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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda F{<5aLaYti  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 U@G"`RYl  
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, HcRa`Sfc]/  
qO-9 x0v#  
[4sEVu}  
0ZMJ(C  
  class filler Wf#VA;d  
  { RK[D_SmS  
public : j^flwk  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} ' +j<n[JLC  
} ; $B;_Jo\|  
 MJ`N,E[  
+#2)kg 9_  
这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决: e,>%Z@92(  
G8nrdN-9  
~vHk&r]|  
As~(7?]r  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); `ltN,?/  
}Ov ^GYnn  
!v|FT. T`  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 fH\X  
 8"%RCE  
K_~h*Yc  
*)<B0SjT  
二. 战前分析 ('O}&F1  
首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。 ZE?f!ifp  
开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码 eSEq{ ?>  
Tlq-m2]  
!ErH~<f%K  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); !8 -oR6/$%  
  /* --------------------------------------------- */ T f4tj!t-  
vector < int *> vp( 10 ); fpWg R4__  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); vAb^]d   
/* --------------------------------------------- */ 0v)bA}k  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); tz^/J=)"  
/* --------------------------------------------- */ |TsE-t*E}  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); )yG"^Ulu  
  /* --------------------------------------------- */ /PzcvN  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); i;z{zVR  
/* --------------------------------------------- */ ~]HN9R^&  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); aE"[5*a  
3S*AxAeg  
1x)ZB~L  
^n1%OzGK#  
看了之后,我们可以思考一些问题: t5B7I59  
1._1, _2是什么? j.e0;! (L}  
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。 p;T{i._iL  
2._1 = 1是在做什么? N_eX/ux  
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。 *N'K/36;  
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。 sRSz}]  
NLS"eD m  
#LlUxHv #  
三. 动工 ?BA]7M(,4  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: 54lu2gD'  
qfY5Ww$8  
9,uhf b^]  
e^p +1-B  
template < typename T > 5r~# 0Zf*  
class assignment c 'uhK8|  
  { ~Q {QM:k  
T value; f() FY<b  
public : 32DbNEk  
assignment( const T & v) : value(v) {} @NhvnfZ  
template < typename T2 > w(ln5q  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } ,}oM-B  
} ; F+R?a+e  
:B3[:MpL}  
k@zy  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 0a8/B>  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment fjvN$NgVs  
V7#v6!7A@  
Vk< LJ S  
B9p?8.[  
  class holder 7Q\|=$2  
  { ~ wg:!VWA)  
public : *6HTV0jv  
template < typename T > J>fQNW!{  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const UOQEk22  
  { :#dE:L;T  
  return assignment < T > (t); \RNg|G  
} _|h8q-[3  
} ; LU!dN"[k  
<ZU=6Hq  
+ QQS={  
由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上: Aw&tP[N[  
+`?Y?L^ J  
  static holder _1; l7&$}x -  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 t_mIOm)S%  
 XL7h}  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); J2uZmEt  
而不用手动写一个函数对象。 wAnb Di{W  
Q:J^"  
 }fp-5  
s-dLZ.9F  
四. 问题分析 @?h/B=5 6  
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。 @&[T _l  
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。 cQ9q;r`%  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 q^6+!&"  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 1sYEZO;  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 uZ;D!2Q a  
McPNB`.H  
五. 问题1:一致性 uc|45Zxt  
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?| #s!'+|2n  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 z({hiVs  
.^b;osAU  
struct holder WJ*n29^N^h  
  { y\&>Z yOY  
  // Wh&8pH:  
  template < typename T > o/ui)U_   
T &   operator ()( const T & r) const eI@ q|"U  
  { TRsE %  
  return (T & )r; ?&Pg2]g<  
} xU%w=0z <  
} ; LdB($4,  
x\QY@9  
这样的话assignment也必须相应改动: |{,KRO0P  
[d* ~@P  
template < typename Left, typename Right > cHa]xmy%r'  
class assignment t=xOQ 8  
  { 8XsguC  
Left l; &d'Awvy0  
Right r; t!I aUW  
public : hHDOWHWE  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} /EG~sRvl}  
template < typename T2 > Q);n<Z:X~  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } A19;1#$=  
} ; _!|/ ;Nk  
nJ" '  
同时,holder的operator=也需要改动: z~A]9|/61v  
"]\+?  
