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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda }:4b_-&Q5  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 |E9iG  
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, TCetd#;R  
#'oGtFCd`  
H 5'Ke+4.e  
"DU1k6XC  
  class filler okQ<_1e{  
  { J=AF`[  
public : ?bH!|aW(H  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} ^mCKRWOP'  
} ; \LQ54^eB  
Q*8=^[x  
NaYr$`  
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: MXGz_Db4'  
RP~ hi%A  
fHR^?\VVp  
Ig"Qw vR  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); Zp <^|=D  
[W*Q~Wvp  
f,'9Bj. ~  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 1_6oM/?'  
[mA\,ny9  
y#)ad\  
?S~j2 J]  
二. 战前分析 kr>H,%3~  
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。 pF}WMt  
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 zJX _EO  
db0]D\  
])H[>.?K  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); XPsRa[08WK  
  /* --------------------------------------------- */ .|z8WF*  
vector < int *> vp( 10 ); j55;E E!  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); qC ku q  
/* --------------------------------------------- */ acdF5ch@  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); ="__*J#nze  
/* --------------------------------------------- */ 6z ,nt  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); >Eqr/~Q  
  /* --------------------------------------------- */ N Obw/9JO  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); DRuG5|{I:  
/* --------------------------------------------- */ YK6zN>M}E  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); XX[CTh?O%  
7dtkylW  
s2t9+ZA+s  
Uy5G,!  
看了之后,我们可以思考一些问题: #jd&f,Tt  
1._1, _2是什么? Y]])Tq;h5  
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。 uo[W|Q  
2._1 = 1是在做什么? IAzi:ct  
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。 ;kb);iT  
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。 :XaBCF*  
|h* rkLY  
:DoE_  
三. 动工 w-wap  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: /7jb&f   
m%)Cw)t 7  
wC`+^>WFo  
m)Sdo gt_  
template < typename T > ^q)AO?_  
class assignment B`?}jJa9*  
  { }`^D O Ar  
T value; LMTz/M  
public : uwo\FI  
assignment( const T & v) : value(v) {} d_aHUmI^"  
template < typename T2 > $s"{C"4q  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } } za "rU  
} ; c= #V*<  
: oO ?A  
"1|\V.>>;  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 O"V;otlC  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment nC(<eL  
=]m,7v Rq  
EUjA-L(  
jSd[  
  class holder E) z=85;_p  
  { TAp8x  
public : ]mT2a8`c.r  
template < typename T > \ _l4li  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const Ze"m;T  
  { @e:= D  
  return assignment < T > (t); jN T+?2  
} GiS:Nq`$(  
} ; DuI>z?bS  
 /wT<p  
J1g+H2  
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: Eu|O<9U\  
s|\\"3  
  static holder _1; B<\HK:%{  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 ^\C Fke=  
gi #dSd1\&  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); I#PhzGC@  
而不用手动写一个函数对象。 $L"h|>b\o  
(C.<H6]=  
#6*20w_u  
iOJ5KXrAO  
四. 问题分析 DVz_;m6)  
虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。 p-XO4Pc 6  
1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。 L25%KGg' o  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 )18C(V-x  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 Ld?'X=eQ  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 yZQcxg%  
PWk\#dJN&  
五. 问题1:一致性 &M{;[O{  
首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?| 8e32NJ^k~  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 X+kgx!u'y  
2Og<e|  
struct holder 0)rayzv  
  { %00cC~}4  
  // (z  9M  
  template < typename T > )f,9 h  
T &   operator ()( const T & r) const m^gxEPJK  
  { sf"vii,1A  
  return (T & )r; t-Uo  
} #\Zr$?t|V  
} ; eI,H  
2{<o1x,Ym  
这样的话assignment也必须相应改动: \![ p-mW{  
Q?>DbT6  
template < typename Left, typename Right > 7#(0GZN9h%  
class assignment se=;vp]3a  
  { Xm3r)Bm'3  
Left l; 4 (XV)QR  
Right r; qL4s@<|~  
public : Z rv:uEl  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} @Yn+ir0>O  
template < typename T2 > U^8S@#1Q  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } A DVUx}  
} ; a:Nf +t  
 h@PE:=  
同时,holder的operator=也需要改动: Ot`znJU@  
jN-!1O._G  
template < typename T > {mUt|m 7!  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const gI!d*]{BP  
  { SHT`  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); 8SA" bH:  
} +o?;7  
n8tw8o%&[  
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。 0Wj,=9q  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 8([ MR  
C8x9 Jrc  
return l(rhs) = r; _y&XFdp  
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。 \q\"=  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: 0S96x}]J B  
q%LjOPE V  
template < typename Tp > [* M':  
class constant_t BA[ uO3\4  
  { N\|BaZ%>|  
  const Tp t; V!l?FOSZ  
public : Dt! <  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} SlG^ H  
template < typename T > Gt)ij?~  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const w'E(9gV  
  { w{ ;Sp?Os  
  return t; EJ(36h  
} nxB[T o*P  
} ; .yDGwLry  
/b\c<'3NY  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 `~z[Hj=2  
下面就可以修改holder的operator=了 zhJ0to[%?  
