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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda +V*FFv  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 [P`t8  
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, "2:]9j  
13(JW  
l9 RjxO.~U  
(@Q@B%!!K  
  class filler 7Wub@Mp  
  { v WKUV|  
public : vB(tpki|  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} ._JM3o}F  
} ; )u~LzE]{_  
GGHe{l  
P_)h8-!+ $  
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: $'!r/jV  
'#d`K.;_b.  
Yy]^_,r  
m'H%O-h\  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); VaQqi>;\  
Xi3:Ok6FZ  
`Cy-*$$  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 v~i/e+.h>y  
b}63?.M{  
8*y hx  
w]Z*"B&h  
二. 战前分析 )+T\LU  
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。 `[x`#irD  
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 3 " fBp  
;QbMVY  
_/0vmgQ&  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); I\J ^@&JE  
  /* --------------------------------------------- */ hhQLld4  
vector < int *> vp( 10 ); Stqlp<xy  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); *k$&U3=  
/* --------------------------------------------- */ Om`VQ?  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); Nb/W+& y  
/* --------------------------------------------- */ 6rlafISvO  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); #M$Gj>E%4  
  /* --------------------------------------------- */ ~_^#/BnAl  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); *|S.[i_7  
/* --------------------------------------------- */ $w{!}U2+-  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); & yFS  
g/Q hI  
-m*IpDi  
Z%_"-ENT  
看了之后,我们可以思考一些问题: M_@%*y\o  
1._1, _2是什么? 3dm lP2  
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。 ir^%9amh  
2._1 = 1是在做什么? #;ez MRKM"  
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。 ] ;X[xs  
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。 Q _Yl:c  
&qfnCM0Y  
(dZu&  
三. 动工 }c/p+Wo  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: ox9$aBjJ  
/~`4a  
IK~'ke  
R:49Gn:F  
template < typename T > 7=$@bHEF#*  
class assignment ~Y- !PZ  
  { fjc8@S5x9j  
T value;  s~A#B)wB  
public : HnDz4eD  
assignment( const T & v) : value(v) {} E?L^ L3s  
template < typename T2 > <!+T#)Qi  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } 5>E]C=maD  
} ; v[3QI7E3  
@O&<_&  
'<Nhq_u{  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 pZpAb+  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment 9VEx0mkdd  
M Y2=lT  
 3M5+!H  
A;ti$jy  
  class holder :S_3(/} \  
  { }O7!>T  
public : saPg2N,  
template < typename T > n[`KhRN  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const axpn*(yE  
  { ]"T1clZKd(  
  return assignment < T > (t); d[t+iBP;)  
} fxcCz 5  
} ; LQr+)wI  
m })EYs1  
vIK+18v7  
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: yE3l%<;q  
q_G O;-b{  
  static holder _1; 5(qc_~p^  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 m7n8{J1O2  
:Qekv(z  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); /W @k:  
而不用手动写一个函数对象。 (G#QRSXc\  
]?/7iM  
wpW3%r;9  
\0'0)@uziQ  
四. 问题分析 j_#oP  
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。 &1(PS)s  
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。 j3kcNb  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 F8T.}qI  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 ' Akt5q  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 IFd2r;W8  
u@ psVt   
五. 问题1:一致性 Ic,V ,#my  
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?| w<54mGMOLr  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 u,f$cR  
LNU#NJ^Axt  
struct holder _(&XqEX  
  { Co%EJb"tk  
  // +_E\Omcw  
  template < typename T > %I 3D/!%  
T &   operator ()( const T & r) const A@I( &Z  
  { \as^z!<  
  return (T & )r; ^vQ,t*Uj=  
} WdvXVF  
} ; {G^f/%  
,%uK^U.zk  
这样的话assignment也必须相应改动: 6_#:LFke  
rgOc+[X  
template < typename Left, typename Right > 1P17]j2C  
class assignment *53@%9 {u  
  { UOwEA9q%  
Left l; [$bK%W{f  
Right r; X":T>)J-  
public : 1[&V6=n  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} =8!FY"c*  
template < typename T2 > },W<1*|  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } SJXA  
} ; `uN}mC!r]  
btV Tt5  
同时,holder的operator=也需要改动: ys#V_ysb  
{"x>ewAf  
template < typename T > h jCkj(b  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const |8:IH@K*  
  { QwaAGUA  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); #,4CeD|(D,  
} ER ^#J**  
d>f.p"B.gj  
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。 K\2UwX  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 n=+K$R  
hj_%'kk-A  
return l(rhs) = r; |~y>R#u8pm  
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。 X^!1MpEQ  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: XC D&Im  
-x)zyq6  
template < typename Tp > OK6c"*<z  
class constant_t ~$PQ8[=  
  { E<|p9,M  
  const Tp t; x^J}]5{0  
public : Z|h&Zd1z  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} F*bmV>Qq  
template < typename T > N!u(G  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const IQ`#M~:  
  { "0&+ `7  
  return t; yHka7D  
} ?<l,a!V'6  
} ; )l|/lj  
j?YZOO>X  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 eVVm"96Q.;  
下面就可以修改holder的operator=了 Jbmi[` O  
X;hV+| Bo  
template < typename T > `h:$3a:5  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const PS13h_j  
  { "|\G[xLOaW  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); [YsN c  
} RJz$$,RU  
["N)=d|LS  
同时也要修改assignment的operator() [xTu29X.  
