  return (T & )r; d4/snvq  
} yC4JYF]JN  
} ; TLl*gED  
)-#%  
这样的话assignment也必须相应改动: R*/%+  
3\|e8(bc  
template < typename Left, typename Right > oHB51< }  
class assignment `;*%5WD%  
  { yPn5l/pDDr  
Left l; %#2[3N{  
Right r; J:)Q)MT24:  
public : x "]%q^x  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} 6cVaO@/(  
template < typename T2 > fyYT#r  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } c^}gJ  
} ; yAG4W[  
h" Yi'  
同时,holder的operator=也需要改动: DY^q_+[V  
yp wVzCUG  
template < typename T > Duj9PV`2  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const K=M5d^K<E  
  { NtkEb :  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); .<^dv?@  
} G<9MbMG  
FgrOZI;_  
好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。 7&/iuP$.  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 9yajtR  
DoX#+ 07u4  
return l(rhs) = r; i>_V?OT#5  
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。 +*a:\b" fx  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: z(i B$;M  
X8<<;?L  
template < typename Tp > b)(#/}jMkD  
class constant_t @G^]kDFM{  
  { ;S"^O AM  
  const Tp t; \A*#a9"  
public : c_x6FoE;L  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} POfvs]  
template < typename T > ;gTdiwfgZ=  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const 4Wk/^*?  
  { #q9jFW8  
  return t; zPWG^  
} K SDo)7`  
} ; bk}.^m!  
aRdk^|}  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 D&0*+6j((  
下面就可以修改holder的operator=了 <`9Q{~*=t  
)i0\U  
template < typename T > Ra&HzK?  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const WM*[+8h  
  { |0ACapp!  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); c>:}~.~T  
} o>311(:  
L0qo/6|C  
同时也要修改assignment的operator() Z9cch- u~  
@ T'!;)  
template < typename T2 > Dh BUMDoB  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } .8uJ%'$)  
现在代码看起来就很一致了。 ce.'STm=  
(\e,,C%;  
六. 问题2:链式操作 D0v!fF ~  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 0rxlN [Yp  
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。 pjvChl5  
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。 P7&a~N$T6W  
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。 Ms=x~o'  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct $L)9'X   
]$Ky ZHj{  
template < typename T > I?lQN$A.E  
struct result_1 320Wm)u>:  
  { ,jQkR^]j-  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; -1Yt3M&  
} ; j0>S)Q  
15 x~[?!  
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: d2&sl(O  
A 7'dD$9  
template < typename T > J )oa:Q  
struct   ref cT`x,2  
  { Yl% Ra1  
typedef T & reference; O`g44LW2n  
} ; xqmP/1=NO  
template < typename T > Xnt`7L<L  
struct   ref < T &> AH;0=<n  
  { rOm)s'  
typedef T & reference; 7h<B:~(K  
} ; ;VSHXU'H  
z|=l^u6uS  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: >7!4o9)c  
Q[;!z1ur  
template < typename T > T-xcd  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const %E3|b6k\  
  { <,(6*b  
  return l(t) = r(t); X<Rh-1$8F  
} 4};iL)  
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。 Y\(Q  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 q{ n~v>wU  
0\qbJ  
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 QxwZ$?w%  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: z2i?7)(?;A  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 Mc>]ZAzr  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 8c3`IIzAS  
最后的布局是: Q%o ]&Hdn  
                Add I;qeDCM  
              /   \ R44JK  
            Divide   5 ]7^OTrZ N  
            /   \ %0YwaxXPn7  
          _1     3 YC - -&66  
似乎一切都解决了?不。 4xk'R[v  
你可以想象一下一个完整的Lambda库,它必然能够重载C++几乎所有的操作符。假设其重载了10个操作符,那么至少会有10个代表这些操作符的functor类。大体上来讲,每一种操作符所对应的functor都应当能够由链式操作产生别的任意一种操作符所对应的functor。(例如:*_1 = 2既是由operator*的functor产生operator=的functor)。可想而知这样一共能产生10*10=100种产生方式。这是对编码的一个大挑战。 _&FcHwRy  
如何简化这个问题呢?我们不妨假定,任意一种操作符的functor,都能够产生任意一种操作符的functor,这样,每一种操作符的functor都拥有一样的产生方案。如果某种转换确实是不合法的(例如:A/B=C无论如何也不可能合法),那么在试图产生新functor的时候会出现编译错误。幸好C++的模版是如果不使用就不编译的,因此这种编译错误不会干扰到正常的使用,这正是我们所要的。 C8}ujC  
OK,我们的方法呼之欲出了。既然所有的functor都具有一样的产生方案,那么不如大家都不要实现,等到最后统一的在所有的functor里面加上这么一系列的产生代码吧。例如,如果要添加从某functor XXX到operator=的functor的产生代码: =O?<WJoK  
INby0S  
template < typename Right > G5|xWeNgA  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const N8m|Y]^H#  
Right & rt) const ld -c?  
