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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda lo+xo;Nd  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 4? m/*VV  
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, X,RT<GNNb  
(TEo_BW|+  
87^:<\pp  
R9tckRG#  
  class filler @J-plJ4e  
  { AH&9Nye8  
public : mi7sBA9L8  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} ==]Z \jk  
} ; wVgi+P  
?. zu2  
bK3B3r#$  
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: |}_gA  
}FPM-M3y  
{UB%(E[Mr  
w$gS j/  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); +w "XNl  
=m`l%V[  
EfKM*;A  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 .Qd}.EG  
1^aykrnQ>  
p{NPcT%&  
^DBD63 N"  
二. 战前分析 L~*u4  
首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。 !xkj30O(G  
开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码 EVR! @6@  
W|;nJs:e  
C@%iQ]=  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); jEUx q%BH  
  /* --------------------------------------------- */ Ns'FH(:  
vector < int *> vp( 10 ); l <:`~\#  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); "E.\6sC  
/* --------------------------------------------- */ xM&EL>m>L  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); K<c2PFo)Q  
/* --------------------------------------------- */ y:Z$LmPc<  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); z{%oJ_  
  /* --------------------------------------------- */ y k?SD1hj  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); z4CJn[m9  
/* --------------------------------------------- */ BSN6|W  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); aT&t_^[]   
49o\^<4b  
_zdNLwE[  
Q}=fVY  
看了之后,我们可以思考一些问题: s4 (Wp3>3i  
1._1, _2是什么? $h,d? .u6w  
显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。 <z,+Eg  
2._1 = 1是在做什么? 'r~8  
既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。 rB,ldy,f  
Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。 {`a(Tl8V  
8Bq-0=E  
O{~KR/  
三. 动工 Fav?,Q,n  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: FtE90=$  
^Sw2xT$p{j  
'}_=kp'X  
)&>L !,z  
template < typename T > f6Ml[!aU  
class assignment =tq1ogE  
  { ThtMRB)9  
T value; 6_WmCtvF  
public : mxgqS=`  
assignment( const T & v) : value(v) {} jDkm:X}:  
template < typename T2 > -!l^]MU  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } L ${m/@9  
} ; >zQNHSi  
Uls+n@\!  
Y.7}  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 MZ WmlJ   
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment Y,'%7u  
E$ {J  
n!ZMTcK8  
#00D?nC  
  class holder ^ESUMXb  
  { K!p,x;YX  
public : R }1W  
template < typename T > 0*/kGvw`i  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const +,z) #  
  { Y17hOKc`  
  return assignment < T > (t); 8&%Cy'TIz4  
} 7#ofNH J  
} ; ZNi +Aw$u  
+>!V ]S  
S nW7x  
由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上: J smB^  
;`+`#h3-V  
  static holder _1; H;QA@tF>5  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 Pubv$u2  
LX\)8~dp  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); BX*69  
而不用手动写一个函数对象。 zd.'*Dj  
`kFiH*5%z  
r_^)1w  
"Kq>#I'%W  
四. 问题分析 FI$XSG  
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。 6lsEGe  
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。 `"c'z;  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 $Zxt&a  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 \%TyrY+`K  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 KzNm^^#/$A  
{ D+Ym%n  
五. 问题1:一致性 w.z<60%},0  
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/A/|  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 GWdSSr>  
5rloK"  
struct holder 2e59Ez%k6  
  { ^&Q< tN 7  
  // IXWQ)  
  template < typename T > |4fF T `  
T &   operator ()( const T & r) const O[FZq47  
  { >I^9:Q  
  return (T & )r; p?JQ[K7i  
} Z/g]o#  
} ; 'OD) v  
h)cY])tGtK  
这样的话assignment也必须相应改动: xzr<k Sp  
[pL*@9Sa&  
template < typename Left, typename Right > t"|DWC*  
class assignment -uj3'g (;w  
  { ^s-25 6iI  
Left l; cS(;Qs]Q  
Right r; k"0;D-lTZ>  
public : 0e16Ow6\!1  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} 8vSIf+  
template < typename T2 > [EOVw%R  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } @PX\{6&  
} ; ,F9nDF@)  
&I/qG`W  
同时,holder的operator=也需要改动: ugLlI2 nJ  
"(f`U.  
template < typename T > oL-2qtv  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const RgZOt[!.  
