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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda 3 0Z;}<)9  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 vEkz 5$  
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, pFh2@O  
~ p.23G]x  
R\^tr  
LCt m@oN  
  class filler Ue7~rPdlR  
  { .?qS8:yA  
public : c<=1,TB"-_  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} 'E9jv4E$n  
} ; 'JydaF~>  
!VW#hc \A5  
:n=+$Dq  
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: -9mh|&z`  
BshS@"8r  
XcXd7e  
8Vx'sJ>r4  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); .dV!du  
 6O}r4*  
c72/e7gV  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 c!c!;(  
3HD=)k  
s$Mj4_p3l  
?^5x d1>E  
二. 战前分析 <q|19fH-5  
首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。 Kf*+Ilq%L  
开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码 JW$#~"@r  
`WVQp"m  
)9$Xfq/  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); ;]gph)2cd  
  /* --------------------------------------------- */ Z`D#L[z$  
vector < int *> vp( 10 ); TUT>*  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); E?V:dr  
/* --------------------------------------------- */ C..O_Zn{g  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); yR&E6o.$z  
/* --------------------------------------------- */ #8A|-u=3  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); 6gv.n  
  /* --------------------------------------------- */ (Q@+W |~  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); 2 IGAZ%%  
/* --------------------------------------------- */ MkQSq MU=  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); Kxg09\5i  
WVVqH_  
+XsY*$O  
qz 'a.]{=  
看了之后,我们可以思考一些问题: Wl1%BN0>  
1._1, _2是什么? ^vzNs>eJ  
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。 W!{uEH{%l  
2._1 = 1是在做什么? hod|o1C&  
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。 #8'%CUF*<8  
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。 &{$\]sv  
{_ocW@@  
tw;`H( UZ^  
三. 动工  H='`#l1  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: LWY`J0/  
+f+\uObi:  
M/BBNT  
O!a5  
template < typename T > bz@4obRqf  
class assignment %9IM|\ulp  
  { :U~[%]  
T value; V r y#  
public :  `=oN&!  
assignment( const T & v) : value(v) {} R{.ku!w  
template < typename T2 > aw(P@9]  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } DY1o!thz)  
} ; bygwoZ<E  
,+2ytN*  
!=ZbBUJF  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 46*?hA7@r(  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment "kMpa]<c-6  
bH&[O`vf  
Ls9G:>'rR  
do G&qXw  
  class holder h5F1mr1Sa  
  { @+\OoOK<L  
public : D.RHvo~6  
template < typename T > e%8K A#DX  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const 3o6N&bQ b  
  { /0zk&g  
  return assignment < T > (t); ^K3{6}]  
} Fd2zvi  
} ; *'Ch(c:rtH  
(HY|0Bgr  
x;ujR<  
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: mWtwp-  
yHCBf)N7\  
  static holder _1; /7*u!CNm  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 hF6EOCY6D  
)4j#gHN\  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); T1Xm^{  
而不用手动写一个函数对象。 k)4   
Q+S>nL!*#1  
)5B90[M|t  
) ~X\W\  
四. 问题分析 4rv3D@E  
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。 FX\ -Y$K  
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。 i2EB.Zlv  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 o#G7gzw)  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 .x}ImI  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 Dk:Zeo]+my  
F`'e/  
五. 问题1:一致性 6zyozJA  
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?| I9_tD@s"(  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 dw'%1g.113  
e KET8v[  
struct holder 0?k/vV4  
  { JrO2"S  
  // ky,+xq  
  template < typename T > &FGz53fd4  
T &   operator ()( const T & r) const \07 s'W U  
  { 8eL[ ,uw  
  return (T & )r; V"gnG](2l  
} >pr{)bp G  
} ; xEGI'lt  
w+ bMDp  
这样的话assignment也必须相应改动: ]kR 93  
QO0T<V  
template < typename Left, typename Right > BH\qm (X  
class assignment iugTXZ(  
  { (eHvp  
Left l; )t0t*xu#  
Right r; xj(&EGY:  
public : \#  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} ?$9C[Kw`  
template < typename T2 > co#%~KqMu  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } Z{ &PKS  
} ; ^BW V6  
s\_ ,aI  
同时,holder的operator=也需要改动: @r'8<6hVO  
