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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda z|Xl%8  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 y =CemJ[~  
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, Kf*+Ilq%L  
Q["}U7j  
)9$Xfq/  
:Vg,[\I{  
  class filler B N=,>-O%  
  { Cpl\}Qn  
public : 8r5j~Df  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} ev>: 3_ s  
} ; =8]'/b  
BkcOsJIz  
I<$lpU_H  
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: Kxg09\5i  
wXP1tM8T  
^;'3(m=  
^vzNs>eJ  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); o_cj-  
9T\:ID= h  
_z_uz \#,  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 "|hmiMdGB  
{d) +a$qj  
b[$>HB_Na  
+f+\uObi:  
二. 战前分析 {w2<;YXj!  
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。 h5~tsd}OU  
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 PffRV7qU0  
VB Ce=<  
R{.ku!w  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); " `lRX  
  /* --------------------------------------------- */ $Uzc  
vector < int *> vp( 10 ); lGxG$0`;;  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); Ji=E 1R  
/* --------------------------------------------- */ )%*uMuF  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); _9<Ko.GVq  
/* --------------------------------------------- */ )J 0'We  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); k1X<jC]P  
  /* --------------------------------------------- */ I` /'\cU9  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); wsM5T B  
/* --------------------------------------------- */ T\OLysc  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); 8Y:bvs.j  
-E.EI@"  
hd\iW7  
J6jrtLh  
看了之后,我们可以思考一些问题: klPc l[.w  
1._1, _2是什么? Q|:\  
显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。 2+0'vIw}  
2._1 = 1是在做什么? k*M1m'1  
既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。 FX\ -Y$K  
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。 ?!Y2fK=h0  
>zXw4=J  
Z[|(}9v?~  
三. 动工 Ucv-}oa-?  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: )PZ'{S  
\s [Uq  
JrO2"S  
xZBmQ:s',S  
template < typename T > o <sX6a9e  
class assignment hb`(d_=7F  
  { U1B5gjN  
T value; w<5w?nP+Oh  
public : .I[uXd  
assignment( const T & v) : value(v) {} +b 1lCa_  
template < typename T2 > 'R= r9_%  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } H+F'K XP*K  
} ; ?mnwD]u  
tFXG4+$D  
5WY..60K,  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 "h\{PoG  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment wC;N*0Th  
Z3=t"  
^qGH77#z  
WC0@g5;1[  
  class holder ,0;E_i7  
  { "@DCQ  
public : &!a[rvtZ+  
template < typename T > U_Id6J]8  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const ewD61Y8-  
  { buq3t+0  
  return assignment < T > (t); 's+ Fd~ '  
} L9&Z?$6J_p  
} ; gtJUQu p2  
d'J))-*#UO  
=DUsQN!  
由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上: c(i-~_  
"3W!p+W  
  static holder _1; eLM_?9AZ!R  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 3@_je)s  
K'7i$bl%  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); Q];+?Pu.  
而不用手动写一个函数对象。 OANn!nZ.  
3;@t {rIin  
\ @3i=!  
y;3vr1?  
四. 问题分析 l0 r Zril  
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。  0'%R@|  
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。 Rq<T2}K  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 _\1wLcFj  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 UXnd~DA  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 P] ouLjyq  
~W_m<#K(  
五. 问题1:一致性 \2*<Pq  
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?| ym{?vY h  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 ^D ;X  
It!PP1$   
struct holder HFB2ep7N  
  { :I1 )=8lO  
  // ==l p\  
  template < typename T > ,g;~:  
T &   operator ()( const T & r) const t=d~\_Oa  
  { 3W5|Y@0  
  return (T & )r;  +,gI|  
} }[SWt3qV1  
} ; >t2 0GmmN  
j]6 Z*AxQ  
这样的话assignment也必须相应改动: <}L`d(E@f  
eo24I0 `N  
template < typename Left, typename Right > MLG%+@\  
class assignment x}?y@.sn8  
  { k9vr6We'  
Left l; 6Y>MW 4q  
Right r; @(,k%84z  
public : F<M#T  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} @TdPeTw\  
template < typename T2 > *!ZU" q}i  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } [-x~Q[  
} ; A|,\}9)4X[  
@0;9.jml,  
同时,holder的operator=也需要改动: (_^g:>)Cs  
rp6Y&3p.  
