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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda Vjv~RNGF  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 ,'FH[2  
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, k,) xv?  
zWN/>~}U \  
tyEa5sy4  
+ F{hFuHV  
  class filler D'{NEk@  
  { ~&zrDj~FI  
public : MCPVql`+`q  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} }]dK26pX  
} ; &E{CQ#k  
8$!&D&v  
Qqp_(5S|>  
这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决: 4*j6~  
|@84l  
l|, Hj  
NNKI+!vg  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); Z&f@)j  
O9+Dd%_KS#  
h8nJt>h  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 *w H.]$  
I:~KF/q  
goE \C  
vb o| q[z  
二. 战前分析 3YKJN4  
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。 xj6@85^  
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 >GbCRN~  
3q$[r_   
&.m.ruab  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); >9WJa5{  
  /* --------------------------------------------- */ UN FQ`L  
vector < int *> vp( 10 ); Q9i&]V[`  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); qocN:Of1  
/* --------------------------------------------- */ E{Kc$,y  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); L|?$F*bs  
/* --------------------------------------------- */ I_/E0qSJI  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); Yk;-]qi7  
  /* --------------------------------------------- */ jOkc'  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); ,A$#gLyk<  
/* --------------------------------------------- */ J?oI%r7^  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); w5C$39e\G  
m;_gNh8Ee  
>)Udb//  
6KvoHo  
看了之后,我们可以思考一些问题: wjq;9%eXk  
1._1, _2是什么? Fjs:rZ#{  
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。 KF4D)NM|  
2._1 = 1是在做什么? ax.;IU  
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。 %>z4hH,  
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。 %9 q]  
F K7cDaI  
v>XAzA  
三. 动工 O(R1D/A[  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: %Tv2op  
q&DM*!Jq  
?M/H{  
?Z0NHy;5  
template < typename T > { R`"Nk  
class assignment &H4Y`xV^=  
  { Qm"&=<  
T value; hf JeVT-/v  
public : +HXR ))X  
assignment( const T & v) : value(v) {} 8opd0'SNaB  
template < typename T2 > rW P -Rm  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } 18HmS>Qo  
} ; A2 r\=for  
eT'Z;ZO  
*=2sXH1j  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 Uh w:XV@m  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment f`gs/R  
qk{+Y  
@W1F4HYds  
2Y7u M;8  
  class holder N|rB~  
  { baO'FyCs9&  
public : 9cnLf#  
template < typename T > yrF"`/zv6|  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const SSAf<44e  
  { hr/H vB  
  return assignment < T > (t); 0| }]=XN^  
} "c5bz  
} ; 61@;3yV  
pBxyq"z  
W5^<4Ya!  
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: ${F4x"x  
+F4SU(T  
  static holder _1; q`0wG3  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 -cONC9 =  
BN~gk~t_  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); S8dX8,qg  
而不用手动写一个函数对象。 d7]~t|  
Yo*.? Mq'  
tW -f_0a.  
QFNw2:)  
四. 问题分析 [["az'Lrk?  
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。 IA;'5IF  
1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。 c gOkm}h  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 \Q!I;  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 &cSZ?0R  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 RYyM;<9F  
p.|M:C\xL  
五. 问题1:一致性 q2e=(]rKE{  
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?| ZnAXb S  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 wj{[g^y%  
>+FaPym  
struct holder s qEOXO  
  { Rn_FYP  
  // BW x=Q  
  template < typename T > 6%B)  
T &   operator ()( const T & r) const ):-Ub4A\  
  { *A ([1l&]i  
  return (T & )r; wj2z?0}o  
} ;i,3KJ[L  
} ; O%)Wo?)HM  
["1Iz{  
这样的话assignment也必须相应改动: };;k5z I%  
ms{iQ:'9  
template < typename Left, typename Right > _]t^F9l  
class assignment wZ%a:Z4TcM  
  { #oD;?Mi  
Left l; $4:Se#nl  
Right r; He)!Ez\X  
public : _Q9I W  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} z=6zc-$y 9  
template < typename T2 > !T"jvDYH  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } IwVdx^9  
} ; XM57 UG  
?`/DFI'_G  
同时,holder的operator=也需要改动: WyU\,"  
%PlA9@:IZ  
template < typename T > [T(`+ #f  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const O8k+R@  
  { FaLc*CU  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); s4[PwD  
} A&S n^mw  
c->.eL%   
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。 (b8ZADI*  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 :pdl2#5H^  
)?;+<,  
return l(rhs) = r; aP[oLk$'Z  
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。 hEq-)-^G  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: ~7>D>!!  