  { 5u'"m<4  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); ^Jcs0c @\  
} y&-wb'==p  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 n,hHh=.Fu  
XXX指的是原来的functor的类型,picker_maker<T>是一个类型变换的trait,如果T是一个常量,那么他会返回constant_t<T>,否则返回T本身。 { xi$'r  
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。 t/yGMR=  
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。 1Cki}$k@  
除了宏之外还可以用的方式就是继承。我们可以写一个类叫做picker,该类实现了所有的如上的产生函数。然后让所有的functor继承自它。 ]sE~gro  
且慢,也许立刻就有人跳出来说:这样的话那个XXX怎么写呢?这样不是会导致循环依赖么?这样不是会有downcast么? (NyS2 `  
正解,让picker做基类确实不是一个好主意。反过来,让picker继承functor却是一个不错的方法。下面是picker的声明: H2 5Mx>|d  
/ *Z( ;-  
template < class Action > @QV|<NeH  
class picker : public Action 51;V#@CsQ  
  { o/@.*Rj>Bg  
public : mg[=~&J^  
picker( const Action & act) : Action(act) {} W&q]bi@C  
  // all the operator overloaded sn '#]yM  
} ; +v2Fr}  
}_u1'  
Picker<T>继承自T,唯一的作用就是给T添加上了各种操作符的重载函数。 &, hhH_W  
现在所有参与行动的functor都要套上一层picker, _1被声明为 picker<holder>, 并且holder中所重载的操作符除了operator()之外全部被移到了picker内。而picker中的操作符重载的返回的functor也必须套上一个picker: {(U?)4@  
8`Q8Mct$<  
template < typename Right > q]T{g*lT  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const cx_FtD  
  { F&<si:}KB  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); /B.\6  
} ):; &~  
8G; t[9  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > ?DzKqsS'  
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。 x* *]@v"g  
S75wtz)e  
template < typename T >   struct picker_maker hn{]Q@(I  
  { 9F845M  
typedef picker < constant_t < T >   > result; m{9m.~d  
} ; \< <u  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > Ki(qA(r  
  { d@#!,P5 `  
typedef picker < T > result; @G+Hrd6  
} ; <f %JZ4p*  
xPWzm hF  
下面总的结构就有了: coT|t T  
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。 w&jyijk(  
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。 =hxj B*")  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 ;XNe:g.CR  
至此链式操作完美实现。 0%+S@_|  
dnTB$8&  
*&9_+F8ly  
七. 问题3 <e-9We."  
如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。 Qu,W3d  
 ;)s$Et%  
template < typename T1, typename T2 > wkOo8@J\  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const E;.<'t>  
  { ~KHGh29  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); ,#hS#?t   
} OJPx V~y  
}-?_c#G 3  
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: mnZ/rb  
~B;kFdcVXn  
template < typename T1, typename T2 > rCR?]1*Z  
struct result_2 (Gr8JpV  
  { _eb:"(m  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; q4'szDYO2  
} ; fw$/@31AP?  
