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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda HArYL} l  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 RVnYe='  
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, >FNt*tX<0  
}iAi`_\0;  
~T9[\nU\  
it vdzPO  
  class filler &nP rozC  
  { >YhqL62!a  
public : .#|pje^  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} wv-8\)oA  
} ; UkV] F]  
`<d>C}9  
w[-Bsf  
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: Q2=~  
mo$*KNW%\  
k>`X! "  
I),8EEf\  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); %}:J 9vra  
6B{Awm@v}X  
.5xM7,  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 'h6RZKG T  
_: K\v8  
OpQa!  
IIZsN*^  
二. 战前分析 _I!&w!3oM  
首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。 kpu^:N &  
开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码 (C%'I  
i$bBN$<b<  
H_FhHX.2(  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); d]]qy  
  /* --------------------------------------------- */ 1-#tx*>AY  
vector < int *> vp( 10 );  tS7u#YMh  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); 3F1Z$d(  
/* --------------------------------------------- */ KK6YA  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2);  2Mda'T8  
/* --------------------------------------------- */ kn\>ZgU  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); Y')+/<Q2E  
  /* --------------------------------------------- */ b'YbHUyu  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); M&dtXG8<^  
/* --------------------------------------------- */ *gn*S3Is[j  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); }0G Ab2  
-tQ|&fl  
.w~USJ=X  
)EoG@:[  
看了之后,我们可以思考一些问题: BR'|hG  
1._1, _2是什么? A-FwNo2"%  
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。 0"N %Vm  
2._1 = 1是在做什么? w6_}] &F  
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。 f7'%AuSQ(  
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。 guvQISQlY  
d}Om?kn  
iJBZnU:Mp  
三. 动工 (L1`]cp  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: W#!\.m`5  
nq=fSK(  
>. Y ~F(  
)[1m$>  
template < typename T > q}jf&xUWzH  
class assignment $((<le5-)  
  { ZE^de(Fm  
T value; '<Gqu_-  
public : @j6D#./7j  
assignment( const T & v) : value(v) {} ~a$% a  
template < typename T2 > xph60T  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } ,l6W|p?ZO^  
} ; KB5{l%>  
|zMQe}R@%  
8~i@7~ J  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 VA0TY/{ ]  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment !Xm:$KH  
7}Sw(g)o7  
CS/-:>s%  
=%L^!//c  
  class holder d,77L  
  { O,cx9N  
public : ($wYaw z  
template < typename T > ;IT^SHym  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const #d~"bn q;c  
  { zkMQ= ,[  
  return assignment < T > (t); oC [g  
} u2t<auE9^  
} ; R|suBF3  
jhLh~. 8  
D&shrKFx  
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: m{*l6`dF  
VxCH}&!  
  static holder _1; 9c6=[3)V  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 ,J|};s+  
AOe~VW  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); .\VjS^o&Z&  
而不用手动写一个函数对象。  51j  
bbJa,}R  
(; "ICk&  
",}VB8K  
四. 问题分析 )nY/ RO  
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。 /dfZ>k8  
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。 }DSz_^  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 ^ !9b#Ja  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 ' |Oi#S  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 k=@Q#=;*[W  
C$bK!]a  
五. 问题1:一致性 h@J`:KO  
首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?| )d(cXN-T  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 (]1 %s?ud*  
^tah4QmUA  
struct holder zE[c$KPP  
  { N(9'U0z  
  // k2=uP8  
  template < typename T > mT.F$Y9  
T &   operator ()( const T & r) const B$bsh.  
  { h2q]!01XP  
  return (T & )r; 5?b9[o+ D  
} 9K49<u0O  
} ; c_iF S  
\c]/4C +/  
这样的话assignment也必须相应改动: 1$^{Uma  
;[xDc>&("Q  
template < typename Left, typename Right > )"1D-Bc\Q  
class assignment U0rz 4fxc  
  { &^<94l  
Left l; I$Z"o9"  
Right r; +|.#<]GA  
public : {b?)|@)is  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} /EC m  
template < typename T2 > _ReQQti[  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } "K8qmggTq  
} ; !-QKh aY  
Rwr0$_A  
同时,holder的operator=也需要改动: F4}Zl  
_ehU:3L`s  
template < typename T > w Bl=]BW!%  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const ESs)|t h  
  { h*d,AJz &.  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); yR`-rJb V  
} (~P&$$qfD  
WDZEnauE  
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。 .Ybm27Dk  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 F kWJB>  
^I0SfZ'Y  
return l(rhs) = r; {<GsM  
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。 65AOFH  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: gs!{'=4wT  
[J^,_iN[.  
