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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda 5?0<.f,  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 t2d sYU/  
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, \ S;[7T  
vbid>$%  
w;O-ATUzN  
a|t~&\@  
  class filler `+,?%W)  
  { X:W\EeH  
public : j\ y!  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} vb>F)X?b_  
} ; +=($mcw#[  
r2RJb6  
Lf9hOMHx  
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: eK7A8\;e  
aO1^>hy  
DT]4C!dh  
eo]nkyYDP  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); 'zUV(K?2]  
kY]"3a  
[icD*N<Gc  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 S^%3Vf}  
3yx[*'e$  
9lq5\ tL-  
|=q~X}DA  
二. 战前分析 v2x+_K}J  
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。 -Lq+FTezE  
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 %+'Ex]B  
("a@V8M`$F  
J 1w[gf]J  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); EXSJ@k6=8s  
  /* --------------------------------------------- */ B#g~c<4<  
vector < int *> vp( 10 ); $@Vn+| Ix  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); # xO PF9  
/* --------------------------------------------- */ Q/|.=:~FO  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); @rGY9%E  
/* --------------------------------------------- */ eA& #33  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); ;^N lq3N  
  /* --------------------------------------------- */ lAnq2j|  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); ,b5'<3\  
/* --------------------------------------------- */ ]gBnzh.  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); &PJ;B)b  
KS*,'hvY  
B?B OAH  
^SpQtW118  
看了之后,我们可以思考一些问题: zQ+Mu^|u+  
1._1, _2是什么? $NR[U+  
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。 1hw.gn*JK>  
2._1 = 1是在做什么? XZ%[;[  
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。  bUcp8  
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#]V|1*O  
uB)q1QQsqp  
i8?oe%9l  
三. 动工 Pg}QRCB@  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: D?dBm  
$.D )Llcq  
3@" :&  
K<^p~'f4P  
template < typename T > n$2oM5<  
class assignment BWxfY^,'&6  
  { uzH MQp  
T value; 2OoANiX  
public : (G F}c\=T7  
assignment( const T & v) : value(v) {} gnH {_  
template < typename T2 > e%e.|+  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } 9D14/9*(dU  
} ; cg{5\ Vl  
j4;^5 Dy^  
s4|tWfZ  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 yP7b))AW9  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment =0?5hxMd  
'1D $ ;  
KKsVZ~<6u  
}W^@mi  
  class holder ?1L<VL=b  
  { RNc:qV<H  
public : BI%^7\HZ  
template < typename T > ou-#+Sdd  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const Fj`k3~tUw  
  { l :{q I#Q  
  return assignment < T > (t); 3: GwX4yW  
} >c_fUX={  
} ; Stw g[K0<  
CF>&mXg\  
_]@u)$  
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: vu)EB!%[  
q;#AlquY@  
  static holder _1; =RHtugwy  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 ogIu\kiZ  
IoL P*D  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); CJk"yW[,|  
而不用手动写一个函数对象。 pnuo;rs  
&wlD`0v  
I=dn]}b#P  
R]yce2w"z  
四. 问题分析 D SX%SE)  
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。 NxF:s,a6  
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。 lD0a<L 3  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 x%s1)\^A  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 7>z {2D  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 WyOav6/*K^  
[;Ih I  
五. 问题1:一致性 hdWVvN  
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?| E{[Y8U1n  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 Lxv;[2XsW)  
YCE *Dm  
struct holder 7vXP|8j  
  { f/c&Ya(D~  
  // Sed 8Q-m  
  template < typename T > /:]<z6R  
T &   operator ()( const T & r) const 4L:O0Ggz}  
  {  OLIMgc(W  
  return (T & )r; uDND o  
} [ >mH  
} ; $}vzBuWHwN  
SrH::-{  
这样的话assignment也必须相应改动: _IdW5G  
eH7x>[lH.  