template < typename T > ~,2/JDVJ5-  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const 2}W0 F2*  
  { w}CmfR  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); ~(]0k.\  
} ]~\sA  
+CI1V>6^  
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。 %8~3M75$  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 *OyHHq|>q  
+b3^.wkq  
return l(rhs) = r; !\ g+8>  
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。 @9&P~mo/  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: ]G2uk`  
-J^(eog[6  
template < typename Tp > )Jv[xY~  
class constant_t kkK kf'  
  { [{X^c.8G)  
  const Tp t; 5pn)yk~  
public : @'=Uq  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} ]Ta N{"  
template < typename T > B7"PIkk;  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const #:d =)Qj0  
  { [g2;N,V#  
  return t; x\Y $+A,P  
} uWrQ&}@  
} ; ce6__f 5?  
C R|lt  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 6_4D9 W  
下面就可以修改holder的operator=了 h`MF#617  
_wdG|{px  
template < typename T > 72veLB  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const d,by / .2  
  { q=lAb\i  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); 4GB7A]^E  
} vaon{2/I  
^S6u<,  
同时也要修改assignment的operator() PpsIhMq@  
rL5z]RY  
template < typename T2 > t5lO'Ll*Q]  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } $Q*<96M  
现在代码看起来就很一致了。 ko^\ HSXl  
46k?b|Q  
六. 问题2:链式操作 rhL"i^  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 ,E.' o=Z  
其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。 RNQK  
事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。 5 Qoew9rA  
比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。 Oq3A#6~  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct nW|wY.  
FV,4pi  
template < typename T > Sc7U |s  
struct result_1 [2|kl l  
  { W Yc7aciJ  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; vp(;W,ba:|  
} ; #b7$TV  
[NFNzwUB  
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: &)oOeRwi].  
aAy'\T$x.  
template < typename T > |T{C,"9y  
struct   ref wd/< 8>2X  
  { MfmACd^3$  
typedef T & reference; Nl' )l"  
} ; 2[gFkyqe  
template < typename T > z%/N!RLW  
struct   ref < T &> a5G/[[cwTV  
  { G/v/+oX  
typedef T & reference; hb{ u'=  
} ; (8ht*b.5K  
(|d34DOJ  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: +x1eJug4  
0 u?{ \  
template < typename T > Qeu\&%C!<  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const qp}Ma8+  
  { ` \A(9u*  
  return l(t) = r(t); lHZU iB  
} ^GBe)~MT  
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。 2!Bd2  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 kg`.[{k  
>Yt/]ta4+  
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 x 2QIPUlf  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: & /4k7X}y  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 )a3IQrf=  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 IL_d:HF|1  
最后的布局是: jLJ1u/l>;  
                Add !`mZ0c+  
              /   \ R1Ye<R!Q  
            Divide   5 "z<azs  
            /   \ Od?qz1  
          _1     3 -8N|xQ378  
似乎一切都解决了?不。 L}m8AAkP[  
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。 S!{t6'8K  
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。 8?Z4-6!{V,  
OK,我们的方法呼之欲出了。既然所有的functor都具有一样的产生方案,那么不如大家都不要实现,等到最后统一的在所有的functor里面加上这么一系列的产生代码吧。例如,如果要添加从某functor XXX到operator=的functor的产生代码: |7KeR-  
+I>p !v  
template < typename Right > :pRpv hm  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const sK=0Np=`  
Right & rt) const fw;rbP!  
  { r 6eb}z!i  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); L>Mpi$L  
} C%~a`e|/Y  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 =:SN1#G3n  
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。 }oJAB1'k  
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。 s`Cy a`  
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。 P_u|-~|\  
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。 f+.T^es  
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? gKg-O  
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: .q][? mW3  
>\w&6 i~  
template < class Action > Il`tNr  
class picker : public Action U=8@@ yE  
  { N S#TW  
public : !Oi~:Pp  
picker( const Action & act) : Action(act) {}  M/z}p  
  // all the operator overloaded :SV>+EDY   
} ; RmI1`  
b6E<r>q  
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。 *1@:'rJ  
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: { BEo &  
eh R{X7J  
template < typename Right > 1 qi@uYDug  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const ~m*,mz  
  { h3gWOU  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); IHC1G1KW=A  
} h O emt  
79=45'8  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > /# <pVgN  
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。 gh6d&ucQ^  
0Aa`p3.)  
template < typename T >   struct picker_maker 3/JyUh?  
