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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda `-72>F;T  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 gFWEodx,9  
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, '8r8 ^g[  
dO 1-c`  
88tFB  
()@.;R.Z  
  class filler {V]Qwz)1  
  { CX&yjT6`  
public : eZN3H"H  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} 7]M,yIwc  
} ; G1#Bb5q:  
L}e"nzTE6I  
)Dk0V!%N  
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: , 6EZb[;g^  
^*cMry  
3<zTkI  
d I#8CO  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); M5cOz|j/*R  
`_J^g&y~  
b2/N H1A  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 :f?,]|]+-  
SQ~N X)  
a`EGx{q(  
g:.,}L  
二. 战前分析 *O(/UVuD\  
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。 | Q1ub S  
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 ecY ^C3+S  
@n~>j&Kp  
E]u'MX  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); 5oT2)yz  
  /* --------------------------------------------- */ m' Ekp  
vector < int *> vp( 10 ); 5I8FD".i  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); [x$eF~Kp  
/* --------------------------------------------- */ -CU7u=*b  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); A]tf>H#1  
/* --------------------------------------------- */ eZR8<Z %  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); 9Th32}H  
  /* --------------------------------------------- */ j$|Yd=  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); G)tq/`zNw  
/* --------------------------------------------- */ E1l\~%A  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); 4PO%qO  
yv!''F:9F  
%|D\j-~  
;G4HMtL  
看了之后,我们可以思考一些问题: hdsgOu  
1._1, _2是什么? 8zCGMhd  
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。 @Q$ /eL  
2._1 = 1是在做什么? r3c\;Ra7  
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。 MuFU?3ovG*  
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。 Ew?/@KAV\  
|L.~Am d  
9h3~;Q  
三. 动工 Cdt,//xrz  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: GqIvvnw@f  
aV?}+Y{#  
skR, M=F~  
9aF..  
template < typename T > :bM$;  
class assignment ~/|unV  
  { 80s~ae;  
T value; /SPAJHh  
public : 3I>S:|=K  
assignment( const T & v) : value(v) {} (v'lb!j^#  
template < typename T2 > _Y ><ih  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } 0'\FrG  
} ; k@t,[  
G3_mWppH  
YA;8uMqh;  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 XD+cs.{5  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment CQ8o9A/  
U&w 5&W{F}  
j quSR=  
{M)3GsP?  
  class holder +}(B856+  
  { $^NWzc  
public : WfTdD.Xx  
template < typename T > 2=Y_Qrhi  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const 1(:=j Ofk  
  { rd"]@ ~v1  
  return assignment < T > (t); F;MT4*4  
} <_sT]?N #  
} ; cP#]n)<  
8Snq75Q<   
)HzITsFZKT  
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: ~kj(s>xP  
#o r7T^  
  static holder _1; f<> YYeY  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 Xg!|F[i  
#nc@!+  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); #H|j-RM2  
而不用手动写一个函数对象。 r;%zG Fp  
/[0 /8f6  
u'~b<@wHB  
>uPde5"ZF-  
四. 问题分析 J%Z)#  
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。 y`B!6p 5j  
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。 VI|DM x   
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 $p6Xa;j$9  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 ' ! UF&  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 >h!.Gj  
|Z7bd^  
五. 问题1:一致性 tls6rto  
首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?| S^Wqa:;  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 l>5]Wd{/  
h-_0 A]  
struct holder [q>i  
  { 2$i 0yPv  
  // l LD)i J1  
  template < typename T > ,Y\4xg*`  
T &   operator ()( const T & r) const ^cmP  
  { h$ETH1Ue  
  return (T & )r; Ay"2W%([`  
} B> " r-O  
} ; ,~N+?k_  
F{H0 %  
这样的话assignment也必须相应改动: -< dMD_  
W'2-3J  
template < typename Left, typename Right > R:IS4AaS  
class assignment |v %RjN  
  { 2W:?#h3  
Left l; }b ]y 0"  
Right r; kJ<Xq   
public : f/[?5M[  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} ;AL@<,8  
template < typename T2 > tCCi|*P G  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } iB`WXU  
} ; Ye=7Y57Nr  
|7Xpb  
同时,holder的operator=也需要改动: u FYQ^  
#<i> <EG  
template < typename T > b{|/J<Fe  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const zc,9Qfn  
  { %qjyk=z+Z  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); *6x^w%=A  
} :qSi>KCGh  
)|^<woli,  
好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。 5wFS.!xD  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 `E0.PV  
AGJ=de.  