Wsz-#kc\[  
template < typename T2 > CSUXa8u7  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } yJ\K\\]  
现在代码看起来就很一致了。 {hS9FdWA;  
_I"T(2Au  
六. 问题2:链式操作 }.nHT0l  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 ;^Q - 1  
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。 )2Ru} -H  
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。 o@&Hc bN^  
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。 Rh[%UNl  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct YA";&|V  
O}Ipg[h  
template < typename T > #- l1(m  
struct result_1 =B0#z]qu  
  { b3>`%?A  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; [>rX/a%c  
} ; |#y+iXTJ   
9Y6Ear .W  
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: ?)8OC(B8q  
NrHh(:  
template < typename T > Y-0o>:SM  
struct   ref jD`p;#~8  
  { s.9)? < [  
typedef T & reference; h{J=Rq  
} ; 4Ou|4WjnL  
template < typename T > #RJFJb/  
struct   ref < T &> qs["&\@  
  { >~nc7j u  
typedef T & reference; T i{~  
} ; u_;&+o2  
[m}58?0~x  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: >+9f{FP 9  
l"C)Ia&/  
template < typename T > ^lt;K{  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const 8hKyp5(%l  
  { K&\3j-8^  
  return l(t) = r(t); H{XD>q.  
} QSaJb?I  
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。 z_A:MoYf o  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 @(~ m.p|  
;RmL'  
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 +&U{>?.u  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: ~O;'],#Co  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 &fIx2ZM[  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 " ,qcqG(  
最后的布局是: JfrPK/Vn  
                Add 'ot,6@~x>  
              /   \ :~% zX*   
            Divide   5 A`H&" A  
            /   \ ^2|G0d@.:  
          _1     3 Q9[$ 8  
似乎一切都解决了?不。 [pc6!qhDG&  
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。 7jf%-X  
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。 o:.6{+|N  
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: WgV'T#*  
Dd=iYM m7  
template < typename Right > ]Uy cT3A  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const Me.t_)  
Right & rt) const hPM:=@ N$  
  { <+/:}S4w)  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); AzfYw'^&9  
} r N.<S[  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 cc$L56q  
XXX指的是原来的functor的类型,picker_maker<T>是一个类型变换的trait,如果T是一个常量,那么他会返回constant_t<T>,否则返回T本身。 .;:jGe(  
因此如果该函数声明在assignment的内部,那么就实现了连等,如果声明在的dereference(解引用)的内部,就允许(*A = B)的行为发生。 G OzV#  
最后,如何把这些函数塞到各个functor的声明里边呢?当然可以用宏,但是。。。大家都知道这样不好。 =s\RK   
除了宏之外还可以用的方式就是继承。我们可以写一个类叫做picker,该类实现了所有的如上的产生函数。然后让所有的functor继承自它。 ,)CRozC\}K  
且慢,也许立刻就有人跳出来说:这样的话那个XXX怎么写呢?这样不是会导致循环依赖么?这样不是会有downcast么? [^J2<\<0  
正解,让picker做基类确实不是一个好主意。反过来,让picker继承functor却是一个不错的方法。下面是picker的声明: V*|#j0}b  
'/h~O@Rw  
template < class Action > 9T#JlV  
class picker : public Action M<s Y_<z  
  { (ohza<X;6  
public : Ep@NT+VnI  
picker( const Action & act) : Action(act) {} )Q!3p={S*  
  // all the operator overloaded l$:.bwXXO  
} ; 3=SN;cn  
rl <! h5  
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。 |PI]v`[  
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: YTtuR`  
@ZD/y %e  
template < typename Right > #4iiY6  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const T\Zq/Z\  
  { g#=~A&4q  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); HifU65"8  
} :EX H8n&|  
W/U_:^[-  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > Q]?Lg  
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。 oQkY@)3.w  
2K 8?S  
template < typename T >   struct picker_maker T.=du$  
  { jMT];%$[  
typedef picker < constant_t < T >   > result; ,sM>{NK 9R  
} ; I>]t% YKj  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > jv"^_1  
  { /f:)I.FUm  
typedef picker < T > result; ~4{E0om@  
} ; &SzLEbU!  