  { vs6,  
typedef picker < constant_t < T >   > result; #%@MGrsK  
} ; 8e0."o.6  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > 2u?zO7W)-L  
  { &L^CCi  
typedef picker < T > result; h8jD }9^  
} ; I?Q+9Rmm`J  
fa.0I~  
下面总的结构就有了: Q:6VYONN  
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。 ESb ]}c:  
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。 yg]2erR  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 oPKXZU(c  
至此链式操作完美实现。 -RJE6~>'\  
8dK0o>|}  
<5@PWrU?[[  
七. 问题3 nW?R"@Zm  
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。 6#A:}B<?  
B pLEPuu30  
template < typename T1, typename T2 > A>.2OC+  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ji+{ :D  
  { !MQ N  H  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); fRTo.u  
} Mp\<cE  
T@^]i&  
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: P%X-@0)  
_x1EZ&dh  
template < typename T1, typename T2 > q6`G I6  
struct result_2 8O1K[sEjui  
  { jw6Tj;c  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; O7aLlZdg~  
} ; +Zk,2ri  
ep(g`e  
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? U\+&cob.  
这个差事就留给了holder自己。 z2/!m[U  
    "Mmf6hu  
=7 ,Kf} 6  
template < int Order > L(&}Wv  
class holder; %IBL0NQT  
template <> [;O^[Iybf:  
class holder < 1 > Gt/4F-Gn  
  { # k5#j4!b  
public : }fhHXGK.  
template < typename T > 0'$p$K  
  struct result_1 DlE_W+F  
  { e<gx~N9l'  
  typedef T & result; U=Bn>F}y\  
} ; 'PdmI<eXQ  
template < typename T1, typename T2 > '~-IV0v9  
  struct result_2 n"aCt%v  
  { yZ}d+7T}  
  typedef T1 & result; +~2rW8  
} ; R_D c)  
template < typename T > )"O{D`uX  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const 6&2LWaWMo$  
  { ;)!"Ty|  
  return (T & )r; < 8(?7QI  
} (&&87(  
template < typename T1, typename T2 > i RmQ5ezk  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const CBD_a#K{  
  { kRIB<@{  
  return (T1 & )r1; #-u [$TA  
} -.vDF?@G  
} ; 4f1D*id*`#  
7el<5chZ  
template <> X`20f1c6q>  
class holder < 2 > evl -V>   
  { n+2J Dq|?p  
public : {w`:KR6o7  
template < typename T > #A <1aQ  
  struct result_1 0kCQ0xB[a5  
  { J+<p+(^*v  
  typedef T & result; )wf\F6jN  
} ; q"aPJ0ni'  
template < typename T1, typename T2 > r!/0 j)  
  struct result_2 .?#uxd~>  
  { WBppKj_M  
  typedef T2 & result;  5) lW  
} ; )@:l^$x  
template < typename T > ehO:')XF  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const ,9/5T:2  
  { O25m k X  
  return (T & )r; %]Cjhs"v  
} Z^tGu7x  
template < typename T1, typename T2 > ged,>  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const S6 }QFx  
  { =hX[  
  return (T2 & )r2; .L;",E  
} c>Z*/>~  
} ; MguL$W&l  
aMCO"66b  
j|'R$|  
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> >。 Ge}$rLu]0  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: Ob&W_D^=N  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: x% XT2+  
;A^K_w'  
return l(i, j) = r(i, j); kG3!(?:  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) r#~K[qb  
PvOC5b  
  return ( int & )i; ,hE/II`-d'  
  return ( int & )j; Hql5oA  
最后执行i = j; ZzL@[g  
可见,参数被正确的选择了。 WV_`1hZX  
^L O]Z  
3YTIH2z 5  
x1DVD!0~{  
_.f@Y`4d  
八. 中期总结 Hcl"T1N*  
目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事: o`U|`4,  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 {,V$*  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 @P70W<<  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor tyXl}$)y  
dF2@q@\.+  
t.z$j  
u_'nOle K  
Oc-u=K,B  
R@ QQNYU.D  
九. 简化 -lp"#^ ;  
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。 |a(Q4 e/,  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 ]GS ~i+=M  
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: rUFFF'm\*a  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 "#XtDpGk  
  +-*/&|^等 9A*rE.B+W  
2. 返回引用。 DNho%Xk  
  =,各种复合赋值等 IgA.%}II}  
3. 返回固定类型。 }vsO^4Sjc  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) ;tN4HiN  
4. 原样返回。  [`bZ5*&  
  operator, 9UmBm#"  
5. 返回解引用的类型。 /Su)|[/'  
  operator*(单目) 0o;~~\fq.  