  { Hhl-E:"H`  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); +D`*\d1  
}  to>  
-ihiG_f  
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。 Skxd<gv  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 $(rc/h0/E  
2+Yb 7 uI,  
return l(rhs) = r; p0VUh!  
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|9^4jt  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: w7 *V^B  
)/>A6A:  
template < typename Tp > A gWPa.'3  
class constant_t +qy6d7^  
  { $FX,zC<=  
  const Tp t; n_23EcSy  
public : 8:dQ._#v  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} q.W>4 k  
template < typename T > p$XKlg&  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const ?lKhzH.T  
  { i\Wdo/c-H  
  return t; nB] Ia?  
} s`;f2B/|  
} ; 9]7u _  
h/m6)m.D  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 +TSSi em  
下面就可以修改holder的operator=了 WU)Ss`s \  
gKi{Y1  
template < typename T > N'?u1P4G  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const bK*~ol  
  { H M:r0_  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); T1bd:mC}n  
} kO_5|6  
# {PmNx%M  
同时也要修改assignment的operator() ppN} k)m  
6R4<J% $P  
template < typename T2 > ^R~~L  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } Q2QY* A  
现在代码看起来就很一致了。 n>FY?  
e|lD:_1i  
六. 问题2:链式操作 i zwUS!5e  
现在让我们来看看如何处理链式操作。  v~=\H  
其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。 v("wKHWTI@  
事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。 ea9oakF  
比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。 DNP@A4~  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct G%{0i20_  
Apfnx7Fv  
template < typename T > LW:1/w&pv  
struct result_1 #/70!+J_UF  
  { PJ\0JR7a  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; {x@|VuL=  
} ; xDjV `E]  
kbI/4IRW  
那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为: NX,-;v  
qLK?%?.N<  
template < typename T > 0xMj=3']  
struct   ref 3)N\'xFh@  
  { a9Y5  
typedef T & reference; fZ{[]dn[  
} ; |FNCXlgZ  
template < typename T > `JURQ:l)3^  
struct   ref < T &> N#k61x  
  { r{K;|'d%h  
typedef T & reference; (f#b7O-Wn  
} ; 'EhBRU%  
L%h/OD  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: 'i|rj W(  
eV};9VJ$F  
template < typename T > {hdPhL  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const ~Xv=9@,h  
  { d) ahF[82  
  return l(t) = r(t); m%r/O&g  
} r'4:)~]s  
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。 eJ@~o{,?>  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 'Jj=RAV`  
z5 m>H;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 >n*\bXf  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: J/x2qQ$9  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 Ak BMwV  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 P'$ `'J]j  
最后的布局是: @g-Tk  
                Add MMQ;mw=^]  
              /   \ v~)LO2y   
            Divide   5 h<l1U'Bn7  
            /   \ %,q. ),F  
          _1     3 p,W_'?,9  
似乎一切都解决了?不。 <48<86TP  
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。 \}"m'(\c  
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。 0C$vS`s&  
OK,我们的方法呼之欲出了。既然所有的functor都具有一样的产生方案,那么不如大家都不要实现,等到最后统一的在所有的functor里面加上这么一系列的产生代码吧。例如,如果要添加从某functor XXX到operator=的functor的产生代码: 27Emm c  
l=m(mf?QBg  
template < typename Right > lB;FUck9  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const nsuX*C7  
Right & rt) const n1v5Q2xw  
  { N{Qxq>6 G  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); L>9R4:g  
} ip:LcGt  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 S4o$t -9l  
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。 =;L*<I  
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。 b[ w;i]2  
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。 !CY&{LEYn0  
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。 q_fam,9  
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? }JgYCsF/f  
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: +[-i%b3q  
>SmV74[s2  
template < class Action > ,H kj1x  
class picker : public Action z j{s}*  
  { ]0j9>s2|Z  
public : Z;DCI-Wg  
picker( const Action & act) : Action(act) {} [k%4eO2p"  
  // all the operator overloaded ,<Kx{+ [h  
} ; ;0%OB*lcgE  
LlYTv% I  
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。 2I'~2o  
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: kUl  
g=8un`]7  
template < typename Right > !q"cpL'4  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const uaPx"  
  { lCT{v@pp  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); /Lf6WMit  
} V"KS[>>f  
L,_.$1d  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > 5Rv+zQ#GR  
使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。 ^A_;#vK  
{8RFK4! V@  
template < typename T >   struct picker_maker (P|pRVO  
  { V9%aBkf8w  
typedef picker < constant_t < T >   > result; zw@'vncc  
} ; o^p  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > t67Cv/r~  
  { Jh/ E@}'  
typedef picker < T > result; ^s:y/Kd  
} ; L"+$Wc[|  
2f:^S/.A  
下面总的结构就有了: ] ZoPQUS?  
