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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda &t*8oNwSs  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 TA@tRGP>  
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, l`M5'r]l  
}KaCf,O  
{Z?$Co^R  
+.gf]|  
  class filler UU;-q_H6  
  { f?>-yMR|  
public : ;oY(I7  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} s7UhC.>'@  
} ; JJ N(M*;  
BudWbZ5>Ep  
we H@S  
这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决: A}#]g>L  
mS w?2ba  
An8%7xa7  
kh>SrW]B%  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); \\2k}TsB  
{sna)v$;  
,2 g M-  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 vU8FHVytV  
7i+!^Qj?y  
M]4=(Vv+5  
}4\!7]FVYX  
二. 战前分析 \%-E"[!  
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。 b5n]Gp  
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 fZw9zqg  
z3vsz  
MKVfy:g%So  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); x#:BE  
  /* --------------------------------------------- */ M~ i+F0  
vector < int *> vp( 10 ); tkdBlG]!  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); k binf  
/* --------------------------------------------- */ :p\(y  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); /+x#V!zM  
/* --------------------------------------------- */ wzDk{4U  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); 6HEqm>Yau  
  /* --------------------------------------------- */ Ha=_u+@  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); d Y:|Ef|v(  
/* --------------------------------------------- */ } :RT,<  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); %EJ\|@N:  
pT3X/ ra  
c4ZuW_&:  
T<TcV9vM  
看了之后,我们可以思考一些问题: _X,[]+ziu%  
1._1, _2是什么? 8z."X$  
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。 7|+|\ 7l#  
2._1 = 1是在做什么? $TD~k;   
既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。 ~$&:NB1~q  
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。 $KwI}>E4  
7g A08M[O  
I9[1U   
三. 动工 kb"_6,[Ms  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: xb+RRTgj  
"'z,[v 50&  
u{OS6Ky  
XSm"I[.g  
template < typename T > wQD0 vsD  
class assignment 4GU/V\e|  
  { eq@am(#&kY  
T value; W.#}q K" q  
public : G%P>A g  
assignment( const T & v) : value(v) {} 0kNe?Xi  
template < typename T2 > =9qGEkd3  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; }  (kWSK:l  
} ; QQg8+{>  
`1E|PQbWc  
:mXGIRi  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 ;~Q  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment 3d*&':  
GSMk\9SI  
P+)qE6\  
b 0LGH. z4  
  class holder DU5:+" u3  
  { KP[NuXA`  
public : GI2eJK  
template < typename T > j4~7akG  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const m,W) N9 M  
  { HE#,(;1i  
  return assignment < T > (t); 7BL |x  
} ||-nmOy  
} ; g$*/ XSr(  
fm(mO%  
B :.@Qi^  
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: FAQr~G}  
mu6039qy  
  static holder _1; ?S (im  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 qP~WEcH`[  
,?l~rc  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); _j:UGMTi(U  
而不用手动写一个函数对象。 R)0N0gH  
\~JNQ&_o  
+h0PR?  
$& cz$jyY  
四. 问题分析 :J^qjAV  
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。 #O2wyG)oU  
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。 vU=9ydAj?  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 "$XYIuT  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 :83,[;GO2  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 FJP< bREQ  
^4c,U9J=  
五. 问题1:一致性 0U$:>bQ  
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?| 8F#osN  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 63W{U/*aao  
bGbqfO`  
struct holder _f cS>/<a  
  { "j{i,&Y$_  
  // F%xK"l`&  
  template < typename T > xK(IS:HJ*  
T &   operator ()( const T & r) const ~9Z h,p ;  
  { 9ky7r;?  
  return (T & )r; !Eq#[Gs  
} <d5@CA+M  
} ; o^3FL||P#r  
9<yAQ?7 L  
这样的话assignment也必须相应改动: rh@r\ H@j  
"jMqt9ysN  
template < typename Left, typename Right > bS>R5*Zp  
class assignment HF"Eys  
  { ~12_D'8D[  
Left l; "`pNH'   
Right r; N_UQ  
public : tAF]2VV(e  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} \tY"BC4.  