O_ d[{e=5`  
template < typename Tp > g `(3r  
class constant_t c<ORmg6  
  { dwqR,|  
  const Tp t; d]K$0HY  
public : uH |:gF^  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} P?hB`5X  
template < typename T > %W^Zob  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const ?k^~qlye  
  { b8LA|#]i  
  return t; 2QgD<  
} 9/h[(qvT  
} ; 8l*h\p:Q  
;R]~9Aan  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 k`B S{,=  
下面就可以修改holder的operator=了 z#B(1uI  
d*_rJE}B  
template < typename T > ^#!\VGnL  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const y& (pt!I  
  { )%09j0y>l"  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); 'Pe;Tp>`  
} no(or5UJ  
:3[;9xCHj  
同时也要修改assignment的operator() k\X yR4r  
SQJ +C%   
template < typename T2 > [P`<y#J3F  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } t=fr`|!  
现在代码看起来就很一致了。 P~;1adi3  
E:y^= Y  
六. 问题2:链式操作 n.XgGT=L  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 ,uPN\`.u8  
其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。 >P ~j@Lv  
事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。 P)O:lYX  
比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。 05Q4$P  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct biPj(Dd  
+DaKP)H\:  
template < typename T > ^<3{0g-"AW  
struct result_1 2B"tT"f  
  { *j<{3$6Ii  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; +ryB*nT  
} ; M'VJE|+t  
_UV_n!R  
那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为: O1 !YHo  
n&2OfBJ  
template < typename T > W5/|.}  
struct   ref sB5@6[VDI  
  { F!g;}_s9  
typedef T & reference; P$.$M}rMv  
} ; LqLhZBU9  
template < typename T >  F*_+k  
struct   ref < T &> m'-QVZ{(M%  
  { qERJEyU?  
typedef T & reference; yL %88,/  
} ; <cxe   
<cO `jK  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: cRE6/qrXGg  
M)~sL1)  
template < typename T > -O\f y!  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const b&6lu4D  
  { = |E8z u%  
  return l(t) = r(t); \,#;gS "  
} Qq%~e41ec  
可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。 0mNL!"  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 5,+fM6^V  
`FwE^_9d  
有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么 AH?[K,3  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: KquuM ]5S  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 qP-_xpu]R  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 sL,|+>7T^M  
最后的布局是: -EP(/CS!  
                Add 0\Tp/Ph  
              /   \ bB)$=7\  
            Divide   5 v\E6N2.S  
            /   \ Zs8]A0$  
          _1     3 <7! "8e  
似乎一切都解决了?不。 +BDW1%  
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。 R@#xPv4o%  
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。 2Bi?^kQ#  
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: 2O- 4x  
{0 %  
template < typename Right > q/Zs]Gz  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const nzZs2  
Right & rt) const UXh%DOq   
  { B6@q`Bmw.  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); VK!HuO9l  
} iRx`Nx<@  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 ]^8CtgC  
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。 {-Gh 62hDg  
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。 {|@}xrB  
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。 x3sX=jIW_  
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。 ,f@j4*)  
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? lI~8[[$xd  
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{\%{XrW  
$@l=FV_;  
template < class Action > yo8mfH_,  
class picker : public Action s>W :vV@  
  { 1CR\!?  
public : <Mu T7x-  
picker( const Action & act) : Action(act) {} xel|,|*Yq  
  // all the operator overloaded 5V~vND* s  
} ; x$t2Y<_  
*3]2vq  
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。 Kz z/]  
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: l-Ha*>gX[j  
UFLx'VX d  
template < typename Right > l*{Bz5hc  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const HCCq9us  
  { / !y~Q|<|=  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); 6=Wevb5YJ  
} SurreD<x  
?:&2iW7z  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > @^DVA}*b)  
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。 (5CgC <  
=>kg]  
template < typename T >   struct picker_maker 4GH&u,  
  { io(!z-$  
typedef picker < constant_t < T >   > result; A@Lr(L  
} ;  ?!<Q8=  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > 7yXJ\(6R_  
  { lMG+,?<uK&  
typedef picker < T > result; 5;G0$M0  
} ; }/#*opcv  
n).*=YLN  
下面总的结构就有了: Onh R`  
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。 ng~LCffpY  
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。 Z"qJil}  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 fUfd5W1"  
至此链式操作完美实现。 aOd|;Z  
KJv%t_4'F  
!@wUAR Q  
七. 问题3 {$5g29  
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。 Ux{0)"fj  
3)L#V .  