ice7J2r_  
下面总的结构就有了: w84 ] s%y  
functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。 CD]2a@j {  
picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。 iz2I4 _N  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 f> u{e~Q,  
至此链式操作完美实现。 lO+<T[  
)BuS'oB  
B>^5h?(lt  
七. 问题3 e<wRA["  
如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。 ]Tje6i F  
`%2e?"OOJ  
template < typename T1, typename T2 > h-XMr_F  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const H& #Od?  
  { UL/|!(s  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); A/ eZ!"Y  
} DIk\=[{2q  
:qx>P_&y}z  
很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2: X9:(}=E V  
)$#r6fQO  
template < typename T1, typename T2 > 4{'0-7}  
struct result_2 >!j= {hK  
  { @~!1wPvF`I  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; u5f+%!p  
} ; X^tVq..0  
hIj[#M&6  
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? +s6 wF{  
这个差事就留给了holder自己。 u}QB-oU  
    eQk ~YA]K  
kRs24 =  
template < int Order > 3:$hC8  
class holder; CI+dIv>  
template <> D_6GzgZ  
class holder < 1 > 8s4y7%,|  
  { VV(>e@Bc4  
public : )Oq N\  
template < typename T > J&{qe@^  
  struct result_1 U! F~><  
  { .+G),P)   
  typedef T & result; w;.'>ORC  
} ; (~oUd 4  
template < typename T1, typename T2 > ,L+tm>I  
  struct result_2 l`2X'sw[/  
  { 29"eu#-Qj  
  typedef T1 & result; yQ4]LyS  
} ; PXGS5,  
template < typename T > =*.Nt*;;  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const uQN8/Gy*J  
  { "(}xIsy  
  return (T & )r; 7N^9D H{`  
} DBl.bgf  
template < typename T1, typename T2 > 4BG6C'`%  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const 6Q,-ZM=Z_p  
  { b 2n.v.$G  
  return (T1 & )r1; (NUk{MTX  
} BRP9j y  
} ; 09"C&X~  
d"+zDc;  
template <> L0SeG:  
class holder < 2 > lTPo2-j/eK  
  { 4-[L^1%S[  
public : Wy%q9x]}  
template < typename T > |KF X0*70  
  struct result_1 4KE"r F  
  { RqW ZhHI1M  
  typedef T & result; lhTjG,U=  
} ; XOO!jnQu  
template < typename T1, typename T2 > |,bsMJh0  
  struct result_2 #d%'BUde  
  { nM  D^x  
  typedef T2 & result; ~C< X~$y&  
} ; i8I%}8  
template < typename T > \t'(&taX<  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const D%umL/[]  
  { Y((s<]7  
  return (T & )r; c&2ZjM  
} Qvs}{h/  
template < typename T1, typename T2 > 6%NX|4_  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const 7]Y Le+Ds  
  { aksyr$d0V<  
  return (T2 & )r2; oD_je~b)  
} ys:1%D,,_  
} ; 9g+/^j^>?f  
XJsHy_6  
7f#[+i  
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> >。  ~%_$e/T  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: ivC1=+  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: ^ng#J\  
,"  
return l(i, j) = r(i, j); DDn@M|*$  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) [o<R#f`  
Wm4@+ }  
  return ( int & )i; (E59)z -  
  return ( int & )j; OwV>`BIwns  
最后执行i = j; /HgdTyR)  
可见,参数被正确的选择了。  @jO3+  
/K2VSj3\  
( =0W[@k  
Y$!K<c k  
oAe]/j$  
八. 中期总结 Ojq>4=Z\  
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:  db^S@}  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 ZO{uG(u  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 D4<nS<8  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor gxpR#/(E~  
\-N 4G1  
P %f],f  
eX7Ev'(H  
z:bxnM2\  
EcrM`E#kaZ  
九. 简化 UvRa7[<y%%  
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。 bKj#HHy\I  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 k'}}eu/ q  
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: aiGT!2  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 /]2-I_WB  
  +-*/&|^等 +[8s9{1{C  
2. 返回引用。 1.!rq,+>1  
  =,各种复合赋值等 `%p}.X  