/6jt 5N&,  
显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢? S 1sNVW  
这个差事就留给了holder自己。 6Qne rd%Ec  
    ukHSHsR  
pp@Jndlg  
template < int Order > nd*9vxM  
class holder; 23?\jw3w  
template <> T4dLuJl  
class holder < 1 > bRT1~)  
  { Cj"+` C)l  
public : @8E mY,{;  
template < typename T > 8 z0j}xY%  
  struct result_1 M]4qS('[  
  { ,r~pf (nz  
  typedef T & result; teH.e!S  
} ; 4Xi _[ Xf  
template < typename T1, typename T2 > S+Z_Qf  
  struct result_2 & 9}L +/,  
  { (jd)sf6Tj[  
  typedef T1 & result; by!1L1[JTt  
} ; 1"? 3l`i  
template < typename T > Sm(X/P=z  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const )'3(=F$+l  
  { 1)yEx1  
  return (T & )r; 4XpW#>  
} BOClMeA4  
template < typename T1, typename T2 > dZcRLLR  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const \H|tc#::{  
  { d/5i4g[q  
  return (T1 & )r1; /.B7y(  
} 0t[|3A~Q  
} ; 2z+Vt_%  
kDI(Y=Fg  
template <> kx&Xk0F_g  
class holder < 2 > t`=TonLb8  
  { PDQC^2Z  
public : T n.Cj5  
template < typename T > ,{==f7|w  
  struct result_1 c-3-,pyM_T  
  { Ks'msSMC  
  typedef T & result; reseu*5  
} ; dz@L}b*  
template < typename T1, typename T2 > jo-jPYH T  
  struct result_2 #^%HJp^  
  { h6J0b_3h4  
  typedef T2 & result; :cU6W2EV  
} ; I/4:SNha  
template < typename T > "2} {lu  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const j#L"fW^GM  
  { s |B  
  return (T & )r;  h0}r#L  
} y"zgpqJ  
template < typename T1, typename T2 > K;kaWV  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const &/QdG= r+  
  { 7|Z=#3INw  
  return (T2 & )r2; 7Nx5n<  
} u&{}hv&FY  
} ; \AFoxi2h  
kS_oj  
Su.imM!  
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> >。 N3/G6wn  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: Mbbgsy3W  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: `! ~~Wf'  
v:/+Oz Y  
return l(i, j) = r(i, j); JxI\ss?O  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) 3j<:g%5  
{l/j?1Dxq  
  return ( int & )i; ab"6]%_  
  return ( int & )j; u@QP<[f  
最后执行i = j; aY`qbJy  
可见,参数被正确的选择了。 PP/EZ^]b  
PF=BXY1<UL  
qyi5j0)W  
 B=)&43)\  
>f)/z$ qn  
八. 中期总结 DD 8uG`<  
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: Cg{V"B:  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 9vIqGz-o  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 WRa1VU&f  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor y[QQopy4:  
NQB a+N  
W)F<<B,  
<zd_-Ysn  
abog\0  
%#5\^4$z|N  
九. 简化 Dsq_}6l{  
很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。 `N<6)MX3>g  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 J-iFA KN  
首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种: Y:o\qr!Y  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 %DyukUJ  
  +-*/&|^等 >fZ N?>`  
2. 返回引用。 Ek'~i  
  =,各种复合赋值等 |5J'`1W  
3. 返回固定类型。 GxH]  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) o8<0#W@S  
4. 原样返回。 b!(ew`Y;  
  operator, )9F o  
5. 返回解引用的类型。 u7PtGN0r%  
  operator*(单目) 4I"%GN[tA  
6. 返回地址。 z"7I5N  
  operator&(单目) BhAWIH8@C  
7. 下表访问返回类型。 M$Sq3m`{!  