template < typename T1, typename T2 > =CD.pw)B1  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const J}+N\V~  
  { G9V2(P  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); ?3qp?ea  
} j8 `7)^  
UbGnU_}  
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: "5z@A/Z/  
)v*k\:Hw  
template < typename T1, typename T2 > d[5v A/8O  
struct result_2 [La}h2gz  
  { D?8(n=#[  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; OCJt5#e~A  
} ; ~ ^D2]j  
p~Cz6n  
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? 7+}WU4  
这个差事就留给了holder自己。 [8q`~S%-]  
    RZKx!X4=q  
Z_edNf }|  
template < int Order > D(TG)X?  
class holder; N{ $?u  
template <> p|NY.N  
class holder < 1 > H+-x.l`  
  { GN Ewq$  
public : ~7PiIky.  
template < typename T > }Y|M+0   
  struct result_1 sa _J6~  
  { tIV{uVM[|D  
  typedef T & result; s;E(51V<>  
} ; W}"tf L8  
template < typename T1, typename T2 > y\(xYB>T  
  struct result_2 @GGQ13Cj(  
  { `IJ)'$pn  
  typedef T1 & result; /OB)\{-  
} ; )db:jPkwd  
template < typename T > V~ MsGj  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const -3 ANNj  
  { k3e6y  
  return (T & )r; 6V ncr}  
} >mpNn  
template < typename T1, typename T2 > m+:JNgX6  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const "EA =auN{  
  { %`K{0b  
  return (T1 & )r1; Hmk xE  
} x7G)^  
} ; 7=yjd)Iy9m  
w ^^l,  
template <> nd,\<}uP9  
class holder < 2 >  LAM{ ,?~  
  { `B&=ya|bl  
public : :8`$BbV  
template < typename T > B u%%O8  
  struct result_1 zDEgC  
  { .Y^3G7On  
  typedef T & result; KaS*LDzw  
} ; PC+Soh*  
template < typename T1, typename T2 > -!mtLaLw  
  struct result_2 Gc*=n*@^K  
  { {O).!  
  typedef T2 & result; 2L[!~h2  
} ; 2<h~: L  
template < typename T > ;K|K]c  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const f2pA+j5[  
  { ^c/3 !"wK  
  return (T & )r; <gGO  
} S.`hl/  
template < typename T1, typename T2 > `8#xO{B1  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const g.blDOmlc  
  { i%F2^R@!q/  
  return (T2 & )r2; Csp$_uDi  
} \,n X/f  
} ; EE|c@M^  
;$1x_ Cb  
2A =Y  
新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。 <HTz  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: pDJN}XtjT  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: ;@Z1y  
lj8ficANo  
return l(i, j) = r(i, j); S!x;w7j  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) Vr"'O6  
^+-]V9?+  
  return ( int & )i; [{#T N  
  return ( int & )j; %C #Ps   
最后执行i = j; n@h$V\&\iM  
可见,参数被正确的选择了。 `F1Yfm jZT  
yS:w>xU @<  
:w Y%=  
B0p;Zh  
]N0B.e~D  
八. 中期总结 ) ?B-en\  
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: E BoC,{R#  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 mA%}ijR6y  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 ,' t&L]  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor d8R|0RZ  
.HGK  3  
 t5S|0/f  
J}4RJ9  
&'i>d&  
\I/"W#\SJo  
九. 简化 =jpRv<X|,  
很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。 0)\(y   
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 ;{&4jcV*  
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: !>!jLZ0  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 ubsv\[:C  
  +-*/&|^等 7bE`P[  
2. 返回引用。 >ifys)wg>  
  =,各种复合赋值等 zVe,HKF/  
3. 返回固定类型。 "}%j'  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) $sb@*K}:4  
4. 原样返回。 W!kF(O NA  
  operator, [AFGh L+t3  
5. 返回解引用的类型。 F3$8l[O_  
  operator*(单目) )ezkp%I5D  
6. 返回地址。 |HJ`uGN<b  
  operator&(单目) ) k[XO  
7. 下表访问返回类型。 >b#CR/^z  
  operator[] X}h}3+V  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 fpjFO&ML  
  operator<<和operator>> |F'eT 4  
e.(d?/!F_  
OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。 =>Z4vWX*  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: Sx Bo%  
 ;0$qT$,  
template < typename Left > )' ,dP)b  
struct value_return SX =^C  
  { #Q_<eo%lI*  
template < typename T > X MF? y  
  struct result_1 N!v>2"x8q  
  { p<Tg}fg  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; GMLx$?=j  
} ; yDe*-N\'W  
L"?4}U:  
template < typename T1, typename T2 > L8zMzm=-  
  struct result_2 x 2l}$(7  
  { $Op:-aW&  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; 8Jp?@qt=$  
} ; $(OL#>9Ly  
} ; G%i&C)jZ  
~"wnlG-:  
; +Ie<oW  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait @8:c3 (!  
