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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda DGevE~  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 >~K qg~  
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, rP!#RzL  
]7;\E\o  
p{PE@KO:  
-s9P 8W  
  class filler 7}*6#KRG  
  { 6U^\{<h_c  
public : qF 9NQ;  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} k</%YKk  
} ; s?ko?qN(  
$T :un.TM  
g;ZxvR)ZJk  
这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决: ICAH G7,  
Me6+~"am/  
lN9=TxH1(;  
c)@>zto#  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); c5|:,wkx  
0\2\*I}?  
K \vSB~{ [  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 ['%69dPh  
xoOJauSX1  
- Ij&  
rHP%0f 9:  
二. 战前分析 &-5_f* {  
首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。 _-5,zP R  
开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码 rp5(pV 7*  
 BUwONF  
RxMH!^  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); ORu2V# Z[  
  /* --------------------------------------------- */ -{`@=U  
vector < int *> vp( 10 ); |Yq$s U  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); ;Jd3u -  
/* --------------------------------------------- */ 6\61~u~  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); I |# 5NE6  
/* --------------------------------------------- */ W+*5"h  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); *m2=/Sh  
  /* --------------------------------------------- */ *Z_C4Tj  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); iMfngIs |  
/* --------------------------------------------- */ XJ2^MF2BU  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); kh%{C] ".1  
jYiv'6z  
>J u]2++lx  
:_Eqf8T  
看了之后,我们可以思考一些问题: Jk0r&t7  
1._1, _2是什么? .rPn5D Y  
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。 %r4 q8-  
2._1 = 1是在做什么? 6i0A9SN  
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。 ZylJp8U  
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。 4nAa`(62  
7}jWBK  
G|\^{ 5   
三. 动工 f<A5?eKw  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: .Vq)zi1<  
]tY ^0a  
Dde]I_f}  
r=c<--_@  
template < typename T > N25V ]  
class assignment ;;A2!w{}[i  
  { 97)/"i e  
T value; m[k_>e\ u  
public : 85;b9k&\M  
assignment( const T & v) : value(v) {} GJqE!I,.  
template < typename T2 > 9;xM%  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } TNJG#8n%Y  
} ; MQKfJru7  
.5!t:FPOv  
uytE^  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 Et_V,s<|  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment 0|; .6\  
UU8pz{/  
HK+/:'P u  
jSc#+_y  
  class holder pu,?<@0YK  
  { 0EJ(.8hwm  
public : 5JhdV nT_  
template < typename T > 67y Tvr@a  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const US  
  { CkswJ:z)sc  
  return assignment < T > (t); .G o{1[  
} F7")]q3I~  
} ; 5[n(7;+gw  
gl&5l1&  
h~wi6^{&Y  
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: 3Tq\BZ  
^9-&o  
  static holder _1; X>?b#Eva  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 Mc!Xf[  
)#F]G$51r  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); q64k7<C,  
而不用手动写一个函数对象。 16SOIT  
upvS|KUil  
-R>}u'EG>  
 X\}Y  
四. 问题分析 Bvt@X   
虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。 ~SvC[+t+U  
1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。 5Zw1y@k(  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 Y wkyq>Rv  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 M# 18H<]  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 bqQq=SO  
[yj).*0  
五. 问题1:一致性 u{z``]  
首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?| NzKUtwnIz  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 Ej7 /X ~  
Blq8H"3!:  
struct holder pWu LfX  
  { 34!dYr%  
  // RI2f`p8k  
  template < typename T > 'Peni1_  
T &   operator ()( const T & r) const Nm):9YQ/  
  { 1N2,mo?2  
  return (T & )r; _Jv 9F8v  
} ~:km]?lz0  
} ; SE7WF18A  
ASPy  
这样的话assignment也必须相应改动: +h_ !0dG  
U:F/ iXz  
template < typename Left, typename Right > 4.RG4Jq  
class assignment ~XeFOM q  
  { a}SdW  
Left l; PA w-6;  
Right r; ,<DB&&EV8  
public : (z$r:p  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} ~ d^<_R  
template < typename T2 > ;6 +}z~  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } 6 n1rL  
} ; 20rkKFk*  
{G*A.$-d  
同时,holder的operator=也需要改动: >u%]6_[  
PCnQ_A-Q  
template < typename T > f.GETw  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const a{Esw`  
  { ;IK[Y{W/  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); lt$zA%`odc  
} . |*f!w}5  
7m#[!%D  
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。 7j7e61 Ax  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 | nJZie8m  
qNyzU@  
return l(rhs) = r; /WPv\L  
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。 sS TPMh  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: qz4^{  
CXtU"X  
template < typename Tp > t?nX=i*~]  
class constant_t %7`f{|.  
