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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda b ?=  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 !X#3w-K  
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, [|P]St-  
Bm2}\KOI  
U:T5o]P<  
2#Q"@  
  class filler XEe+&VQmY  
  { s$3eJ|  
public : R`<{W(J;r  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} X/?h!Y}  
} ; ?!Th-Cc&m  
tpy :o(H  
IhFw{=2*  
这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决: ~[bMfkc3  
p-i]l.mT5  
.k?hb]2N  
hPCSLJ  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); eyl) uR  
NVM2\fs  
E6KBpQcd[  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 J*W;{Vty  
e]L3=R;  
*U[Q=w  
^.$r1/U  
二. 战前分析 e"&9G}.f  
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。 1:~m)"?I_^  
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 5eZg+ O  
Z+pvdu  
ZkV vL4yIK  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); vp}>#&  
  /* --------------------------------------------- */ )LS+M_  
vector < int *> vp( 10 ); V IRv  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); 2K7:gd8Ru  
/* --------------------------------------------- */ '\vmfp =  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); 'Q;?_,`  
/* --------------------------------------------- */ '_yk_[/  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); W0,"V'C  
  /* --------------------------------------------- */ *Uw#  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); yl]Cm?8  
/* --------------------------------------------- */ JqV<A3i  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); 68G] a N3  
Kd|l\k!  
wQ/@+$>  
fw~%^*  
看了之后,我们可以思考一些问题: TKs@?Q,J  
1._1, _2是什么? ?ia[KLt"  
显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。 9g,L1 W*  
2._1 = 1是在做什么? Q9'V&jm  
既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。 [q|Q]O0  
Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。 ,i((;/O6  
U JRT4>G  
kQiW5  
三. 动工 ~$&r(9P  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: /01(9(  
aRb:.\ \zc  
ra#)*fG,~  
^ cd5Zl  
template < typename T > |^9ig_k`  
class assignment i{RS/,h4  
  { tf}Q%)`f  
T value; $">NW& i(  
public : gJfL$S'w  
assignment( const T & v) : value(v) {} c!FjHlAnP  
template < typename T2 > S{|)9EKw  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } K`Zb;R X  
} ; z_0lMX`  
wI]>0geb*  
@V CQ4X7T  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 1OwkLy,P  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment %cif0Td  
*bC^X'  
FQ ^^6Rl  
<(lSNGv5N  
  class holder 4sgwQ$m)  
  { *X55:yha  
public : b4OR`dd*J  
template < typename T > DG FvRB  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const :iC\#i]6  
  {  &\br_  
  return assignment < T > (t); ~ab_+%  
} 8WQ%rN={8  
} ; \ } Szb2  
O lIH0  
8"rX;5 vP  
由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上: (:muxby%  
(c|$+B^*  
  static holder _1; 7 SjF9x  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 %8Z|/LGg  
/I`cS%U  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); Xhq? 7P$3  
而不用手动写一个函数对象。 mC{!8WC@k  
z) ]BV=  
8 7|8eU2:k  
?{@!!te@3v  
四. 问题分析 ~# hE&nq  
虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。 r 48;_4d)D  
1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。 uJ|5 Ve  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 ~n8Oyr  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 N8DiEB3~  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 wRV`v$*6  
323yAF  
五. 问题1:一致性 *hk{q/*Qw  
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?| YWcui+4p}  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 ~L \(/[  
bOd sMlJkN  
struct holder &geOFe}R  
  { HonAK  
  // AXNszS%4  
  template < typename T > ;:-2~z~~  
T &   operator ()( const T & r) const z/P^-N>  
  { '$kS]U  
  return (T & )r; ~Me&cT8  
} eBSn1n  
} ; Ol/2%UJXL  
8CnvvMf  
这样的话assignment也必须相应改动: Vne. HFXA  
U47k5s(J  
template < typename Left, typename Right > st'?3A  
class assignment 35@Ibe~  
  { `3>)BV<P  
Left l; YVZSKU  
Right r; &t.>^7ELF  
public : qN`]*baS  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} W(PW9J9  
template < typename T2 > <2TB9]2. g  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } AP?{N:+  
} ; .2(@jx,[  
V)?x*R*T)  
同时,holder的operator=也需要改动: !g8.8(/t)  
i/ O,`2  
template < typename T > 2fL88/'  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const %. 6?\w1e  
  { p-(ADQS  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); u UVV>An  
} n4r( Vg1GS  
8w@W8(3B  
好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。 <1'X)n&Kw$  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 B'BbTI,  
;uA_gn!  