template < typename T2 > et=7}K]l  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } pmD4j8F_  
} ; cv}aS_`f  
<OTWT`G2  
同时,holder的operator=也需要改动: ?hnx/z+uT  
!O|ql6^;  
template < typename T > ebqg"tPN{  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const X0`j-*,FX  
  { (8.{+8o  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); )zU:  
} i[\w%(83Fi  
7paUpQit  
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。 zDD4m`2  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 !xu9+{-  
av-#)E  
return l(rhs) = r; @}Zd (o  
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。 Gqb])gXpl  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: ]4`t\YaT  
;B~P>n}}_]  
template < typename Tp > .u l 53 m  
class constant_t +Mk#9 r  
  { }Z\wH*s`  
  const Tp t; l<(cd,  
public : En(7(qP6}  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} B{C_hy-fw  
template < typename T > ^T:gb]i'Qa  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const ?]c+j1 i  
  { 8V9 [a*9  
  return t; \q "N/$5{f  
} ef=K_, _  
} ; r`j Wp\z  
%Tv^GP{}  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 gY(1,+0-  
下面就可以修改holder的operator=了 `0{ S3v  
5,1{Tv`  
template < typename T > U&UKUACn"  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const 44\cI]!{  
  { /`[!_4i  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); LvcuZZ`1a  
} P ZxFZvE  
]ab#q=  
同时也要修改assignment的operator() XM/vDdR  
Tkw;pb  
template < typename T2 > LH2PTW\b!6  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } }u%"$[I}  
现在代码看起来就很一致了。 a8pY[)^c  
0w %[  
六. 问题2:链式操作 Pao%pA.<  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 <xo-Fv  
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。 06 i;T~Y  
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。 2#vv$YD  
比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。 G,XPT,:%  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct 9XLFHV("  
S|em[D[Y^  
template < typename T > /*$hx@ih  
struct result_1 #]E(N~  
  { ujr(K=E  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; Y ya`&V  
} ; y<- _(^  
JBC$Ku  
那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为: =WG=C1Z  
EHn"n"Y  
template < typename T > /6K Il  
struct   ref krB'9r<wa`  
  { ~6aCfbu%V  
typedef T & reference; ,+`HQdq  
} ; rY0u|8.5Q  
template < typename T > + H_WlYg-  
struct   ref < T &> %0,-.(h  
  { +oc >S  
typedef T & reference; jjzA .8?(7  
} ; 2;$ k(x]  
)JD(`  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: wW2d\Zd&  
4/e60jA  
template < typename T > egk7O4zwP  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const P[ r];e  
  { 47r&8C+&\  
  return l(t) = r(t); f )Z%pgB  
} 17|np2~  
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。 pI.+"Hz  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 =IU*}>#  
l"(6]Z 4  
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 e`K)_>^n#  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: Zg~nlO2  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 lFSe?X^  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 p|+B3  
最后的布局是: $t~@xCi]S  
                Add 0d^Z uTN  
              /   \ <7_KeOLJ  
            Divide   5 ::5E8919  
            /   \ !#2=\LUC  
          _1     3 %JZZ%xc  
似乎一切都解决了?不。 L<V3KS2y  
你可以想象一下一个完整的Lambda库,它必然能够重载C++几乎所有的操作符。假设其重载了10个操作符,那么至少会有10个代表这些操作符的functor类。大体上来讲,每一种操作符所对应的functor都应当能够由链式操作产生别的任意一种操作符所对应的functor。(例如:*_1 = 2既是由operator*的functor产生operator=的functor)。可想而知这样一共能产生10*10=100种产生方式。这是对编码的一个大挑战。 +7V{ABfGl  
如何简化这个问题呢?我们不妨假定,任意一种操作符的functor,都能够产生任意一种操作符的functor,这样,每一种操作符的functor都拥有一样的产生方案。如果某种转换确实是不合法的(例如:A/B=C无论如何也不可能合法),那么在试图产生新functor的时候会出现编译错误。幸好C++的模版是如果不使用就不编译的,因此这种编译错误不会干扰到正常的使用,这正是我们所要的。 zYY$D.  
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: *sw7niw  
O#a6+W"U  
template < typename Right > CZ<~3bEF  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const &HW1mNF9  
Right & rt) const X2|Y  
  { 3+Qxg+<  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); en F:>H4  
} errH>D~  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 *?ITns W<  
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。 Ih}1%Jq  
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。 Sh6JF574T  
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。 +pm[f["C.  