5|cRHM#  
template < typename T > nRvaCAt^  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const TOhWfl;  
  { )|_L?q#w!'  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); a?yU;IKJ  
} r.lHlHl  
Wm}gnNwA  
同时也要修改assignment的operator() \E[6wB>uN%  
9J?lNq  
template < typename T2 > /EG'I{oC  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } ,,!P-kK$  
现在代码看起来就很一致了。 p8 Ao{  
?4oP=.  
六. 问题2:链式操作 c/igw+L()  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 7377g'jL  
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。 BeN]D  
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。 I\x9xJ4x  
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。 684d&\(s  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct *{P/3yH  
o2'Wu:Y"  
template < typename T > 8N+T=c  
struct result_1 >cLh$;l  
  { `lQ;M?D  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; ;rF[y7\  
} ; XK\3"`kd  
8*x=Fm,Ok  
那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为: YYT#{>&  
x NjQ"'i8  
template < typename T > eWN g?*/  
struct   ref H\qZu%F'  
  { W+/_0GgQ3  
typedef T & reference; _6V1oe2  
} ; iEZ+Znon  
template < typename T > m[KmXPFht1  
struct   ref < T &> JXMH7  
  { lx=tOfj8  
typedef T & reference; ]%y>l j?Y  
} ; 46pR!k  
\=7jp|{Yl  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: nJGs,~"  
El@*Fo  
template < typename T > k_!e5c  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const )UM^#<-  
  { |35OA/O?X  
  return l(t) = r(t); o<%0|n_O&  
} 3 z(4axH'  
可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。 "TJ*mN.i{}  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 hxK;f  
-fl6M-CYX  
有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么 ~bC A8  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: C l,vBjl h  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 R"9w VM;*c  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 XL^05  
最后的布局是: vXRY/Zzj1  
                Add KyfH8Na?  
              /   \ 6o7t eX  
            Divide   5 S,nELV~!  
            /   \ |oke)w=gn  
          _1     3 9$Z0mzk  
似乎一切都解决了?不。 5K2K'ZkI  
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。 Z#L4n#TT  
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。 V^&*y+  
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: 5.oIyC^Ik  
1kKfFpN  
template < typename Right > g+4y^x(X@1  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const P3: t 4^  
Right & rt) const Hj|&P/jY]*  
  { jT =|!,Pn  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); 4$[o;t>  
} CDRbYO  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 {\(MMTQ  
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。 @$T$hMl  
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。 `vgaX,F*  
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。 ,d,2Q  
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。 Xs2 jR14`  
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? w|-3X  
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: ]5c(:T F  
j}eb _K+I  
template < class Action > 1QG q;6\  
class picker : public Action ]FZPgO'G  
  { y'`/^>.  