return l(rhs) = r; KbuGf$Bv  
在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。 B|q3;P  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: 3sg)]3jm2  
4Igs\x{i  
template < typename Tp > ;~1/eF  
class constant_t Kn9=a-b?,  
  { Uf]Pd)D  
  const Tp t; ##+ 8GLQM  
public : :PjUl  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} U-]PWt?C{  
template < typename T > kq.R(z+  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const  ?Ge*~d  
  { ~PAbLSL*u  
  return t; r`E1<aCr|  
} C2,cyhr  
} ; W9:{pQG  
w-Q 6 -  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 1oW]O@R  
下面就可以修改holder的operator=了 nTtt$I@hW  
 [;LPeO  
template < typename T > ! {o+B^^  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const R\Ynn^w  
  { !VZCM{  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); o  >4>7  
} :)V0zHo&(  
+5}T!r  
同时也要修改assignment的operator() ZxeE6&#M^w  
 yURh4@  
template < typename T2 > j 8AR#  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } N*oJ$:#  
现在代码看起来就很一致了。 Ly/~N/<\  
7Hlh (k  
六. 问题2:链式操作 F1[ [fH  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 vc1GmB  
其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。 AA%g^PWpR  
事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。 j<-o{6r  
比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。 }~,cCtg:o  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct #w?%&,Kp  
aTL7"Myp  
template < typename T > dSD}NM  
struct result_1 T`<k4ur  
  { nPX'E`ut-V  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; 5<8>G?Y  
} ; _q4dgi z  
:< 3;7R'5  
那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为: !Kqj&y5  
"1TM  
template < typename T > ZrT|~$*m`  
struct   ref soK_l|z:J  
  { {"AYOc>2|  
typedef T & reference; g#nsA(_L  
} ; Y$5v3E\uc  
template < typename T > YZu# 0)  
struct   ref < T &> e7AI&5Eg{  
  { TK?N^ly  
typedef T & reference; X \ZUt >  
} ; 05zdy-Fb  
4tu>~ vOE  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: RwHXn]1  
yAkN2  
template < typename T > =umS^fJ5`  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const I}3K,w/7mi  
  { rxA)&  
  return l(t) = r(t); EB<tX`Wp  
} 5 : >  
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。 S(s~4(o>8  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 iJ#oI@s  
&,|uTIs  
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 WuXRL}!\,  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: !t{!.  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 v xZUtyJfe  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 teALd~;  
最后的布局是: o : DnZN  
                Add 7-B'G/PS/  
              /   \ pDN,(Ip  
            Divide   5 }('QIvq2  
            /   \ o?8j *]  
          _1     3 :Dm@3S$4<  
似乎一切都解决了?不。 3Or3@e5r  
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。 $$>,2^qr&L  
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。 0M.[) @  
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: D4T+Gk"n  
"FD~XSRL  
template < typename Right > %uMsXa  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const  .l'QCW9  
Right & rt) const 0nn# U  
  { 3P>@ :  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); SjU6+|l  
} %%u4( '=  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 bsVOO9.4-  
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。 Dne&YVF9V  
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。 =]Bm>67"  
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。 ;W:Q}[  
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。 c" HCc]  
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? Ric$Xmu  
正解,让picker做基类确实不是一个好主意。反过来,让picker继承functor却是一个不错的方法。下面是picker的声明: > [7vX m4  
,+{ 43;a  
template < class Action > JJO"\^,;~  
class picker : public Action 2|EoP-K7  
  { XoOe=V?I )  
public : -z94>}Z=  
picker( const Action & act) : Action(act) {} <9vkiEo  
  // all the operator overloaded ,;}RIcvQV  
} ; u[@*}|uXM  
umYdr'p!v  
Picker<T>继承自T,唯一的作用就是给T添加上了各种操作符的重载函数。 .d,Zx  
现在所有参与行动的functor都要套上一层picker, _1被声明为 picker<holder>, 并且holder中所重载的操作符除了operator()之外全部被移到了picker内。而picker中的操作符重载的返回的functor也必须套上一个picker: xCD+qP ^  
l0V@19Ec  
template < typename Right > !Ai;S  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const <z PyID`  
  { &aU+6'+QXB  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); fk_i~K  
} 1OKJE(T  
k2a^gCBC  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > *G38N]|u6  
使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。 XafyI*pOX  
~Hf,MLMdTf  
template < typename T >   struct picker_maker 'AU!xG6OQ  
  { u-$AFSt  
typedef picker < constant_t < T >   > result; {zcjTJ=Zt8  
} ; )sr]}S0  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > |k0VJi  
  { 1['A1 ,  
typedef picker < T > result; *9PQJeyR  
} ; +J}M$e Q  
+( d2hSIF  
下面总的结构就有了: ))vwofkw4  
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。 >=(e}~5y  
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。 g  YZgo  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 <f%9w]  
至此链式操作完美实现。 !E8JpE|z#  
3ml|`S  
spf}{o  
七. 问题3 ) )Nc|`  
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。 OkM>  
/:DxB00  
template < typename T1, typename T2 > 5y)kQ<x"  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const W~qo `r  
  { >; Bhl|r~z  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); fHiCuF  
} H0S7k`.  