=KnHa.%  
下面我们来剥离functor中的operator()  s-&i!d  
首先operator里面的代码全是下面的形式: UN^M.lqZX  
_x`:Ne?  
return l(t) op r(t) -%[6q  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) K&=6DvfR  
return op l(t) ]^a{?2 ei  
return op l(t1, t2) KO}TCa  
return l(t) op -W})<{End  
return l(t1, t2) op GIR12%-EO  
return l(t)[r(t)] 1.~^QH\p?3  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] .>y3`,0h  
+_f813$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:  Bv%dy[I  
单目: return f(l(t), r(t)); lfw BUb  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); v"J|Ebx  
双目: return f(l(t)); cj[%.M5iBA  
return f(l(t1, t2)); H66~!J0;a  
下面就是f的实现,以operator/为例 ?ia O6HD  
5:EE%(g9  
struct meta_divide 0d`lugf  
  { aKRnj!4z  
template < typename T1, typename T2 > Pb@$RAU6 3  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) ;D[I/U  
  { (t,|FkVLV  
  return t1 / t2; MpIP)bdq7  
} E`iE]O  
} ; lx82:_  
y] $- :^  
这个工作可以让宏来做: ,qdZ6bv,]|  
H a`V"X{}  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ f-}_  
template < typename T1, typename T2 > \ >Y:veEa6v6  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; (1Jc-`  
以后可以直接用 @XKVdtG  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) 3);W gh6  
来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数 8{CBWXo$)  
(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。。。) IF?  
oT}Sh4Wt.  
cavzXz  
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 4&`d$K  
{?IUf~<  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > bGB5]%v,  
class unary_op : public Rettype OnE~0+  
  { |X~vsM0  
    Left l; 6" . v6  
public : <<1_rRL]  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} EixAmG  
f{D~ZC.*  
template < typename T > kAoh#8=  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const elP#s5l4  
      { %Vsg4DRy  
      return FuncType::execute(l(t)); ?T[K{t;~jo  
    } L i`OaP$  
F;Ubdxwwl  
    template < typename T1, typename T2 > |c,'0V,"cH  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const @#5?tk0  
      { (G{2ec:?  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); ~$ 4!C'0  
    } `SYq/6$VEH  
} ; Vjr}"K$Y  
Ymg,NkiP0  
i$'#7U  
同样还可以申明一个binary_op AiV1 vD`  
X,+N/ nku  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > Otm7j>w  
class binary_op : public Rettype DEpn>   
  { =,W~^<\"  
    Left l; 8';huq@C{  
Right r; /KCIb:U  
public : t$U eks  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} +r__>V,  
5cC)&}I  
template < typename T > %0eVm   
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const p{rzP,Pb&  
      { *3!ixDX[r  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); 4= hz4(5a  
    } YR68'Sft[  
GG`;c?d@  
    template < typename T1, typename T2 > G/}nwj\  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const K6oQx)|  
      { A)o%\j  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); f<2<8xS  
    } o}lA\A  
} ; Ns`:=  
yvKKE  
1|#j/  
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 KHt#mQy)9  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 dw< b}2  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) !tv+,l&L  
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。 0[SrRpD  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! BQ77 n2(@  
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。。。 tumYZ)nW  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 i.>d#S  
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) o7s<G8;?  