template < typename Left, typename Right > x2t&Wpvt  
class assignment L754odc  
  { r+m.! +  
Left l; `Y.~eE  
Right r; I4%kYp]  
public : 9]Ue%%vM  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} =r/8~~=  
template < typename T2 > N$Ad9W?T  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } =PY{Elf  
} ; UUDHknm"  
baD063P;  
同时,holder的operator=也需要改动: 1OExa<Zq  
;^bfLSWm{  
template < typename T > @gb W:  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const l'q%bi=f  
  { 9#7W+9  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); L3HC-  
} ;G}  
qD*y60~]zz  
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。 y akRKiz\  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 sQA_6]`  
sgi5dQ  
return l(rhs) = r; , d $"`W2  
在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。 Nc(CGl:  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: <$s sU{5  
<A=1]'1\r  
template < typename Tp > y>w;'QR&a  
class constant_t N,K/Ya)1  
  { Z" ;q w  
  const Tp t; "P#1=  
public : -t S\  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} :0B 7lDw  
template < typename T > =q]!"yU[d  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const mj$Ucql  
  { l+ >eb  
  return t; v.<mrI#?  
} fWq*Op.]c  
} ; hZHM5J~  
QPB,B>Z  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 V6P-?Nd  
下面就可以修改holder的operator=了 5z 0VMt  
`WXlq#:K  
template < typename T > HdxP:s.T  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const f%.Ngf9  
  { C^L xuUW  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); =[]6NjKS,  
} K [DpH&  
u*Xp%vNe  
同时也要修改assignment的operator() Gu~*ZKyJ  
~x8nC%qPvq  
template < typename T2 > p" >*WQ   
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } B }%2FUv  
现在代码看起来就很一致了。 MBg[hu%  
q 7%p3  
六. 问题2:链式操作 =w+8q1!o  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 ,9bnR;f\  
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。 A`Dx]y  
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。 8-x-?7  
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。 A811VL^  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct m4@NW*G{  
x ']'ODs  
template < typename T > %a~/q0o>  
struct result_1 !-7n69:G  
  { ?yS1|CF%&y  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; nte?a e  
} ; [o#% Eg;  
DO80HS3ZD  
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: fYUV[Gm  
~)ys,Q  
template < typename T > oVy{~D=  
struct   ref pc*)^S  
  { Ldjz-  
typedef T & reference; uem-fTG  
} ; -n05Z@7  
template < typename T > Y/.C+wW2  
struct   ref < T &> kh0cJE\_^  
  { A0)^I:&  
typedef T & reference; !G;u )7'v  
} ; 12n:)yQy  
4MS<t FH)  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: h`|04Q  
v3-' G gM  
template < typename T > o]oiJvOr  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const {Uw 0zC  
  { ?A3L8^tR  
  return l(t) = r(t); *XTd9E^tXq  
} f(5(V %  
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。 W91yj:  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 5^Qa8yA>7  
YqX$a~  
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 nzflUR{`-  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: 1Nt &+o  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 o&q>[c  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 Xi&J%N'  
最后的布局是: +x"uP  
                Add _B^zm-}8|B  
              /   \ {.:$F3T  
            Divide   5 "@UQSf,  
            /   \ E^i]eK*"  
          _1     3 >7>I1  
似乎一切都解决了?不。 ]Btkoad  
你可以想象一下一个完整的Lambda库,它必然能够重载C++几乎所有的操作符。假设其重载了10个操作符,那么至少会有10个代表这些操作符的functor类。大体上来讲,每一种操作符所对应的functor都应当能够由链式操作产生别的任意一种操作符所对应的functor。(例如:*_1 = 2既是由operator*的functor产生operator=的functor)。可想而知这样一共能产生10*10=100种产生方式。这是对编码的一个大挑战。 A;TP~xq\  
如何简化这个问题呢?我们不妨假定,任意一种操作符的functor,都能够产生任意一种操作符的functor,这样,每一种操作符的functor都拥有一样的产生方案。如果某种转换确实是不合法的(例如:A/B=C无论如何也不可能合法),那么在试图产生新functor的时候会出现编译错误。幸好C++的模版是如果不使用就不编译的,因此这种编译错误不会干扰到正常的使用,这正是我们所要的。 [r/zBF-.  