template < typename Tp > L]p:gI{m  
class constant_t >fjf] 6  
  { }LM_VZj  
  const Tp t; A$5T3j'  
public : qb! vI3  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} MB#%k#z`B  
template < typename T > 53L)+\7w  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const +|}~6`  
  { &pCKz[Yf+  
  return t; S&VN</p  
} Rn}+l[]jC  
} ; 9Kqr9U--v  
q)P<lKi  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 P`"dj@1'  
下面就可以修改holder的operator=了 9@h>_1RJz  
0nv3JX^l]  
template < typename T > G q 8/xxt  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const nK:39D$(  
  { 2Two|E  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); %(NRH?  
} 6@T_1  
Y`M.hYBXk  
同时也要修改assignment的operator() ^iGIF~J9  
GxvVh71zP  
template < typename T2 > @}FRiPo6  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } HloP NE&}  
现在代码看起来就很一致了。 N%T-Q9k  
'aCnj8B  
六. 问题2:链式操作 _-D(N/  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 %o?fE4o'  
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。 ALKhZFuz  
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。 (Q @m;i>  
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。 o]]Q7S=  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct M0^r!f>O  
0]"j,  
template < typename T > ,@P3!|  
struct result_1 ] 03!K E  
  { >_5D`^  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; F~{ 4)`  
} ; &;y(@e }D  
4gYP .h:,  
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: I\[*vgjm3G  
vbSz&+52;  
template < typename T > >z( 6ADq  
struct   ref fxc~5~$>  
  { < *XC`Ii  
typedef T & reference; 9J>DLvl;  
} ; +oyc9PoXF  
template < typename T > &AoWT:Ea  
struct   ref < T &> TzIgEn~  
  { $mpfr#!&3o  
typedef T & reference; Jb0]!*tV  
} ; 02SUyv(Mt  
]qXfg c  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: @]cpPW-b  
wngxVhu8Ld  
template < typename T > !1!uB }  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const VB[R!S=  
  { *{C)o0D  
  return l(t) = r(t); Q,s,EooIx  
} <H$CCo  
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。 ']qC,;2  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 2)U3/TNe  
p*>[6{$3)O  
有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么 <1hwXo  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: ntjUnd&v\  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 +[cm  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 oiklRf  
最后的布局是: K<V(h#(.@  
                Add F2XXvxG  
              /   \ iA%3cpIc(Z  
            Divide   5 & ??)gMM[  
            /   \ t[#`%$% '  
          _1     3 PZ"xW0"-  
似乎一切都解决了?不。 %.Mtn%:I *  
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。 0ai4%=d-  
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。 YrB-;R 1+  
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: >(\[$  
ZkqC1u3  
template < typename Right > ka]n+"~==\  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const y{kXd1,  
Right & rt) const (2%C% #]8  
  { O *jNeYA  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); p4t(xm2T  
} | WDX@Q  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 (/uL6W d0  
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。 BURiLEYZl  
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。 Z-:$)0f  
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。  u0i @.  
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。 s  n?  
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? 4I,HvP  
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: fF>H7  
qT}&XK`Q^  
template < class Action > 2*Gl|@~N  
class picker : public Action (spX3n%p  
  { XLM 9+L  
public : S:DB%V3  
picker( const Action & act) : Action(act) {} 0`OqD d  
  // all the operator overloaded 4}8Xoywi1  
} ; @UvjJ  
$bD!./fl  
Picker<T>继承自T,唯一的作用就是给T添加上了各种操作符的重载函数。 [J:vSt  
现在所有参与行动的functor都要套上一层picker, _1被声明为 picker<holder>, 并且holder中所重载的操作符除了operator()之外全部被移到了picker内。而picker中的操作符重载的返回的functor也必须套上一个picker: !WbQ`]uN/#  
Th"7p:SE?  
template < typename Right > r"rEVx#1=  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const ,E/vHI8  
  { !&#CEF@J  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); xv1$,|^ts  
} $'e.bh  
QO|ODW+D  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > <01MXT-  
使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。 a z`5{hK  
}De)_E\~  
template < typename T >   struct picker_maker t7lRMCN  
  { ,ll!19y  
typedef picker < constant_t < T >   > result; B{zIW'Ld  
} ; G-rN?R.  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > )m6=_q5@o  
  { GZO,]%z  
typedef picker < T > result;  f0:)  
} ; ZtIK"o-|!  