  operator[] x? 10^~R  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 %63zQFk  
  operator<<和operator>> h"C7l#u  
U&F1}P$fb  
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。 9)c{L<o}T  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: j:|um&`)  
d7, ZpHt  
template < typename Left > Hlh`d N  
struct value_return (RXOv"''=  
  { ~7CQw^"R@  
template < typename T > \!-IY  
  struct result_1 _LVwjZX[  
  { 5hxG\f#}?  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; _xKuEU}  
} ; ^Om0~)"q  
g5",jTn#  
template < typename T1, typename T2 > Z<_"Tk;!',  
  struct result_2 ,K/l;M5I  
  { 8x)&4o@  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; $] ])FM"b  
} ; =w&bS,a"y  
} ; RSv?imi=  
4lM)ZDg  
.qd/ft2  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait seQSDCsvw*  
5OJ8o>BF  
下面我们来剥离functor中的operator() ot%^FvQ[c  
首先operator里面的代码全是下面的形式: hB?a{#JL  
W|2o^ V  
return l(t) op r(t) Gy;>.:n  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) ?"hrCEHV{9  
return op l(t) Z--A:D>  
return op l(t1, t2) d+caGpaR  
return l(t) op 9\dpJ\  
return l(t1, t2) op 0f_+h %%=  
return l(t)[r(t)] ]n\Qa   
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] 9N+3S2sBx&  
YLX LaC[  
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: Gt4/ax:A@  
单目: return f(l(t), r(t)); |_6V+/?"?`  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); kT-dQ32  
双目: return f(l(t)); z`}<mY E  
return f(l(t1, t2)); %>];F~z  
下面就是f的实现,以operator/为例 0 _n Pq  
(7X|W<xT  
struct meta_divide zh.^> `   
  { (&Kv]--  
template < typename T1, typename T2 > ?IN'Dc9&%-  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) @V\ u<n  
  { :CeK 'A\  
  return t1 / t2; &b__ /o  
} nE&`~  
} ; i]cD{hv  
4Eri]O Ri  
这个工作可以让宏来做: ^ gMkQYo(#  
WX-J4ieL  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ f]_{4Olk  
template < typename T1, typename T2 > \ =%)Y, )"  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; ~|:U"w\[=  
以后可以直接用 7:M`k#oDP  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) x>]14 bLz  
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 icrcP ~$A  
(ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。) MQ#nP_i  
_\2Ae\&c  
xS'Kr.S  
下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体 h&| S*  
ShIJ6LZ  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > ?5IF;vk  
class unary_op : public Rettype ]Pp}=hcD  
  { p{vGc-zP .  
    Left l; _Xqa_6+/  
public : '5)PYjMnH  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} m{w'&\T  
sk%Xf,  
template < typename T > 69"4/n7B?  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const u\y$<  
      { GXnrVI  
      return FuncType::execute(l(t)); ;],Js1 m  
    } gX%"Ki7.  
6(1S_b=a  
    template < typename T1, typename T2 > ?Tlt(%f  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const u\A L`'v  
      { 3a\De(;  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); Oxp!G7qfo  
    } "- ?uB Mz  
} ; n1Wo<$#  
sd5)We  
+^cjdH*  
同样还可以申明一个binary_op j[RY  
h(/& ;\Cr  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > ^$AJV%3wI  
class binary_op : public Rettype %TeH#%[g>\  
  { h}U>K4BJ  
    Left l; vf@toYc[E  
Right r; B'v~0Kau  
public : 1\X_B`xwD  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} . #FJM2Xk  
Y2TXWl,Jk  
template < typename T > m S4N%Q  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const /8? u2 q  
      { lD#S:HX  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); g7;OZ#\  
    } b{Bef*`/  
Djr/!j  
    template < typename T1, typename T2 > Vo;0i$  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const tu slkOE#  
      { O>LqpZ  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); KIGMWS^^  
    } <'N~|B/yZ  
} ; N[zR%(YS  
[OYSNAs *y  
8xb({e4  
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 IcA]B?+  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 3(,c^F  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) 6n:oEXM>  