OK,我们的方法呼之欲出了。既然所有的functor都具有一样的产生方案,那么不如大家都不要实现,等到最后统一的在所有的functor里面加上这么一系列的产生代码吧。例如,如果要添加从某functor XXX到operator=的functor的产生代码: "313eeIt%i  
(9'^T.J  
template < typename Right > cszvt2BIg  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const #V!a<w4_  
Right & rt) const ?"d$SK"6Z  
  { X NJ4T]><  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); s\ -,RQ1  
} jo`ZuN{  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 g":[rXvId  
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。 c$g@3gL  
因此如果该函数声明在assignment的内部,那么就实现了连等,如果声明在的dereference(解引用)的内部,就允许(*A = B)的行为发生。 tq3_az ~1  
最后,如何把这些函数塞到各个functor的声明里边呢?当然可以用宏,但是。。。大家都知道这样不好。 5f-b>=02  
除了宏之外还可以用的方式就是继承。我们可以写一个类叫做picker,该类实现了所有的如上的产生函数。然后让所有的functor继承自它。 V%s g+D2  
且慢,也许立刻就有人跳出来说:这样的话那个XXX怎么写呢?这样不是会导致循环依赖么?这样不是会有downcast么? w_(3{P[Iz  
正解,让picker做基类确实不是一个好主意。反过来,让picker继承functor却是一个不错的方法。下面是picker的声明: o<`hj&s  
YT\@fgBt  
template < class Action > @UD:zUT)F  
class picker : public Action #4^d#Gj  
  { Ww7Ya]b.k  
public : & LE5' .s  
picker( const Action & act) : Action(act) {} j_Szw w-  
  // all the operator overloaded K;?D^n.  
} ;  ?%,NOX  
"j^i6RS  
Picker<T>继承自T,唯一的作用就是给T添加上了各种操作符的重载函数。 C?<pD+]b_  
现在所有参与行动的functor都要套上一层picker, _1被声明为 picker<holder>, 并且holder中所重载的操作符除了operator()之外全部被移到了picker内。而picker中的操作符重载的返回的functor也必须套上一个picker: 6Z2,:j;  
ZitM<Qi&y  
template < typename Right > EApKN@<"  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const @+u>rS|IB  
  { :L[>!~YG_n  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); cw Obq\  
} @R[{  
OviS(}v4@  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > pCIzpEsRs  
使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。 Wl j&_~  
)Z}AhX  
template < typename T >   struct picker_maker  F!omkN  
  { =*mT{q@  
typedef picker < constant_t < T >   > result; }Z!D?(  
} ; }r,\0Wm  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > drq3=2  
  { ;a:H-iC  
typedef picker < T > result; xUo6~9s7  
} ; *IG$"nu  
\/a6h   
下面总的结构就有了: +{J8,^z#  
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。 * QgKo$IF  
picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。 CD|[PkjW  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 C-'hXh;hQ  
至此链式操作完美实现。 tXD$HeBB?  
4=zs&   
JAPr[O&  
七. 问题3 :{lwz#9V  
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。 8%?y)K^ D  
r"h;JC/&<T  
template < typename T1, typename T2 > )Fw/Cu  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const @-N` W9  
  { 0#q=-M/?`  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); 'rQ"Dc1D  
} nwRltK  
]Bw0Qq F#  
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: okNo- \Dh!  