hH\(> 4l  
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: sC$X7h(Q+  
%2{E'^#)p-  
template < typename T1, typename T2 > kF5}S8B  
struct result_2 sr\MQ?\fB  
  { ;Mc}If*  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; Mm5l>D'c  
} ; c:bB4ch}  
Mo/xEB/O  
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? T'XRl@  
这个差事就留给了holder自己。 -%A6eRShk  
    $]vR,E  
/[IK [  
template < int Order > :p{iBDA  
class holder; ;rFa I^  
template <> 0Ec -/   
class holder < 1 > * PZ=$>r  
  { Av'H(qB\K  
public : |(/"IS]  
template < typename T > V3-LVgM%  
  struct result_1 1 >Op)T>{c  
  { @ZmpcoDI  
  typedef T & result; {Hb _o)S  
} ; pD]Ry" ZG  
template < typename T1, typename T2 > pyNPdEy  
  struct result_2 6Hz=VhQrN  
  { 6};Sn/ 8  
  typedef T1 & result; A4# m&o  
} ; 33; yt d  
template < typename T > 5W'T7asOh  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const ~6OdPD  
  { B!5gD   
  return (T & )r; fhC=MJ @  
} m$4Gm(Up  
template < typename T1, typename T2 > t+&WsCN  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const !,\]> c  
  { SZgH0W("L  
  return (T1 & )r1; =IUTU4!]  
} /5o~$S  
} ; G~_dSa@g G  
3 -5^$-7_  
template <> ?e BN_a,r6  
class holder < 2 > 7~IAgjo,@  
  { #R)$nv:h?^  
public : ;xb:{?  
template < typename T > s^ 6S{XJ  
  struct result_1 Uzc`,iV$  
  { Q%85,L^U  
  typedef T & result; .rS0zU  
} ; ;}r#08I  
template < typename T1, typename T2 > 'a0$74fz  
  struct result_2 `InS8PLr  
  { $Q ?<']|A  
  typedef T2 & result; M[X& Q  
} ; J3K!@m_\  
template < typename T > Jo2:0<VL  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const TEY%OI zU+  
  { /N~.,vf  
  return (T & )r; nlJxF5/  
} xY@V.  
template < typename T1, typename T2 > or0f%wAF  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const !"_\5$5i<X  
  { pwm ]2}+  
  return (T2 & )r2;  snX5mD  
} A9[l5E  
} ; OJ&~uV>2  
 aj1Zi3h  
"/wZtc  
新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。 ]81P<Y(7  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: Z:5e:M  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: b]@^SN9  
3^C  
return l(i, j) = r(i, j); Td?a=yu:J  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) dZ_Hj X7  
{8'I+-  
  return ( int & )i; Ioj F/  
  return ( int & )j; &_G^=Nc,H  
最后执行i = j; >/GVlXA'  
可见,参数被正确的选择了。 '`^`NI`  
}fdo Aid~  
D&$%JT'3  
6f(K'v  
^GHA,cSf  
八. 中期总结 ^pIT,|myY7  
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: "'~55bG  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 |]*]k`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。 CM|?;PBuv  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor ,p {|f}0  
5Z@OgR  
V]&0"HX2r!  