gZ:)l@ Wu  
template < typename T > PoQ@9 A  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const WC0@g5;1[  
  { v$lP?\P;}X  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); (V}D PA  
} s+9q :  
$}N'm  
好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。 9w(QM-u  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 Rax}r  
3%>"|Ye}A  
return l(rhs) = r; "C%;9_ig$  
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。 o^2.&e+dQ  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: n~k;9`  
(yn!~El3  
template < typename Tp > L3'o2@$  
class constant_t IKH#[jW'IB  
  { 5Tkh6s  
  const Tp t; d'J))-*#UO  
public : qVx0VR1:  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} 8g^OXZ   
template < typename T > _"Y;E  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const (WX,&`a<$  
  { lhKd<Y"  
  return t; 9["yL{IPe  
} :^%My]>T  
} ; 0 ; M+8  
!Tr +:SM  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 ' w!o!_T6  
下面就可以修改holder的operator=了 UeX3cD  
kL{2az3"c  
template < typename T > rU%\ 8T0f  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const .^fq$7Y}7  
  { esWgYAc3{  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); pu=Q;E_f[  
} 7{2knm^  
8it|yK.G@&  
同时也要修改assignment的operator() M n3cIGL  
4L(axjMYU  
template < typename T2 > Ay22-/C|@  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } 7JQ5OC3  
现在代码看起来就很一致了。 UXnd~DA  
%HpTQ   
六. 问题2:链式操作 *4dA(N\k"  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 ~W_m<#K(  
其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。 <{JHFU`^  
事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。 A !x" *  
比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。 ym{?vY h  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct .YKQ6  
m&EwX ^1-  
template < typename T > s-J>(|  
struct result_1 -H#{[M8xX  
  { D/"[/!  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; Zm4IN3FGLv  
} ; Ul)2A  
8yF15['  
那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为: Q+[gGe JUF  
z+C>P4c-y&  
template < typename T > HJ:s)As  
struct   ref >| rID  
  { _A;jtS)SY  
typedef T & reference; l%oie1g l  
} ; ]Jq1b210  
template < typename T > eh&?BP?  
struct   ref < T &> mTwz&N\  
  { !FX;QD@"  
typedef T & reference; *}$T:kTH  
} ; ![18+Q\  
50F6jj  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: C7[_#1Oz  
TwqyQ49  
template < typename T > |)B&-~a+p  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const @{:E&K1f  
  { z;xp1t @  
  return l(t) = r(t); )0 .gW  
} 6Y>MW 4q  
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。 &&\ h%-Jc  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 DvKM[z3j  
dw5.vXL`  
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 {Nuwz|Ci  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: h7)^$Hd  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 .DMeW i  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 R#"kh/M  
最后的布局是: s7A{<>:  
                Add k"uqso/  
              /   \ C7dy{:y`  
            Divide   5 ]8NNxaE3(  
            /   \ ! k)}p_e  
          _1     3 ;XMbjWc  
似乎一切都解决了?不。 Zrr3='^s  
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。 mqrP0/sN  
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。 . p^='Kz?  
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: I3uaEv7OZc  
gLa# y  
template < typename Right > d+[yW7%J  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const Cg?D<l4  
Right & rt) const #'^!@+)  
  { Oz# $x  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); 3;zJ\a.+  
} m"t\@f  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 ^/47 *vcN5  
XXX指的是原来的functor的类型,picker_maker<T>是一个类型变换的trait,如果T是一个常量,那么他会返回constant_t<T>,否则返回T本身。 Ek~Qp9B  
因此如果该函数声明在assignment的内部,那么就实现了连等,如果声明在的dereference(解引用)的内部,就允许(*A = B)的行为发生。 2asA]sY  
最后,如何把这些函数塞到各个functor的声明里边呢?当然可以用宏,但是。。。大家都知道这样不好。 Ok/~E  
除了宏之外还可以用的方式就是继承。我们可以写一个类叫做picker,该类实现了所有的如上的产生函数。然后让所有的functor继承自它。 3ZGU?Z;R  
且慢,也许立刻就有人跳出来说:这样的话那个XXX怎么写呢?这样不是会导致循环依赖么?这样不是会有downcast么? dQVV0)z  
正解,让picker做基类确实不是一个好主意。反过来,让picker继承functor却是一个不错的方法。下面是picker的声明: <*3{Twa1T  
;nyV)+t+a  
template < class Action > 2 :u4~E3  
class picker : public Action 22"M#:r$  
  { gbL99MZ@~  
public : #o SQWC=T  
picker( const Action & act) : Action(act) {} zm-j FY?  