return l(rhs) = r; ]I' xLh`  
在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。 OD/P*CQ_  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: HxqV[|}0u  
7F9g:r/^  
template < typename Tp > i e)1h  
class constant_t i!}nGJGg  
  { }Ka.bZS  
  const Tp t; 2hA66ar{$  
public : o` 1V  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} CT:eV7<>s  
template < typename T > KjfKo;T  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const H"RF[bX(  
  { `:BQ&T%UQR  
  return t; L"du"-  
} OTHd1PSOu  
} ; ^xNe Eb  
A&lgiR*ObT  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 ,N|R/Vk$+E  
下面就可以修改holder的operator=了 9oxf)pjw  
rRG\:<a  
template < typename T > K#C56k q&  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const D*r Zaqy  
  { f}ij=Y9  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); dpn&)?f  
} }}bi#G:R+  
GxBPEIim  
同时也要修改assignment的operator() :2Rci`lp  
8J?`_  
template < typename T2 > X-r,>o:  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } !#4HGjPI  
现在代码看起来就很一致了。 kR~4O$riG  
=qR7-Q8B  
六. 问题2:链式操作 DHNii_w4v  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 lGHu@(n<  
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。 {ugKv?e ;  
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。 *9{Wn7pck/  
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。 %TTL^@1!b  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct {*Wwu f.  
)I-?zyL  
template < typename T > oS|~\,p"  
struct result_1 [tK:y[nk  
  { 6V6g{6W,/  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; 83,1d*`  
} ; #\ S$$gP  
Q;,3W+(  
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: 70*iJ^|  
/?-p^6U  
template < typename T > Wu;|(2I  
struct   ref |afK"N  
  { 7{6.  
typedef T & reference; 3pjYY$'  
} ; 4N=Ie}_`  
template < typename T > >rS<!e%  
struct   ref < T &> QT l._j@  
  { #5:A?aj  
typedef T & reference; Qg$Nj=Cw  
} ; yy.:0:ema  
U\ E{-7  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: >A( C9_\  
 glX2L ~  
template < typename T > ;Y&?ixx  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const XaS_3d  
  { ^PR,TR.  
  return l(t) = r(t); @ZPTf>J}  
} 18tQWI$  
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。 3udIe$.Q  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 JG4*B|3  
8+cpNX  
有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么 ` +UMZc  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: 0THAI  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 ~#km0<r?  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 :.<TWBoV  
最后的布局是: eo52X &I  
                Add gWH9=%!  
              /   \ LU7)F,ok  
            Divide   5 A.x}%v,E  
            /   \ v]SE?xF{U  
          _1     3 Y"rV[oe   
似乎一切都解决了?不。 !;!~5"0~"  
你可以想象一下一个完整的Lambda库,它必然能够重载C++几乎所有的操作符。假设其重载了10个操作符,那么至少会有10个代表这些操作符的functor类。大体上来讲,每一种操作符所对应的functor都应当能够由链式操作产生别的任意一种操作符所对应的functor。(例如:*_1 = 2既是由operator*的functor产生operator=的functor)。可想而知这样一共能产生10*10=100种产生方式。这是对编码的一个大挑战。 +5|nCp6||j  
如何简化这个问题呢?我们不妨假定,任意一种操作符的functor,都能够产生任意一种操作符的functor,这样,每一种操作符的functor都拥有一样的产生方案。如果某种转换确实是不合法的(例如:A/B=C无论如何也不可能合法),那么在试图产生新functor的时候会出现编译错误。幸好C++的模版是如果不使用就不编译的,因此这种编译错误不会干扰到正常的使用,这正是我们所要的。 YaT+BRh?  