L@v0C)  
下面总的结构就有了: {x-g?HB  
functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。 j^LnHVHk1  
picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。 .}j@(D  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 aHb,4 wY  
至此链式操作完美实现。 sYXVSNonm  
J| 3CG;+  
bEPXNN  
七. 问题3 s'/ug  
如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。 64zO%F*  
&(wik#S  
template < typename T1, typename T2 > Av/|={i  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const .k[Ptx>  
  { ^QXUiXzl  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); |Z!C`G[  
} ?5Lom#^  
vR:t4EJ`  
很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2: q!Nwf XJM  
qf ]ax!bK  
template < typename T1, typename T2 > {'{ssCL  
struct result_2 g%^Zq"  
  { h~<#1'/<  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; .llAiv  
} ; rJZ-/]Xf!6  
[D /q%  
显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢? mz/KGZ5t  
这个差事就留给了holder自己。 |n]^gTJt  
    oq;}q  
t XfB.[U  
template < int Order > {K:/(\  
class holder; |"l g4S%  
template <> pQW^lqwZ:6  
class holder < 1 > {>5c,L$  
  { KA.@q AEB  
public : y*_g1q$  
template < typename T > X~W5Z(w(O  
  struct result_1 6I 2`m(5  
  { XjL( V1  
  typedef T & result; #bf^Pq'8  
} ; =(v/pLLK?  
template < typename T1, typename T2 > -Xx,"[sN\w  
  struct result_2 o'R_kadN[T  
  { K@ W~  
  typedef T1 & result; RU[{!E  
} ; I7]45pF  
template < typename T > mVk:[ }l6  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const JCE364$$"  
  { ,{YC|uB  
  return (T & )r; P`RM"'Om  
} GAPZt4Z2  
template < typename T1, typename T2 > A.y"R)G  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const 7!Fu.Ps >  
  { R-Uj\M>  
  return (T1 & )r1; v]vrD2L  
} .\< \J|3  
} ; ~d>O.*Q)  
w[loV  
template <> JQI`9$asuC  
class holder < 2 > %M~Ugv_4v  
  { I]TL#ywF   
public :  M3u[E  
template < typename T > 0(0Ep(Vj  
  struct result_1 bQ_i&t\yzB  
  { Fa@#nY|UV3  
  typedef T & result; &a1agi7M  
} ; A@&+!sO  
template < typename T1, typename T2 > +Hv%m8'0|  
  struct result_2 IzkZ^;(N  
  { +X.iJ$)  
  typedef T2 & result; ZH.l^'(W  
} ; Z=n& fsE  
template < typename T > Bxz{rR0XV  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const -08Ys c  
  { %!LrC!6P4  
  return (T & )r; )V~<8/)  
} DR^mT$  
template < typename T1, typename T2 > ])0&el3-  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const us$~6  
  { )FE'#\  
  return (T2 & )r2; <@e6zQG  
} Xdw%Hw  
} ; YjLPW@  
^> ZQ:xs@(  
qo4AQ}0 <  
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> >。 : 8(~{<R  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: o"TEmZUP  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: 3-tp94`8}t  
J:p nmZ`X  
return l(i, j) = r(i, j); >P+V!-%#  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) x7t"@Gz  
2VMau.eQ  
  return ( int & )i; YIt:_][*  
  return ( int & )j; p8o%H-Xk  
最后执行i = j; }?8KFe7U  
可见,参数被正确的选择了。 R3%T}^;f  
,O $F`0>9A  
h.=YAcR0D  
et/mfzV  
CSwNsFDR%  
八. 中期总结 Hm%[d;Z7  
目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事: V<nh+Q3<d  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 UV@<55)K  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 ?RrJYj1  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor ?9 2+(s  
Y~gpiL3u  
3p$ZHH.UP  
Qa(u+  
}+I 8l'  
t55CT6Se  
九. 简化 w{#%&e(q"  
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。 6R dfF$f  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 R+rHa#M_  
首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种: l AE$HP'o  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 *slZ17xg  
  +-*/&|^等 bAt!9uFn  
2. 返回引用。 u;1#eP\;  
  =,各种复合赋值等 '^lrGO6 z7  
3. 返回固定类型。 d<fS52~l  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) +1F@vag7  
4. 原样返回。 <N+l"Re#]  
  operator, ~"+[VE5  
5. 返回解引用的类型。 @DY0Lz;  
  operator*(单目) v>7tJ[s  
6. 返回地址。 Pr@ EpO  
  operator&(单目) UyTq(7uo  
7. 下表访问返回类型。 B_c(3n-"  
  operator[] g 9>p?XY  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 &> }MoB  
  operator<<和operator>> W  $H8[G  
]N2'L!4|;  
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。 `[57U,v  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: ;,@3bu>r  