template < typename T > S#8wnHq  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const Q.*qU,4);  
  { /J aH  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); F42r]k  
} x }[/A;N  
tV<}!~0,*  
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。 "CapP`:  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 B;r U  
KJo [!|.  
return l(rhs) = r; 2Vxr  
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。 dQVV0)z  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: ZSuUmCm  
E{[c8l2B  
template < typename Tp > QXY-?0RO#  
class constant_t (YVl5}V  
  { 7L|w~l7R~  
  const Tp t; `C%,Nj  
public : ({zt=}r,  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} }QU9+<Z[r  
template < typename T > IAf,TKfe  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const yv =LT~  
  { ^W5rL@h_  
  return t; yH#zyO4fD-  
}  VT96ph  
} ; ]:(>r&'  
'g$~ij ;x  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 O&.^67\|  
下面就可以修改holder的operator=了 1k6f|Al -  
nud,ag  
template < typename T > VI,z7 \  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const O+%Y1=S[WQ  
  { m3 C&QdjRp  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); JP)/ O!  
} mq`N&ABO!K  
/tM<ois*  
同时也要修改assignment的operator() r5%K2q{  
9:4PJ%R9  
template < typename T2 > IzF7W?k  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } \~UyfVPRT  
现在代码看起来就很一致了。 mVfg+d(  
H$zjN8||"  
六. 问题2:链式操作 x tg3~/H  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 dRTtDH"%  
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。 ;ZPAnd:pb  
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。 ;Xg6'yxJ  
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。 osyY+)G'sV  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct O9wZx%<  
z=<x.F  
template < typename T > QFU;\H/  
struct result_1 u`dWU}m)  
  { u4bPj2N8I  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; AX}l~ sv  
} ; 85Zy0l  
p/>}{Q )Y  
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: lTW5> %  
y5B4t6M(  
template < typename T > \2 &)b  
struct   ref QE[ETv  
  { lfG]^id'  
typedef T & reference; V^B'T]s  
} ; P0uUVU=B|  
template < typename T > ,pE{N&p9  
struct   ref < T &> zRN_` U  
  { ,u7: l  
typedef T & reference; ~F~g$E2 }  
} ; jjL(=n<J<"  
g+;m?VJ  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: J5h;~l!y  
XSC._)ztEE  
template < typename T > SjV;& 1Z/  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const )D_#  
  { Zy _A3m{  
  return l(t) = r(t); hd1(q33  
} x~C%Hp*#  
可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。 U1G"T(;s:  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 \M(0@#-$C  
L^uO.eI"m  
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 |S[Gg  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: -:b0fKn  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 4<fKB&  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 ~c~N _b  
最后的布局是: .)~IoIW=  
                Add Pd9qY 8CP  
              /   \ F B-?{78~  
            Divide   5  "_t2R &A  
            /   \ ]8FSs/4  
          _1     3 kaf4GME]  
似乎一切都解决了?不。 mlc0XDS%  
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。 `6;%HbP$W+  
如何简化这个问题呢?我们不妨假定,任意一种操作符的functor,都能够产生任意一种操作符的functor,这样,每一种操作符的functor都拥有一样的产生方案。如果某种转换确实是不合法的(例如:A/B=C无论如何也不可能合法),那么在试图产生新functor的时候会出现编译错误。幸好C++的模版是如果不使用就不编译的,因此这种编译错误不会干扰到正常的使用,这正是我们所要的。 \9T CP;{  
OK,我们的方法呼之欲出了。既然所有的functor都具有一样的产生方案,那么不如大家都不要实现,等到最后统一的在所有的functor里面加上这么一系列的产生代码吧。例如,如果要添加从某functor XXX到operator=的functor的产生代码: p'z fo!  