下面是修改过的unary_op UL\gcZ Zkl  
Vb8{OD3PK  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > :.NCS`z_  
class unary_op hc5iIJ]  
  { ?N!.:~~k  
Left l; ;!/g`*?  
  @RVj~J.A  
public : Pt %EyFG  
BYsQu.N  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} 6SmawPPP  
yDBMm^  
template < typename T > &GLe4zEh  
  struct result_1 }q[IhjD%  
  { U10:@Wzh  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; H=7Nh6v  
} ; }VXZM7@u  
/7XVr"R  
template < typename T1, typename T2 > u1i ?L'  
  struct result_2 ++M%PF [ {  
  { Z"g6z#L&  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; 6I$:mHEhd  
} ; /c-%+Xd  
nL-kBW Ed>  
template < typename T1, typename T2 > q#!c6lG  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const E,:E u<  
  { "+KAYsVtU  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); Cr$8\{2OA7  
} \I`g[nT|  
e't1.%w  
template < typename T > .2:S0=xt<  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const [^E{Yz=8,  
  { `?xE-S ;Pn  
  return OpClass::execute(lt(t)); 5Gsjt+ o  
} [+Y;w`;Fq  
SB2Ij',  
} ; e` D?x1-  
!7fVO2m T  
9Kd:7@U  
该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug s~MCt|a  
好啦,现在才真正完美了。 qz/d6-0"  
现在在picker里面就可以这么添加了: tR% &.,2  
i$W=5B>SO  
template < typename Right > >4eZ%</D5  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const R?GF,s<j  
  { :yC|Q)  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); H?<c eK'e  
} B(|dT66K  
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。 h O}nc$S  
nvnJVkL9s  
?e+$?8l[3  
n"c3C)  
_q dLA  
十. bind 2 VGGSLr  
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。 ac??lHtH9  
先来分析一下一段例子 9J'3b <  
h9L/.>CX  
>n^[-SWJCT  
int foo( int x, int y) { return x - y;} >On"BP# U  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 Ks-aJ+}  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 ;Q} H'Wg,  
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。 4 Gm(P~N  
我们来写个简单的。 N: Zf4  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: gR:21*&cz  
对于函数对象类的版本: bB|P`l L  
"sU  ~|  
template < typename Func > [ O"8Tzr  
struct functor_trait /*yPy?  
  { a2N4Jg@  
typedef typename Func::result_type result_type; @ag*zl  
} ; @n:.D9  
对于无参数函数的版本: D&r2k 9  
J=qPc}+  
template < typename Ret > bP,_H  
struct functor_trait < Ret ( * )() > l]o)KM<  
  { 6 C|]Fm  
typedef Ret result_type; 'uOzC"_yF  
} ; z7P] g C$\  
对于单参数函数的版本: Bpw<{U  
Rr>h8Ni <  
template < typename Ret, typename V1 > hPHrq{YZ  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > Du2v,n5@  
  { vAMr&[  
typedef Ret result_type; j L[ hB  
} ; $"&U%3  
对于双参数函数的版本: aY7.<p*a  
H;O PA8\n  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > f:-dw6a=s  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > Ew kZzVuX  
  { t846:Z%[  
typedef Ret result_type; a:3f>0_t  
} ; /Aq):T T  
等等。。。 {? dW-  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy `i)&nW)R  
|ozlaj  
template < typename Func > uJ!yM;{+  
struct func_return wzRIvm{  
  { Q5s?/r  
template < typename T > 9w! G  
  struct result_1 eL+L {Ac  
  { nE)|6  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; 0w_2E  
} ; _~ipO1*  
~t~5ctJ@  
template < typename T1, typename T2 > mrfc.{`[  
  struct result_2 >%D=#}8l@  
  { _Vq7Gxy$R  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; ~?c}=XL-  
} ; wCb%{iowH  
} ; p3NTI/-  
-)Y?1w  
%Jpb&CEY  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 =!`\=!y  
>5jHgs#  
template < typename Func, typename aPicker > [}OL@num  
class binder_1 ]3E':JM@  
  { ;#$zHR  
Func fn; H?=D,  
aPicker pk; 7BX%z$_)A  
public : e]+ [lq\p@  
c[Mz#BWG  
template < typename T > (Rc 0l;  
  struct result_1 U "qO&;m  
  { ] PnE%  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; ~"*;lT5KX  
} ; B43o_H|s  
r]=3aebR.  