  { !QmzrX}h  
  const Tp t; qW 1V85FG  
public : G,=yc@uq  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} p (FlR?= S  
template < typename T > k#bu#YZk  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const JN6-Z2  
  { 9{j66  
  return t; c.\O/N   
} U=sh[W  
} ; i~J;G#b  
YGc^h(d  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 ^% Q|s#w.  
下面就可以修改holder的operator=了 h;lirvO|  
*b}>cn)<v  
template < typename T > avp; *G }  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const dMx4ykrR  
  { 4;`Bj:.  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); 7nzGAz_W  
} M9!AIHq4  
a:YI"*S  
同时也要修改assignment的operator() _B2V "p  
>*twTlb{  
template < typename T2 > #sKWd  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } m"c :"I6  
现在代码看起来就很一致了。 TaJB4zB  
2S`?hxAL  
六. 问题2:链式操作 1G~S |,8p  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 EPW7+Ve  
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。 c':ezEaC  
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。 C9S@v D+  
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。 W&:[r/8wA  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct J` { 6l  
[=*E+Oc  
template < typename T > #n\C |  
struct result_1 y'ja< 1I>  
  { wxLXh6|6%_  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; o-7>eE}+  
} ; !\[+99F#  
N12:{U  
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: bt+,0\Vg5  
_ nT{g  
template < typename T > uQLlA&I"  
struct   ref Y^"4?96  
  { m8+(%>+7  
typedef T & reference; *5%*|>  
} ; D}Ilyk_uUw  
template < typename T > puJ#w1!x`  
struct   ref < T &> V%HS\<$h  
  {  'k&?DZ!  
typedef T & reference; 7dh1W@\  
} ; f<y& \'3  
'UM!*fk7C  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: SN+ S6  
+?RGta'%k  
template < typename T > @E`?<|B}  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const -jg (GGJ  
  { /7$mxtB5%L  
  return l(t) = r(t); j&6 jRX  
} &;H{cv`  
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。 Iy {U'a!  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 ZeasYSo4P  
dTEJ=d40  
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 5T4"j;_.BL  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: jj\[7 O*  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 {gf>*  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 e{G_GycH  
最后的布局是: rqCa 2  
                Add wCZO9sU:6=  
              /   \ QL"gWr`R  
            Divide   5 D_|B2gdZY  
            /   \ d&:H&o)T!  
          _1     3 >Pe:I  
似乎一切都解决了?不。 P#GD?FUc  
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。 AZFWuPJo  
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。 |U[y_Y\a  
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: t\j!K2  
d+z[\i  
template < typename Right > urY`^lX~  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const F N"rZWM  
Right & rt) const X<Za9  
  { b5ie <s  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); UPCQs",  
} coQ[@vu  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 [ET6(_=b  
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。 DM7}&~  
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。 1JTbCS  
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。 %u]6KrG18b  
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。 .+#Lx;})  
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? F1|zXg)  
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: l%"`{   
>.dHt\  
template < class Action > 4E"d/  
class picker : public Action ='/Z;3jt]x  
  { 3\!F\tqD \  
public : oo'w-\2]p  
picker( const Action & act) : Action(act) {} #-x@"+z  
  // all the operator overloaded KvFR8s  
} ; V> a*3D  
|i)lh_iN  
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。 5 Rz/Ri\c=  
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: <A~GW 'HB  
ZL91m`r  
template < typename Right > 9$tl00  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const N2~$r pU3  
  { cIw eBDl  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); :zL393(  
} hjY0w  
x72G^`Wv  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > \ZnN D1A  
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。 OCx5/ 88X  
~"mj;5Id  
template < typename T >   struct picker_maker NM L|"R;  
  { DA <ynBQ  
typedef picker < constant_t < T >   > result; OAok  
} ; PKtU:Eg  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > Z*bC#s?  