Ba!`x<wa  
template < typename Left > 2ggW4`"c  
struct value_return Qh?q 0VKU^  
  { s13Iu#  
template < typename T > $?ke "  
  struct result_1 6L'cD1pu  
  { :8yrtbf$  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; K xh)'aal  
} ; ,&z_ 2m  
F#Z]Xq0r  
template < typename T1, typename T2 > q2&&n6PYW  
  struct result_2 ~'v^__8  
  { r(J7&vR}h  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; ' G) Wy|*  
} ; \#G`$JD  
} ; klv^310  
Scxf5x-  
Y2<Z"D`  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait LEHlfB#z`@  
|I85]'K9a  
下面我们来剥离functor中的operator() q35%t61Lc  
首先operator里面的代码全是下面的形式: rbQA6_U 5A  
5wP(/?sRy  
return l(t) op r(t) kX5v!pm[  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) wz>j>e6k`  
return op l(t) Kze\|yJ  
return op l(t1, t2) z4H!b+   
return l(t) op D-~HJ  
return l(t1, t2) op j$N`JiKM  
return l(t)[r(t)] |44CD3A%  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] }5zH3MPQH  
cf@:rHB}  
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: h#;fBQ]   
单目: return f(l(t), r(t)); \AkeC6[D  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); E2!;W8M  
双目: return f(l(t)); }^)M)8zS  
return f(l(t1, t2)); !\+SE"ml  
下面就是f的实现,以operator/为例 gHYYxhW$  
/ExnW >wT  
struct meta_divide `'+[Y;s_  
  { z$%ntN#eNA  
template < typename T1, typename T2 > F RS@-P  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) H)t8d_^|j  
  { vA(3H/)-  
  return t1 / t2; &$< S1  
} mZMLDs:  
} ; *Fp )/Ih  
tGv4 S\  
这个工作可以让宏来做: ,i,f1XJ|  
1UxRN7  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ 7&|fD{:4U  
template < typename T1, typename T2 > \ <P g.N  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; @0n #Qs|E!  
以后可以直接用 ?Za1  b  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) L{<E'#@F  
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 "1h|1'S50?  
(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。。。) |]\qI  
0#XZ_(@%  
Gq+!%'][P  
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 c1jgBty  
4+ yd/^S  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > #UI@<0P)  
class unary_op : public Rettype 0^:O:X  
  { &ATjDbW*(  
    Left l; }g>&l.2X  
public : ]>*Z 1g;  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} =GFlaGD  
{9_CH<$W%U  
template < typename T > 4`!(M]u=  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const Jw"'ZW#W  
      { "sL#)<%  
      return FuncType::execute(l(t)); J&{E  
    } j/dNRleab  
H }</a%y  
    template < typename T1, typename T2 > YuLW]Q?v  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const Eh8.S)E  
      { Ed_A#@V  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); TpZ)v.w~l7  
    } Tx],- U  
} ; won%(n,HT  
jJ|O]v$N  
Q]IpHNt[>  
同样还可以申明一个binary_op e @=Bl-  
U*[/F)!  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > kAf2g  
class binary_op : public Rettype )6IO)P/Q~  
  { }$81FSKh  
    Left l; )P\ec  
Right r; GP`_R  
public : q3 1swP  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} .* V ZY  
5 E DGl  
template < typename T > b s:E`Q  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const "aAzG+NM  
      { 7lf* vqG  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); gnx!_H\h<  
    } vY }/CBmg  
uK3,V0 yz  
    template < typename T1, typename T2 > =#n|t[h-  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const A2* z  
      { G#3 O^,m  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); #pE : !D  
    } ^MQ7*g6o  
} ; lN{-}f;TN  
N\<M4 fn  
a:v&pj+|<  
很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮 %k5^n0|*  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 <|s|6C  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) vMj"%  
那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。 ~Ci|G3BW  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! F|%[s|s  
如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。 fZT=q^26  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 ^Shz[=fd  
这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan) @ 5|F:J  
下面是修改过的unary_op ` *h-j/M  
rjx6Ad/\  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > 1i#M(u_  
class unary_op /< h~d  
  { |HhUU1!  