template < typename T1, typename T2 > j{nkus2  
  struct result_2 kPVP+}cA  
  { .F~EQ %  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; ,QpDz{8  
} ; d\ &jl`8*  
+(3PY  e\  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} |7CH  
JAA P5ur  
template < typename T > fuH Dif,  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ] 05Q4  
  { ]'aG oR  
  return fn(pk(t)); 7#,+Q(2  
} (WW,]#^  
template < typename T1, typename T2 > a<V=C  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const S)"5X)mq  
  { |7zm!^t$  
  return fn(pk(t1, t2)); ]sjOn?YA+  
} 2="C6 7TK  
} ; 'FBvAk6  
J<_&f_K0]  
LwUvM  
一目了然不是么? (D8'qx-M  
最后实现bind &-+&`h|s  
|k'I?:'  
{kJ[)7  
template < typename Func, typename aPicker > XEZ6%Q_  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) 0EXAdRR  
  { mId{f  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); gzDb~UEoF  
} \Mlj 7.u]  
q_f v1U3  
2个以上参数的bind可以同理实现。 tazBZ'\c  
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。 _>5BFQ_  
gWS4 9*O  
十一. phoenix #%e`OA(b  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: a~ REFy  
$^7 &bQ  
for_each(v.begin(), v.end(), B>47Ic  
( ]dDyz[NuvD  
do_ ,)L.^<  
[ &TbnZnv  
  cout << _1 <<   " , " !wrl.A/P  
] Dz)bP{iq"  
.while_( -- _1), bi^LpyEn  
cout << var( " \n " ) i6m;2 UAa  
) U(./LrM05  
); kX1hcAa  
zMrZ[AU  
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: t*Q12Q  
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 fWm;cDM H  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 wq]nz!  
那么我们就照着这个思路来实现吧: y i@61XI  
dl{3fldb  
v;K\#uc_  
template < typename Cond, typename Actor > JmYi&  
class do_while "E2 g7n&  
  { . ~|^du<X  
Cond cd; 0t4i'??  
Actor act; F"23>3  
public : v!`M=0k  
template < typename T > QW2% Gv:  
  struct result_1 <E\BKC%M  
  { w\t{'  
  typedef int result_type; &2\.6rb.  
} ; ~`N|sI,  
G8oQSo;D  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} \+Cp<Hv+  
xD lC]loi7  
template < typename T > :,VyOmf  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const K->p&6s  
  { hcaH   
  do %)aDh }  
    { xEiW]Eo  
  act(t); xU rfH$$!`  
  } ;8 b f5  
  while (cd(t)); 2=3iA09px  
  return   0 ; L:^'cl} G  
} Vk_L*lcN  
} ; (~#PzE :  
L,kF]  
sU}e78mh  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). \R#XSW,  
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。 q5RLIstQ\  
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。 etDB|(,z  
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。 (8ymQ!aY  
下面就是产生这个functor的类: |n &6z  
gVl#pVO`N  
h'jnc.  
template < typename Actor > yWK[@;S]%  
class do_while_actor "iydXV=Q  
  { o4Ba l^=[  
Actor act; V?rI,'F>N  
public : ]JM9 ^F  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} HxM-VK '  
uIPR*9~6o  
template < typename Cond > kdo)y(fn@  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; BW*zj=N%  
} ; !kz\ {  
,#m\W8j  
}ps6}_FE  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 C eg6 o &^  
最后,是那个do_ u@|yw)  
oyd{}$71d  
m8f_w  
class do_while_invoker U--ER r8  
  { [zfGDMG&  
public : oy |@m|J  
template < typename Actor > ~lL($rE  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const %$}iM<  
  { qy]-YJZ  
  return do_while_actor < Actor > (act); b13>>'BMB  
} #*`|}_6L  
} do_; 8_ LDS  
r#j*vO '  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? :=8vy  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 RU'J!-w{  
最后来说说怎么处理break和continue HvngjP{>  
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。 I[|I\tW  
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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