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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda 6o0}7T%6  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 9r. h^  
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, n1U!od  
`5Bv2 wlIV  
XL3m#zW&  
J Bgq2  
  class filler R 7h^ @  
  { [I?[N.v  
public : G! Y l0Zr  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} 9])Id;+91  
} ; ,<=gPs;x  
)2 lB  
$l $p|  
这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决: Qz"+M+~%&  
3D-0 N0o  
^sKdN-{  
(_%l[:o6  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); `# U<'$  
"XQ3mi`y  
=Vm3f^  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 5e3p9K`5  
gvFJ~lL  
z:a7)z  
=2t=Zyp0Y  
二. 战前分析 Kf-XL ),3l  
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。 o|$r;<o3R  
开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码 O3V.4tp  
ZO!h!2*  
~GE|,Np  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); Ay7PU  
  /* --------------------------------------------- */ |<Y~\ |  
vector < int *> vp( 10 ); /X]gm\x7s  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); s~QIs  
/* --------------------------------------------- */ /Y=_EOS  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); Q45gC28x  
/* --------------------------------------------- */ QQ`tSYgex  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); H_ a##z  
  /* --------------------------------------------- */ fH@cC`  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); =xQPg0g  
/* --------------------------------------------- */ v%r/PHw  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); O>N/6Z  
{)iiu  
8BrC@L2E0  
GEv x<:  
看了之后,我们可以思考一些问题: 1s~rWnhVv  
1._1, _2是什么? \QQWhwE  
显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。 &xt[w>/i  
2._1 = 1是在做什么? w~_ycY.e  
既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。 7'OR ;b$  
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。 * V7bALY  
^&\pY  
Wks zN h  
三. 动工 9M^5<8:  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: Oq$-*N  
6 .9C 4  
8[.&ca/[  
dt@~8kS  
template < typename T > 2ql)]Skg6  
class assignment cuC' o\f  
  { KWxTN|>  
T value; TMD\=8Na  
public : ,RDWx  
assignment( const T & v) : value(v) {} n=)LB& m  
template < typename T2 > S|xwYaoy%  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } pP#D*hiP-g  
} ; /Xj{]i3{  
e_-7,5Co  
dWi< U4  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 MQDLC7Y.p5  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment E2 FnC}#W  
$vK,Gugcx  
7IFZK\V  
wpp!H<')  
  class holder \03<dUA6  
  { }Ml BmD  
public : E=8GSl/Jx  
template < typename T > w2!:>8o:  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const e$teh` p3  
  { kOdA8X RY  
  return assignment < T > (t); "N ">RjJ"  
} U'msHF  
} ; T{2)d]Y  
!Pz#czo  
FGPqF;  
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: #6 ni~d&0  
$IS!GS&:  
  static holder _1; C~ A`h=A<  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 ?hAO-*);  
YcV^Fqi!  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); w >%^pO~}`  
而不用手动写一个函数对象。 BW6Ox=sr<  
?(U;T!n  
JU;`c>8=)  
n!AW9]  
四. 问题分析 p^}`^>OL  
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。 $a8,C\m e?  
1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。 3M(*q4A$"  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 YD@Z}NE v"  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 F Z RnIg  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 u  Fw1%  
XZ{rKf2  
五. 问题1:一致性 CJh,-w{wJ"  
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?| /}2Y-GOU  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 F+*fim'NK  
t9MCT$U  
struct holder l.]wBH#RS  
  { WtKKdL  
  // ?&zi{N  
  template < typename T > r7].48D  
T &   operator ()( const T & r) const 5!S#}=f=  
  { gvc/Z <Y  
  return (T & )r; +}1zw<  
} mI{Fs|9h  
} ; JWaWOk(t=?  
'^C *%"I]  
这样的话assignment也必须相应改动: Ywv\9KL  
+."|Y3a  
template < typename Left, typename Right > ?9O#b1f N  
class assignment %WKBd \O  
  { y$bY 8L  
Left l; $T#fCx/  
Right r; 5-ED\-  
public :  [B`4I  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} ]cv|dc=  
template < typename T2 > B6;>V`!  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } d(XOZF  
} ; _&\'Va$  
QcX\z\'vg  
同时,holder的operator=也需要改动: s3m \  
7sQHz.4  
template < typename T > us~cIGm  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const rM,f7hm[S*  
  { ^&C/,,U  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); p-_9I7?  