Left l; Lc0^I<Y  
  G W|~sE +  
public : NFU 5+X-c  
-~]*)&  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} J=| fxR  
C!%BW%"R  
template < typename T > e ST8>r  
  struct result_1 D~U 4K-  
  { 0bS\VUB(  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; N3 07lGb  
} ; r;I 3N+  
QJ-6aB  
template < typename T1, typename T2 > -HS(<V=a?k  
  struct result_2 Qc Ia%lf  
  { K"#np!Y)  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; V!a\:%#^Y  
} ; @/E5$mX`  
YRAWylm  
template < typename T1, typename T2 > 8b[ ^6]rM  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const Ql3hq.E  
  { ~t.*B& A  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); E@Q+[~H}  
} ^MKvZ DOP  
9ZeTS~i  
template < typename T > ~X*)gS-=  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const mp+ %@n.;  
  { 4}gqtw:  
  return OpClass::execute(lt(t)); ]fnc.^{  
} o!gl :izb  
=K- B I  
} ; m9a(f>C  
Ca0~K42~  
 Fp'k{  
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\WW~qD  
好啦,现在才真正完美了。 yL7a*C&  
现在在picker里面就可以这么添加了: 0!eZ&.h?4  
0[H'l",~  
template < typename Right > Ky|dRbK,  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const @s b\0}  
  { VSL6tQp  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); [wj&.I{^s  
} 5BN!uUkm+  
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。 0 x4p!5  
$*\[I{Zau}  
sFT-aLpL@V  
R%"wf   
*"d"  
十. bind y.=ur,Nd  
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。 Y?{L:4cRX  
先来分析一下一段例子 hdXdz aNS  
F)z]QJOw  
?MHVkGD  
int foo( int x, int y) { return x - y;} `p|{(g'  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 -WWa`,:  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 R0B\| O0Uv  
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。 Ugp[Ugr  
我们来写个简单的。 Pe6MDWR  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: v2 T+I]I  
对于函数对象类的版本: oe=^CeW"  
4. 7m*  
template < typename Func > _{_ybXG|  
struct functor_trait RLu y;z  
  { [nZ3}o  
typedef typename Func::result_type result_type; pd?3_yU  
} ; BA4qQCS;5  
对于无参数函数的版本: 4onRO!G,  
w4\b^iJz  
template < typename Ret > f R$E*Jd  
struct functor_trait < Ret ( * )() > /. k4Y  
  { d3v5^5kU  
typedef Ret result_type; }te\) Yk.N  
} ; Uf}s6#   
对于单参数函数的版本: U3}r.9/  
u]lf~EE  
template < typename Ret, typename V1 > N,0l5fD~T  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > kAsYh4[  
  { f"\G"2C  
typedef Ret result_type; jQxv` H  
} ; K;a]+9C  
对于双参数函数的版本: *e&OpVn  
&U^6N+l9  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > rvgArFf}]  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > _z4c7_H3  
  { ^oDCF  
typedef Ret result_type;  yr9%,wwN  
} ; W3Oj6R  
等等。。。 u,mC`gz  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy > `R}ulz)  
ebxpKtEC  
template < typename Func > (RW02%`jjy  
struct func_return kTZ`RW&0  
  { ]a F,r"  
template < typename T > +Wrj%}+  
  struct result_1 ,_ }  
  { 3)b[C&`  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; "xe %  IS  
} ; A\nL(Nd  
;.>CDt-E]  
template < typename T1, typename T2 > r%\(5H f  
  struct result_2 $ lz\t e  
  { M S$^m2  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; FW~%xUSE5  
} ; $9k7A 8K  
} ; 1Tz5tU9kR  
p_pI=_:  
? WyL|;b*  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 s ~c_9,JK  
FRqJ#yd]  
template < typename Func, typename aPicker > do@`(f3 g  
class binder_1 fG_.&!P  
  { hfw$820y[  
Func fn; =m]|C1x  
aPicker pk; 5$9g4  
public : ye !}hm=w  
lJ1_Zs `  
template < typename T > Z Z|a`U  
  struct result_1 53=5xE= `D  
  { nQm7At  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; KKB&)R  
} ; *S,5  
mux_S2x9m\  
template < typename T1, typename T2 > -]HPDN,OB  
  struct result_2 j:ze5FA+  
  { s~(!m. R  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; /o%J / |  
} ; Z&BJ/qk \-  
,tqMMBwC~_  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} V/xGk9L~  
1o5n1 A  
template < typename T > D&0y0lxI@  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const t6m&+N  
  { MtWzGE=?  