4'_PLOgnX  
Pm*FA8a7  
kzcl   
九. 简化 `2.[8%6  
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。 %L,mj  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 Bs:INvhYW  
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: kLtm_  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 -C1,$mkj  
  +-*/&|^等 ?H3Ls~R  
2. 返回引用。 Rw-!P>S$  
  =,各种复合赋值等 > yk2  
3. 返回固定类型。 ^}8qPBz  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) FX}kH]  
4. 原样返回。 U|Z Yoc+](  
  operator, mhpaPin*JS  
5. 返回解引用的类型。 r~ N:|ip=  
  operator*(单目) vVBu/)  
6. 返回地址。 Jga;nrU  
  operator&(单目) 7.}Vvg#G  
7. 下表访问返回类型。 (]ToBju  
  operator[] \%[sv@P9s  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 Pk)>@F<  
  operator<<和operator>> #$-{hg{  
g4z*6L,u  
OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。 IqD;*  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: 0Ez(;4]3  
e,V @t%  
template < typename Left > |0^~S  
struct value_return - ,YoVB!T  
  { Es]:-TR  
template < typename T > VO u/9]a  
  struct result_1 L"[2[p  
  { yVZLZLm  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; FqwH:Fcr:  
} ; p#;I4d G  
h$`zuz  
template < typename T1, typename T2 > 5TynAiSD_>  
  struct result_2 r{g8CIwGQ  
  { HAKB@h)  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; P z< \q;  
} ; 4J5 RtK  
} ; M1HGXdN*B  
Gv\39+9 =  
$Sls9H+.  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait to,\sc  
K&'Vd@  
下面我们来剥离functor中的operator() 6Cj$x.-K  
首先operator里面的代码全是下面的形式: z ?L]5m` H  
W6^YFN  
return l(t) op r(t) pE4yx5r5  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) $ VTk0J-W  
return op l(t) r}nz )=\Cj  
return op l(t1, t2) 'f_[(o+n  
return l(t) op WzhY4"p  
return l(t1, t2) op &iI5^b-P  
return l(t)[r(t)] !-AK@`i.  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] vX;~m7+  
N!lQ;o'  
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: .dPy<6E  
单目: return f(l(t), r(t)); +wIv|zj9  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); 2 Q}^<^r  
双目: return f(l(t)); v{8W+  
return f(l(t1, t2)); AFdBf6/" i  
下面就是f的实现,以operator/为例 ?v,4seRuz  
pq +~|  
struct meta_divide ;&9wG`  
  { 0zc~!r~  
template < typename T1, typename T2 > ;d<RP VE:  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) v43FU3  
  { HDQH7Bs  
  return t1 / t2; ItxC}qT  
} 6 ~+/cY-V  
} ; M _e^KF  
>A.m`w  
这个工作可以让宏来做: gJYX  
P$i d?  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ =z4kK_?F,  
template < typename T1, typename T2 > \ 9jf2b  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; -F&*>?I  
以后可以直接用 'Ivr =-  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) k.6(Q_TS  
来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数  aX}:O  
(ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。) G F17oMi  
ZIp"X  
!b{7gUjyI  
下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体 8/T,.<5  
JXAH/N& i  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > :d} @Z}2sD  
class unary_op : public Rettype " "{#~X}  
  { l~'NqmXe  
    Left l; o l8|  
public : 9#)&  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} @f%q ,:  
aqoxj[V^3L  
template < typename T > !_pryNcb  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const eG08Xt |lc  
      { 50HRgoP5Y  
      return FuncType::execute(l(t)); 57rH`UFXH  
    } n+H);Dg<8  
g/BlTi  
    template < typename T1, typename T2 > ,#hx%$f}d  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const -Ou@T#h"  
      { c5AEn -Q  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); hM~zO1XW  
    } We:b1sZR  
} ; _su$]s  
=N<Z@'c  
"Oq>i9v;|$  
同样还可以申明一个binary_op kdp- |9  
~spfQV~  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > 65AG# O5R  
class binary_op : public Rettype (@ixV$Y  
  { +/Qgl  
    Left l; vj4n=F,Z  
Right r; ?n9?`8a#  
public : W>T6Wlxu`6  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} _H)>U[  
6U[bAp  
template < typename T > KQ2jeJ/pj  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const EjFK zx  
      { az;o7[rI^  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); Y/Q/4+  
    } mIm.+U`a2  
*Rj(~Q/t  
    template < typename T1, typename T2 > Nlk'  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const _NkbB"+L  
      { 3e7P w`gLl  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); u!DAeE  
    } 9Netnzv%  
} ; 18];fC  
L0dj 76'M  
t%Hy#z1W_  
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 '/ v@q]!  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 KL4vr|i,  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) |}KNtIX\G  
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。 /4lm=ZE/  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! 0VBbSn}Z<  
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。。。 D0HLU ~o  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 m[%*O#_  
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) Y1Sfhs )  
下面是修改过的unary_op UqEpeLK  
Ed+"F{!eQ  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > @ZTsl ?  