  // all the operator overloaded 0(VH8@h`O  
} ; BC ]^BKP  
A,ttn5Sh?  
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。 ^0_*AwIcN  
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: bg[k8*.:F  
'Cd8l#z7  
template < typename Right > IAf,TKfe  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const %6j|/|#]  
  { 0}2Uj>!i  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); LyH8T'C~  
} p%EU,:I6  
B q+RFo  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > `<i|K*u  
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。 $qYtN`b,  
d/!sHr69  
template < typename T >   struct picker_maker "IA[;+_"  
  { T8h.!Vef  
typedef picker < constant_t < T >   > result; C '4u+raq  
} ; B$1nq#@  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > 1k6f|Al -  
  { Wp/!;  
typedef picker < T > result; *[*LtyCQt4  
} ; R/R[r> 1)6  
MNzq,/Wf  
下面总的结构就有了: Vy.A`Hz  
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。 gV1&b (h  
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- ^|e  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 ;2q;RT`h  
至此链式操作完美实现。 M p:c.  
M8X*fYn  
/tM<ois*  
七. 问题3 5gARGA  
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。 4Z)`kS} =]  
$6}siU7s4  
template < typename T1, typename T2 > EGO;g^,  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const )_"Cz".|9  
  { ;X<#y2`  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); 7Oe |:Z  
} w~y+Pv@   
rVowHP  
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: 4j|]=58  
x tg3~/H  
template < typename T1, typename T2 > >gM|:FG  
struct result_2 V|zzj[c  
  { I gcVl/d  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; IE.JIi^w  
} ; b)9bYkd  
wUHuykF  
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?  Z+`mla  
这个差事就留给了holder自己。 S!A)kK+  
    Zy,U'Dv  
$j0] +vT  
template < int Order > QFU;\H/  
class holder; m:5*:Ii.  
template <> I1^0RB{~  
class holder < 1 > S1(. AI~  
  { ]b4*`}\  
public : /1:`?% ,2  
template < typename T > hPF9y@lh  
  struct result_1 ugcWFB5|  
  { A1e|Y  
  typedef T & result; (`x6QiG!  
} ; ZfM(%rx  
template < typename T1, typename T2 > y5B4t6M(  
  struct result_2 L3lf28W  
  { G 5w:  
  typedef T1 & result; QE[ETv  
} ; 6 DqV1'  
template < typename T > ?&EPZqI  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const XFeHkU`C  
  { &:`T!n  
  return (T & )r; L$6{{Tw"2  
} :$."x '  
template < typename T1, typename T2 > Ar7vEa81  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const L^3~gZ  
  { ,u7: l  
  return (T1 & )r1; !q=ej^(S  
} %myg67u  
} ; jjL(=n<J<"  
+Rn]6}5m\  
template <> YbB8D-  
class holder < 2 > J5h;~l!y  
  { -twV?~f  
public : rU`#3}s  
template < typename T > SjV;& 1Z/  
  struct result_1 "& 'h\  
  { 8X!^ 2B}J  
  typedef T & result; 'hfQ4EN  
} ; ]f#ZU{A'mt  
template < typename T1, typename T2 > -8;U1^#  
  struct result_2 "f/lm 2<  
  { Ic/D!J{Y  
  typedef T2 & result; d]6.$"\" p  
} ; &l2oyQEF)  
template < typename T > }md[hiJ  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const .P+om<~B  
  { PCDsj_e  
  return (T & )r; <3zA|  
} +F$c_ \>  
template < typename T1, typename T2 > n,}\;Bp  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const Fl<|/DCg  
  { fBBNP)  
  return (T2 & )r2; 7.-Q9xv  
} f{MXH&d 1\  
} ; ,<s'/8Ik  
[t/7hx"2t  
Ae R3wua  
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> >。 ce-5XqzY@  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: |1C=Ow*"  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: H+y(W5|2/X  
2Sbo7e  
return l(i, j) = r(i, j); B'"(qzE-kM  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) T#%r\f,l0  
Y ]&D;w  
  return ( int & )i; `6;%HbP$W+  
  return ( int & )j; :"5'l>la  
最后执行i = j; |LA@guN  
可见,参数被正确的选择了。 KR4X&d6  
B|U*2|e  
[F{q.mZj  
$\?BAkx  
ew -5VL   
八. 中期总结 Y1?w f.  