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。 pox, Im  
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。 R{hf9R,  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 eVh - _  
至此链式操作完美实现。 aAt>QxGQW  
~l E _L1-c  
z?]G3$i(  
七. 问题3 -0uV z)  
如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。 2 @j";+  
[U{UW4  
template < typename T1, typename T2 > &:#h$`4  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const }Fb!?['G5  
  { 4"?^UBr  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2);  >]D4Q<TY  
} 'fd1Pj9~$  
DvXHK  
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: u{H?4|'(  
SI:ifR&T  
template < typename T1, typename T2 > Qx3eLfm  
struct result_2 .p` pG3  
  { vw>jJ  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; HfNDD| Zz  
} ; LJlZ^kh  
+K",^6%1  
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? rJyCw+N0  
这个差事就留给了holder自己。 a}yXC<}$  
    %q 3$|>  
uRV<?y%  
template < int Order > V >-b`e  
class holder; "\%On >  
template <> QP@<)`1t9  
class holder < 1 > L:nXWz  
  { {}~:&.D  
public : $^/0<i$   
template < typename T > $rB3m~c|  
  struct result_1 knp>m,w  
  { cR7wx 0Aj  
  typedef T & result; El_Qk[X|A  
} ; [IZM.r`Z  
template < typename T1, typename T2 > x[_=#8~.1x  
  struct result_2 |s+0~$O;  
  { s54nF\3V  
  typedef T1 & result; UPU+ver  
} ; 2 !1.E5.I  
template < typename T > Rfb?f} j  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const hS [SRa'.  
  { #Il_J\#  
  return (T & )r; PG%0yv%  
} R{YzH56M  
template < typename T1, typename T2 > a dfR!&J  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const NcS.49  
  { ;Y9=!.Ak0y  
  return (T1 & )r1; ff? t[GS  
} TA18 gq  
} ; LwqC ~N  
"d/s5sP|S  
template <> jR ~DToQ  
class holder < 2 > !v|ISyK  
  { IE~%=/|  
public : F t&+vS  
template < typename T > RrrK*Fk8=  
  struct result_1 unl1*4e+  
  { +>^7vq-\'  
  typedef T & result; ]w).8=I  
} ; <z+:j!~  
template < typename T1, typename T2 >  %V G/  
  struct result_2 b]Kk2S/  
  { 6(&Y(/  
  typedef T2 & result; .\Fss(Zn  
} ; <Cpp?DW_  
template < typename T > rt7<Q47QE  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const Z [Xa%~5>5  
  { `NRH9l>B7  
  return (T & )r; ` m@U!X  
} MZv]s  
template < typename T1, typename T2 > UM%o\BiO  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const FjfN3#qlg  
  { 9W7#u}Z  
  return (T2 & )r2; j|fd-<ng  
} le)DgIT>=  
} ; 8ip7^  
Fqq6^um  
nt1CTWKM8^  
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> >。  v9RW5  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: *V^ #ga#A  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: &[R8Q|1 j  
8^^[XbH  
return l(i, j) = r(i, j); j`*N,*ha  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) 4R%*Z ~  
tq50fq'  
  return ( int & )i; 8OhDjWVJ  
  return ( int & )j; <lxD}DH=  
最后执行i = j; .lG5=Th!  
可见,参数被正确的选择了。 PaB!,<A  
*4Fr&^M\  
-4#2/GXNO  
^n.WZUk  
^H'a4G3  
八. 中期总结 EpPf _ \o  
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: 5~ 'Ie<Y_  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 m`? MV\^  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 A~ (l{g  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor 2(!fg4#+  
KU9Z"9#  
Rf %HIAVE  
hjx)D  
|+IZS/W"  
J'&# mDU  
九. 简化 E4.SF|=x  
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。 Bvjl-$m!v  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 x<i}_@Sn_+  
首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种: {U!St@  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 Z{NC9  
  +-*/&|^等 VObrlOkp  
2. 返回引用。 S&jesG-F  
  =,各种复合赋值等 mY!iu(R1  
3. 返回固定类型。 R\Z: n*  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) NF$\^WvYSP  
4. 原样返回。 N[|Nxm0z/C  
  operator, X~.f7Ao[  
5. 返回解引用的类型。 &xZyM@  
  operator*(单目) ~`#-d ^s:  
6. 返回地址。 OK|qv[  
  operator&(单目) " K*  
7. 下表访问返回类型。 ?/*~;fM  
  operator[] -C7]qbT }  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 zW |=2oX2  
  operator<<和operator>> lG<hlYckv  
I,6/21kO  
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。 p4u5mM  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: "I- w  
xvLn'8H.  