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。 I6!5Yj]O"  
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? mmXm\]r>4  
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/d/L3p  
}x0- V8  
template < class Action > }n_p$g[Nj/  
class picker : public Action ;Q;[*B=kE  
  { &MZ$j46  
public : nlYR-.  
picker( const Action & act) : Action(act) {} +!IQj0&'Y3  
  // all the operator overloaded @Ky> 9m{  
} ; '*^yAlgtt  
l_'[27  
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。 v1JS~uDz  
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: 7dG 79H  
Ys+OB*8AE  
template < typename Right > H5CR'Rp  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const Kv'n:z7Md  
  { WtulTAfN  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); YTQt3=1ii  
} OLGBt  
0MMEo~dih  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > D4Al3fe  
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。 "gtHTqheH  
[H<bh%  
template < typename T >   struct picker_maker 9^"b*&>P  
  { g"s$}5{8:  
typedef picker < constant_t < T >   > result; C?ib_K*  
} ; 1"7Sy3  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > xkNyvqcw  
  { )n49lr6 X  
typedef picker < T > result; :A %^^F%  
} ; 5!YA o\S  
%CwL:.|  
下面总的结构就有了: n% 'tKU\q  
functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。 v~3B:k:?l  
picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。 ml0.$z  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 v2r&('pV  
至此链式操作完美实现。 UJfT!==U  
@vL20O.  
fj7|D'c  
七. 问题3 Jj~EiA  
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。  T9)nQ[  
A[IL H_w  
template < typename T1, typename T2 > NjPDX>R\K  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 8dD2  
  { fDE%R={!n5  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); C51bc6V  
} |7,L`utp  
_=ua6}Xp  
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: ^;,M}|<h  
NN0$}acp  
template < typename T1, typename T2 > Uoya3#4 G  
struct result_2 [ EFMu;q  
  { Djk C  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; Uz cx6sw  
} ; 2%*MW"Q  
{oc igR 0  
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? E$9 Ys  
这个差事就留给了holder自己。 HEL!GC>#  
    c_aZ{S  
Ol"3a|  
template < int Order > MuoF FvAA  
class holder; g%F"l2M  
template <> ~\x:<)  
class holder < 1 > &l$Q^g  
  { %ms'n  
public : kGpa\c g1  
template < typename T > -jgysBw+Xb  
  struct result_1 +3s%E{  
  { M(#m0x B  
  typedef T & result; _&K  
} ; |KB0P@=a  
template < typename T1, typename T2 > :m86 hBE.  
  struct result_2 U\/5;Txy(  
  { yC 77c=  
  typedef T1 & result; y\N|<+G+  
} ; .@ xF6UZ  
template < typename T > +("7ZK?  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const 4Mk-2 Dx  
  { gaA<}Tp,  
  return (T & )r; s9dO,FMs0t  
} `1{N=!U(&  
template < typename T1, typename T2 > vvUSeG\n#j  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const E_KCNn-f  
  { UAR5^  
  return (T1 & )r1; ycFio ,  
} GgaTn!mJt  
} ; Dnc(l(  
rc+C?)S  
template <> =rdY @  
class holder < 2 > 1&fc1uYB4  
  { 3=-4%%[M@  
public : G-9iowS/A  
template < typename T > l5l>d62  
  struct result_1 SIBoCs5  
  { eEhr140  
  typedef T & result; G=;k=oX(  
} ; ?"?6,;F(4  
template < typename T1, typename T2 > Z3[S]jC  
  struct result_2 Y#!h9F  
  { 4f(Kt,0  
  typedef T2 & result; .]aF 1}AI  
} ; Hw#d_P:  
template < typename T > @ HZKc\1  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const uKgZ$-'  
  { XZw6Xtn  
  return (T & )r; JdZ+Hp3.  
} P0 `Mdk371  
template < typename T1, typename T2 > Y(.OF Q  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const 6<K6Y5<6  
  { (KvROV);  
  return (T2 & )r2; ~=R SKyzt  
} ]*7Y~dO  
} ; EUsI%p  
(C]o,7cYS  
6_N(;6kx(  
新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。 1-RIN}CSd  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: Kscd}f)yx?  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: EGl^!.'  
"UwH\T4I  
return l(i, j) = r(i, j); bQ|V!mrN}  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) 1s1=rZ!  