OK,我们的方法呼之欲出了。既然所有的functor都具有一样的产生方案,那么不如大家都不要实现,等到最后统一的在所有的functor里面加上这么一系列的产生代码吧。例如,如果要添加从某functor XXX到operator=的functor的产生代码: 'wnY>hN  
"?&bh@P&  
template < typename Right > 29657k8  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const 4 Wd5Goe:  
Right & rt) const ]3u'Qv}o  
  { ,(W98}nB  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); z\d2T%^:g(  
} VgTI2  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 NWN)b&}  
XXX指的是原来的functor的类型,picker_maker<T>是一个类型变换的trait,如果T是一个常量,那么他会返回constant_t<T>,否则返回T本身。 `(suRp8!  
因此如果该函数声明在assignment的内部,那么就实现了连等,如果声明在的dereference(解引用)的内部,就允许(*A = B)的行为发生。 `+;oo B  
最后,如何把这些函数塞到各个functor的声明里边呢?当然可以用宏,但是。。。大家都知道这样不好。 _rVX_   
除了宏之外还可以用的方式就是继承。我们可以写一个类叫做picker,该类实现了所有的如上的产生函数。然后让所有的functor继承自它。 < LAD  
且慢,也许立刻就有人跳出来说:这样的话那个XXX怎么写呢?这样不是会导致循环依赖么?这样不是会有downcast么? LVl0:!>~  
正解,让picker做基类确实不是一个好主意。反过来,让picker继承functor却是一个不错的方法。下面是picker的声明: w} q@VVB%  
>6834e  
template < class Action > Y]Vc}-a(h  
class picker : public Action }lpm Hvs  
  { Wc>)/y5$  
public : ,[1`'nN@g  
picker( const Action & act) : Action(act) {} koY8=lh/  
  // all the operator overloaded q0Lt[*q3R  
} ; VCRv(Ek  
tsVhPo]e0  
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。 cB=u;$k@*  
现在所有参与行动的functor都要套上一层picker, _1被声明为 picker<holder>, 并且holder中所重载的操作符除了operator()之外全部被移到了picker内。而picker中的操作符重载的返回的functor也必须套上一个picker: 3CPOZZ  
@W- f{V  
template < typename Right > /l%qq*Ew  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const l:,UN07s  
  { &U)s%D8e;d  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); BQ0PV  
} Nb^:_0&H@  
P]{.e UB@c  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > -"K:ve(K  
使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。 U)]natB  
A@AGu#W  
template < typename T >   struct picker_maker <X&:tZ #/  
  { k 0Yixa  
typedef picker < constant_t < T >   > result; `b'J*4|oGo  
} ; A1$'[8U~3  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > u$p|hd d  
  { gdY/RDxn:  
typedef picker < T > result; DC7}Xly(  
} ; e"mfJY  
K"$ky,tU  
下面总的结构就有了: bY$! "b~  
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。 &YKzK)@  
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。 me^Gk/`Em  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 q\Kdu5x{  
至此链式操作完美实现。 =8_TOvSJ4p  
vqZM89 xY  
31Mc<4zI8  
七. 问题3 ]3jH^7[?  
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。 { F8,^+b|  
"*\3.`Kd  
template < typename T1, typename T2 > XQ;d ew+  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const Lf M(DK  
  { rqJj!{<B  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); $0 zL  
} `.WKU"To  
P"@^'yR5WK  
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: S`@*zQ  
:]hfmWC   
template < typename T1, typename T2 > 1V?)zp  
struct result_2 a Z, Wa-k  
  { q0Pu6"^  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; (OJ9@_fgG[  
} ; V@-GQP1  
~J:lC u  
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? |XG7UH  
这个差事就留给了holder自己。 Kp;o?5H  
    Xrn~ ]P7  
Te#[+B?  