目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事: NF+^  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 ?CIMez(h  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 vpu20?E>5z  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor FJJ+*3(  
_tDSG]  
a<-NB9o~v  
" UaUaSg#  
7qj<|US  
21i?$ uU  
九. 简化 cnJ(Fv_F$  
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。 &?C% -"|c  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 s<,[xkMB  
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: mTXeIng?  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 +Qy0K5Ee  
  +-*/&|^等 &U/7D!^X  
2. 返回引用。 W(U:D?e  
  =,各种复合赋值等 S_?{ <{  
3. 返回固定类型。 pv);LjF  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) {"hX_t  
4. 原样返回。 KY 085Fvs  
  operator, AX=$r]_  
5. 返回解引用的类型。 5#kN<S!  
  operator*(单目) *9.4AW~]X  
6. 返回地址。 @%Y$@Qb{  
  operator&(单目) uFPJ}m[>5  
7. 下表访问返回类型。 yneIY-g(p  
  operator[] 40,u(4.m*  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 Mg3>/!  
  operator<<和operator>> 2;X{ZLo  
;s{k32e  
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。 b#\i]2b:  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: Hw[(v[v  
1N8gH&oF  
template < typename Left > TY,5]*86I&  
struct value_return }i,LP1R  
  { o"h* @.  
template < typename T > $M%<i~VXe&  
  struct result_1 W ~(4t:hp  
  { ( -^-  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; b {fZU?o  
} ; cb|cYCo5  
w0W9N%f#=  
template < typename T1, typename T2 > s*% pNE U  
  struct result_2 ^f][;>c  
  { fsd,q?{a:  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; e<F>u#d  
} ; MP"Pqt  
} ; hH Kd+QpI  
` s [77V>  
m"3gTqG  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait D}4*Il?  
d@-s_gw  
下面我们来剥离functor中的operator() $TU)O^c  
首先operator里面的代码全是下面的形式: DVNx\t  
D9.H<.|36  
return l(t) op r(t) -<e8\Z`  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) TNgf96) y  
return op l(t) X{2))t%  
return op l(t1, t2) r(qAe{  
return l(t) op d3% 1 P)  
return l(t1, t2) op xnz(hz6  
return l(t)[r(t)] Th"0Cc)  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] )1de<# qM  
$:&?!>H  
很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式: "^?|=sQ  
单目: return f(l(t), r(t)); U9N1 )3/u  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); p\xi5z  
双目: return f(l(t)); `2}H$D  
return f(l(t1, t2)); /m#!<t7  
下面就是f的实现,以operator/为例 u~ %xU~v  
x.gRTR`7(  
struct meta_divide `{1` >5  
  { kl4u]MyL#  
template < typename T1, typename T2 > o]Ln:kl  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) AH?T}t2  
  { NR98I7  
  return t1 / t2; a3i;r M2  
} ~Ey)9phZK  
} ; 'dTJE--@  
sf""]c$  
这个工作可以让宏来做: m5Q?g8  
/%O+]#$`0  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ XLG6f(B=F  
template < typename T1, typename T2 > \ {~cG'S Y%  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; z 'iAj  
以后可以直接用 $inpiO|s  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) D)0pm?*5A  
来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数 Iv J ;9d  
(ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。) i,k.#Vx[m  
/K+GM8rtE  
L p(6K  
下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体 }Z^r<-N  
4[q'1N6-  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > ^Ob#B!=  
class unary_op : public Rettype W PDL$y  
  { *^h$%<QI  
    Left l;  D I` M  
public : `EFPY$9`D  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} 8[2.HM$Y  
KDt@Xi 6||  
template < typename T > 6LVJ*sjSy  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const a?^xEye  
      { CuS"Wj  
      return FuncType::execute(l(t)); A4C4xts]N  
    } FrPpRe%!  
l~cT]Ep  
    template < typename T1, typename T2 > /3]b!lFZZ  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const [ij8h,[~]  
      { Q#wl1P  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); S`N_},  
    } 2!UNFv#=$  
} ; C}})dL;(  
\1^qfw  
N.j?:  
同样还可以申明一个binary_op  ~\0uy3%  
aWtyY[=  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > SL( WE=H  
class binary_op : public Rettype 627xR$U~  
  { sE,Q:@H5  
    Left l; -~wGJM VA  
Right r; WKHEU)'!  