5U_H>oD  
  return ( int & )i; <0S=,!  
  return ( int & )j; S*AERm   
最后执行i = j; Lg"C]  
可见,参数被正确的选择了。 7)h[Zy,A  
?f/n0U4w  
fib}b? vk  
3> /K0N|$  
!|c|o*t{  
八. 中期总结 +2 Af&~T  
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: _)]CzBRq\6  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 !x'/9^i~v  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 1~ $);US  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor G%d (  
ioPUUUb)  
yoAfc  
BB|?1"neg  
# p[',$cC  
ah~Y eJp  
九. 简化 ,^icPQSwc  
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。 6"dD2WV/  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。  @3kKJ  
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: V`@>MOw^d  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 O{ /q-~_  
  +-*/&|^等 JI vo_7{  
2. 返回引用。 H4]Ul eU  
  =,各种复合赋值等 OT&k.!=  
3. 返回固定类型。 | >z3E z  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) G9JAcO1  
4. 原样返回。 (rg;IXAq%  
  operator, ,]b~t0|B  
5. 返回解引用的类型。 vX]Gf4,  
  operator*(单目) ytNO*XoR  
6. 返回地址。 &>H!}"Yk  
  operator&(单目) !Ra*)b "  
7. 下表访问返回类型。 }`+B=h-dW  
  operator[] ``E/m<r:$  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 }<'5 z qS  
  operator<<和operator>> Ks}Xgc\  
,-z9 #t  
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。 KF4PJi;*  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: z5TuGY b<  
%6_AM  
template < typename Left > "n*~Mj Ny  
struct value_return +Jr|z\  
  { p<:!)kt  
template < typename T > 3MRc 4UlB  
  struct result_1 Y3O#Q)-j$  
  { -kbg\,PW  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; [LRLJ_~g5  
} ; awz;z?~  
.H,xle  
template < typename T1, typename T2 > 8zMu7,E  
  struct result_2 IT$25ZF  
  { \}]!)}G  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; )XWP\ h  
} ; |.wEm;Bz  
} ; H'HSD,>(  
U#U]Pt  
SB)5@ nmS  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait ^i:B+ rl  
VcoOeAKL  
下面我们来剥离functor中的operator() *_?dVhxf  
首先operator里面的代码全是下面的形式: 0:b2(^]bg  
RVeEkv[qp  
return l(t) op r(t) _/O25% l  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) +k`!QM>e-  
return op l(t) vv=VRhwF  
return op l(t1, t2) `UBYp p  
return l(t) op 1T[et-  
return l(t1, t2) op &d|r~NhP  
return l(t)[r(t)] (64yg  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] <ZB1Vi9}8  
-I=l8m6L  
很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式: !>1@HH?I\/  
单目: return f(l(t), r(t)); E4hLtc^ +  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); 5<w g 8y  
双目: return f(l(t)); 9*a=iL*Nw  
return f(l(t1, t2)); h9eMcCU  
下面就是f的实现,以operator/为例 5ls6t{Ci  
p QizJ6  
struct meta_divide __.+s32SS$  
  { 4^URX >nx8  
template < typename T1, typename T2 > QVtQx>K`  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) a1@Y3M Q;i  
  { %HJK;   
  return t1 / t2; NC38fiH_N  
} 7.`fJf?  
} ; db6mfx i  
1/"WD?a  
这个工作可以让宏来做: rdJR 2  
s-v  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ H *)NLp  
template < typename T1, typename T2 > \ ^#sU*trr  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; !/wtYI-`  
以后可以直接用 7a~X:#  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) h2D>;k  
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 %V nbmoO  
(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。。。) >FkWH7  
R2 V4#  
Bi{$@n&?f  
下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体 (P$H<FtH  
Gy(=706  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > 87YyDWTn  
class unary_op : public Rettype )+6MK(<"  
  { ->V<DZK  
    Left l; y`=]T>X&x  
public : S;- LIv  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} ctGL-kp  
rh^mJU h  
template < typename T > r3PT1'P?L  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const cMOyo<F#^=  
      { LSRk7'0  
      return FuncType::execute(l(t)); o !U 6?  