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。 ILIv43QKM(  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! A D%9;KQ8  
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。。。 !DkIM}.  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 }a"koL  
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) -7IRlP&  
下面是修改过的unary_op HLX  #RQ  
&U_T1-UR2  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > mM2DZ^"j(  
class unary_op 1l s8h  
  { jpkKdQX)  
Left l; jSQM3+`b  
  &e3pmHp'  
public : T`2a)  
v@,`(\Ca'  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} 8K9RA<  
Ww0dU_  
template < typename T > AbL(F#{  
  struct result_1 }p>l,HD  
  { s[;1?+EI  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; "9IR|  
} ; X2mZ~RB(p  
gbu*6&j9  
template < typename T1, typename T2 > q\/xx`L  
  struct result_2 AHzm9U @  
  { mYFc53B  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; $wcTUl  
} ; G6bvV*TRi  
.\+c{  
template < typename T1, typename T2 > p{x6BVw?>  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const Gce[RB:  
  { `0`#Uf_/$  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); iSNbbu#  
} 0E7h+]bh|  
a5/r|BiBK  
template < typename T > r2\ }_pIj  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const Z~K} @  
  { EY@KWs3"H  
  return OpClass::execute(lt(t)); Q2'`K|T  
} sWKv> bx  
kbSl.V%)  
} ; n] 8*yoge  
jfYM*%  
5`QfysR5  
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 kyf(V)APPu  
好啦,现在才真正完美了。 x@*?~1ai  
现在在picker里面就可以这么添加了: y*E{X  
G_}oI|B  
template < typename Right > 44pVZ5c  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const JyePI:B&)j  
  { L7"<a2J  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); X([@}ren  
} 75iudki  
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。 {<zE}7/2-  
wj8\eK)]L  
BkB9u&s^  
X=? \A{Y  
| Pqs)Mb]  
十. bind OI:T#uk5  
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。 On}b|ev  
先来分析一下一段例子 93/`e}P"o  
@h\i<sh!^  
E)]emeG d  
int foo( int x, int y) { return x - y;} _8 l=65GW  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 Q6n8,2*  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 ~ujg250.L  
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。 X{iidTW`xv  
我们来写个简单的。 EcPvE=^c  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: +&* >FeJY  
对于函数对象类的版本: a YY1*^  
u4xJ-Vu  
template < typename Func > lUiO|  
struct functor_trait  nyZ?m  
  { 'i;ofJ[.c  
typedef typename Func::result_type result_type; o3`0x9{  
} ; d>/4z#R}-  
对于无参数函数的版本: z'zC  
r#d]"3tH  
template < typename Ret > Xy9'JVV6  
struct functor_trait < Ret ( * )() > 7'5/T]Z  
  { U+ uIuhz  
typedef Ret result_type; OA7=kH@3c  
} ; %5;kNeD\Fq  
对于单参数函数的版本: )+.AgqxI  
"WqM<kLa  
template < typename Ret, typename V1 > qz 29f  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > hDbZ62DDN  
  { 1?r$Rx<R  
typedef Ret result_type; |[!0ry*N%  
} ; xRF_'|e  
对于双参数函数的版本: ?h8/\~Dw  
P.~sNd oJ  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > FWo`oJeN  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > &A^2hPe}  
  { 7>gW2 m  
typedef Ret result_type; Si|8xq$E;  
} ; 7A  
等等。。。 AI .2os*  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy ve4 QS P  
<4;f?e u  
template < typename Func > mHc2v==X\-  
struct func_return 7VJf~\%1j  
  { 6,]2;'  
template < typename T > ?#__#  
  struct result_1 #|lVQ@=  
  { QYWl`Yqf  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; l> >BeZ  
} ; 5a* Awv}  
.\)p3pC)  
template < typename T1, typename T2 > FFH {#|_1  
  struct result_2 E eCgV{9B  
  { CzT_$v_  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; !" : arK  
} ; *c@]c~hY,  
} ; &J=x[{R  
Sq 2yQSd  
I3?:KVa  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 l1RFn,Tzr  
{K2F(kz?T  
template < typename Func, typename aPicker > "2@Ys* e  
class binder_1 ix}*whW=U  
  { K9Pw10g'  
Func fn; t{/ EN)J  
aPicker pk; 14\!FCe)!  