6. 返回地址。 9%TT> 2#  
  operator&(单目) f=oeF]=I"  
7. 下表访问返回类型。 :C}Hy  
  operator[] yam}x*O\xn  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 r9 ;`  
  operator<<和operator>> |J?:91  
ruHrv"29  
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。 .WO/=# O  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: Gy^FrF   
g =x"cs/[  
template < typename Left > #[,= 1Od(q  
struct value_return }MjQP R  
  { k1wr/G'H[  
template < typename T > {|p"; uJ  
  struct result_1 ;r@!a!NLB  
  { =WjJN Q  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; tWRf'n[+]  
} ; %ph"PR/t?  
D@5s8xv  
template < typename T1, typename T2 > M4H"].Zm  
  struct result_2 i?W]*V~ply  
  { y*(_\\  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; Q(blW  
} ; EJ8I[(  
} ; z1}1*F"  
Xvq^1Y?  
Q4 CJ]J`  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait R%W@~o\p]  
6ZTaQPtm  
下面我们来剥离functor中的operator() Zr9d&|$  
首先operator里面的代码全是下面的形式: xi.IRAZX  
-+ko}He  
return l(t) op r(t) edTMl;4  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) >Pyc[_j  
return op l(t) @bY?$fj_u  
return op l(t1, t2) 'FqEB]gu  
return l(t) op km}MqBQl  
return l(t1, t2) op :F9q>  
return l(t)[r(t)] qdO[d|d  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] v#Sj|47  
!4pr{S  
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: (`F|nG=X  
单目: return f(l(t), r(t)); jF4csO=E  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); Vl4Z_viNH  
双目: return f(l(t)); !+=Zjm4L  
return f(l(t1, t2)); U~CdU  
下面就是f的实现,以operator/为例 ki`8(u6l  
#_{0Ndp2  
struct meta_divide tw-fAMwU  
  { quY "  
template < typename T1, typename T2 > :TlAL# s&  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) {&0mK"z_  
  { PE|PwqX  
  return t1 / t2; d4% `e&K]'  
} ]79~:m[C  
} ; ,zD_% ox  
* *.:)  
这个工作可以让宏来做: h)^dB,~  
jp% +n  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ RrKfTiK H  
template < typename T1, typename T2 > \ U>in2u 9  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; /MhS=gVxM  
以后可以直接用 ?Q;kZmQl  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) f.J 9) lfb  
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 UKOFT6|  
(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。。。) qP&byEs"  
z'_&|-m  
.#sz|0  
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 ,%[LwmET  
Oy:QkV9  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > TR~|c|B  
class unary_op : public Rettype B~WK)UR  
  { wKGo gf[(%  
    Left l; 6NzBpur 2H  
public : >dyhox2*"  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} eN2dy-0  
GKiq0*/M  
template < typename T > {=s:P|ah  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const -% >8.#~G  
      { sr;:Dvx~  
      return FuncType::execute(l(t)); QH4k!^  
    } 3mk=ZWwv  
T<f2\q8Uo=  
    template < typename T1, typename T2 > 75kKDR}6  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const d3Y(SPO  
      { Q! Kn|mnN  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); kkT3 wP  
    } kJI3`gS+  
} ; 5/ tj  
/731.l  
jYrym-  
同样还可以申明一个binary_op \{[D|_   
bo&\3  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > {,i=>%X*  
class binary_op : public Rettype y!SF/i?Py  
  { y+?=E g  
    Left l; LE8K)i  
Right r; w~4 z@/^"p  
public : o>0O@NE  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} 1$);V,DK!  