3. 返回固定类型。 |Y|{9Osus  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) Lg pj<H[  
4. 原样返回。 Bu">)AnN  
  operator, &\4AvaeA8y  
5. 返回解引用的类型。 e@*Gnh<&  
  operator*(单目) YUJlQ2e(  
6. 返回地址。 G*2bYsnhX  
  operator&(单目) ZN-J!e"`  
7. 下表访问返回类型。 @4Z>;  
  operator[] l;}D| 6+_W  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 7)S`AQ2:)  
  operator<<和operator>> sh[Yu  
+b1(sk=4z  
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。 KG6ki_  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: }legh:/*?O  
Y>geP+ -  
template < typename Left > 3]WIN_h  
struct value_return `DIIJ<;g  
  { y_M<\b  
template < typename T > ^%-$8sV  
  struct result_1 R<{bb'  
  { 'A .c*<_  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; :,%~rR  
} ; qEPvV  
b>=MG8  
template < typename T1, typename T2 > eWS[|' dl  
  struct result_2 J?Brnf.  
  { R}c,ahd  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; jhrmQS  
} ; lrB@n?hk  
} ; ' Dv `Gj  
x$d3 fsEE  
1%Xwk2l,8b  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait z(d@!Cd  
j9u/R01d  
下面我们来剥离functor中的operator() 8o#*0d|  
首先operator里面的代码全是下面的形式: 3P~I' FQ  
JO\Tf."a\  
return l(t) op r(t) w'z ?1M(*  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) (g xCP3  
return op l(t) .^j #gE&B  
return op l(t1, t2) A9\m .3jo  
return l(t) op ."Wdpf`~  
return l(t1, t2) op $, 4;_4t  
return l(t)[r(t)] exrsYo!%  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] 0H,1"~,w]  
0gO<]]M?  
很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式: pXf@Y}mH  
单目: return f(l(t), r(t)); MEMD8:['  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); dOh'9kk3  
双目: return f(l(t)); ,L%\{bp5  
return f(l(t1, t2)); Jaz|b`KDj  
下面就是f的实现,以operator/为例 &cztUM(  
3IQ)%EN  
struct meta_divide cZI )lX  
  { Fj}|uiOQUS  
template < typename T1, typename T2 > sc'QNhrW  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) .| CcUmx  
  { H((! BRl  
  return t1 / t2; jjbBv~vs  
}  /B)ZB})z  
} ; o:B?gDM  
+6 t<FH  
这个工作可以让宏来做: h1@|UxaE#  
^_ <jg0V  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ ON#\W>MK?  
template < typename T1, typename T2 > \ Ry>c]\a]  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; wr{03mQHxp  
以后可以直接用 7^,C=2  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) wEL$QOu$  
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 RB<LZHZI  
(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。。。) @Aa$k:_  
0jCYOl  
{;0j9rr  
下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体 n B4)%  
OrP-+eg  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > tn\Y:  
class unary_op : public Rettype Jcf'Zw"\  
  { -BUxQ8/,  
    Left l; fTiqY72h  
public : 7NC"}JB&  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} su.hmc  
Kn3qq  
template < typename T > 9n{tbabJ  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 0STtwfTr:  
      { `&$"oW{HW  
      return FuncType::execute(l(t)); eq.K77El{J  
    } ?:l3O_U 5  
(pM5B8U  
    template < typename T1, typename T2 > _[;>V*?zp5  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const f`'?2  
      { ry9%Y3  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); jn vJ`7zFP  
    } x*td nor&  
} ; ETvn$ Jdp  
m[ *)sm  
K  +n  
同样还可以申明一个binary_op v}p'vh^8B  
(t'hWS  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > }~pT saw  
class binary_op : public Rettype ;okFm  
  { {<0=y#@u  
    Left l; K{)N:|y%!$  
Right r; x95[*[  
public : (|%YyRaX  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} \jLn5$OW  
[=*c8  
template < typename T > ~EJVlj i  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const $g&,$7}O_  