public :  '2*OrY  
picker( const Action & act) : Action(act) {} a @2fJ}  
  // all the operator overloaded [i /!ovcY  
} ; H{vKk  
lQHF=Jex  
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。 ur\6~'l4  
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: ^ls@Gr7`P  
#%\0][Xf  
template < typename Right > X!ruQem /  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const jRg gj`o  
  { 3WJk04r  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); =+Fb\HvX{  
}  r!?ga  
(Z(S?`')  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > $M 8& &M  
使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。 G/<zd)  
#BUq;5  
template < typename T >   struct picker_maker 7TMq#Pb  
  { gCb+hQq\  
typedef picker < constant_t < T >   > result; 2URGd#{VQ  
} ; &Mk!qE<:N  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > ]=q auf>3  
  { 05 q760I+  
typedef picker < T > result; q2vD)r  
} ; QDg5B6>$  
7@fS2mu  
下面总的结构就有了: A _zCSRF,  
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。 /{i~-DVME  
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。 dZ`Y>wH_  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 @%Ld\8vdfJ  
至此链式操作完美实现。 \Y)HSJR;e  
Z^&G9I#  
~R w1  
七. 问题3 T+}|$/Tv  
如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。 'K?h6?#  
S)WxTE9  
template < typename T1, typename T2 > RW. qw4  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 9efDM  
  { &-yRa45?  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); K {' atc  
} 6DHK&<=D8  
@|anu&Hm  
很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2: Y,)(Q  
Xfq`k/ W  
template < typename T1, typename T2 > yS W$zA,  
struct result_2 ZL6HD n!  
  { wf\"&xwh?  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; qPq]%G*{  
} ; _YF>Y=D-  
i-OD"5a`  
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? c,~uurVi  
这个差事就留给了holder自己。 bkV<ZUW|;  
    >zW2w2O3  
j ~-N2b6z  
template < int Order > xSmG,}3mF  
class holder; k4K. ml IO  
template <> rFg$7  
class holder < 1 > nHdQe  
  { %Rc#/y  
public : xpR`fq  
template < typename T > 1&=)Bxg4  
  struct result_1 Ek)drt7cy  
  { t{]Ew4Y4%O  
  typedef T & result; U6M ~N0)Yr  
} ; ; j!dbT~5  
template < typename T1, typename T2 > U#[&(  
  struct result_2 Te+(7 Z  
  { *4U_MM#rX  
  typedef T1 & result; gZ,h9 5'  
} ; odhS0+d^  
template < typename T > Fc1!i8vv  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const F/s n"2  
  { w \b+OW  
  return (T & )r; wXQxZuk[  
} YhN<vZ}U!~  
template < typename T1, typename T2 > ]/=RABi  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const " ]S  
  { O k`}\NZL  
  return (T1 & )r1; C t,p  
} _re# b?  
} ; 4Hj)Av <O(  
c;VqEpsbl  
template <> 'Lrn<  
class holder < 2 > 9eMle?pF  
  { G"<#tif9K  
public : 7?Wte&C];p  
template < typename T > ..)J6L5l  
  struct result_1 $l]:2!R  
  { qIi \[Ugh  
  typedef T & result; :<J7g`f  
} ; ^9Pr`\   
template < typename T1, typename T2 > :V'99Esv`  
  struct result_2 "v1{  
  { 5kiW@{m  
  typedef T2 & result; <w2h@ea  
} ; Dkz/hg:q  
template < typename T > YRu@; `  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const kB 8^v7o  
  { 9J3fiA_  
  return (T & )r; ?\V#^q-  
} B6  0  
template < typename T1, typename T2 > e(0OZ_w  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const Ehx9-*]  
  { Tv=lr6t8  
  return (T2 & )r2; (7Z+De?  
} U~x]2{}  
} ; DDeU:  
T*x2+(r  
w2DC5ei'  
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> >。 wMW<lT=;  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: TjUwe@&Rw  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: .?:*0  
?M4o>T%p"  
return l(i, j) = r(i, j); #t ;`  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) ]fM|cN8(zM  
;{ifLI0#  
  return ( int & )i; s)1-xA{'.  
  return ( int & )j; =)Xj[NNRT  
最后执行i = j; g:Hj1!'  
可见,参数被正确的选择了。 q1}!Okr"2  
xuioU  
;U* /\+*h  
/v 8"i^;}  
Q~N,QMr)k&  
八. 中期总结 I"Zp^j  
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: T9nb ~ P[  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 ? :H+j6+f  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 HRf;bKZ  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor G2` z?);1b  
,2FK$: M\  
b80#75Bj>  
Y(PCc}/\  
d[a(u WEl  
J,Sa7jv[  
九. 简化 )WqolB  
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。  /qLO/Mim  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 "hk# pQ  
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: e*:K79 y  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 |v!N1+v0  
  +-*/&|^等 QOWGQl%!  