template < int Order > _>64XUZ<n  
class holder; Q3Lqj2r  
template <> XX6)(  
class holder < 1 > 5] %kWV>  
  { ka%pS  
public : ox#4|<qM  
template < typename T > $, 42h  
  struct result_1 3l[hkRFu`  
  { IxR:a(  
  typedef T & result; LnX^*;P5t  
} ; -;z\BW5 y  
template < typename T1, typename T2 > dUSuhT  
  struct result_2 T/5U lW|\  
  { U6PUt'Kk@  
  typedef T1 & result; '|R|7nQAj  
} ; a9Rh  
template < typename T > M!'tD!NWc  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const I =pdjD  
  { -H]O&u3'c  
  return (T & )r; M - TK  
} ;\.&FMi  
template < typename T1, typename T2 > =&GV\ju  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const i+3b)xtW7  
  { S/jHyJ,  
  return (T1 & )r1; oGJI3Oh  
} 6fyW6xv[,  
} ; ?GZs5CnS  
HjD= .Q  
template <> $y}Tbm  
class holder < 2 > ljmHX2p  
  { '9XwUQx  
public : 4HAfTQ 1G  
template < typename T > "H@AT$Ny(  
  struct result_1 4R6 .GO  
  { i.&16AY  
  typedef T & result; OYy8u{@U:  
} ; 9,+LNZ'k  
template < typename T1, typename T2 > m%puD 9  
  struct result_2 6m&I_icM  
  { :Fl:bRH+  
  typedef T2 & result; (fS4qz:&l  
} ; v<4zcMv  
template < typename T > 4r$t}t gX  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const n2~rrQ \/p  
  { UqbE  
  return (T & )r; %+}\i'j7  
} -xlI'gNg7  
template < typename T1, typename T2 > 9'M({/7y  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const qm@hD>W+  
  { ` (<>`  
  return (T2 & )r2; d"a`?+(Q  
} &#.&xc2sRZ  
} ; j!pxG5%  
@P/{x@J  
o? =u#=  
新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。 SZEr  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: u#QQCgrs  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: 'WoX-y  
Sob+l'U$  
return l(i, j) = r(i, j); 2J$Uz,@  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) gnt[l0m  
7 m%|TwJN  
  return ( int & )i; @VFg XN  
  return ( int & )j; +dRTHz  
最后执行i = j; '1aOdEZA*  
可见,参数被正确的选择了。 0vEa]ljS  
;x"B ):?\  
#'T@mA  
~QXNOtVsN  
l8Ox]%F  
八. 中期总结 p /:L;5F  
目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事: ;2^=#7I?  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 _G42|lA$/  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 }T6jQ:?@  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor 4*]`s|fbu  
?*g]27f11  
2C>PxA6l  
}v{F9dv  
~ lS3+H  
M II]sF  
九. 简化 zKZ6Qjd8!  
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。 8u4]@tJH  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 8G=4{,(A  
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: `YJ`?p  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 g.'4uqU  
  +-*/&|^等 #~Q0s)Ze  
2. 返回引用。 ax$0J|}7  
  =,各种复合赋值等 cuHs`{u@P  
3. 返回固定类型。 y}|zH  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) +VfJ: [q  
4. 原样返回。 7~ 2X/  
  operator, &c'unKH  
5. 返回解引用的类型。 -$*YN{D+  
  operator*(单目) }x+{=%~N  
6. 返回地址。 &Jj ?C  
  operator&(单目) &p*N8S8  
7. 下表访问返回类型。 MTQdyTDHl  
  operator[] p 7sYgz  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 r\yj$Gu>(  
  operator<<和operator>> )pJzw-m"  
?tBEB5  
OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。 ky*-_  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: p?%G|Q  
dM)fr  
template < typename Left > +I U]=qS  
struct value_return t+pI<c^]y  
  { ~ohW9Z1  
template < typename T > h0!j;fn  
  struct result_1 5s0H4?S  
  { X"R;/tZ S4  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; 3Vhm$y%Td  
} ; joa$Y6  
h/X),aK3  
template < typename T1, typename T2 > aJ2-BRn  
  struct result_2 om(#P5cSM;  
  { y|X[NSA  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; 7XZ!UC;i  
} ; PR Y)hb;1  
} ; 6(wpf^br2  
1iz\8R:0  