    } }B1!gz$YNO  
,l)^Ft`5  
    template < typename T1, typename T2 > 1 .6:#  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 1aTB%F  
      { :*KHx|Q  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); L'kmNVvYN  
    } P ! _rEV  
} ; ;&)-;l7M  
WILMH`  
>=-(UA  
同样还可以申明一个binary_op hr)B[<9  
Bf8jPa/  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >  v%iflCK  
class binary_op : public Rettype \:UIc*S  
  { @qYp>|AF  
    Left l; [;J>bi;3N  
Right r; @ rc{SB  
public : %B.yW`,X  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} %xyou:~0zs  
K9up:.{QQ  
template < typename T > Qr{E[6  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ] @u6HH~^  
      { RtM8yar+sn  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); EU+S^SyZi  
    } =aTv! 8</  
AnX%[W "  
    template < typename T1, typename T2 > |mw.qI|  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const =UfsL%  
      { k5kxQhPf  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); |0f>aZ  
    } r<d_[?1N  
} ; jIyB  
~S,,w1`  
  #^A*  
很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮 c$yk s  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 CTZ8Da^  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) O*FUTZd(J  
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。 "[ZB+-|[0  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! /x p|  
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。。。 }xh$T'M8  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 oc>{?.^  
这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan) ,1+y/{S  
下面是修改过的unary_op 5l UF7:A>#  
)O@]uY  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > 9~/J35  
class unary_op <"my^  
  { R[hzMU}KB  
Left l; 4J/}]Dr5  
  7\s"o&G  
public : LAS'u "c|  
2so!  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} 8b;1F Q'  
f@|A[>"V  
template < typename T > J`].:IOh  
  struct result_1 oUQ,61H  
  { ^Xq 6:  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; TI,&!E?;  
} ; FwkuC09tI  
HOJs[mqB%  
template < typename T1, typename T2 > `3WFjU 5a  
  struct result_2 P"8~$ P#  
  { kr9*,E9cv  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; %|q>pin2  
} ; sl`s_$J  
~lsl@  
template < typename T1, typename T2 > !u[eaLxV  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const +b3RkkC  
  { 1e{IC=  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); ,NyY>~+  
} {CGUL|y  
_C*fs< #  
template < typename T > @] DVD  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const }o?APvd  
  { S79;^X  
  return OpClass::execute(lt(t)); eoG$.M"  
} |Sy<@oq  
Pama#6?OPh  
} ; qGB{7-ru  
iW%I|&  
H2jgO?l;!  
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 nG'&ZjA  
好啦,现在才真正完美了。 Rnr(g;2  
现在在picker里面就可以这么添加了: Q/(K$6]j  
lvBx\e;7P  
template < typename Right > ?R$F)g7<  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const qzKdQ&vO  
  { 2db3I:;E  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); ZQ%'`q\c  
} 8m\7*l^D:  
有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。 0uOkMuy<  
rrBsb -  
xSsa(b  
- -HZX  
H Y&DmE  
十. bind [S9K6%w_!  
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。 ;5S9y7[i|  
先来分析一下一段例子 BW}U%B^.  
qG?Qc (  
-w}]fb2Q>  
int foo( int x, int y) { return x - y;} C'.L20qW  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 Bn#?zI  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 j7$e28|_n  
可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。 !sQY&*  
我们来写个简单的。 ZojI R\F^  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: ff,pvk8N5  
对于函数对象类的版本: _VRpI)mu  
Vt %bI0#  
template < typename Func > l1OE!W W  
struct functor_trait P2BWuh F  
  { +./H6!  
typedef typename Func::result_type result_type; e,vvzs o  
} ; 1PQ~jfGi  
对于无参数函数的版本: nYR#  
Wz49i9e+d  
template < typename Ret > [q) 8N  
struct functor_trait < Ret ( * )() > -:Da&V  
  { 0WZ_7C?  
typedef Ret result_type; -Ta9 pxZk  
} ; 8dZSi  
对于单参数函数的版本: Lsq A**=  
iNtaDX| %/  
template < typename Ret, typename V1 >  *'.|9W  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > `scR*]f1+  
  { #~}nFY.  
typedef Ret result_type; Wu c S:8#|  
} ; ZM !CaR  
对于双参数函数的版本: 9kN}c<o  
B(LWdap~  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > y&q*maa[  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > Fq~yL!#!  
  { ,Ys %:>?  