  { GAU!_M5N  
typedef picker < T > result; yKDZ+3xK]  
} ; sMi{"`37  
8$ DwpJ  
下面总的结构就有了: ce5nG0@#  
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。 M'u=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。 ,RK3eQ  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 ?vu|o'$T,  
至此链式操作完美实现。 ZO7bSxAN-  
{'IFWD.5  
{% F`%_{"  
七. 问题3 npj/7nZj  
如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。 Pf8u/?/  
fNxw&ke8&  
template < typename T1, typename T2 > yisLypM*  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const _'c+fG \  
  { %8Yyj{^!(  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); _W9&J&l0so  
} rbh[j@s@  
94z8B;+ H]  
很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2: q z:]-A  
A[9NP-~  
template < typename T1, typename T2 > 5^F]tRz-  
struct result_2 fOW_h  
  { ??I:H  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; jaqV[*440U  
} ; 6$z'wy/*  
4g!7 4a  
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? {bTeAfbf]  
这个差事就留给了holder自己。 n#>5?W  
    `cO|RhD @  
no3Z\@%  
template < int Order > *:#Z+7x ]  
class holder; Qu}N:P9l?X  
template <> %]GV+!3S  
class holder < 1 > Vi,Y@+4  
  { Y`]rj-8f0B  
public : c(:Oyba  
template < typename T > q2Rf@nt  
  struct result_1 $`Rxn*}V4#  
  { ;@!;1KDy  
  typedef T & result; VKf6|ae  
} ; #01/(:7  
template < typename T1, typename T2 > #ko6L3Pi  
  struct result_2 sy.:T]ZH  
  { ".M:`BoW4  
  typedef T1 & result; 28+HKbgK  
} ; lbofF==(  
template < typename T > z `@z  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const !OQuEJR  
  { EOQaY  
  return (T & )r; w 06gY  
} Fo LDMx(  
template < typename T1, typename T2 > '8={ sMy  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const Fva]*5  
  { &[)D]UL  
  return (T1 & )r1; 9F)W19i.  
} h/9Sg*k  
} ; XC}1_VWs  
w< mqe0  
template <> ?Hk.|5A}  
class holder < 2 > U TS{H  
  { wKLN:aRF2  
public : ebD{ pc`&  
template < typename T > %\l0-RA@<  
  struct result_1 &&*wmnWCS{  
  { [[$Mh_MD  
  typedef T & result; dL(4mR8  
} ; D0KELA cY  
template < typename T1, typename T2 > ]eD[4Y\#t  
  struct result_2 }M="oN~w  
  { YZ{;%&rB  
  typedef T2 & result; yW:AVqE)t  
} ; )Kr(Y.w  
template < typename T > $WJy?_c  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const iI}nW  
  { @M9_j{A  
  return (T & )r; xT/9kM&}L  
} 0*{@E%9  
template < typename T1, typename T2 > .:SfM r;G  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const ,`+Bs&S 8  
  { $ JuLAqq  
  return (T2 & )r2; xNx`J@xt$  
} ^[*AK_o_DQ  
} ; #e*$2+`[A  
8W{ g  
gi '^qi2  
新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。 Yr:>icz|  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: qm~Kw!kV  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: " _mmR M  
w[|y0jtw  
return l(i, j) = r(i, j); r*>QT:sB  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) iAg}pwU  
EtPgzw[#c9  
  return ( int & )i; =$[W,+X6f  
  return ( int & )j; cUYX1a)8  
最后执行i = j; ?9CIWpGjU  
可见,参数被正确的选择了。 Mc.^s  
[!5l0{0  
3k`NNA  
"^!j5fZ  
% ghJ*iHR  
八. 中期总结 td%Y4-+-  
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: A03I-^0g+  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 PaA6Z":  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 1ME|G"$;  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor !(}OBZ[*  
9B& }7kk  
>&g2 IvDS  
0;'j!`l9  
 hgNY[,  
;A`IYRzt  
九. 简化 *-+C<2"  
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。 j`Tm\!q  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 #dL5x{gV=  
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: uTxX`vH@!  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 I<IC-k"Y  
  +-*/&|^等 PZ~`O  
2. 返回引用。 9j9Y Q2  
  =,各种复合赋值等 5X#i65_-  