      { `Wq4k>J}*  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); DM"nxTVre  
    } l>K z5re^  
SXX6EIJr|  
    template < typename T1, typename T2 > d`]| i:*q  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const >7%Gd-;l  
      { 6 ,jp-`  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); 2{ ^k*Cfd  
    } bOR1V\Jr$q  
} ; } LuPYCzpu  
7A0D[?^xe  
<Stfqa6FJ  
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 3LXS}~&  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 zK.%tx}+=k  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) _SU%ul  
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。 U~!yGjF  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! JU^ {!u  
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。。。 YC!Tgb~H  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 S[p.`<{J  
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) `I*W}5  
下面是修改过的unary_op a1V+doC  
=TImx.D:  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > p H&Tb4  
class unary_op p.{9OrH(4  
  { J9s4lsea  
Left l; m$nT#@l5bH  
  E`vCYhf{  
public : ["4sCB@Tr  
r$3{1HXc  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} K/oC+Z;K  
}bj dK  
template < typename T > E]z Td$v6  
  struct result_1 FPM@%U  
  { S3cjw9V  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; QwaCaYoh  
} ; ,E&PIbDL1  
U@ #YKv  
template < typename T1, typename T2 > lMpjE  
  struct result_2 u=a5Z4N'  
  { 8Ar5^.k  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; C$MaJHkiF  
} ; }9n{E-bj*  
u\~dsD2)q  
template < typename T1, typename T2 > CiE  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const i <KWFF#  
  { *=]hc@  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); EdQ:8h  
} {d`e9^Z:  
~udi=J |  
template < typename T > *Xh)22~T  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const KA)9&6  
  { :W'Yt9v)  
  return OpClass::execute(lt(t)); cID{X&or  
} #:rywz+  
YGp8./ma<I  
} ; j^DoILw  
J }?F4  
c_#\'yeW  
该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug !acm@"Ea  
好啦,现在才真正完美了。 <gU^#gsGra  
现在在picker里面就可以这么添加了: fIOI  
m/#)B6@A  
template < typename Right > ?-^eI!  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const @^47Qgj8 U  
  { * b+ef  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); S{cy|QD  
} NYwE=b~I  
有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。 O+vuv,gNi  
5mNd5IM  
fp^!?u  
r5ONAa3.  
[}snKogp  
十. bind ,DrE4")4  
既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。 eil"1$k  
先来分析一下一段例子 -)%l{@Mr  
Y{P0?`  
L\L/+yNv:G  
int foo( int x, int y) { return x - y;}  M1>< K:  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 T/NeoU3 p  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 >"qnuv G  
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。 2CX'J8Sy  
我们来写个简单的。 FX QUj&9  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: W7 9wz\a  
对于函数对象类的版本: I f9t^T#  
-3 .Sr|t  
template < typename Func > $5XE'm  
struct functor_trait RJ/4T#b"+  
  { d+ P<nI/|  
typedef typename Func::result_type result_type; Hk'D@(h S  
} ; M*|,05>  
对于无参数函数的版本: X-$~j+YC  
 Dh=?Hzw  
template < typename Ret > =b{wzx}e  
struct functor_trait < Ret ( * )() > ^8p=g -U\  
  { =<ngtN  
typedef Ret result_type; fi*@m,-  
} ; 37Z@a!#  
对于单参数函数的版本: APydZ  
%3B0s?,I  
template < typename Ret, typename V1 > p^u;]~J O  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > SGi(Zkc  
  { 9os>k*  
typedef Ret result_type; SJ(<u2J]  
} ; WP/?(%#Y  
对于双参数函数的版本: {C6,h#|pg  
JHN{vB  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > .EJo 9s'  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) >  u>R2:i  
  { ~\;s}Fv.  