0YeTS!*Aj  
template < typename T1, typename T2 > I[ \~ pi,  
struct result_2 em$pU*`P  
  { O] _4pP  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; W U(_N*a  
} ; f8 d 3ZK  
']]d-~:  
显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢? d:H'[l.F%  
这个差事就留给了holder自己。 L * n K> +  
    SC{m@  
C@rGa7  
template < int Order > tYS4"Nfb+  
class holder; DSGcxM+  
template <> 2_o#Gx'  
class holder < 1 > 7*/{m K)  
  { IgT`on3Y  
public : <=uYfi3,  
template < typename T > v* ;d  
  struct result_1 V7ph^^sC}  
  { 8~sP{V%  
  typedef T & result; gr=h!'m  
} ; M>Q]{/V7T  
template < typename T1, typename T2 > 5{Cz!ut;tE  
  struct result_2 /@os*c|je  
  { V5|ANt  
  typedef T1 & result; H'+7z-% G  
} ; 98m|&7  
template < typename T > 2wf&jGHs  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const xQy,1f3s+  
  { 8;PkuJR_]  
  return (T & )r; n,la<N]  
} k[=qx{Osx%  
template < typename T1, typename T2 > :Pud%}'  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const "4j~2{{ F  
  { DwD$T%kF  
  return (T1 & )r1; V\V /2u5-  
} E?m~DYnU  
} ; Q YJ EUC@  
jDzQw>T X  
template <> MB plhVK8  
class holder < 2 > <@<rU:o=V  
  { v=`yfCX-qX  
public : Qm%F]nyy  
template < typename T > 9&Y@g)+2  
  struct result_1 MNT~[Z9L5G  
  { %p Wn9  
  typedef T & result; n:j'0WW  
} ; DA=!AK>  
template < typename T1, typename T2 > +2uSMr  
  struct result_2 p [O6  
  { qT O6I5u  
  typedef T2 & result; -(VJ,)8t2  
} ; ^:nc'C gP  
template < typename T > -@To<<`n  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const P<<$o-a"  
  { _=v#"l  
  return (T & )r; Aoa8Q E   
} {>&~kM@  
template < typename T1, typename T2 > (Wzp sDte  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const gLiJ&H  
  { tjdPi a  
  return (T2 & )r2; $:ush"=f8^  
} 6Z\aJ  
} ; :uL<UD,vu3  
t;O)   
^$c#L1 C  
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> >。 %L|fTndKH  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: F^ q{[Z  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: w$2q00R>  
CEy\1D  
return l(i, j) = r(i, j); .35(MFvq!  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) FaHOutP  
XqH@3Ehk  
  return ( int & )i; 5#Er& 6s  
  return ( int & )j; c-Gp|.C  
最后执行i = j; I8H3*DE  
可见,参数被正确的选择了。 !pU$'1D  
8NN+Z<  
N:j 7J  
{q>%Sr]9  
2D\ pt  
八. 中期总结 .jrNi=BP*  
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: GT{4L]C  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 4,RPidv%O  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 Ds1h18  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor 6v%yU3l  
*&U~Io"U  
-jH|L{Iyq}  
TrI+F+;  
Kda'N$|`  
T"wg/mT  
九. 简化 l4C{LZ  
很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。 dX(JV' 18A  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 i_qY=*a?y  
首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种: :!gNOR6Lh  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 6St=r)_  
  +-*/&|^等 J)nK9  
2. 返回引用。 RpdUR*K9x  
  =,各种复合赋值等 ^[<BMk  
3. 返回固定类型。 Ek +R  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) !do`OEQKR  
4. 原样返回。 q,v<:sS9T  
  operator, Y RZ\nun  
5. 返回解引用的类型。 4uF.kz-cg  
  operator*(单目) jAJ='|[X\  
6. 返回地址。 =v2 |QuS$  
  operator&(单目) OGZD$j  
7. 下表访问返回类型。 7q0_lEh  
  operator[] xGs}hVlZiC  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 7# AIX],  
  operator<<和operator>> ZTmy}@l  
(j}7|*.  