sI`Lsd'V  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait  oo2VT  
!j- 7,  
下面我们来剥离functor中的operator() >:s:`Au  
首先operator里面的代码全是下面的形式: Qf"gH <vT  
pNDL:vMWP  
return l(t) op r(t) upWq=_  
return l(t1, t2) op r(t1, t2)  B} :[~R'  
return op l(t) %_5B"on  
return op l(t1, t2) %H:!/'45  
return l(t) op WL>"hkx  
return l(t1, t2) op C! :\H<gI  
return l(t)[r(t)] >2_J(vm>  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] g5H+2lSC  
e+S%` Sg  
很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式: jA6:-Gz  
单目: return f(l(t), r(t)); #T+%$q [:  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); iNha<iS+  
双目: return f(l(t)); <^M`U>   
return f(l(t1, t2)); ?g!py[CrE  
下面就是f的实现,以operator/为例 norWNm(n  
&a O3N  
struct meta_divide #[2]B8NZ  
  { b" p,~{  
template < typename T1, typename T2 > #Ez>]`]TB  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) ms<?BgCSz  
  { z"R-Sme  
  return t1 / t2; q[r|p"TGov  
} ^>[Z~G($  
} ; RXh/[t+  
bA1uh]oB  
这个工作可以让宏来做: XjWoUnz  
9Y~A2C  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ <s  $~h  
template < typename T1, typename T2 > \ d!8`}L:=M  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; ]XU?Wg  
以后可以直接用 U$qSMkj6RK  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) 7kHEY5s "  
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 B;L~ hM  
(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。。。) \9!W^i[+  
;g*ab  
9"oc.ue.2D  
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 Wl}d6ZTm  
']>@vo4kK{  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > JhIgq W2  
class unary_op : public Rettype S's\M5  
  { kE=}.  
    Left l; ^b'|`R+~}  
public : ~[Mm0L}8  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} kpcIU7|e  
GKSfr8US4  
template < typename T > y$7<ZBG  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 9)'L,Xt4:T  
      { m8fxDepFA  
      return FuncType::execute(l(t)); g6+}'MN:5  
    } GRS[r@W[1  
Zn|vT&:Hg  
    template < typename T1, typename T2 > <T{PuS1<o  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const <Jv %}r  
      { d0eMDIm3R\  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); | x/,  
    } $Ic: c  
} ; l}># p'$  
r1 )Og  
R6*:Us0\FJ  
同样还可以申明一个binary_op Pqi>,c<&mL  
3w#kvtDVm  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > +-1t]`9k4  
class binary_op : public Rettype #toKT_  
  { D^$Nn*i;U  
    Left l; lt[{u$  
Right r; J[ du>1D  
public : s9?klJg  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} a=T_I1  
aovRm|aOo'  
template < typename T > kK>PFk(  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const CQ9B;i`  
      { 7FMO' 'x  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); aHvTbpJ  
    } I#tn/\n  
;"Q{dOvp  
    template < typename T1, typename T2 > ;JFy 8Rj  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 8lh{ R  
      { -=I*{dzly  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); )=8MO-{  
    } IxHusB  
} ; xQT`sK+  
*2Il{KO A^  
"z8L}IC!e5  
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 POdk0CuX  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 8xW_N"P.>  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) Tl6%z9rY@  
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。 FhVi|V a  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! be}^}w=  
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。。。 WgF Xv@Jjt  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 T1.`*,t)=  
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) 9l5l"Wj&  
下面是修改过的unary_op ^(r?k_i/  
m_wBRan  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > dq?{?~3  
class unary_op T.]+T[}!  