2. 返回引用。 pD<w@2K  
  =,各种复合赋值等 $.`o  
3. 返回固定类型。 0S{23L4C  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) \L Q+ n+  
4. 原样返回。 _C !i(z!d  
  operator, @DysM~I  
5. 返回解引用的类型。 :q9!  
  operator*(单目) ~i.*fL_Y  
6. 返回地址。 {-Y;!  
  operator&(单目) :iE b^F}  
7. 下表访问返回类型。 !Z$d<~Mq q  
  operator[] ',EI[ ]+  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 %Ig$:I(o  
  operator<<和operator>> ]oGd,v X  
<`nShP>vl  
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。 :j&enP5R(q  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: ~o'1PAW7  
x UdF.c  
template < typename Left >  YSD G!  
struct value_return y7HFmGM  
  { x%mRDm~-  
template < typename T > ~gI%lORqN  
  struct result_1 NEq_!!/sF  
  { h^3gYL7O6  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; zd YH9d>D  
} ; p2STy\CS  
h@%Xy(/m'  
template < typename T1, typename T2 > 6 >kULp  
  struct result_2 "^]gIQc  
  { C~En0G1  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; 3aqH!?rVU  
} ; aXe&c^AR  
} ; NUsxMhP  
F[ E'R.:  
'@{:Fr G*U  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait io#}z4"'qY  
MPB[~#:  
下面我们来剥离functor中的operator() 7b"fpB  
首先operator里面的代码全是下面的形式: | eBwcC#^  
D[$"nc/  
return l(t) op r(t) alb3oipOB  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) ('&lAn  
return op l(t) bn*:Bn1  
return op l(t1, t2) gVG^R02#<k  
return l(t) op -`L`kL<  
return l(t1, t2) op /v!yI$xc  
return l(t)[r(t)] *)K 5<}V  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] Sz0PZtJ  
_o~ pVBl/  
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: JQQyl:=  
单目: return f(l(t), r(t)); F.vRs|fk  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); rL5=8l  
双目: return f(l(t)); u]*7",R uU  
return f(l(t1, t2)); Rpn<"LIoB:  
下面就是f的实现,以operator/为例 R~g|w4a@sC  
!gX xM,R  
struct meta_divide \+o\wTW  
  { Z=Y29V8  
template < typename T1, typename T2 > <nk|Z'G E  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) Nc+0_|,  
  { iK}p#"si  
  return t1 / t2; KsULQJ#,  
} C*Q7@+&  
} ; :C5w5 Vnj  
!Rv ;~f/2  
这个工作可以让宏来做: 5IU!BQU  
//@6w;P  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ 0+\725DJ  
template < typename T1, typename T2 > \ gPMR,TU  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; 88?bUA3]  
以后可以直接用 Z`-$b~0  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) ?1=.scmgDG  
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 ucl001EK  
(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。。。) :w8{BIUN)  
$0Y`> 3  
Z %pc"  
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 vobC/m  
%FjUtB  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > *BKD5EwS  
class unary_op : public Rettype `EKf1U\FI  
  { +`>7cy%cZ  
    Left l; m>uG{4<-  
public : MHwfJ{"zo  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} W|< c[S  
KM&P5}  
template < typename T > 8^_:9&)i  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 7C|AiSH  
      { 6J;!p/C8E  
      return FuncType::execute(l(t)); lT[,w9$  
    } YnpN -Y%g  
vP{i+s18B  
    template < typename T1, typename T2 > eU"yF >6'  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ?+}Su'pv}  
      { 9a_P 9s3w  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); Yc#Uu8f-  
    } 9R=avfI  
} ; ZA=J`- >k  
h2Q'5G  
I"&cr>\  
同样还可以申明一个binary_op {\>4)TA  
-VohU-6 |  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > YdD; Qx#O  
class binary_op : public Rettype $:u*)&"t|  
  { YKe&Ph.  
    Left l; -mJs0E*g  
Right r; "dpjxH=xO  
public : A f`Kg-c_(  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} }+j B5z'w  
RLf-Rdx/  
template < typename T > J`g5Qn @S  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const xOkduk]  
      { c =m#MMc)  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); NVzo)C8kb  
    } :'DX M{  
IJf%OA>v  
    template < typename T1, typename T2 > (^yaAy#4  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const :>!-[hfQ  
      { APl]EV" l  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); QN8+Uj/zx  
    } vU%o5y:  
} ; bqn(5)%{  
:^(y~q?  