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"8Oi*r^  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: {FI zoR"  
?N kKDvv  
template < typename Left > RZ6y5  
struct value_return tYA@J["^  
  { 9 qx4F<   
template < typename T > i/:L^SQAq  
  struct result_1 XgxE M1(  
  { s`yzeo  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type;  ETZf  
} ; Ow 0>qzTg  
eV7;#w<]  
template < typename T1, typename T2 > bBIh}aDN  
  struct result_2 M0 z%<_<}  
  { tN#C.M7.'7  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; h'y"`k -  
} ; >n7h%c  
} ; M CC4'  
S:1[CNL;  
#]h X ."b2  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait 6 Bq_<3P_  
fHiL%]z  
下面我们来剥离functor中的operator() t6Iy5)=zY  
首先operator里面的代码全是下面的形式: _E '?U  
RV~t%Sw^  
return l(t) op r(t) h@RpS8!Bi  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) M?l v  
return op l(t) `v -[&  
return op l(t1, t2) bi8_5I[  
return l(t) op IfmQP s+f  
return l(t1, t2) op b1Vr>:sK47  
return l(t)[r(t)] E{ /, b)  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] E &9<JS  
&S4*x|-C&  
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: TcZ.5Oe6h#  
单目: return f(l(t), r(t)); W.3b]zcV  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); tW/k  
双目: return f(l(t)); 1ksFxpE  
return f(l(t1, t2)); HOx4FXPs  
下面就是f的实现,以operator/为例  l"ms:v  
q>_<\|?%x  
struct meta_divide m%0 -3c(  
  { : UeK0  
template < typename T1, typename T2 > SKC;@?  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) R-%6v2;ry  
  { bK:U:vpYm  
  return t1 / t2; hs7!S+[.$$  
} 5W)ST&YPL*  
} ; K]|UdNo  
- l X4;  
这个工作可以让宏来做: gqS9{K(f  
_(-jk4 L  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ ^QNc!{`  
template < typename T1, typename T2 > \ #@FA=p[%  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; i~h@}0WR"  
以后可以直接用 |Gic79b  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) }{R*pmv$bN  
来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数 |gE1P/%k  
(ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。) _mSefPl  
9gg{i6  
`X<B+:>v-  
下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体 )- W1Wtom  
>!Yuef <P  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > d-b04Q7DQ  
class unary_op : public Rettype l 5-[a  
  { { b$"SIg1E  
    Left l; uzdPA'u  
public : z>W:+W"o  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} Jk*cuf `rq  
=zFROB\  
template < typename T > ujV{AF`JfB  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const FJeh=\  
      { \D|IN'!D  
      return FuncType::execute(l(t)); ? Ek)" l  
    } Na91K4r#  
~xd?y*gk;  
    template < typename T1, typename T2 > irQ'Rm [  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const VKttJok1  
      { HAn{^8"@  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); V|u2(*  
    } <IR#W$[  
} ; x)C}  
*s4|'KS2o  
x^K4&'</  
同样还可以申明一个binary_op k ]NZ%.  
Ic(qA{SM  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > c~hH 7/v  
class binary_op : public Rettype R&|.Lvmc/  
  { t9`{^<LH  
    Left l; g`pq*D  
Right r; }r,M (Zr  
public : `Na()r$T  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} G!j9D  
dWd%>9 }  
template < typename T > bqbG+ g  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const hF$`=hE,F~  
      { @JGmOwZ  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); !R@LC  
    } *duG/?>P  
+iC:/CJL  
    template < typename T1, typename T2 > b/_Zw^DPC  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const  u 8o!  
      { L62'Amml  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); q=t!COS  
    } o^epXIrIPi  
} ; Pk;w.)kT  
h8(#\E  
]+:yfDtZd  
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 {\5(aQ)Vi5  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 Zbnxs.i!  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) w Q[|D2;  
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。 !` 1h *}  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! 1]If< <  
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。。。 xVPSL#>  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 B?%u< F  
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) [#GBn0BG)  
下面是修改过的unary_op p8,=K<  
'bx}[  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > })O S2F  
class unary_op M !6Fnj  
  { GXZ="3W |  
Left l; [h-6;.e  
  8sj2@d  
public : z<eu=OD4t  
+c_AAMe  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} QjLU@?&  
l-w4E"n3  
template < typename T > JM;bNW8  
  struct result_1 PSc=k0D  
  { ^x&x|ckR!  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; $+PioSq  
} ; n@`3O'S  
D:9^^uVp  
template < typename T1, typename T2 > .!~ysy  
  struct result_2 \y7?w*K  
  { ?`TJ0("z"  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; -}m  
} ; |Kd6.Mx  
6teu_FS  
template < typename T1, typename T2 > *{?2M6Z  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const %# uw8V  
  { q5g_5^csM{  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); <vl(a*4a  
} o2(w  
SsX$l<t*  
template < typename T > cPIyD?c  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const w8D8\`i!"  