  { #p_3j 0S  
Left l; 4{7O}f  
  UJ3l8 %/`k  
public : O'a Srjl  
.gh3"  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} 21_>|EKp  
Wt*&_+ae  
template < typename T > n$i}r\ so  
  struct result_1 c&vY0/ [  
  { ,#@B3~giC  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; : z*OAl"  
} ; apPn>\O  
[Dni>2@0  
template < typename T1, typename T2 > u2,V34b-  
  struct result_2  Gqvj  
  { Y; JV9{j  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; <iDqt5)N  
} ; YtI 2Vr/9  
7vax[,a I  
template < typename T1, typename T2 > t`1E4$Bb\  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 3C{3"bP  
  { @=B'<&g$Xv  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); )>abB?RZ  
} $)t ]av  
{p@uH<)  
template < typename T > ve;#o<  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const {L^b['h@  
  { \x\_I1|  
  return OpClass::execute(lt(t)); , g\%P5  
} D^V0kC p!F  
_7Z|=)  
} ; +dIDFSd  
('BFy>@  
OLp;eb1g  
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 gx~79;6  
好啦,现在才真正完美了。 /ZlPEs)  
现在在picker里面就可以这么添加了: ASME~]]?  
c~bi ~ f  
template < typename Right > tp"dho  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const `&]<_Jc1  
  { 'S]7:/CI  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); @LZ'Qc }@  
} O CIWQ/ P  
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。 Vf<VKP[9K  
DA;,)A&=Q  
"5Orj*{  
%v 0 I;t  
$J}d6%   
十. bind @y?<Kv}s  
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。  &0! f_  
先来分析一下一段例子 F=)9z+l#  
Ln-/ 9'^  
~H"Q5Hr   
int foo( int x, int y) { return x - y;} [ aC7  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 8G@Ie  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 ?\[2Po]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。 #'m&<g,  
我们来写个简单的。 m:U.ao6  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: gw[\7  
对于函数对象类的版本: `@?f@p$(B  
<,/k"Y=  
template < typename Func > ')ZxWYT O^  
struct functor_trait v|r\kr k  
  { rS1mBrqD  
typedef typename Func::result_type result_type; T*YbmI]4  
} ; 1haNca_6,  
对于无参数函数的版本: mRVE@ pc2X  
XwWp4`Fd  
template < typename Ret > d67Q@ ')00  
struct functor_trait < Ret ( * )() > ]XX9.Xh=-  
  { 6~g`B<(?  
typedef Ret result_type; c|?0iN  
} ; ~a@O1MB  
对于单参数函数的版本: 1 ?X(q  
S ykblP37  
template < typename Ret, typename V1 > 6;"^Id  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > ;\~{79c  
  { TTB1}j+V6  
typedef Ret result_type; 8/lv,m#  
} ; : V16bRpjL  
对于双参数函数的版本: zzmZ`Ya  
VK)1/b=yT  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > UykOQ-2-n  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > 2ZHeOKJ-  
  { *a }NRf}W  
typedef Ret result_type; pZ4]K xX@  
} ; ' *hy!f]  
等等。。。 i"|="O0v5  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy l"9.zPvT<  
{|)u).n|  
template < typename Func > }py6H[  
struct func_return 9e^HTUFbG  
  { $r0~& $T&  
template < typename T > x\HHu]  
  struct result_1 t\YN\`XD  
  { 8$Igo$U-  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; FCO5SX#-g  
} ; a3}#lY):  
GMc{g  
template < typename T1, typename T2 > |.kYomJ   
  struct result_2 g )H>Uu5@  
  { Q.SLiI  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; ki/xo^Y2<  
} ; ERSo&8  
} ; s-^B)0T!  
0Vu&UD  
"$)Nd+ny  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 y k=o  
[AAG:`  
template < typename Func, typename aPicker > :5kgJu  
class binder_1 NyHHK8>  
  { Z:F5cXt<  
Func fn; %C&HR2  
aPicker pk; `LD#fg*  
public : gcLwQ-  
Fqtgw8  
template < typename T > f n]rMH4>  
  struct result_1 SCbN(OBN!  