template < typename Left > N6QVt f.  
struct value_return I8   
  { u0`o A  
template < typename T > %~ |HFYd  
  struct result_1 "%2xR[NF  
  { ~vdkFc(8B  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; W{cY6@  
} ; Q-TV*FD.  
a@d=>CT$  
template < typename T1, typename T2 > .4.pJbOg  
  struct result_2 c8 K3.&P6  
  { 3B0lb "e  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; [t]X/O3<  
} ; f2)XP$:  
} ; i=FQGWAUu  
`ejUs]SR  
y? (2U6c  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait Ma-\^S=  
$.St ej1  
下面我们来剥离functor中的operator() wt }9B[  
首先operator里面的代码全是下面的形式: o6kNx>tc)  
hmbj*8  
return l(t) op r(t) eHg3}b2r  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) "](6lB1Oe  
return op l(t) &.i^dO^}  
return op l(t1, t2) IputF<p  
return l(t) op v]:=K-1n  
return l(t1, t2) op }_.:+H!@  
return l(t)[r(t)] mZk0@C&:6  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] 1m<RwI3s  
%5Kq^]q;Y  
很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式: 4R +.N  
单目: return f(l(t), r(t)); v *hRz;  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); .] 4W!])9  
双目: return f(l(t)); RWq{Ff}Hk  
return f(l(t1, t2)); /G{_7cb  
下面就是f的实现,以operator/为例 JwnAW}=  
3M*Bwt;F_  
struct meta_divide }w-wSkl1  
  { 4_M>OD/"  
template < typename T1, typename T2 > /BKe+]dS*  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) ^S)TO}e  
  { [(LV  
  return t1 / t2; p 5u_1U0  
} &7?R+ZGo  
} ; DsDzkwJE  
y k161\  
这个工作可以让宏来做: t/i5,le  
yTM{|D]$(  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ F-Z%6O,2  
template < typename T1, typename T2 > \ ?^Hf Np9  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; OIb  
以后可以直接用 _K2?YY(#>  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) "T/>d%O1b  
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 lw%?z/HDf  
(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。。。) 8am`6;O:!  
dm rps+L  
`A%^UCd  
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 9e!NOl\_;.  
5@osnf?  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > {WN(&eax  
class unary_op : public Rettype -!qu"A:  
  { w6|9|f/  
    Left l; 6x{<e4<n  
public : Tz&Y]#h_  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} wy1X\PJjH  
}SyxPXs  
template < typename T > fCAiLkT,C[  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const }H:F< z*  
      { k ^'f[|}  
      return FuncType::execute(l(t)); ?q2j3e[>  
    } oj.A,Fh  
x90*yaw>h  
    template < typename T1, typename T2 > :)f7A7:;  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const pfuW  
      { Lr;(xw\['  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); b}ODWdJ1  
    } Lju7,/UD  
} ; UQ Co}vM  
k?nQ?B W  
< O*6 T%;  
同样还可以申明一个binary_op ;d.K_P  
Q }k.JS~#  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > 8Chj w wB  
class binary_op : public Rettype |C \}P  
  { 4 fV3Ear=j  
    Left l; $ 0|a;  
Right r; U09.Y  
public : }'"Gr%jf(  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} 0x2!<z  
A?5E2T1L%.  