} ,52Lm=n  
T n/Zs|  
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。 Cse`MP  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 tFc<f7k  
]LZ#[xnM7  
return l(rhs) = r; R) :Xs .  
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。 *k;bkd4x  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: YmFg#eS  
,u^{zYoW  
template < typename Tp > vf@j d}?  
class constant_t R`DzVBLl  
  { +jZa A/  
  const Tp t; ;,6C&|n]w  
public : -0 <vmU  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} sbX7VfAR`  
template < typename T > C|Y[T{g?t  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const nA_'j l  
  { ZklpnL*!  
  return t; 0{%@"Fb0O  
} Q W,:'\G  
} ; ~XP|dn}  
7S 8X)  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 ]|PTZ1?j  
下面就可以修改holder的operator=了 pZeO dh  
S>h\D4.  
template < typename T > 8x)i{>#i  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const "_LqIW1   
  { HfhI9f_x  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); =No#/_  
} ~GX ]K H  
oy#(]K3`O  
同时也要修改assignment的operator() QICxSk  
T?f{.a)  
template < typename T2 > c1i:m'b_5  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } VpY D/Oj4;  
现在代码看起来就很一致了。 r5UV BV8T  
(0#$%US\  
六. 问题2:链式操作 !~%DR~^`  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 4Eu'_>"a  
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。 D&"lu*"tg  
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。 d>mZY66P  
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。 =bja\r{  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct svDnw cl  
%L]sQq,  
template < typename T > YaSBIq{z  
struct result_1 bo90;7EK8  
  { xR%NiYNQz  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; [^ r8P:Ad  
} ; PKntz7  
zI,Qc60B  
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: C7vBa<a  
0M&n3s{5I  
template < typename T > 1hCU"|VH:  
struct   ref 0iZeU:FE  
  { ,G46i)E\  
typedef T & reference; UP)< (3YA  
} ; ebJTrh<{  
template < typename T > 'Ca;gi !U  
struct   ref < T &> ;b=diZE  
  { R= mT J'y  
typedef T & reference; ^o _J0 ]m  
} ; ^78N25RU(  
;Wy03}K4J  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: -N^Ah_9ek  
t7u*j-YE  
template < typename T > $ -<(geI  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const ^yc8is'`  
  { )4qspy3  
  return l(t) = r(t); S .x>w/  
} % JiF269  
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。 |5dNJF8;Q  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 6Y\TVRR  
@{fwM;me]P  
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 oz.z>+Q  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: bcy  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 v'?o#_La+  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 U7jDm>I  
最后的布局是: ]nebL{}5  
                Add }T\.;$f  
              /   \ 2*O# m  
            Divide   5 ^?(#%~NS  
            /   \ }za pN v  
          _1     3 Y7g%nz[[  
似乎一切都解决了?不。 ,4'y(X<R  
你可以想象一下一个完整的Lambda库,它必然能够重载C++几乎所有的操作符。假设其重载了10个操作符,那么至少会有10个代表这些操作符的functor类。大体上来讲,每一种操作符所对应的functor都应当能够由链式操作产生别的任意一种操作符所对应的functor。(例如:*_1 = 2既是由operator*的functor产生operator=的functor)。可想而知这样一共能产生10*10=100种产生方式。这是对编码的一个大挑战。 Zqe$S +u  
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。 f1'X<VA  
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: C@:X9NU  
FGP^rTP)e  
template < typename Right > /ivVqOo  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const Yl'8" \HF  
Right & rt) const Dzu//_u  
  { BH~zeJ*Pr  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); Zazs".  
} ^ swj!da  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 h x5M)8#+  
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。 x"C7NW[$  
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。 Qb)c>r  
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。 ~/JS_>e#6P  
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。 gfIS  
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? Z&iW1  
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: YuVlD/  
s#a`e]#?  
template < class Action > /Ta-3Eh!  