"EN98^ Sl  
template < typename T > UHr {  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const tp#Z@5=  
      { zwMQXI'k83  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); ZyHIMo|  
    } /.7$`d  
"fRlEO[9  
    template < typename T1, typename T2 > ^CfM|L8>  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const C5>{Q:.`e'  
      { XI]OA7Zis  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); {-o7w0d_  
    } D}mo\  
} ; F='Xj@&O  
7X(rLd 6#  
MhHr*!N"}  
很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮 2IKxh  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 ]#vWKNv:;  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) `oB'(  
那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。 b;Hm\aK  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! ? UxG/]",  
如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。 BO8%:/37[4  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 {`+bW"9  
这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan) mG>T`c|r3  
下面是修改过的unary_op o,g6JTh  
's=Q.s  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > `kqT{fs  
class unary_op o~Bk0V=  
  { 6].yRNy"  
Left l; 8dr0 DF$c  
  ny278tr Q7  
public : n wY2BIB  
| \Ab L!u  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} 7J0 ^N7"o  
h |s*i  
template < typename T > "CIpo/ebL  
  struct result_1 )EhTM-1  
  { FI3sLA  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; :X3rd|;kc  
} ; \7|s$ XQ\  
NFdJb\  
template < typename T1, typename T2 > +i:  E  
  struct result_2 `Mo~EHso.  
  { hp?ad  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; L@C >-F|p  
} ; 6&i[g  
@).WIs  
template < typename T1, typename T2 > vN{vJlpY  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const w k-Mu\  
  { 2z.k)Qx!Z  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); )v*v  
} N%|^;4}k  
i;E9Za W  
template < typename T > 2&^,IIp  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ,\|n=T,  
  { ^U0apI  
  return OpClass::execute(lt(t)); E&RoaY0  
} 6LSPPMM  
S#dyRTmI  
} ; Ig40#pA  
jK ?  
eLHa9R{)B  
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 sRkz WMl  
好啦,现在才真正完美了。 NTpz)R  
现在在picker里面就可以这么添加了: }e&KO?x+  
')C _An>X6  
template < typename Right > ]pM5?^<~  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const >#${.+y  
  { :ofE8]  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); lB5[#z  
} 1A,4 Aw<  
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。 Og&0Z)%  
!5g)3St  
0C9QAJa  
ve64-D  
Gaw,1Ow!`2  
十. bind ;-<<1Jz/2  
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。 O"2wV +9  
先来分析一下一段例子 2vW,.]95M  
S7\|/h:4  
e>)}_b  
int foo( int x, int y) { return x - y;} ~' PS|  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 2Wc;hJ.1  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 l*m]2"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。 hj#+8=  
我们来写个简单的。 ]0/~6f  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: \fQgiX  
对于函数对象类的版本: $fU/9jTa  
BT*K,p  
template < typename Func > b`;b}ug  
struct functor_trait ZRVF{D??"%  
  { _UbR8  
typedef typename Func::result_type result_type; ^5zS2nm  
} ; H'0J1\ h  
对于无参数函数的版本: 4*ty&s=5OJ  
< 8W:ij.`  
template < typename Ret > Zj /H3,7  
struct functor_trait < Ret ( * )() > P[|B WNei  
  { \gPNHL*  
typedef Ret result_type; ~9{-I{=  
} ; E%v[7 ST  
对于单参数函数的版本: zs]>XO~Jg  
N?u2,h-  
template < typename Ret, typename V1 > }M"'K2_Z  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > (}7o a9Q<  
  { CBgFB-!qpe  
typedef Ret result_type; daokiU+l2  
} ; TJGKQyG$L  
对于双参数函数的版本: iz|9a|k6x  
*^$N $t/2  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > V1+o3g{}  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > *IfIRR>3l(  
  { `S!uj <-  
typedef Ret result_type; (^OC%pc  
} ; B2+_F"<;  
等等。。。 :WKyEt!3  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy u+i/CE#w  
Dqo:X`<bT  
template < typename Func > }v|[h[cZ  
struct func_return 1oVDOo  
  { w})&[d  
template < typename T > ovRCF(Og,  
  struct result_1 &cv /q$W4  
  { &T4Cn@  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; t"@|;uPAu  
} ; hQRc,d6x5  
c\?/^xr'!}  
template < typename T1, typename T2 > pmXWI`s  