45biy(qa  
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 V_3oAu54s{  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 H:~bWd'iz  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) 8cO?VH,nk  
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。 1e\cJ{B  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! >FE8CH!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。。。 ") 8l'^Mq2  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 |-JG _i  
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) eX\v;~W*  
下面是修改过的unary_op w,P@@Q E  
co,0@.i  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType >  ];5J  
class unary_op mX|M]^_,z  
  { P 0\`4Cr!  
Left l; !$n@:W/  
  bofI0f}5.  
public : rQzdHA  
!v2/sq$G  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} RrxbsG1HP  
,|c;x1|O  
template < typename T > qz- tXc ,  
  struct result_1 M XW1 :  
  { j~_iv~[  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; +aOevkY]  
} ; R\cx-h*  
n]6 '!Eo  
template < typename T1, typename T2 > OK4r)  
  struct result_2 ,LZA\XC  
  { v RD/67  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; 38sLyoG=i  
} ; =b66H]h?  
XrUI [ryE  
template < typename T1, typename T2 > glC,E>  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const (?A c`H  
  { .]E"w9~  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); e oE)Mq  
} xqSZ {E:  
Dt!KgI3  
template < typename T > $mK;{9Z  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const z1b@JCWE  
  { ~g{1lcqQP  
  return OpClass::execute(lt(t)); 8$c) ]Bv  
} hXFT(J=  
xjBY6Ylz  
} ; KsGW@Ho:  
vcW(?4e  
In4VS:dD  
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 7zzFM  
好啦,现在才真正完美了。 pcv\|)&}  
现在在picker里面就可以这么添加了: b7hICO-w  
.hckZx /  
template < typename Right > n-K/d I  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const !>'A2V~F  
  { 8nZ_.  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); nt"\FZ*;3  
} Fr50hrtkU  
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。 mfj%-)l9  
`i|!wD,=\  
")9^  
<:AA R2=  
w nBvJb]4l  
十. bind #[i3cn  
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。 N5W!(h)  
先来分析一下一段例子 gb!0%*   
2v(Y'f.  
l`#rhuy`  
int foo( int x, int y) { return x - y;} 5222"yn"c  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 7 2i&-`&4  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 {|$kI`h,3-  
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。 k@9hth2Q  
我们来写个简单的。 A1;'S<a  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: 7%$3`4i`O  
对于函数对象类的版本: <FR!x#!   
qYoU\y7  
template < typename Func > 7*K2zu3  
struct functor_trait ,2U  
  { W)Mz1v #s  
typedef typename Func::result_type result_type; =,6X_m  
} ; },X.a@:  
对于无参数函数的版本: ^d# AU7V|  
Uo9@Y{<B  
template < typename Ret > @ o<O I  
struct functor_trait < Ret ( * )() > -+i7T^@|  
  { -p0*R<t  
typedef Ret result_type; c0l?+:0M  
} ; 16N |  
对于单参数函数的版本: 7}NvO"u  
S@[NKY  
template < typename Ret, typename V1 > 8B+C[Q:+'  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > uEhPO  
  { hKh ad8  
typedef Ret result_type; _s<BXj  
} ; 'A3*[e|OS  
对于双参数函数的版本: ]N\D^`iQ  
,Y| ;V  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > G,+3(C  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > D'%M#S0   
  { -`\n/"#X6i  
typedef Ret result_type; Wm}T=L`  
} ; 9]T61Z{OW1  
等等。。。 *yHz#u'  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy C \5yo  
nxEC6Vh'  
template < typename Func > b%x=7SMXO  
struct func_return 2zbn8tO  
  { ./zzuKO8XK  
template < typename T > L)<~0GcP  
  struct result_1 M%$ITE  
  { h'GOO(  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; uwi.Sg11  
} ; 6uUzky  
} gwfe H  
template < typename T1, typename T2 > JoG(Nk]  
  struct result_2 E:B<_  
  { !]fSS)\H  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; XR<g~&h  
} ; ,dosF Q  
} ; KRR)pT  
[ns==gDD  
A!^r9?<  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 V@y&n1?6  
(+xT5 2  
template < typename Func, typename aPicker > mBB"e"o  
class binder_1 ;*+H&  
  { <Mj{pN3  
Func fn; Z;tWV%F5  
aPicker pk; C]3:&dx9  
public : \|B\7a'4  
U|QP] 6v  
template < typename T > ~PAI0+*"q  
  struct result_1 a-nn[ j  
  { Gf+X<a  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; 9GT}_ ^fb  
} ; 5-H"{29  
PQ;9iv  
template < typename T1, typename T2 > B>I :KGkV  
  struct result_2 ] M#LB&Pe  
  { kaoiSL<[6  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;  > T:0  
} ; *)?'!  