  { @16y%]Q-E#  
  return OpClass::execute(lt(t)); Oi?Q^ISxP  
} n^QDMyC;I  
RPa]VL1W  
} ; '0 Ys`Qo  
jEKa9rt  
Ty b_'|?rW  
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 <;i&-,  
好啦,现在才真正完美了。 "Io-%S u+  
现在在picker里面就可以这么添加了: b5g^{bzwu  
lJa-O  
template < typename Right > x?<5=,  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const Q6W)rJ[|  
  { +m7 x>ie)  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); yRi/YR#  
} 22r01qH  
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。 =,]J"n8|v  
h'fD3Gr&  
fY"28#   
#"yf^*wX  
uN(~JPAw5  
十. bind -5 W0K}  
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。 B+DRe 8  
先来分析一下一段例子 QF;<%QF:  
9G8QzIac  
\mu9ikZ<  
int foo( int x, int y) { return x - y;} G-^ccdT  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 9f6TFdUi"y  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 9iy|=  
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。 F i/G, [q  
我们来写个简单的。 l=]vC +mU  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: jgo@~,5R  
对于函数对象类的版本: fDqXM;a"  
,< icW &a  
template < typename Func > *pD;AU  
struct functor_trait N]<gHGj}  
  { |YFD|  
typedef typename Func::result_type result_type; bX(*f>G'  
} ; l.W:6", w  
对于无参数函数的版本: X[~CLKH(  
!m|%4/ M@  
template < typename Ret > L-R}O 8  
struct functor_trait < Ret ( * )() > {|E7N"Qzg  
  { oCYD@S>h  
typedef Ret result_type; `j![  
} ; R,bcE4WR"  
对于单参数函数的版本: pzr-}>xrZ  
%S#"pKE6 R  
template < typename Ret, typename V1 > UIj/Id  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > T_Y}1n|7[  
  { !gf3%!%  
typedef Ret result_type; R4(8]oUW  
} ; k>CtWV5B  
对于双参数函数的版本: \(FDR  
fdG.=7`  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > ? $ c  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > xlO2jSSAt  
  { fO>~V1  
typedef Ret result_type; |pR$' HO  
} ; 8Q -F  
等等。。。 l7!)#^`2_  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy )x&@j4,  
%Ab_PAw  
template < typename Func > |=T<WU1$  
struct func_return V^+:U>$w  
  { "%t`I)  
template < typename T > s*~o%emw  
  struct result_1 30E v"  
  { u(Sz$eV  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; PZJ 4: h  
} ; 34kd|!e,  
k#*yhG,]'  
template < typename T1, typename T2 > )6 <byO  
  struct result_2 ok2~B._+;  
  { 1T,PC?vr{  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; oD@jtd>b%  
} ; wP0+Xv,  
} ; ~9{;V KgK  
A i){,nh`0  
yKEFne8^  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 eI rmD  
.<^Y E%  
template < typename Func, typename aPicker > vcO`j<`  
class binder_1 bXwoJ2  
  { AWXpA1(  
Func fn; rE `}?d  
aPicker pk; /8t+d.r;/  
public : gam#6 s  
Y*cJ4hQ  
template < typename T > \Fg6b6  
  struct result_1 /NX7Vev  
  { 2qMsa>~  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; ,]_(-tyN|  
} ; uE#,c\[8  
xTFrrmxOf  
template < typename T1, typename T2 > ;GFB@I@  
  struct result_2 'Rd*X6dv  
  { N^( lUba  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; #lshN,CPm  
} ; /dJ)TW(Ir  
_ c ]3nzIr  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} L@n6N|[_  
;i9<y8Dha  
template < typename T > ~@uY?jr  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 3R%UPT0>  
  { 3 E!<p  
  return fn(pk(t)); [}ZPg3Y  
} yaRcBT?  