public : i)e)FhEY6  
O11.wLNH  
template < typename T > v aaZ  
  struct result_1 upH%-)%'  
  { /XW,H0pR  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; lc0ZfC  
} ; dnTXx*I:  
?rV c}  
template < typename T1, typename T2 > 7h/{F({r=  
  struct result_2 o=(>#iVM  
  { [ \Aor[(  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; 0 .p $q  
} ; ;d  >  
kC[nY  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} |zL.PS  
Xq%!(YD|  
template < typename T > ?)5M3 lV3k  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const RbNRBK!{  
  { d_Vwjv&@/"  
  return fn(pk(t)); ,K[B/tD{j  
} }~5xlg$B<<  
template < typename T1, typename T2 > K#{E87G(  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ]H<C Rw  
  { oAp I/o  
  return fn(pk(t1, t2)); l@YpgyqaL  
} #$%gs]  
} ; 9/|i. 2&  
#Ryu`b  
k07) g:_  
一目了然不是么? VbX$i!>8  
最后实现bind `o*g2fW!  
|wj/lX7y  
Lp*T=]C]  
template < typename Func, typename aPicker > Cj):g,[a  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) o [ %Q&u  
  { ss 3fq}  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); wh:`4Yw  
} jW",'1h<n  
^ihXM]1{G  
2个以上参数的bind可以同理实现。 9tC8|~Q  
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。 UwQ3q  
Vt4}!b(O  
十一. phoenix 3B "rI  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: Q<``}:y|>  
|,&!Q$<un  
for_each(v.begin(), v.end(), 7"JU)@ U]  
( U>x2'B v  
do_ .]H]H*wC  
[ hOMFDfhU  
  cout << _1 <<   " , " (*fsv g~  
] y$V{yh[:  
.while_( -- _1), NI s4v(!  
cout << var( " \n " ) @4B2O"z`  
) U w`LWG3T  
); y!!+IeReS  
Da-(D<[0  
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: *Ucyxpu~$  
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 ;+b}@e  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 ]:E]5&VwV}  
那么我们就照着这个思路来实现吧: v V^GIWK  
c[y=K)<Z  
o>`/,-!  
template < typename Cond, typename Actor > Sc~kO4  
class do_while sqZHk+<%  
  { A#  M  
Cond cd; q=1SP@;\6  
Actor act; e<^4F%jSK  
public : A^p $~e\)  
template < typename T > <7] z'  
  struct result_1 nG%j4r ;  
  { VD#^Xy4% r  
  typedef int result_type; !d0@^JbM"  
} ; Xp?Z;$r$  
a@jP^VVk  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} 49zp@a  
T&23Pf1  
template < typename T > rzBWk  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const !3&vgvr  
  { "&+0jfLY+  
  do (P>vI'  
    { d<3"$%C  
  act(t); z"O-d<U5  
  } e#OU {2X  
  while (cd(t)); [1UqMkXtf  
  return   0 ; 6kuSkd$.  
} x+TNF>%' D  
} ; !aEp88u  
u ?Xku8 1l  
zn~m;0Xi  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). v1lj/A  
代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。 P%lLKSA  
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?ZMmUE  
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。 6e*b;{d  
下面就是产生这个functor的类: /(0d{  
_/=ZkI5  
N_ DgnZ7*  
template < typename Actor > 7f$Lb,\y  
class do_while_actor =% JDo  
  { )yK!qu  
Actor act; I^|bQ3sor  
public : 09?<K)_G  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} ?hu 9c  
yN o8R[M  
template < typename Cond > UiEB?X]-l'  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; IyuT=A~Ki  
} ; 7A|jnm  
4>E2G:  
t;1NzI$^  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 ~GeYB6F  
最后,是那个do_ ~<U3KB  
t}FMBG o[  
+J4t0x  
class do_while_invoker %dU}GYL_  
  { /YbL{G )j}  
public : N9ufTlq s  
template < typename Actor > y b G)=0  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const i=a LC*@  
  { @6!JW(,]\  
  return do_while_actor < Actor > (act); `+o.w#cl  
} =KZ4:d5  
} do_; Vel;t<1  
u@E M,o  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? {EUH#':  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 D.6dPzu`  
最后来说说怎么处理break和continue xVyUUzXs  
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  
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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