class picker : public Action ~XWBLU<  
  { KGc.YUoE  
public : J %A=  
picker( const Action & act) : Action(act) {} ]9w8[T:O  
  // all the operator overloaded %{rb,6  
} ; p9 ,[kb  
5RWqHPw+  
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。 XY? Cl  
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: fB7Jx6   
MS#*3Md&y  
template < typename Right > VO {z)_  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const oGI'a:iff  
  { z^tzP~nI  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); acke q#  
} P`Now7! GW  
D4hT Hh  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > O#[bNLV  
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。 | Z7 j s"  
:5j+^/   
template < typename T >   struct picker_maker ZQKo ]Kdr  
  { JM/\n 4ea:  
typedef picker < constant_t < T >   > result; H}G 9gi  
} ; :8/ 6dx@Y(  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > (=WYi~2v  
  { F|m &n&  
typedef picker < T > result; 7 qn=W  
} ; Z]DZ:dF  
vuY X0&  
下面总的结构就有了: }{@y]DcdM4  
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。 ?<N} Xh  
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。 4<PupJ  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 pRE^; 4}z  
至此链式操作完美实现。 ^`SEmYb;  
j<BRaT  
GLZ*5kw  
七. 问题3 NhNd+SCZ@  
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。 pnp8`\cIH  
p&<n_b  
template < typename T1, typename T2 > CC3 i@  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const Y-1K'VhT  
  { FMF  mn|  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); C|IHRw`[  
} "bRjY?D  
?#&[1.= u  
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: owA8hGF  
0iR?r+|  
template < typename T1, typename T2 > +p jB/#4  
struct result_2 J> ,w},`  
  { VrfEa d  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; ?Q"<AL>Z  
} ; (X5y%~;V5a  
{2Tu_2>  
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? _](y<O^9yO  
这个差事就留给了holder自己。 >vXJ9\  
    [) >Yp-n  
?,v& o>*  
template < int Order > j(;ou?Uh  
class holder; tg 'gR  
template <> : 4-pnn  
class holder < 1 > Dmy=_j?ej  
  { :~W(#T,$E  
public : [9 :9<#?o^  
template < typename T > z ULH gG  
  struct result_1 PcZ<JJ16F$  
  { |unvDXx-  
  typedef T & result; ,/V~T<FI  
} ; pnx^a}|px  
template < typename T1, typename T2 > adri02C/  
  struct result_2 H<ovIMd  
  { IaRwPDj6  
  typedef T1 & result; WEG!;XZ  
} ; UfO='&U^  
template < typename T > &#u\@Qze  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const ALO/{:l(  
  { _D{FQRU<YD  
  return (T & )r; t(PA+~sIp  
} }#E]efjs  
template < typename T1, typename T2 > A-L)2.M  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const | ~>7_:  
  { lsj9^z7  
  return (T1 & )r1; {0fQE@5@  
} Y^d#8^cP  
} ; +.^pAz U}R  
#pW!(tfN^a  
template <> ~~"U[G1  
class holder < 2 > 9+<A7PM1T  
  { <Tbl |9  
public : VE/m|3%t  
template < typename T > 3@O/#CP+  
  struct result_1 ~Hg*vCd ?  
  { /5epDDP-t5  
  typedef T & result; \Jc}Hzug  
} ; nI(w7qhub  
template < typename T1, typename T2 > $ Fc}K+  
  struct result_2 pO N#r  
  { -%>Tjo@B n  
  typedef T2 & result; qSD`S1'2;  
} ; ? ][/hL@[  
template < typename T > n[i:$! ,  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const [GK## z'5  
  { ,d.5K*?aI  
  return (T & )r; W:wSM *  
} k+i0@G'C(  
template < typename T1, typename T2 > m8b-\^eP7  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const &jg>X+;  
  { n++ak\  
  return (T2 & )r2; Unt]=S3u  
} YB)I%5d;{  
} ; M1 o@v0  
vF@|cTRR)  
9Ou}8a?m"  
新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。 Y Fj#{C.  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: \YF;/KwX$  
首先 assignment::operator(int, int)被调用:  9[YnY~z)  
h;#^?v!+  
return l(i, j) = r(i, j); (+zU!9}I1  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) m`xYd  
"5N$u(: b  
  return ( int & )i; yF |28KJ  
  return ( int & )j; \oGU6h<  
最后执行i = j; Iv9U4  
可见,参数被正确的选择了。 9-1'jNV  
*h5L1Eq  
;8e}X6YU  
e_rEu'[av  
/yUKUXi  
八. 中期总结 /9D mK%d  
目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事: (&V*~OR  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 t v`c" Pb  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 z([HGq5  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor ,*x/L?.Z!  