3. 返回固定类型。 7ucx6J]c  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) .`b4h"g:  
4. 原样返回。 q=J9L Q  
  operator, T %$2k>  
5. 返回解引用的类型。 @^B S#  
  operator*(单目) 2J1B$.3'  
6. 返回地址。  `NTM%# w  
  operator&(单目) Z^6A_:]j  
7. 下表访问返回类型。 V,`!rJ  
  operator[] ~D$#>'C#  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 9T?~$XlX  
  operator<<和operator>> wA{*W>i  
LNWqgIq  
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。  ?L`MFR  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: I=Gr^\x=  
"tEj`eR  
template < typename Left > \z&03@Sw  
struct value_return J{a Q1)  
  { tvG g@Xs\  
template < typename T > xn0s`I[  
  struct result_1 't||F1X~J  
  { >|y>e{P  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; F0X5dv  
} ; "v*oga%  
^U R-#WaQ  
template < typename T1, typename T2 > gNG0k$nP  
  struct result_2 B:B0p+$I  
  { nD^{Q[E6=  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; kq-mr  
} ; g| _HcaW  
} ; z0EjIYI[N  
q}wl_ku9+  
<>ZBW9  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait o6`Y7,]  
r3*+8 D~a_  
下面我们来剥离functor中的operator() $w 5#2Za  
首先operator里面的代码全是下面的形式: 0[_O+u  
9/@FADh  
return l(t) op r(t) m9\@kA  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) z36brv<_'p  
return op l(t) PmuEL@'^ U  
return op l(t1, t2) N` @W%  
return l(t) op =*@MQ  
return l(t1, t2) op $%N;d>[U,  
return l(t)[r(t)] 3sd{AkD^  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] P2A]qX  
5WrIg(l  
很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式: O6*'gnke  
单目: return f(l(t), r(t)); }[XB]Xf  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); 5P5A,K  
双目: return f(l(t)); PEOM1oY)w  
return f(l(t1, t2)); (**-"o]HH  
下面就是f的实现,以operator/为例 ::^qy^n  
jV(xYA3  
struct meta_divide 1R^XWAb  
  { nsM>%+o  
template < typename T1, typename T2 > ze#rYNvo/  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) 'Qp&,xK  
  { \}]=?}(  
  return t1 / t2; 9&|12x$  
} wdN>KS2!  
} ; :pL1F)-*  
r_qncy,F  
这个工作可以让宏来做: ^=4I|+P,6.  
(9WL+S  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ e _SoM!;  
template < typename T1, typename T2 > \ "u3fs2  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; WcV\kemf  
以后可以直接用 wsdB; 6%$  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) '7RR2f>V  
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 -+j9X;h:  
(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。。。) KNO*)\   
op.PS{_t  
3[00-~&U  
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 'PmHBQvt&  
i{1)=_$Vt`  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > 8.q13t !D  
class unary_op : public Rettype [N0/">c  
  { k8Su/U  
    Left l; JO<gN= [  
public : mM\!4Yi`7  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} >uP{9kDm  
V{ a}#J  
template < typename T > !.tL"U~4  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const &"~,V6,q  
      { .&* ({UM  
      return FuncType::execute(l(t)); mlsvP%[f.  
    } vkNZ -`+I  
IxK 3,@d  
    template < typename T1, typename T2 > n;S0fg  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const eY6gb!5u  
      { @SF" )j|  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); ^-c si   
    } /:*R -VdF  
} ; W_e-7=6  
"W,"qFx  
?h>%Ix  
同样还可以申明一个binary_op .5Z,SGBf  
nkr,  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > OW[/%U>  
class binary_op : public Rettype 0s+rd&  
  { 8`rAE_n`%  
    Left l; )M|O;~q  
Right r; ^Xt]wl*]+  
public : H;b'"./  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} P}.yEta  
]/<Qn-BbU  
template < typename T > Wj  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ^)%wq@Hi  
      { a-UD_|!  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); (Ay4B*|!  