class unary_op +`s%-}-r  
  { o:8*WCiqrN  
Left l; )Q=u[ p  
  5Cdn j  
public : $M}"u [Qq  
k{2Gq1S{  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} %M96 m   
=E2 a#Vd  
template < typename T > T f3CyH!k  
  struct result_1 boojq{cvYA  
  { iYr)Ao5X  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; s~7a-J  
} ; -@XSDfy7S  
]he~KO[j<  
template < typename T1, typename T2 > jG1(Oe;#  
  struct result_2 Gi)Vr\Q.  
  { % mQ&pk  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; ,NGHv?.N  
} ; AGFA;X  
<,:{Q75  
template < typename T1, typename T2 > <6(0ZO%,C!  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const $z_yx `5  
  { Sn[xI9}O  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); j/aJDE(+  
} d}O\:\}y  
S})f`X9_}  
template < typename T > ~R;/u")@e  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 2q[pOT'k  
  { qiet<F  
  return OpClass::execute(lt(t)); 8oE`>Y  
} dy+A$)gY<  
pEwo}NS*H  
} ; f(y+1  
0f5 ag&  
G/JGb2I/7|  
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 y^H5iB[SPL  
好啦,现在才真正完美了。 N)mZ!K44  
现在在picker里面就可以这么添加了: IFBt#]l0  
CWeQv9h]X  
template < typename Right > y`j_]qvt  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const :Fhk$?/r  
  { ,6]ID1o:y  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); hr]+ 4!/  
} `LoRudf_`  
有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。 r]Hrz'C`  
[.>=> KJ_  
>\K=)/W2  
';G/,wB?`  
.iV=ybMT  
十. bind Ar\fA)UQ`  
既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。 s=)W  
先来分析一下一段例子 g#i~^4-1  
29grbP  
mW]dhY 3X  
int foo( int x, int y) { return x - y;} B{\Y~>]Pj  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 [NE!  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 tC'#dU`=qY  
可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。 Vl+UC1M}B>  
我们来写个简单的。 Mo@{1K/9  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: 8G)~#;x1  
对于函数对象类的版本: 0m1V@ 3]7>  
h<LS`$PK;E  
template < typename Func > !Fs$W  
struct functor_trait UA'bE~i  
  { s2L]H  
typedef typename Func::result_type result_type; *JImP9SE  
} ; ]a.e;c-  
对于无参数函数的版本: mKtMI!FR  
|};d:LwX  
template < typename Ret > )-X8RRw'  
struct functor_trait < Ret ( * )() > ^}2!fRKAmo  
  { )7Hx <?P  
typedef Ret result_type; Ru d9l.n  
} ; q/ :]+  
对于单参数函数的版本: `\:Ede  
[BdRx`  
template < typename Ret, typename V1 > }{+?>!qDt  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > Uy=yA  
  { W0x9^'=s\  
typedef Ret result_type; bX[ZVE(L  
} ; 3_G0eIE"u  
对于双参数函数的版本: ?`OF n F,K  
_b>z'4_'  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > "E7<S5 cr  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > G "+[@|  
  { U}HSL5v  
typedef Ret result_type; ir}*E=*  
} ; ^%%Rf  
等等。。。 w8 S pt  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy LTBH/[q5  
;\pINtl9<  
template < typename Func > &b~ X&{3,  
struct func_return D4"<suU|.  
  { cl#XiyK>  
template < typename T > ~:,}?9  
  struct result_1 29 !QE>Q  
  { `tO t+>YWn  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; vS ( Y_6  
} ; Jo8fMG\P  
2OI 0B\  
template < typename T1, typename T2 > .mwW`D  
  struct result_2 1Cc91  
  { GLub5GrxR  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; N:'GNMu  
} ; i.K!;E>  
} ; 3 P75:v  
e6J>qwD?  