L KZ<\% X  
%|R]nB  
6y?uH; SL  
fcohYo5mh  
KNP^k$=)3c  
九. 简化 q/@r#  
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。 H#nJWe_9A  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 &!'R'{/?X  
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: y6G6wk;  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 O_ $zK  
  +-*/&|^等 Yyw3+3  
2. 返回引用。 j#p3<V S4  
  =,各种复合赋值等 23bTCp.d  
3. 返回固定类型。 A~0yMww:$  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) k"/}9[6:U5  
4. 原样返回。 x @9rc,by  
  operator, Lke!VS!P&  
5. 返回解引用的类型。 2*n~r  
  operator*(单目) Z%I 'sWOd  
6. 返回地址。 pOl6x iMx  
  operator&(单目) *Kq;xM6Ck  
7. 下表访问返回类型。 /6 x[C  
  operator[] PCc{0Rp\vk  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 D7B g!*  
  operator<<和operator>> iM8l,Os]<f  
}^n"t>Z8  
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}l#M7w  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: R"F:(  
i{HzY[  
template < typename Left > *J4 \KU  
struct value_return v.,D,6qZ  
  { 1^WkW\9kO  
template < typename T > LiGECqWBa'  
  struct result_1 0NvicZ7VR  
  { YXU2UIY<~  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; ]yFO~4Nu  
} ; ] J|#WtS  
!\Xrl) $j{  
template < typename T1, typename T2 > $c+:dO|Fb  
  struct result_2 ^O"o-3dte  
  { ej(< Le\  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; LzEH&y_O  
} ; THCvcU?X  
} ; >pq=5Ha&  
zx?|5=+!  
.=Uu{F  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait uF D  
>ca`0gu  
下面我们来剥离functor中的operator() S1i~r+jf  
首先operator里面的代码全是下面的形式: @'J[T:e  
#%z@yg  
return l(t) op r(t) 7$"5qJ{s  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) P}!pmg6V  
return op l(t) )fke;Y0  
return op l(t1, t2) z<cPy)F]"  
return l(t) op yOk]RB<'r  
return l(t1, t2) op vsB3n$2@u  
return l(t)[r(t)]  @]V_%,  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)]  bWZzb&  
eQ =6< ^KZ  
很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式: 9A\\2Zz6F  
单目: return f(l(t), r(t)); AC?a:{ ./  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); +KP&D.wIo  
双目: return f(l(t)); 2>^jMln  
return f(l(t1, t2)); ).MV1@s  
下面就是f的实现,以operator/为例 oPF n`8dQ  
[F,s=,S'M  
struct meta_divide xu'b@G}12  
  { v/Xz.?a\jF  
template < typename T1, typename T2 > }ol<DV  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) G98fBw  
  { IfCa6g<&(  
  return t1 / t2; 0A75)T=lQ  
} Bthp_cSmLs  
} ; ?y[i6yN9  
"haJwV6-  
这个工作可以让宏来做: a{kLAx[>  
Z?."cuTt  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ +OO my  
template < typename T1, typename T2 > \ U)('}u=b  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; vC^n_  
以后可以直接用 (~#-J7  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) AnBD~h h  
来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数 +3R/g@n  
(ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。) _U~~[I  
&&sm7F%  
S$GWY^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 H5A7EZq}`  
94[8~_{fG  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > OI^qX;#Kd  
class unary_op : public Rettype u$(XZ;Jg  
  { OlsD  
    Left l; I-/-k.  
public : W3B:)<f  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} p$XvVzW#<  
0P4g6t}e  
template < typename T > N8{ 8 a  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const )gxZ &n6  
      { eqU y>  
      return FuncType::execute(l(t)); 7<93n`byM  
    } o-<.8Z}>at  
:CXm@yF~4=  
    template < typename T1, typename T2 > f(c#1AJE53  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const mqQC`Aqx:  
      { '#612iZo  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); A+"'8%o9}  
    } Es1T{<G|w  
} ; *HQ>tvUh  
zi+NQOhR  
"Q1oSpF  
同样还可以申明一个binary_op W`jKe-jF  
zm=|#f  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > 9f3rMPVh(  
class binary_op : public Rettype AaDMX,  
  { p{O@ts:  
    Left l; ~Z ;.n p(T  
Right r; p3cb_  
public : ]P4?jKI  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} 2-@z-XKn  
F@-8J?Hl:  
template < typename T > 4{ED~w|  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const .oe\wJS6  
      { 2<uBC  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); 8qv>C)~~`  
    } |I=GI]I  
7n'Ww=ttI  
    template < typename T1, typename T2 > %u*HNo  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const o? wEX%  
      { "lBYn2W  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); PED5>90  
    } X[1w(dU[  
} ; ##yH*{/&  
zQsW*)L  
:gx]zxK  
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 i [2bz+Z?  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 3\a VZx!  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) Qs8Rb]%|  
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'(Hwc\ t  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! ,o6,(jJU  
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。。。 'LLpP#(  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 rTA#4.*&  
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) _>Oc> .MB  
下面是修改过的unary_op qGECw#  
iY3TB|tMt  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > xPP]RoPR  
class unary_op tx}=c5  
  { s'k} .}  
Left l;  y7.oy"  
  ,TQ;DxB}=E  
public : g"X!&$ &  
O7zj8  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} ?q}:ojrs1  
NxN~"bfh  
template < typename T > Z" dU$ ,n  
  struct result_1 ~{{@m]P  
  { C9nCSbGMY{  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; y:R+;91  
} ; =nG>aAG  
7Q # A  
template < typename T1, typename T2 > k, jcLX.  