B 3<T#  
template < typename Right > gBb+Q,  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const 89ivyv;]U  
Right & rt) const qE?*:$  
  { ]`39E"zY  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); %K[_;8  
} 0V6gNEAUg  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 w&<-pIa`  
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。 21i?$ uU  
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。 !\w@b`Iv8  
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<,[xkMB  
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。 ?EQ]f34  
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? A3D"b9<D  
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: Z9TmX A@  
uj#bK 7  
template < class Action > j6<o,0P  
class picker : public Action =yo?]ZS  
  { -DD2   
public :  JwEQR  
picker( const Action & act) : Action(act) {} s/#L?[YH  
  // all the operator overloaded fui;F"+1  
} ; ^1y (N>W  
k\(LBZ"vR  
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。 i i&kfy  
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: ~nO]R   
*b#00)d  
template < typename Right > j"g[qF/*  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const 2MS-e}mi  
  {  <sdC#j  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); 9w\ yWxl  
} i2$7nSQ9  
cb|cYCo5  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > XL!\Lx  
使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。 3i1e1Lj1  
fCg"tckE  
template < typename T >   struct picker_maker 'Pk1 4`/  
  { EVs.'Xg<  
typedef picker < constant_t < T >   > result; tx0`#x  
} ; m"3gTqG  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > >IZ|:lsxE  
  { g Mhn\  
typedef picker < T > result; PEA<H0  
} ; f0 iYP   
x@^Kd*fo  
下面总的结构就有了: MPSoRA: h  
functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。 B,rpc\_  
picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。 k Qm\f  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 Th"0Cc)  
至此链式操作完美实现。 VI:EjZ/|a  
A\Ax5eeL  
`2}H$D  
七. 问题3 M@)^*=0H  
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。 ?[Gj?D.Wc  
Ekq&.qjYG"  
template < typename T1, typename T2 >  -w7g}  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const Y<1]{4Wt  
  { d:|(l^]{r  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); gie.K1@|  
} w?u4-GT  
|n9q 4*dN  
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: t?bc$,S"\(  
{/Mz /|%  
template < typename T1, typename T2 > %~z/,[wk  
struct result_2 $inpiO|s  
  { "0BuQ{CQ  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; i,k.#Vx[m  
} ; [):&R1U  
JI&ik_k3  
显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢? > J!J:  
这个差事就留给了holder自己。 UXU!sd  
    W.nQYH  
<W$Ig@4[.d  
template < int Order > ]m ED3#  
class holder; 'a&(r;  
template <> [xaglZ9HNo  
class holder < 1 > FrPpRe%!  
  { ]g}Tqf/N%  
public : -;VKtBXP</  
template < typename T > K/^70;/!.  
  struct result_1 PxqRb  
  { I $5*Puy#  
  typedef T & result; | .8lS3C  
} ; `#v(MK{9+V  
template < typename T1, typename T2 > HizMjJ|  
  struct result_2 ="M7F0k  
  { OfSy_#aEK  
  typedef T1 & result; ]7#@lL;'0  
} ; ;t^8lC?>V  
template < typename T > *jAw  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const ^:c:~F6J  
  { C^dnkuA  
  return (T & )r; 83^|a5  
} k@,&'imx  
template < typename T1, typename T2 >  xr }jw  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const &s]wf  
  { o*d+W7l  
  return (T1 & )r1; U}r^M( s!  
} 6f$h1$$)^  
} ; k1EAmA l  
&n5Lc`  
template <> q;XO1Se  
class holder < 2 > 9PpPAF  
  { ]["=K!la:  
public : 5>o<! 0g  
template < typename T > hH=H/L_Z  
  struct result_1 Q@7-UIV|q  
  { (3H'!P7|~  
  typedef T & result; 319 &:  
} ; E0g` xf 6c  
template < typename T1, typename T2 > 'h?;i2[  
  struct result_2 Q t!X<.  
  { b IS 3  
  typedef T2 & result; %B;e 7 UJ  
} ; >o#5tNm  
template < typename T > uk8vecj  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const NlBnV  
  { LLa72HW  
  return (T & )r; 0K0[mC}ZwM  
} #0i] g)  
template < typename T1, typename T2 > |_=o0l f  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const "`sr#  
  { ?1r>t"e5  
  return (T2 & )r2; D~KEjz!bQ  
} H*l2,0&W  
} ; oZ)\Ya=  
~AD%aHR  
,]OL[m  
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> >。 L5E|1T  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: ;NyX9&@  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: gtcU'4~  
-^y$RJC  
return l(i, j) = r(i, j); sT.:"Pj$  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) f}4bnu3  
y~&R(x~w  
  return ( int & )i; \= M*x  
  return ( int & )j; l.DC20bs  
最后执行i = j; s|Hrb_[;l  
可见,参数被正确的选择了。 Z3ucJH/)V  
G8m:]!  
rtl|zCst  
mN_KAln  
X[ERlw1q4Q  
八. 中期总结 ?a8 o.&`l  
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: c,$ >u,4  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 Us4ijR d  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 [")3c)OH|  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor (GLd" Zq  
bt=%DMTn  
V!eq)L  
67Z.aaXD1  
<2cl1Fb  
8 |2QJ  
九. 简化 Iz'*^{Ssm  
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])\  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 3y}0J @  
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: N :#"4e  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 /65ddt  
  +-*/&|^等 wS Ty2Oyo;  
2. 返回引用。 eOZ0L1JM!  