    } g O\f:Pg  
qI4R`P"  
    template < typename T1, typename T2 > }{w_>!ee  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const +i q+  
      { $J;=Ux)$  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); Q%AS ;(d  
    } 2jrX  
} ; 9^C!,A{u4  
^c[CyZ:a  
T^=Ee?e  
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 }~Kyw7?  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 wzLiVe-  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) CpP$HrQ  
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。 B 3,ig9  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! .@/z-OgXg  
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。。。 H pjIp.  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 =%nqMV(y  
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) yW6[Fpw  
下面是修改过的unary_op -c<1H)W  
Lu#@~  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > /K Jx n6  
class unary_op MRl*r K  
  { /S=;DxZ,r  
Left l; 2}xFv2X  
  |Z^c #R  
public : s_Ge22BZ  
1+PNy d  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} gp|7{}Q{  
'k(~XA}X:  
template < typename T > }mT%N eS  
  struct result_1 aBA#\eV  
  { GO:1 Z?^  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; J?,!1V=  
} ; ,[K)E  
n9-q5X^e>  
template < typename T1, typename T2 > 2YP"nj#  
  struct result_2 @T~#Gwv  
  { 7gR;   
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; l.NkS   
} ; |2t7mat  
qeO6}A"^|  
template < typename T1, typename T2 > %Cbc@=k  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const k~s>8N:&G  
  { <K.C?M(9  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); ZZ.0'   
} krnk%ug  
dW=D]  
template < typename T > ?\p%Mx?   
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const /o06hy  
  { tU~H@'  
  return OpClass::execute(lt(t)); <0,ah4C  
} 'y@ 2,9v  
%H 6ZfEO  
} ; !+26a*P  
[XU{)l  
u>i+R"hi"  
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 H|Fqc=qp  
好啦,现在才真正完美了。 [@l v]+@  
现在在picker里面就可以这么添加了: "j@IRuH  
HEfA c  
template < typename Right > {HJ`%xN|  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const 3b[[2x_UU  
  { {pJ@I=q  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); <n2{+eO  
} I9j+x ])  
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。 fM[fS?W  
kKk |@  
&u`rE""  
#?|1~HC  
'hHX"\|RA  
十. bind 2Q_{2(nQb  
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。 ws(}K+y_  
先来分析一下一段例子 !vo'8r?&  
][K8\  
&8YI)G%  
int foo( int x, int y) { return x - y;} ; dHOH\,:  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 iKEKk\j-w  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 uB&I56  
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。 cS;=_%~  
我们来写个简单的。 &/#Tk>:  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: i^V4N4ux]  
对于函数对象类的版本: '*{Rn7B5  
u9~V2>r\  
template < typename Func > s1b\I6&:J  
struct functor_trait -N!soJ<  
  { `&Of82*w  
typedef typename Func::result_type result_type; aKU8" 5  
} ; c68$pgG  
对于无参数函数的版本: RknSWuFKt  
Gqz)='  
template < typename Ret > J<:D~@qq  
struct functor_trait < Ret ( * )() > AeQ&V d|  
  { ,xM*hN3A  
typedef Ret result_type; 3'@jRK  
} ; >U Ich  
对于单参数函数的版本: g:6}zHK  
]X;*\-  
template < typename Ret, typename V1 > g<0%-p  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > )^@V*$D  
  { H.G^!0j;  
typedef Ret result_type; ia.B@u1/  
} ; h] TVi$J  
对于双参数函数的版本: |q b92|?  
?|rw=%  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > Gg,k  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > ,7nb;$]  
  { *E q7r>[  
typedef Ret result_type; 3K] 0sr  
} ; WD`{kqc  
等等。。。 GM56xZ!2T  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy ~=gH7V  
szs3x-g  
template < typename Func > :qKY@-t7H  
struct func_return 00x^zu?N  
  { Q2WrB+/  
template < typename T > FrM~6A_  
  struct result_1 cx%9UK*c  
  { -r0\  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; iYs?B0*JWK  
} ; :hdh$}y  
%lW:8 ckL  
template < typename T1, typename T2 > l{x#*~g a  
  struct result_2 BQmafpp`  
  { .Eyk?"^  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; HSFf&|qqx  
} ; $>37PVVW  
} ; !/9Sb1_~  
!{aA*E{  
3$f5][+U  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 yFtf~8s3  
T:5%sN;#O  
template < typename Func, typename aPicker > siZ_JJW  
class binder_1 L. ?dI82c  
  { gx R|S  
Func fn; hf5SpwxLiH  
aPicker pk; }n8;A;axi  
public : 4gt "dfy+  
ON! G{=7  
template < typename T > l'8wPmy%N  
  struct result_1 ,+evP=(cX  
  { p%_ :(  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; F09AX'nj  
} ; RLX^'g+P  
;XuE Mq,Di  
template < typename T1, typename T2 > n,LKkOG  
  struct result_2 ]KT,s].  