  struct result_2 }lbx  
  { hD~/6bx  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; R=f5:8D<-  
} ; 5;%xqdD  
} ; Dl!'_u  
)pj \b[  
53#5p;k  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 iO#xIl<  
J'oz P^N  
template < typename Func, typename aPicker > &b:Zln.j  
class binder_1 %-zH]"Q$  
  { ~1z8G>R  
Func fn; wZolg~dg  
aPicker pk; -cS4B//IK8  
public : Wa<NId  
.St h  
template < typename T >  6}ewBAq%  
  struct result_1 [&59n,R`  
  { LA(JA  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; W;*vcbP  
} ; HCCp<2D"C  
 0>J4O:k  
template < typename T1, typename T2 > CHSD 8D  
  struct result_2 M%LwC/h:,  
  { X%qR6mMfT7  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; D%}o26K.C  
} ; MZ[g|o!)v  
.jU0Hu{F4  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} W..>Ny;'3  
w6Ny>(T/  
template < typename T > h*'5h!  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const DdW8~yI&  
  { lY,1 w  
  return fn(pk(t)); S5p\J!k\B  
} 5q*~h4=r7  
template < typename T1, typename T2 > :H k4i%hGk  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const \M^4DdAy  
  {  Ue Tp,  
  return fn(pk(t1, t2)); rkXSy g b  
} 3 +9|7=d  
} ; vIv3rN=5vB  
7 i\[Q8f  
ZPFTNwf  
一目了然不是么? "lAS <dq  
最后实现bind .;Yei6H  
<T9m.:l  
<o`]wOrl  
template < typename Func, typename aPicker > b8Sl3F?-~  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) ^DJ U99  
  { 2?&ptN) `N  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); \}c50}#0  
} eu/Sp3@v  
o?\Pw9Y  
2个以上参数的bind可以同理实现。 oDK\v8w-  
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。 6YbSzx` ?k  
`_kRvpi  
十一. phoenix pm|]GkM  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: SJe;T  
s^< oU  
for_each(v.begin(), v.end(), xEqrs6sR  
( 4,8 =[  
do_ A 2 )%+  
[ jeNEC&J  
  cout << _1 <<   " , " vN+!l3O  
] 7 |A,GH  
.while_( -- _1), (d\bSo$]  
cout << var( " \n " ) Qmn5-yiw1d  
) -tJ*F!w6U  
); L"0L_G  
'-_PO|}  
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: eA_4,"{  
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 ujedvw;sO  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 it@s(1EO#  
那么我们就照着这个思路来实现吧: 7v_e"[s~  
1lM0pl6M  
z~al h?H  
template < typename Cond, typename Actor > dE~ns ,+  
class do_while 3& $E  
  { f]ef 1#  
Cond cd; cE[lB08  
Actor act; OWzIea@  
public : pY@+.V`a  
template < typename T > bB["Qd}Q  
  struct result_1 "Y+`U  
  { qJsEKuOs  
  typedef int result_type; N C& 1l]  
} ; |qD<h  
o/xE O=AW  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} -JK+{<  
"x)W3C%*S  
template < typename T > x0] *'^aA  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const $ uqlJG#`  
  { ,~!lNyL  
  do D+U^ pl-  
    { ,yoT3_%P  
  act(t); 1,E/So   
  } 0;9 LIL5  
  while (cd(t)); sq%f%?(V  
  return   0 ; f]EHDcC3X  
} sQkP@Y  
} ; *,(`%b[  
NNT9\JRv_  
z'm;H{xf  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). 5BZ5Gl3  
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。 p5*Y&aKj  
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。 Wd7*sa3T  
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。 px*MOHq K  
下面就是产生这个functor的类: ?s//a_nL*  
)`)cB)s  
86i =N _  
template < typename Actor > _Cs.%R!r  
class do_while_actor +hfl.OBy  
  { `fH6E8N  
Actor act; lyyi?/W%  
public : GM5::M]fS  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} mxIEg?r(  
#KIHq2:.4  
template < typename Cond > 1~+w7Ar =(  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; xc!"?&\*  
} ; \<5xf<{  
!@Ox%vK  
ojaZC,}  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 B\Uj  
最后,是那个do_ {MHr]A}X\  
@M1U)JoQ  
*]LM2J  
class do_while_invoker NH{0KZ R  
  { 0wx`y$~R  
public : 4x:fOhtP  
template < typename Actor > gG}<l ':  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const N;htKcZ  
  { )XD_Yq@E  
  return do_while_actor < Actor > (act); "m!Cl-+u  
} -kJ`gdS  
} do_; *ce h ]v  
G  B15  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? 4 1Ru@  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 d+_qBp  
最后来说说怎么处理break和continue [P^ .=F  
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。 VL\6U05Z  
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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