template < typename T > 4S0>-?{  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const F7m?xy  
      { vQVK$n`  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); $>M<j  
    } f}c\_}(  
txql 2  
    template < typename T1, typename T2 > =`n]/L"Q  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const mwv(j_  
      { }S-DB#6  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); wbyE;W  
    } '&O/g<Z}q  
} ; ^(}585b  
z(uZF3  
MjfFf} @  
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 l*b)st_p%  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行  oz'\q0  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) !M<{E*  
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。 - "*r  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! B DY}*cX  
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。。。 >Y 1{rSk  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 K[\'"HyQ,X  
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) -u!qrJ*Z  
下面是修改过的unary_op stl 1Q O(h  
rI$`9d  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > `pZs T ^G[  
class unary_op %wV>0gQTf  
  { }H4=HDO  
Left l; G}@#u9  
  j Ib  
public : DH DZ_t:  
eg"Gjp- 4=  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} !%<^K.wG  
kU5.iK'  
template < typename T > 4Q=ftY<  
  struct result_1 3Rg}+[b  
  { fyz nuUl  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; /NT[ETMk+  
} ; @(``:)Z<b  
~H)4)r^  
template < typename T1, typename T2 > $v.C0 x  
  struct result_2 nm$Dd~mxW1  
  { Thy=yz;p  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; WzW-pV]  
} ; <BWkUZz\P|  
j;yf8Nf  
template < typename T1, typename T2 > &MR/6"/s  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const Mkp/0|Q*  
  { k?BJdg)xJ  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); qVjWV$j  
} 5lKJll^2:  
%ugHhS!  
template < typename T > 1 "TVRb  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const =6FUNvP#8  
  { z><5R|Gf  
  return OpClass::execute(lt(t)); V=I"-k}RL  
} <q)4la  
6Q4X 6U:WB  
} ; T&Xl'=/  
>>l`,+y  
 uD_v!  
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 X#xFFDzN  
好啦,现在才真正完美了。 %sh>;^58P  
现在在picker里面就可以这么添加了: r#PMy$7L  
_eSd nHWx  
template < typename Right > LVIAF0kX  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const q:>^ "P{  
  { ~Vh(6q.oT  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); .Hhhi  
} pN6%&@) =  
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。 x"kjs.d7[<  
J;t 7&Zpe  
v1U?&C  
)/ Ud^wi  
r r`;W}3  
十. bind d|9b~_::V  
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。 { kSf{>Ia  
先来分析一下一段例子 rjt8fN  
;?fS(Vz~  
H?1xjY9sl  
int foo( int x, int y) { return x - y;} <mA'X V,  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 *F ^wtH`  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 9L0GLmLk1u  
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。 4rK{-jvh>m  
我们来写个简单的。 D(W,yq~7uY  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: ~8 H_u  
对于函数对象类的版本: ,ea^,H6  
m .IU ;cR  
template < typename Func > NE8 jC7  
struct functor_trait [,EpN{l  
  { # M, 7  
typedef typename Func::result_type result_type; )"(]Lf's  
} ; ql{(Lf$  
对于无参数函数的版本: Jo(`zuLJ  
mM.*b@d-  
template < typename Ret > >DM44  
struct functor_trait < Ret ( * )() > V~DMtB7  
  { Xm2\0=v5;  
typedef Ret result_type; Kr'f-{  
} ; c'6g*%2k  
对于单参数函数的版本: 'XQ`g CF=  
<oKGD50#  
template < typename Ret, typename V1 > l} ^3fQXI  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > DDT_kK;  
  { xp'_%n~K@  
typedef Ret result_type; }UJv[  
} ; nZ1zJpBmI  
对于双参数函数的版本: %t=kdc0=_  
+i ?S  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > +=Jir1SLV  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > ,&PE6h n  
  { VLsxdwHgb  
typedef Ret result_type; MfO:m[s  
} ; 7`vEe 'qz  
等等。。。 O-]mebTvw  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy qs\2Z@;  
!J1rRPV  
template < typename Func > _cTh#t ^  
struct func_return :Eh\NOc_O  
  { onCKI,"  
template < typename T > [AH6~-\x  
  struct result_1 7 J^rv9i4  
  {  mvW%  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; w&$d* E  
} ; #&<)! YY5  
\]Kh[z0"  
template < typename T1, typename T2 > 3uU]kD^  
  struct result_2 }<@j'Ok}.  
  { uJx"W  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; eg<bi@C1|  
} ; R2etB*k6[  
} ; %+ 7p lM  
7g=2Z[o  
k$ 5 s{q  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 f:*vr['d  
G)#$]diNuX  
template < typename Func, typename aPicker > ZN"j%E{d  
class binder_1 LZPuDf~/  
  { f-6vLX\Vu  
Func fn; waX>0e  
aPicker pk; AL/?,%F  
public : o)6pA^+  
h1 WT  
template < typename T > sAo& uZ  
  struct result_1 W)'*m-I  
  { MUOa@O,  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; bQe^Px5 !.  