  { z=ItKoM*<  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; MF+J3)  
} ; B^4D`0G[4  
Yt^<^l77D  
template < typename T1, typename T2 > ym*,X@Qg^  
  struct result_2 G/Ll4 :  
  { B+e$S%HV  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; u$T`Bn  
} ; v9Kx`{1L  
'2`MT-  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} Y6LoPJ  
?~G D^F  
template < typename T > +(>!nsf  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const -w8c;5X  
  { %onUCN<O`  
  return fn(pk(t)); g? 7%  
} S;0,UgB1  
template < typename T1, typename T2 > Q)"L8v v  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const e;LJdd  
  { rL+K Sb  
  return fn(pk(t1, t2)); "BN-Jvb7q  
} ^4jIT1  
} ; f? sW^ d;  
4[@`j{  
Rg/*)SKj  
一目了然不是么? :H}a/ x*ur  
最后实现bind [8Zq 1tU;G  
RI,Z&kXj2o  
j\V9o9D  
template < typename Func, typename aPicker > gQpF(P  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) eUiJl6^x  
  { )ZkQWiP-  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); [" '0vQ  
} JryCL]  
eURy]  
2个以上参数的bind可以同理实现。 ]k2Jf}|  
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。 oBVYgv)  
OG\TrW-ug  
十一. phoenix CuE>=y- "I  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: _)4YxmK%  
t?[|oz:v  
for_each(v.begin(), v.end(), n0o'ns  
( \k6Ho?PL  
do_ +.i?UHNB  
[ d1=kHU4_9  
  cout << _1 <<   " , " !1MSuvWP  
] ]?<j]u0J  
.while_( -- _1), k!/"J ;  
cout << var( " \n " ) zbL!q_wO  
) r[P5 ufy2]  
); ~b}@*fq  
8FY.u{93  
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: c*+yJNm3>  
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 Q}G'=Q]Juz  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 aL63=y  
那么我们就照着这个思路来实现吧: MMs#Y1dH  
K]mR9$/  
I`%\ "bF@  
template < typename Cond, typename Actor > A aLj.HR  
class do_while "^A4!.  
  { &<</[h/B/F  
Cond cd; n-q  
Actor act; ?y( D_NtL  
public : E\U6n""]  
template < typename T > RfP>V/jy5  
  struct result_1 l#8SlRji  
  { tz(\|0WDQ  
  typedef int result_type; w#v8a$tT  
} ; Z P\A  
]fH U/%  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} "*o54z5"  
y( M-   
template < typename T > uus}NZ:*l  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const E}U[VtaC  
  { S"FIQ&n  
  do $t' .  
    { aL\vQ(1zO  
  act(t); ?b?`(JTR  
  } ;k6>*wFl|!  
  while (cd(t)); B~HA 32  
  return   0 ; `I$'Lp#5  
} p7 b`Z>}  
} ; R/)cEvB-0  
cP[3p :  
*2O4*Q1  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). F.P4c:GD  
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。 !;'. mMO&%  
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。 _is<.&f6  
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。 74*1|S <  
下面就是产生这个functor的类: nBs%k!RR  
qx0RCP /s  
( yk^%  
template < typename Actor > Do@:|n  
class do_while_actor  SJY<#_b  
  { R["2kEF  
Actor act; w3lR8R]  
public : 5IeF |#g  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} 2mS3gk  
e %VJ:Dj  
template < typename Cond > }V.Wp6"S   
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; ZA@QP1  
} ;  j{,3!  
oY@4G)5  
9z9z:PU  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 H\A!oB,sw  
最后,是那个do_ &IGTCTBP  
DXPiC[g]  
,: X+NQ  
class do_while_invoker /{pVYY  
  { S4]}/Imn)  
public : @DgJxY|  
template < typename Actor > V>}@--$c-r  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const ]PVPt,c  
  { k|W=kt$P  
  return do_while_actor < Actor > (act); 'LZF^m _<<  
} td^2gjr^5  
} do_; O_8ERxj g]  
*ayn<Vlh`^  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? mQt';|X@  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 %1ofu,%  
最后来说说怎么处理break和continue 2kV[A92s  
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。 aaq{9Y#  
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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