  { X.5LB!I)  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; p arG  
} ; J~`%Nj5>  
$F$R4?_  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} UeeV+xU  
YQsc(6  
template < typename T > Y|jesa {x  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const q9]L!V 9Rv  
  { 7u0R=q  
  return fn(pk(t)); 5!p'n#_  
} H5t`E^E  
template < typename T1, typename T2 > @x ]^blq  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const zhL,BTH  
  { ,1+_k ="Z  
  return fn(pk(t1, t2)); 6;V 1PK>9  
} &h[}5  
} ; p[:%Ck"$7  
^Pp FI  
BVeNK=7m%  
一目了然不是么? k;X1x65uP  
最后实现bind zwK;6&(W  
]`9K|v  
=%G[vm/-)  
template < typename Func, typename aPicker > qE=OQs9  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) Vtk|WV?>P+  
  { bUL9*{>G  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); '" yl>"  
} be@uHikp;v  
3o^M%  
2个以上参数的bind可以同理实现。 <-aI%'?*  
另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。 TnAX;+u  
_ @76eZd  
十一. phoenix j)*nE./3  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: uS,$P34^oy  
f/m6q8!L{  
for_each(v.begin(), v.end(), 6GvnyJ{[  
( o)WSMV(&f  
do_ ,Yz+?SmSZ&  
[ =1Jo-!{{  
  cout << _1 <<   " , " VHNiTp  
] "V2$g  
.while_( -- _1), C>ZeG Vq  
cout << var( " \n " ) !-~(*tn  
) O,#[m:Ejb  
); 3Re\ T  
X|G+N(`|(  
是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧: Ry3 f'gx  
首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor 9B0"GEwrs  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 [hbIv   
那么我们就照着这个思路来实现吧: pQ8+T|0x  
GrC")Z|3u  
7C^ nk z  
template < typename Cond, typename Actor > OSk9Eb4ld  
class do_while h (2k;M^s  
  { gp2)35  
Cond cd; {*Pp^ r  
Actor act; ![%,pip2/&  
public : KYN{iaj  
template < typename T > }FVX5/.'  
  struct result_1 g7i6Yj1  
  { l0)uu4|  
  typedef int result_type; #m>mYp8E.5  
} ; q5PYc.E([  
3}Qh`+Yj]  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} 7 i/Cax  
c @R6p+  
template < typename T > Fwqf4&/  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 9f`Pi:*+/  
  { q#Vf2U55m  
  do O!tD1^O!1}  
    { :_ox8xS4  
  act(t); ls Ch K  
  } ak [)+_k_  
  while (cd(t)); t`B']Ac;T  
  return   0 ; 4uA^/]ygo  
} (=9&"UH  
} ; c2/HY8ttRD  
RUKSGj_NJ  
FO$Tn+\6  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). UepBXt3)  
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。 +_Z/VQv  
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。 ,jmG!qJb  
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。 b??1Up  
下面就是产生这个functor的类: (P-<9y@  
g=Di2j{A  
s=4.Ovd\  
template < typename Actor > +&@0;zSga  
class do_while_actor UEUTu}4y  
  { ig{5 ]wZ(  
Actor act; -s"lW 7N^  
public : iXFaQ  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} 9K!='u`  
.2xkf@OP  
template < typename Cond > 2X_ef  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; lDeWs%n  
} ; !=:c8V  
 ~A/_\-  
LNkyV*TI  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 nmr>Aj8[  
最后,是那个do_ "f_Z.6WMY  
a 2TC,   
}|,y`ui\  
class do_while_invoker "T|\  
  { ;H lv  
public : Cx[4 /~_<  
template < typename Actor > iq$/ 6!t  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const /eQn$ZRP,  
  { V_!i KEU  
  return do_while_actor < Actor > (act); @V)WJ {  
} q]x@q  
} do_; 'Nh^SbD+_|  
bd4q/w4q  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? . +>}},  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 x<(h9tB  
最后来说说怎么处理break和continue JN_# [S$  
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。 o9i\[Ul  
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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