} ; (npj_s!.C)  
5tJ,7Y'  
template < typename T1, typename T2 > kP#e((f,  
  struct result_2 A,su;Q h  
  { i'd2[A.7I  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; KKA~#iCk  
} ; f~E*Zz`;  
Vc^HVyAx@n  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} _0+0#! J!  
6s,uXn  
template < typename T > jF`BjxrG  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ,F&g5'  
  { tg^sCxz9]  
  return fn(pk(t)); RMO,ZVq  
} gOgps:  
template < typename T1, typename T2 > |+  N5z  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const )9,  
  { ys_`e  
  return fn(pk(t1, t2)); B1]bRxwn?  
}  zYXV;  
} ; vVGDDDz/  
_%'},Xd.z  
gTRF^knrY  
一目了然不是么? ' |-JWH  
最后实现bind wf, 7==  
TJE\A)|>g  
6y%0`!  
template < typename Func, typename aPicker > Y@'8[]=0  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) .4. b*5  
  { 5cx#SD&5/  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); }@if6(0  
} Qf@I)4'  
&d7Z6P'`G  
2个以上参数的bind可以同理实现。 A^Kbsc  
另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。 +cb6??H  
.q+0pj  
十一. phoenix .ROznCe}  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: v}WR+)uFQ  
:Hxv6  
for_each(v.begin(), v.end(), .^J2.>.  
( Nn>'^KZNG  
do_ =PGs{?+&O  
[ 5SCKP<rb  
  cout << _1 <<   " , " 04r$>#E  
] L(GjZAP  
.while_( -- _1), j*xV!DqC  
cout << var( " \n " ) `y#UJYXQE  
) vb9OonE2  
); E2)h ?cs  
x8GJY~:SW  
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: -OSa>-bzNx  
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 2Sm }On  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 Dk48@`l2  
那么我们就照着这个思路来实现吧: .`?@%{  
IK*07h/!  
vn/.}GkpU  
template < typename Cond, typename Actor > boG_f@dv(  
class do_while 1+?N#Fh  
  { hY`\&@  
Cond cd; ybp -$e  
Actor act; <w3!!+oK"  
public : Z"unF9`"1  
template < typename T > g^zs,4pPU<  
  struct result_1 G:g69=x y  
  { CdL< *AH  
  typedef int result_type; 0527Wj  
} ; |Ph3#^rM?  
"`N-*;*W  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} 2wF8 P)  
vv26I  
template < typename T > e{Z &d  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const <FZ@Q[RP  
  { $.]l!cmi%Q  
  do 6;b~Ht  
    { qWw\_S  
  act(t); (p%>j0<  
  } F2X0%te  
  while (cd(t)); (h:Rh  
  return   0 ; QY== GfHt  
} o6$4/I  
} ; Y))NK'B5  
Hc`A3SMR  
X.:]=,aGW  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). Dd` Mv$*d8  
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。 4[N^>qt =  
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。 rx}r~0i  
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。 + nF'a(  
下面就是产生这个functor的类: AlJ} >u  
 O#I1V K  
E lUEteZ  
template < typename Actor > 0Lb4'25.  
class do_while_actor -lv)tHs<  
  { S{3nM<  
Actor act; ZRYEqSm  
public : )2M>3C6>f  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} 6^DR0sO  
q:g2Zc'Y~W  
template < typename Cond > i&n'N8D@  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; ZK)%l~J  
} ; c/ uNM  
A~mum+[5  
Q%f|~Kl-hd  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 i7ly[6{^pr  
最后,是那个do_ k!{p7*0  
p'om-  
.aflsUD  
class do_while_invoker B-r0"MX&  
  { N\bocMc,X  
public : zen*PeIrA^  
template < typename Actor > K^R,Iu/M  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const "]G\9b)   
  { Sf r&p>{,  
  return do_while_actor < Actor > (act); Z:_D0jG  
} nWHa.H#  
} do_; *2GEnAZb7n  
e$pMsw'MJ  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? .(WQYOMl0  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 v~Y^r2  
最后来说说怎么处理break和continue )Dz+X9;g+  
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。 !3ctB3eJ  
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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