  struct result_2 ePiZHqIsv/  
  { c^}DBvG,  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; UZ7ukn-  
} ; 23P7%\  
3u1\zse  
template < typename T1, typename T2 > \&^U9=uq  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const p)*x7~3e  
  { OT}P0 ~4s  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); ~Da-|FKa>  
} QT[4\)  
G$6mtw6[M  
template < typename T > }n?D#Pk,  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ]oyWJ#8  
  { >$;,1N $bd  
  return OpClass::execute(lt(t)); PS`F  
} \kC'y9k  
d(9C7GLC,  
} ; 7$Pf  
-n6e;p]  
DWk2=cO  
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 hGU 3DKHT  
好啦,现在才真正完美了。 Z>ztFU  
现在在picker里面就可以这么添加了: SBamgc  
:hDv^D?3  
template < typename Right > 71,GrUV:  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const :Oi}X7\  
  { a*!9RQ  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); 9Q&]5| x  
} 6'jgjWEe3&  
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。 4+F@BxpB  
t9&=; s  
m%)S <L7 l  
p+^K$w^Cs  
hCB _g  
十. bind X@%4N<  
既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。 4}*V=>z  
先来分析一下一段例子 Bn*QT:SKC  
N'I9J?e Q  
:qtg`zM/4  
int foo( int x, int y) { return x - y;} fs8C ^Ik>~  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 X9ec*x  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 5YQJNP  
可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。 lYy:A%yDT  
我们来写个简单的。 @[j%V ynf  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: C0H@  
对于函数对象类的版本: WM GiV  
j&`D{z-c~  
template < typename Func > Eg$Er*)h8  
struct functor_trait c"NGE  
  { )wk9(|[o  
typedef typename Func::result_type result_type; hGo/Ve+@  
} ; SQDc%I>b  
对于无参数函数的版本: >* ]B4Q  
,-1d2y  
template < typename Ret > M0woJt[&  
struct functor_trait < Ret ( * )() > q`HK4~i,  
  { )H%Rw V#  
typedef Ret result_type; be>KG ZU0  
} ; vw/GAljflu  
对于单参数函数的版本: +jj] tJ$[  
`6{4?v  
template < typename Ret, typename V1 > *N%)+-   
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > 2Kw i4R  
  { NtQ#su$  
typedef Ret result_type; /X?%K't2r  
} ; "2`/mt Mon  
对于双参数函数的版本: L+0O=zJF  
z#+Sf.  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > W ZW:q  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > 7lG,.W|  
  { z<8WN[fB  
typedef Ret result_type; 6V-JyTcxGI  
} ; j +Ro?  
等等。。。 QMwV6cA  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy |S3wCG  
[V41 Gk  
template < typename Func > l/56;f\IA  
struct func_return Bx0=D:j  
  { W7.QK/@  
template < typename T > l:sfM`Z^[  
  struct result_1 x^y&<tA  
  { -Vj112 fI  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; oC(.u?  