  =,各种复合赋值等 6}aIb.j  
3. 返回固定类型。 d" T">Og)  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) G(LGa2;Zg  
4. 原样返回。 D49yV`  
  operator, g]^@bxdg  
5. 返回解引用的类型。 3"ALohlL  
  operator*(单目) \KlOj%s  
6. 返回地址。 C_SJ4Sh  
  operator&(单目) C;#-2^h  
7. 下表访问返回类型。 BDW%cs  
  operator[] 0dv# [  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 [:cy.K!Uo%  
  operator<<和operator>> 2s(c#$JVS  
D0'L  
OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。 V%F^6ds$]0  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: u n{LwZH  
[TUy><Z  
template < typename Left > s-V5\Lip,  
struct value_return 9#K,@X5 j  
  { 2!Bjs?K<bv  
template < typename T > sEpY&6*  
  struct result_1 @" -[@  
  { AE1EZ#  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; "~ 1:7{k  
} ; B d#D*"gx  
(;RmfE'PX  
template < typename T1, typename T2 > xign!=  
  struct result_2 C&Nga `J  
  { vM_UF{a$=  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; A*;I}F  
} ; &L&6 y()G  
} ; T$ <l<.Qd  
JmHEYPt0  
PL;PId<9w  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait #\15,!*a=  
W{pyU \  
下面我们来剥离functor中的operator() |y,%dFNLf  
首先operator里面的代码全是下面的形式: YVcFCl  
a: C h"la  
return l(t) op r(t) g^ @9SU  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) \UBTNY,  
return op l(t) CC?L~/gPN  
return op l(t1, t2) " 3ryp A  
return l(t) op r]GG9si  
return l(t1, t2) op d D%Sbb  
return l(t)[r(t)] >_R,^iH"  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] @|3PV  
p6UPP|-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: u"WqI[IV  
单目: return f(l(t), r(t)); o75Hit  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); I_QWdxn  
双目: return f(l(t)); zk\YW'x|r  
return f(l(t1, t2)); <4l;I*:2&  
下面就是f的实现,以operator/为例 9j[lr${A  
hFLD2 <   
struct meta_divide =f FTi1]/h  
  { <xb=.xe  
template < typename T1, typename T2 > O,$ ?Pj6  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) H1!u1k1nl  
  { s{QS2G$5  
  return t1 / t2; =f{)!uW<4  
} `$kKTc:f  
} ; d&N[\5q  
P4h^_*d  
这个工作可以让宏来做: E{):z g  
vdhwFp~Y  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ WUEjWJA-MB  
template < typename T1, typename T2 > \ m+jW+  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; z8MKGM  
以后可以直接用 u]<7}R@s  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) 8y9`xRy  
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 f( %r)%  
(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。。。) h'QEwW  
L%h Vts'  
be@\5  
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 ZxvqLu  
fo$5WTY  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > _^Ds[VAgA  
class unary_op : public Rettype <@+>A$~0  
  { oBBL7/L  
    Left l; GnCO{"n  
public : <B3v4 f  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} vt(A?$j|A  
>Rnj6A|Q  
template < typename T > Q&JnF`*  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const R)[ l 3  
      { |FR'?y1  
      return FuncType::execute(l(t)); &,4 3&pFU  
    } t;^NgkP{$  
xJ0Q8A  
    template < typename T1, typename T2 > x)^/3  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const v/1&V+"^kd  
      { )P)Zds@F  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); +"~~; J$  
    } 31FQ=(K  
} ; J&vmW}&  
WNE=|z#|  
W5&;PkhQ6  
同样还可以申明一个binary_op +W xZB  
.lcI"%>  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > bOY<C%;C  
class binary_op : public Rettype >$%rsc}^  
  { 2O*(F>>dT  
    Left l; 6wmMg i_m  
Right r;  e>FK5rz  
public : yv2&K=rZp  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} f0<'IgN  
f{[] m(X;  
template < typename T > vv9=g*"j  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const wM2[i  
      { [|:kS  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); 7,pn0,HI  
    } !8z,}HUdK  
bPe|/wp  
    template < typename T1, typename T2 > J7p'_\  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 2$Fy?08q  
      { ['G@`e*\  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); t9!8Bh<  