public : ;JNI $DR  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} x{Gdr51%  
9!aQ@ J^  
template < typename T > NrC (.*?m  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const h[Hn*g  
      { M=HP!hn  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); MV+S.`R  
    } > `uk2QdC  
!a(#G7zA  
    template < typename T1, typename T2 > wK0= I\WN9  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const dcK7Dd->  
      { #<^ngoOj  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); s :4<wmu4=  
    } hM": ?Rx  
} ; W0++q=F  
AX {~A:B  
%`o3YR  
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 k1EAmA l  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 "CS {fyJ  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) M*& tVG   
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。 S6J7^'h  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! yUZ;keQ_Tw  
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。。。 !A5UT-  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 $U{ \T4  
这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan) @D<KG  
下面是修改过的unary_op e-}b]\  
"cK@Yo  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > %Q)3*L  
class unary_op Q@7-UIV|q  
  { 4{[cXM8*j  
Left l; |VY+!  
  xj1FCT2  
public : ]i}3`e?  
3jH8pO^  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} E0g` xf 6c  
_~^JRC[q  
template < typename T > |.]:#)^X?  
  struct result_1 Q t!X<.  
  { evbqBb21b  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; W?*]' 0  
} ; %B;e 7 UJ  
[c{/0*  
template < typename T1, typename T2 > }s0?RH  
  struct result_2 v|VfSLZTb  
  { x B%Felz  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; Rh:@@4<  
} ; yNw YP%"y  
#i#4h<R  
template < typename T1, typename T2 > @0XqUcV  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const k"J [mT$b  
  { Tug}P K   
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); H;&^A5  
} > xc7Hr~  
_N.N?>  
template < typename T > 0st)/\  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ( TQx3DGq  
  { **zh>Y}6  
  return OpClass::execute(lt(t)); (c{<JYEC  
} rUb`_W@  
NAy3Zd}  
} ; ^'UJ&UfX  
B/*`u  
r%*UU4xvB  
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 z}Qt6na]-  
好啦,现在才真正完美了。 i[gq8%  
现在在picker里面就可以这么添加了: sj)$o94=  
o6FSSKM  
template < typename Right > l'_P]@*  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const ^,Paih 2  
  { Y#'?3  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); l P4A?J+Q  
} jKOjw#N  
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。 y~&R(x~w  
uP'x{Pr)  
+) pO82  
6[-N})  
s|Hrb_[;l  
十. bind \'rh7!v-u  
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。 (s/hK  
先来分析一下一段例子 kc0YWW Q-:  
S nMHk3(\  
$1Lm=2;U  
int foo( int x, int y) { return x - y;}  i7qG5U  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 mN_KAln  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 :{iS0qJ  
可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。 t%<@k)hd~G  
我们来写个简单的。 %fS__Tb#u  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: /$'R!d5r  
对于函数对象类的版本: ebbC`eFD  
c,$ >u,4  
template < typename Func > B( ]=I@L=W  
struct functor_trait RCFocOOn  
  { xMk0Xf'_  
typedef typename Func::result_type result_type; <X7x  
} ; 6cCC+*V{  
对于无参数函数的版本: YTiXU Oj  
L'1p]Z"  
template < typename Ret > s!\:%N  
struct functor_trait < Ret ( * )() > )G7")I J/X  
  { 67Z.aaXD1  
typedef Ret result_type; >x(3p@6p  
} ; +V"t't7  
对于单参数函数的版本: 8vhg{L..  