N?S;v&q+  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 \ eba9i^  
~f[;(?39xZ  
template < typename Func, typename aPicker > $uwz` N:  
class binder_1 IuFr:3(  
  { Q6 o1^s  
Func fn; wYFkGih  
aPicker pk; ,6^Xn=o #  
public : Y1AZ%{^0a  
v}5YUM0H`  
template < typename T > lV3k4iRH  
  struct result_1 uDcs2^2l  
  { bFG?mG:  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; 1H%p|'FKA  
} ; | Wj=%Ol%o  
ON{a'H  
template < typename T1, typename T2 > Nv0a]Am  
  struct result_2 1Xh@x  
  { ?|NsaW  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; 2u0B=0x  
} ; 2!9W:I7  
dA2@PKK  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} jpXbFWgN  
7On.y*  
template < typename T > iz[IK%K  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const b{<$OVc  
  { _h,X3P   
  return fn(pk(t)); @yQ1F> t  
} l  ~xXy<  
template < typename T1, typename T2 > -)&lsFF  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const >#;_Ebl@  
  { aWvC-vZk  
  return fn(pk(t1, t2)); ~rq:I<5  
} _BgWy#  
} ; Mx# P >.  
+?QHSIQo  
a~!7A ZT-O  
一目了然不是么? z#n+iC$9  
最后实现bind ^[+2P?^K  
wvxqgXnB\  
1Qjc*+JzO.  
template < typename Func, typename aPicker > eH*i_g'  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) wpNb/U  
  { P3a]*>.,  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); &P*r66  
} XCgC^c'  
8A*tpMV?J  
2个以上参数的bind可以同理实现。 WhFE{-!gX  
另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。 vZ6R>f  
P=E10  
十一. phoenix ={p<|8`"  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: I;<__  
{)kL7>u]^V  
for_each(v.begin(), v.end(), :2b*E`+  
( C.}ho.} r  
do_ x6\^dVR}  
[ QY\'Uu{  
  cout << _1 <<   " , " 8H3O6ro  
] ePSD#kY5  
.while_( -- _1), "HJQAy?W  
cout << var( " \n " ) f7%g=0.F  
) h-m0Ro?6  
); i4SWFa``  
Kr4%D*  
是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧: K|;L{[[yH  
首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor pUgas?e&  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 7 lq$PsC  
那么我们就照着这个思路来实现吧: IpKI6[2{`f  
JmBMc }54  
CWD $\K G  
template < typename Cond, typename Actor > *JWPt(bnI  
class do_while 20Rm|CNH?  
  { 09iD| $~  
Cond cd; u b@'(*  
Actor act; !_&;#j](  
public : v=IcVHuf  
template < typename T >  Kc3/*eu;  
  struct result_1 4LJOT_  
  { "nNT9 K|  
  typedef int result_type; H_l>L9/\  
} ; %!L*ec%,  
\J6e/ G  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} /DSy/p0%  
?CpM.{{s  
template < typename T > N VDvd6  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const s%N6^}N  
  { ^$8WV&5q>  
  do Mi[,-8Sk  
    { Ez>!%Hpn\  
  act(t); ?bG82@-  
  } t\ 9Y)d  
  while (cd(t)); lF$$~G  
  return   0 ; 1a#R7chl  
} &([Gc+"5E.  
} ; \@7 4I7  
9:Z|Z?>?  
Nw3IDy~T  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). ^Ov+n1,)  
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。 K$ |!IXs  
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。 dQAo~] B  
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。 \@j3/!=,n%  
下面就是产生这个functor的类: p"NuR4   
sO&eV68 [  
.1""U ']  
template < typename Actor > ;;zd/n2b  
class do_while_actor ,,V uvn  
  { %U&ztvR0C  
Actor act; TfA;4 ^  
public : AyMbwCR"X  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} @<p9 O0  
x1QL!MB  
template < typename Cond > Ns[.guWu-  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; rK cr1VFy  
} ; JU-eoB}m  
Dl=vv9  
x>[ gShAV!  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 tqOx8%  
最后,是那个do_ `AELe_  
 ev(E  
9QN(Wq@  
class do_while_invoker :J6FI6  
  { [N*`3UZk"  
public : O>arCr=H  
template < typename Actor > 8)&J oPN  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const E&|EokSyN  
  { unkA%x{W;  
  return do_while_actor < Actor > (act); } 71 9_DF  
} hKFB=U  
} do_; c}#(,<8X  
T`|>oX  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? v|YJ2q?19  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 OMN|ea.O  
最后来说说怎么处理break和continue q yYf&VC}  
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%WOv ~8~  
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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