    } App9um3:  
} ; o'`:$ (  
,[Bv\4Ah  
sfN6ro  
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 b/yXE)3 X  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 ~S$\ PG4  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) tbNIl cAWS  
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。 |KC!6<}T~9  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! zx(=ArCRr  
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。。。 S(c&XJR  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 tlz+!>  
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) >7fNxQ  
下面是修改过的unary_op u=U. +\f5  
0fpxr`  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > .5'_5>tkv  
class unary_op 2,3pmb  
  { :'F7^N3;H  
Left l; $?e_ l  
  zS6oz=  
public : v Mi&0$  
XITh_S4fs=  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} ISbhC!59  
"E6*.EtTN#  
template < typename T > {zri6P+s  
  struct result_1 Ul/Uk n$  
  { x9U(,x6r  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; q\`0'Z,  
} ; ?_VoO  
Z<Pf[C  
template < typename T1, typename T2 > 9CxFj)#5F  
  struct result_2 N1vPY]8  
  { OX  r%b  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; zo^34wW^  
} ; S=N3qBH6  
ZliJc7lss  
template < typename T1, typename T2 > XuY#EJbZ  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const v"LH^!/  
  { ==?!z<I.d  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); jnu!a.H  
} 4dgo*9  
G 5T{*  
template < typename T > 3utv  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const +IM: jrT(  
  { =Ay'\j  
  return OpClass::execute(lt(t)); y;r{0lTB  
} 'T7=.Hq<4  
/ta5d;@  
} ; T[<deQ  
:9O"?FE  
RM(MCle}  
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 /p PSo  
好啦,现在才真正完美了。 E;vF :?|  
现在在picker里面就可以这么添加了: A'=,q  
icw (y(W  
template < typename Right > 6 #vc"5@M  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const Y!K5?kk  
  { Q~y) V  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); 0&@pD`K e  
} jMP!/t :w  
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。 @7fx0I'n  
[l7 G9T}/[  
F70_N($i  
4L`<xX;:{  
t V:oBT*  
十. bind ,e{|[k  
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。 M`=bJO:  
先来分析一下一段例子 l?rT_uO4  
'cpO"d?{  
qVidubsW  
int foo( int x, int y) { return x - y;} (3[Lz+W.u  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 iYE7BUH=  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 uh8+Y%V p  
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。 OZ9ud ]@\  
我们来写个简单的。 &|% F=/VU  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: c@ea ;Cv  
对于函数对象类的版本: ]%4rL S  
{Iu9%uR>@  
template < typename Func > CB1AL]|3  
struct functor_trait |rhCQ"H  
  { $h()% C7s  
typedef typename Func::result_type result_type; _Cd_i[K[  
} ; 3SU:Xd(\o  
对于无参数函数的版本: Vjc*D]  
M.loG4r!  
template < typename Ret > MUeS8:q-N  
struct functor_trait < Ret ( * )() > f5droys9  
  { ':[:12y[  
typedef Ret result_type; GY[+HgT  
} ; R DAihq  
对于单参数函数的版本: +=qazE<:0  
\B$Q%\-PX  
template < typename Ret, typename V1 > rP=!!fC1;  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > HJh9 <I  
  { Hh<3k- *d  
typedef Ret result_type; "V>7u{T  
} ; ^9ZW }AAO  
对于双参数函数的版本: VHUOI64*  
!8#!P  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > 6$l6>A  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > :M%s:,]R  
  { }"{NW!RfP  
typedef Ret result_type; FQ72VY  
} ; R8ui LZd  
等等。。。 HxgH*IMs  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy u{@b_7 5Y  
h>l  
template < typename Func > f7Dx.-  
struct func_return LhM{d  
  { luEP5l2&  
template < typename T > 3}}#'5D  
  struct result_1 NyJ=^=F#  
  { TN=MZ{L  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; j(8I+||  
} ; :e&P's=  
wkp|V{k  
template < typename T1, typename T2 > ),K!| 7#h  
  struct result_2 ,B,2t u2  
  { )$wX~k  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; (S@H'G"  
} ; m>@$T x  
} ; & q(D90w.  