typedef Ret result_type; ZRh~`yy  
} ; =9'RM>  
等等。。。 F\JM\{&F  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy #>b3"[ |  
;f0I 8i,JN  
template < typename Func > "pi=$/RD9  
struct func_return ]HKQDc'  
  { c }Ft^Il  
template < typename T > OE_XCZ!5P  
  struct result_1 ?26I,:;  
  { Q('r<v96  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; `5cKA;j>b  
} ; |oH,   
#%a;"w  
template < typename T1, typename T2 > D.B.7-_8  
  struct result_2 s @&`f{  
  { rdl;M>0@  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; y I HXg#  
} ; AK,J7  
} ; 4IB9 ,?p  
p `8 s  
0bceI  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 .0S~872  
Uol|9F  
template < typename Func, typename aPicker > B:b5UD  
class binder_1 \\r)Ue]  
  { 2Nu=/tMN  
Func fn; "Gfh,e  
aPicker pk; q+H%)kF  
public : 6]V4muz#c  
bU>U14ix<  
template < typename T > *g:4e3Iy  
  struct result_1 Fsmycr!R  
  { E ]A#Uy  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; RkH W   
} ; x[wq]q#*  
fM]+SMZy  
template < typename T1, typename T2 > @K\~O__  
  struct result_2 q}`${3qQ3  
  { nW PF6V>  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; _GXk0Ia3`  
} ; j~2{lCT  
5gb|w\N>  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} v~f HYa>  
A;;fACF8e  
template < typename T > 7]U"Z*  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const [;r)9mh7  
  { |'.*K]Yp  
  return fn(pk(t)); 1Ce@*XBU  
} yQ_B)b  
template < typename T1, typename T2 > 2KB\1&N  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const !*s?B L  
  { iqC|G/  
  return fn(pk(t1, t2)); _7Rr=_1}  
} 4^p5&5F  
} ; JmF l|n/H  
iQ tN Aj  
o1-m1<ft  
一目了然不是么? 3B1XZm  
最后实现bind #ZJ _T`l  
h%o%fH&F!  
gy,ht3  
template < typename Func, typename aPicker > Fu SL}P  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) Pj#<K%Bz  
  { Gy9$wH@8  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); ]mo-rhDsM  
} eK6hS_E  
Fz3fwLawI  
2个以上参数的bind可以同理实现。 6%'.A]"  
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。 8UW^"4  
J ][T"K  
十一. phoenix q-  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: M`. tf_x  
!S^AgZ~  
for_each(v.begin(), v.end(), T m_bz&Q  
( yWg@v +  
do_ T_s _p  
[ Y#!UPhg<  
  cout << _1 <<   " , " 4E; VM{  
] I!^;8Pg  
.while_( -- _1), !9u|fnC9  
cout << var( " \n " ) J4QXz[dG  
) 931bA&SL=/  
); aH 4c02s$  
E[2m&3&  
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: N^#ZJoR  
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 I(]}XZq  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 J@^8ko  
那么我们就照着这个思路来实现吧: =+/eLKG  
'z0:Ccbj  
H;?{BV  
template < typename Cond, typename Actor > '{a/2 l  
class do_while y[`l3;u:'  
  { _a5d?Q9Z  
Cond cd; pf%=h |  
Actor act; !g?|9  
public : *?Lv3}E  
template < typename T > (*Z)(O*z  
  struct result_1 hLI`If/+K  
  { W}--p fG  
  typedef int result_type; qmnZAk  
} ; !2 LCLN\  
NMW#AZVd  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} kjW+QT?T&  
ZO!I.  
template < typename T > Qt iDTr  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 3[\iQ*d }B  
  { J{l1nHQZSu  
  do )hd@S9Z.Y  
    { VCu{&Sh*  
  act(t); u6M.'  
  } g$7{-OpB  
  while (cd(t));  !;EjB*&  
  return   0 ; Fgkajig  
} [OjF[1I)u  
} ; ?5U2D%t  
 +EFgE1w  
g'p K  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). +1Vjw'P  
代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。 CAWA3fcQp  
其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。 0]>u )%  
因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。 +!k&Yje  
下面就是产生这个functor的类: H9KKed47d/  
N8!cO[3Oh  
{s)+R[?m<o  
template < typename Actor > q`|LRz&al  
class do_while_actor x9$` W  
  { _.>QEh5"5  
Actor act; 2{]`W57_=  
public : aiQ>xen5C5  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} ZtV9&rd7  
]Oh@,V8  
template < typename Cond > <p}R~zk  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; aHs^tPg  
} ; {n(b{ ibl  
;6gDV`Twy  
j Yx38_5e  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 -#0qV:D  
最后,是那个do_ tna .52*/  
@xQgY*f#  
F|F]970  
class do_while_invoker $i&e[O7T;  
  { L=c!:p|7)  
public : 4A@NxihH  
template < typename Actor > 3j,Q`+l/6d  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const A54N\x,  
  { Dakoqke  
  return do_while_actor < Actor > (act); V7GRA#|  
} flk=>h|  
} do_; rJPb 3F  
K2 he4<  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? 6^%UU o%  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 LL]zT H0  
最后来说说怎么处理break和continue qgE 73.!`6  
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。 wDcj,: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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