} ; RHuc#b0  
Enqs|fkbN  
template < typename T1, typename T2 > #6nuiSF  
  struct result_2 }Hb_8P  
  { 3q`Uq`t4mR  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; 57:27d0y  
} ; T$tO[QR/  
} ; *TYOsD**9  
1#nY Z%  
l!%V&HJV  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 Ol*|J  
=${ImMwj  
template < typename Func, typename aPicker > `5Em: 8 M  
class binder_1 ]!cLFXa  
  { d>x(Bj6  
Func fn; @|@6pXR.  
aPicker pk; -p f9Wk  
public : x.>[A^  
5h p)Z7  
template < typename T > JiRfLB  
  struct result_1 1yjP`N  
  { ?#  )\SQ  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; v\Zq=,+  
} ; tdnd~WSR  
&dJ\}O[r  
template < typename T1, typename T2 > l1]'3]P(  
  struct result_2 n;~6'f xe  
  { ~{[,0,lWU  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; :bz;_DZP  
} ; y(jd$GM|  
iU4Z9z!  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} : W0;U  
'! ~ s=  
template < typename T > ^c:I]_Ww  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const !6`&0eY  
  { H;RgYu2J  
  return fn(pk(t)); t&rr;W]  
} h($Jo  
template < typename T1, typename T2 > `qa>6`\  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const {0Ej *%  
  { >RKepV(X7  
  return fn(pk(t1, t2)); bdvVPjGc&  
} OCI{)r<O2m  
} ; > `+lEob  
qEnmms1  
NucLf6  
一目了然不是么? O\^D 6\ v  
最后实现bind wO"ezQ  
=+VI{~.|}  
&_$xMM,X  
template < typename Func, typename aPicker > D?r% Y  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) K2-nP2Go?  
  { ". wG~H  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); TXfG@4~kC  
} 9,0}}3J  
5!7vD|6  
2个以上参数的bind可以同理实现。 }xytV5a^  
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。 61`tQFx,  
"S3U]zw0_  
十一. phoenix _)^`+{N<  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: A]m_&A#  
kk+:y{0V  
for_each(v.begin(), v.end(), ph@2[rUp  
( HG[gJ7  
do_ txy'7t  
[ _OR[RGy  
  cout << _1 <<   " , " 09Y:(2Qri  
] $ Bdxu  
.while_( -- _1), *ZF:LOnU  
cout << var( " \n " ) wI2fCq(a0  
) u|\K kk  
); a,\GOy(q{  
fh@/fd  
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: u&$1XZ!es  
首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor B \>W  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 ^j]"5@f  
那么我们就照着这个思路来实现吧: `-<m#HF:)d  
6G>bZ+  
|sV@j_TX  
template < typename Cond, typename Actor > juBzpQYj  
class do_while vz'<i. Yv4  
  { *uMtl'  
Cond cd; 4I3)eS%2  
Actor act; R|dSjEs  
public : Z%I9:(  
template < typename T > E0"DHjR  
  struct result_1 szD BfGd%j  
  { kF7`R4Sz  
  typedef int result_type; D}EH9d  
} ; \t]aBT,  
"'mr0G9X  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} _tVrLb7`s  
4t0-L]v4.*  
template < typename T > j0IuuJ+  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const !6{b)P  
  { >s"kL^  
  do }o9(Q8  
    { ?1lx8+  
  act(t); N;XJMk_ H  
  } |NaEXzo|qY  
  while (cd(t)); +/2:  
  return   0 ; ]e]hA@4  
} _D."KU|  
} ; ;#6j9M0  
Pna2IB+  
R,[+9U|4V  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). >)S'`e4Gu  
代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。 wfc+E9E  
其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。 ru1FJ{n  
因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。 }J\KnaKo  
下面就是产生这个functor的类: 8:t1%O$  
%'<m[wf^ o  
kNTxYJ  
template < typename Actor > R3} Z"  
class do_while_actor Qv:J#uVw?O  
  { m4kUA"n5  
Actor act; ^tKJ}}  
public : K9f7,/  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} 1F }mlyS  
E 9n7P'8  
template < typename Cond > %#b+ =J  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; ^tFgkzXm  
} ; `PvGfmYOl  
T1pMe{  
}8&L?B;90  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 O8S"B6?$~'  
最后,是那个do_ j8#B  
a+{95"4  
K>fY9`Whm  
class do_while_invoker @ei:/~y3  
  { +Ek('KOF  
public : IDr$Vu4LCW  
template < typename Actor > [:\8Ug8  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const .6#Y- iJqc  
  { ;l'kPUv([  
  return do_while_actor < Actor > (act); ZVmgQ7m  
} OQZ\/~o 5  
} do_; EL-1o0 2-  
IEJp!P,E  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? 7U{g'<  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 [!E~pW%|n  
最后来说说怎么处理break和continue ;yK:.Vg  
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。 Z]I yj 97  
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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