  return fn(pk(t)); $d\]s]}`  
} ,c }R*\  
template < typename T1, typename T2 > G?Fqm@J{XT  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const .&Tcds  
  { wNQhz.>y  
  return fn(pk(t1, t2)); B'sgCU  
} rZ[}vU/H`  
} ; LEu_RU?  
D3,9X#B=  
, gYbi-E  
一目了然不是么? ICq  
最后实现bind Yu1[`QbB  
vSyR% j  
CG!7BP\  
template < typename Func, typename aPicker > W_JFe(=3,  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk)   %4  
  { 04npY+1 8%  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); &:Mk^DH5  
} RQg7vv]%  
60RYw9d%0  
2个以上参数的bind可以同理实现。 T-.Q  
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。 n*yVfI  
kx3?'=0;5  
十一. phoenix b"JJ3$D  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: "CH3\O\  
a8Va3Y  
for_each(v.begin(), v.end(), TAd~#jB9  
( j*XhBWE?  
do_ +c&oF,=}!P  
[ Dej_(Dz_S  
  cout << _1 <<   " , " E$8 D^Zt  
] JSf \ApX  
.while_( -- _1), (-e*xM m  
cout << var( " \n " ) q`u^ sc  
) 0 UbY0sYo  
); &-e@Et`Pg  
?q lpi(  
是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧: }I )%Gw  
首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor ;5cN o&  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 n^xB_DJ~  
那么我们就照着这个思路来实现吧: \jHHj\LLr.  
'Edm /+  
D# Gf.c  
template < typename Cond, typename Actor > k1h>8z.Tg  
class do_while jeu|9{iTVu  
  { a7~%( L@r  
Cond cd; vAV{HBQ*  
Actor act; (H[ .\O-`  
public : ;1[a*z<l&s  
template < typename T > rYn)E=FG/  
  struct result_1 GxynLXWo>  
  { R?Ou=p .  
  typedef int result_type; n)bbEXO  
} ; ~'.SmXZs  
yV4rS6=  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} j=U^+jAn  
EvJ<X,Bo  
template < typename T > hN"cXz"/  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const x)0''}E~  
  { .Xcf *$.;s  
  do s9\N{ar#  
    { wV{jJyRl  
  act(t); ;x|LB>.  
  } ]IM/R@  
  while (cd(t)); #*~3gMI{=  
  return   0 ; 7W]0bJK+E  
} ObzFh?W  
} ; .Y*jL&!  
yBYZ?gc  
b+tm[@|,v  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). TOge!Q>a  
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。 p?H2W-  
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。 9\S,$A{{*  
因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。 WMXxP gik  
下面就是产生这个functor的类: /V"6Q'D  
j FH wu*  
x T{s%wE  
template < typename Actor > z0-[ RGg  
class do_while_actor !;U;5e=0  
  { 87p tab@  
Actor act; )TtYm3,  
public :   B'QcD  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} PZYVLUw `  
*!c&[- g  
template < typename Cond > ,w|Or}h]7  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; x4Wu`-4^  
} ; wN2D{Jj  
zS/1v+  
VC.zmCglo^  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 XbYST%| .  
最后,是那个do_ Q*W$!ZUT  
ur| vh5  
2SRmh!hr  
class do_while_invoker l\"wdS}  
  { ,1e\}^  
public : -& T.rsp  
template < typename Actor > bqcwZ6r<  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const ]x1o (~  
  { SFkB,)Z N  
  return do_while_actor < Actor > (act); $X ]t}=  
} go!jx6~;x  
} do_; hEk0MY  
,b,t^xX>)  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? Y0;66bfh}  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 q!Q*T^-rO  
最后来说说怎么处理break和continue i0g/'ZP  
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。 I2^@>/p8\(  
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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