mxpncM=q  
b ~Qd9 Nf  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 fYU-pdWPT  
{FavF 9O  
template < typename Func, typename aPicker > ={a8=E!;  
class binder_1 ?\7 " A  
  { D;V FM P  
Func fn; LZ@4,Uj  
aPicker pk; e3L<;MAt  
public : (> v1)*r  
ijYSYX@  
template < typename T > y`~[R7E  
  struct result_1 J% B(4`  
  { V m1U00lM{  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; >F zu]G4]  
} ; t._W643~  
#_tixg  
template < typename T1, typename T2 > rZ~.tT|(  
  struct result_2 Xm7Nr#  
  { 6 ]@H.8+  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; W*hRYgaX3  
} ; Y%UfwbX!g  
p5!=Ur&A c  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} uC>X;<^   
0ih=<@1K  
template < typename T > 5PPV`7Xm9  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const m~fA=#l l  
  { R}Ih~zw  
  return fn(pk(t)); Cwxy ~.mI  
} r^ ?Qo  
template < typename T1, typename T2 > Ly?gpOqu5  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const _|x b)_  
  { ;}b.gpG  
  return fn(pk(t1, t2)); P9/5M4]tt  
} ZB'/DO=i  
} ; ).TQYrs  
ZJ9J*5!C  
nf5Ld"|%9  
一目了然不是么? ZZf-c5 g  
最后实现bind y!SElKj  
Kr!(<i  
QvK-3w;=  
template < typename Func, typename aPicker > 2*6b{}yJH  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) ( w(GJ/g  
  { dnVl;L8L3  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); O_#Ag K<A  
} $UMxO`F  
48CLnyYiF  
2个以上参数的bind可以同理实现。 YFD'&N,sx  
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。 +A 6xY  
`1F[.DdF  
十一. phoenix =dD<[Iz6  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: g&y'#,'Q~,  
dUOvv/,FZT  
for_each(v.begin(), v.end(), `s (A&=g\  
( 0FfBD[E:  
do_ JPQ[JD^]  
[ 2]n"7Z8(v8  
  cout << _1 <<   " , " r>1M&Y=<  
] UH1AT#?!W  
.while_( -- _1), =e/{fUg8f  
cout << var( " \n " ) >s}b q#x  
) .L[WvAo  
); 6CBk,2DswI  
o0b}:`  
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: 77- Jx`C  
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 [L 0`B9TD~  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 6'UtB!gr  
那么我们就照着这个思路来实现吧: LC/9)Sh_n  
U7d%*g  
|Ui1Mm  
template < typename Cond, typename Actor > sZ #Ck"n  
class do_while 1\:puC\)  
  { TSXa#SKp  
Cond cd; hc}d S$=C  
Actor act; mAh0xgm  
public : |><hdBQXX<  
template < typename T > Q#8}pBw  
  struct result_1 ^'Wkb7L  
  { ^~Nz8PCY  
  typedef int result_type; fyIL/7hzf4  
} ; 8jW{0&ox)  
y*A#}b*0  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} 8FyJo.vr(  
!={Z]J  
template < typename T > y6ntGrZ}$  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const w(pLU$6X  
  { xg %EQ  
  do 6r/NdI  
    { kxt@t#  
  act(t); p_S8m|%  
  } ?1JVzZ4H  
  while (cd(t)); U^SJWYi<Y  
  return   0 ; ?ihkV? ;)  
} ZKTOif}  
} ; VH7VJ [  
h')@NnFP 1  
@O9.~6  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). w!o[pvyR$  
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。 .VN"j  
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。 mxsmW  
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。 <wUDcF  
下面就是产生这个functor的类: z/u;afB9q  
|r5 np  
!a?$  
template < typename Actor > x'_I{$C &  
class do_while_actor xWlj.Tjt}  
  { VE5w!of  
Actor act; S05+G}[$  
public : @ SaU2  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} nsFOtOdd  
'EoJo9p6}  
template < typename Cond > vcs=!Ace  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; DJ;il)^  
} ; braHWC'VYg  
e9/:q"*)/  
D+?/MrP  
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}_*0D  
最后,是那个do_ %Cbqi.iuQ  
)*@n G$i99  
_MQ)  
class do_while_invoker X@KF}x's  
  { [ sJ f)<  
public : )8]O|Z-CU  
template < typename Actor > Yy`\??,  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const JVbR5"+.  
  { Jm&7&si7  
  return do_while_actor < Actor > (act); `Yn:fL7S  
} ek!x:G$'  
} do_; 8&?Kg>M  
umZy=KHj  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? "L^]a$&  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 0dxEV]  
最后来说说怎么处理break和continue F#_JcEE  
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。 rOd<nP^`\  
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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