typedef Ret result_type; : b9X?%L~  
} ; zo!e<>o  
等等。。。 HE>6A|rgDr  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy @w?y;W!a>  
-:mT8'.F-  
template < typename Func > Pc"g  
struct func_return s];jroW@u  
  { 2$G,pT1J  
template < typename T > 5Q $6~\  
  struct result_1 3[*E>:)qh  
  { zQpF, N<b  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; qX,T X 3  
} ; KmUH([#  
0O,Q]P 82f  
template < typename T1, typename T2 > kkvG=  
  struct result_2 u">KE6um  
  { F#<$yUf%  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; /XfE6SBz  
} ; puE!7 :X7  
} ; UBj"m<  
gaBVD*>  
yL ?dC"c  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 3m2hB%SNb  
H_ecb;|mP  
template < typename Func, typename aPicker > uH"W07  
class binder_1 Ze?(N~  
  { ()Cw;N{E  
Func fn; )HaW# ,XB  
aPicker pk; -OvzEmI"  
public : 3b9SyU2  
Tj[=E  
template < typename T > G]DSwtB?D  
  struct result_1 BH@b]bEJ  
  { M.*3qWM  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; !:zWhu,  
} ; m+3U[KKvG  
J%|n^^ /un  
template < typename T1, typename T2 > iS/faXe5  
  struct result_2 v;=| -y  
  { Z+3j>_Ss  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; "}91wfG9  
} ; :h(r2?=7  
uaiCyh1:  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} # Vq"Cf  
N51g<K  
template < typename T > *{#l0My  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const \R}`S`fIw`  
  { y?r:`n  
  return fn(pk(t)); h3udS{9 '8  
} ,sk0){rW  
template < typename T1, typename T2 > e [}m@a  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const dI$U{;t  
  { qhIO7h  
  return fn(pk(t1, t2)); ]CL9N  
} O)Wc\-  
} ; !+F6Bf  
KeIk9T13O  
OS.oknzZZ  
一目了然不是么? xklXV  
最后实现bind })Pq!u:3  
L)mb.U$`c|  
mqIcc'6f  
template < typename Func, typename aPicker > ruf*-&Kr7  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) Gl@-RLo  
  { /4Q^L>a  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); < gtqwH]   
} s .xJ},E9  
piy_9nk  
2个以上参数的bind可以同理实现。 [=otgVteN"  
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。 m:sT)  
xGU~FU  
十一. phoenix >U2[]fu  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: "j]85  
;`(l)X+7  
for_each(v.begin(), v.end(), 4?vTuZ/ M  
( xi!CZNz  
do_ |+|q`SwJ  
[ Af V a[{E  
  cout << _1 <<   " , " c-ud $0)c  
] 0~;Owu  
.while_( -- _1), mh8{`W&  
cout << var( " \n " ) yH:gFEJ:x  
) :I)WSXP9h  
); {)c2#h  
Js706  
是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧: e 2@{Ab  
首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor GmJ4AYEP  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 ~dpU D F  
那么我们就照着这个思路来实现吧: foi@z9  
#K[UqJ+x  
 oRbG6Vv/  
template < typename Cond, typename Actor > :hA=(iz  
class do_while <691pk X  
  { 7H~J?_  
Cond cd; a'U}.w}  
Actor act; eOdB<He36  
public : tzKIi_2  
template < typename T > wVw?UN*rm;  
  struct result_1 ;]/emw=a  
  { aJmSagr69C  
  typedef int result_type; 7v8V0Gp  
} ; .>.B  
:zW I"  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} z3\WcW7|  
?)# qBE ]  
template < typename T > I1 Jo8s  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const YH 5jvvOI  
  { h yPVt6Gkj  
  do ^V1iOf:  
    { -F+ )N$CW  
  act(t); I>(3\z4s  
  } Uh9p ,AV  
  while (cd(t)); p;P"mp\'  
  return   0 ; |lnMT)^D  
} sFvu@Wm'7W  
} ; LxcC5/@\~(  
&m8#^]*  
?hXeZB+b4  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). [X"F}ph  
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。 Ep.Q&(D >  
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。 \9Z1'W  
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。 e)#O-y  
下面就是产生这个functor的类: f<$>?o&y  
91Fx0(  
z;#DX15Rj  
template < typename Actor > h.~:UR*   
class do_while_actor 3 W%Bsqn  
  { 9}=]oX!+V  
Actor act; `[&) X  
public : NQFMExg,  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} S-4C >gM  
eL vbPE_  
template < typename Cond > tJ_6dH8Y  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; sv g`s,g  
} ; 8 BHtN  
?3 #W7sF  
N 9.$--X}D  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 2$fFl,v!z  
最后,是那个do_ >E9:3&[F  
>R9_ ;  
na5:)j4<  
class do_while_invoker oC~8h8"l  
  { v4pFts$J  
public : o)(N*tC  
template < typename Actor > x=/`W^t2  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const +# 38  
  { IQ5H`o?[B  
  return do_while_actor < Actor > (act); sy ]k  
} TSl:a &  
} do_; {hXIP`  
&sbKN[xM  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? RW?F{Jy{  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 WRq:xDRn0  
最后来说说怎么处理break和continue iEA$`LhO\A  
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。 ]d}h`!:  
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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