"~zLG"  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} UxF9Ko( ]d  
sV0NDM0  
template < typename T > ]Nssn\X7  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const >Y\?v-^~;  
  { OwNo$b]h`  
  return fn(pk(t)); @.)[U:N  
} xzFQ)t&  
template < typename T1, typename T2 > rR/{Yx4  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 9@mvG^  
  { C1l'<  
  return fn(pk(t1, t2)); bVa?yWb.  
} .kkhW8:  
} ; /2*Bd E[yG  
|TQ4:P1T  
=\MAz[IDj  
一目了然不是么? mQSn*;9\T3  
最后实现bind M ' %zA;Wl  
$Xu/P5  
`PI*\t0  
template < typename Func, typename aPicker > O'@[ f{  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) mC-wPi8  
  { Ejf5M\o  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); LylCr{s7  
} -eD]gm  
}J-e:FUF#  
2个以上参数的bind可以同理实现。 8X278^ #  
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。 ~4twI*f  
\L}7.fkb8  
十一. phoenix l,3,$  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: R[* n3 wB  
!g)rp`?  
for_each(v.begin(), v.end(), r1}1lJ>7H  
( h qhX  
do_ 2 J3/Eu  
[ i]4nYYS  
  cout << _1 <<   " , " .RAyi>\e  
] H;q[$EUNb  
.while_( -- _1), Bu?Qyz2O  
cout << var( " \n " ) 8A::q;  
) GDiyFTr  
); %~>-nqS  
E`C !q X>  
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: Oz&*A/si+3  
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 >pJ#b=  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 jffNA^e  
那么我们就照着这个思路来实现吧: 0jPUDkH*  
^ZRZ0:rZ  
GZn=Hgv8  
template < typename Cond, typename Actor > K_:2sDCaN  
class do_while hd(TKFL^y  
  { !h<O c!9  
Cond cd; }s6Veosl  
Actor act; |YV> #l  
public : e"{"g[b/7  
template < typename T > >,_0Mem2Rr  
  struct result_1 8$Zwk7 w8A  
  { m~P30)  
  typedef int result_type; =w"Kkj>%oh  
} ; / ;[x3}[  
c^puz2  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {}  &"27U  
_V0%JE'  
template < typename T > O,v C:av  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const T{-gbo`Yji  
  { lk R^2P  
  do Of$R+n.  
    { V\]j^$  
  act(t); @t*D<B$  
  } ukc 7Z OQ  
  while (cd(t)); Tow!5VAM  
  return   0 ; gSj0+|  
} B%k C>J  
} ; ` vFDO$K  
AGjjhbGB  
>ZeARCf"f  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). TXf60{:f  
代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。 Z5*(xony0  
其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。 N[fwd=$\#  
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。 \DBEs02  
下面就是产生这个functor的类: fOdqr  
}QQ 7jE  
`R7dn/  
template < typename Actor > X?&{< vz  
class do_while_actor _6`GHx   
  { MA}}w&  
Actor act; 2i !\H$u`  
public : 0w< ilJ  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} sX3qrRY  
L$+_  
template < typename Cond > ;O{bF8 U  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; h+Yd \k  
} ; `_i|\}tl  
5ug|crX  
;volBfv  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 | WTWj  
最后,是那个do_ .jC5 y&  
kt\,$.v8  
EA9.?F  
class do_while_invoker jENC1T(  
  { g>w {{G  
public : ".N{v1  
template < typename Actor > '|) ,?  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const u?g&(h  
  { .n4{xQo,EJ  
  return do_while_actor < Actor > (act); ^w"hA;  
} Hvy$DX|p  
} do_; B9KBq $e  
o2hZ=+w>  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? 7'Hh^0<  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 A"s?;hv\fS  
最后来说说怎么处理break和continue j{2 0  
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。 Dv` "3  
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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