";jj`  
template < typename Ret, typename V1 > \r_-gn'1b  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > O-rHfIxY  
  { +doZnU,  
typedef Ret result_type; JEF2fro:Z  
} ; &N{XLg>  
对于双参数函数的版本: I}5#!s< {&  
J#tGQO  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > e8HGST`  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > 4I"p>FIkY  
  { +w~ <2Kt8  
typedef Ret result_type;  pw^$WK  
} ; WU:~T.Su  
等等。。。 [L.+N@M  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy G(LGa2;Zg  
?GdoB7(%  
template < typename Func > ?v]EXV3  
struct func_return HPGMR4=ANS  
  { 5ua`5Hb;  
template < typename T > (#Vkk]-p  
  struct result_1 x|#R$^4CY  
  { dgLE/r?  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; \KlOj%s  
} ; S4/CL4=  
z(sfX}%  
template < typename T1, typename T2 > C;#-2^h  
  struct result_2 alQMPQVin  
  { VdrqbZ   
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; OK{_WTCe>  
} ; \,YF['Qq  
} ; ),#%jc2_^  
<ID/\Qx`q  
MfJ;":]O!  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 &5]&6TD6  
0n5{Wr$  
template < typename Func, typename aPicker > jB+K)NXHL  
class binder_1 !Cq2<[K#  
  { !f 7CN<  
Func fn; uJQ#l\t  
aPicker pk; <:[ P&Y  
public : 1#KE4(  
(vX+ Yw  
template < typename T > R`? '|G]P  
  struct result_1 0 K T.@P  
  { q;&\77i$  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; FerQA9K)x  
} ; inO)Y]|f  
Nj8 `<Sl  
template < typename T1, typename T2 > gq[|>Rs75  
  struct result_2 ,e6n3]W8  
  { ,+0#.N s$  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; f+#^Lngo  
} ; rkdf htpI  
*D&(6$[^  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} W_ w^"'  
^gP pmb<x  
template < typename T > dso6ZRx  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ya[][!.G  
  { MHh>~Y(h  
  return fn(pk(t)); W4 v/,g>  
} IYeX\)Gv&  
template < typename T1, typename T2 > )f#raXa5+  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const blbL49;  
  { AfU~k!4`  
  return fn(pk(t1, t2)); ^FaBaDcnl  
} YNEPu:5J  
} ; SFKfsb!C  
e^;<T9Esr  
L9,;zkgo  
一目了然不是么? mB.ybrig  
最后实现bind IM""s]  
P ?- #d\qi  
xq#YBi,  
template < typename Func, typename aPicker > du,mbTQib  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) [sxJ<  
  { ,,U8X [A  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk);  58S>B'  
} {bQi z  
xa7~{ E,  
2个以上参数的bind可以同理实现。 z?ck*9SZX  
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。 l* ~".q;S  
M1{ru~Z9  
十一. phoenix '@~\(SH  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: \Y37wy4  
m tPmVze  
for_each(v.begin(), v.end(), cV=0)'&<`_  
( 1N8:,bpsT  
do_ dvPK5+0W?  
[ 2n/cq K   
  cout << _1 <<   " , " 3aD\J_  
] ]+C;C  
.while_( -- _1), /z'fFl^6O  
cout << var( " \n " ) *@2+$fgz  
) 9j[lr${A  
); a]JQZo1$  
nSMw5  
是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧: fdU`+[_  
首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor ]UtfI  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 /UwB6s(  
那么我们就照着这个思路来实现吧: n U0  
-SyQ`V)T7N  
tc.`P]R   
template < typename Cond, typename Actor > W3AtO  
class do_while UbWeE,T~S  
  { bSK> p3  
Cond cd; A*&`cUoA  
Actor act; u\)2/~<]  
public : ,CGq_>Z  
template < typename T > 9E@}@ZV(  
  struct result_1 /w5~ O:  
  { EbG`q!C  
  typedef int result_type; G@Jl4iHug"  
} ; %jS#DVxBR  
S,I|8 YE  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} `E@TPdu  
u~JCMM$  
template < typename T > hxt,%al  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const g}uVuK;<  
  { WTlR>|Zdn  
  do **RW 9FU  
    { bcVzl]9  
  act(t); 71g\fGG\  
  } -#TF&-  
  while (cd(t)); -XbO[_Wf  
  return   0 ; {pzu1*  
} 5V"Fy&}:  
} ; $|0?$U7!  
L%h Vts'  
[/P}1 c[)U  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). 3U.?Jbm-8  
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。 tTX@Bb8  
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。 3#d?  
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。 '[T#d!T  
下面就是产生这个functor的类: JDa=+\_  
|._9;T-Yde  
cH== OM7&-  
template < typename Actor > KNI* :  
class do_while_actor ?3=D-Xrb  
  { GS<aXh k  
Actor act; 4>JDo,AWy  
public : D&)w =qIu  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} |i/Iv  
|I0O|Zdv  
template < typename Cond > q?9x0L  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; RV%aFI )  
} ; :!fP~(R'm  
|FR'?y1  
$y2"Q,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。 "OdR"M(G\  
最后,是那个do_ H#Aar  
l^LYSZg'R8  
|=\w b^l+  
class do_while_invoker oo+nqc`,O  
  { ZysZS%  
public : H@j D %  
template < typename Actor > W-72&\7  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const BAJEn6f?  
  { r+#!]wNPe  
  return do_while_actor < Actor > (act); y*f 5_  
} Q?1' JF!G  
} do_; S4'\=w #  
|Z"5zL10  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? r@|{mQOxa  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 CO)BF%?B  
最后来说说怎么处理break和continue L\`uD  
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。 h 8ND=(  
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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