template < typename T1, typename T2 > }{wTlR.]  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const q bZ,K@0  
  { l P$r   
  return fn(pk(t1, t2)); leES YSY:  
} nJ*mEB  
} ; 2@3.xG  
V(2j*2R!  
{nQ)4.e6  
一目了然不是么? ^\[LrPq e  
最后实现bind +eBMn(7Cgv  
o\]: !#r{T  
5&<d2EG6l'  
template < typename Func, typename aPicker > Y0PGT5].@'  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) iL0jpa<}  
  { xdL/0 N3  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); v dH+>l  
} lbB.*oQ  
S?Bc~y  
2个以上参数的bind可以同理实现。 Foe>}6~{?  
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。 y^ X\^Kq  
^$=tcoQG  
十一. phoenix 4FIV  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: &N"'7bK6n  
%Ui{=920  
for_each(v.begin(), v.end(), r*6"'W>c6  
( <o&o=Y8  
do_ F<yy>Wf  
[ }{&l n  
  cout << _1 <<   " , " &\1'1`N1  
] }iua] 4 |  
.while_( -- _1), QGH h;  
cout << var( " \n " ) (!ZQ  
) Vl{~@G,@  
); &gGs) $f[  
]~ !X iCqu  
是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧: 83KfM!w  
首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor QFW0KD`5  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 t1e4H=d>  
那么我们就照着这个思路来实现吧: /7k.r}6\R  
Jo{ zy  
`E3:;|  
template < typename Cond, typename Actor > 5-8]N>/b!  
class do_while Lw>-7)  
  { 8W~lU~-  
Cond cd; {q&@nm40  
Actor act; F2IC$:e M  
public : 8To7c  
template < typename T >  6Xdtr  
  struct result_1 (jM<T;4  
  { 5oz>1  
  typedef int result_type; m_Mwg  
} ; b/}'Vf[  
+w "XNl  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} `[WyH O|8  
Bu7A{DRf  
template < typename T > ;"1/#CY773  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const QF\kPk(CtD  
  { L)q`D2|'  
  do  QTVa  
    { $"Afy)Ir  
  act(t); l <:`~\#  
  } <u0*"  
  while (cd(t)); oG!6}5  
  return   0 ; F?7u~b|@{  
} F(deu^s%{  
} ; BSN6|W  
[ L  
f, |QAj=a  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). f[x~)=  
代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。 y'^F,WTM  
其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。 <BSSa`N`  
因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。 Tru c[A.2Z  
下面就是产生这个functor的类: W:WQaF`2x  
Fav?,Q,n  
vruD U#  
template < typename Actor > vyE{WkZxR  
class do_while_actor f6Ml[!aU  
  { @9aGz6k+  
Actor act; 4iwf\#  
public : C?/r;  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} )`^ /(YG  
:WVSJ,. !  
template < typename Cond > C#0brCQq3  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; sa G8g  
} ; E$ {J  
B;V5x/  
QCWf.@n  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 R }1W  
最后,是那个do_ NddO*`8+)  
rS4%$p"  
JRXRi*@  
class do_while_invoker syR N4  
  { >zQOK-  
public : ;`+`#h3-V  
template < typename Actor > 5Dd:r{{ Q  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const )9B:Y;>)  
  { P].eAAXnP  
  return do_while_actor < Actor > (act); UU[H@ym#  
} NEw $q4  
} do_; Ps3~{zH`  
BKay*!'PX  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? ->h5T%sn  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 Yk'm?p#~  
最后来说说怎么处理break和continue W&YU^&`Yr  
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-BPyn  
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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