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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda v_yw@  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 &j;wCvE4+  
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, ez7A4>/  
2_>N/Z4T  
{4l8}w  
;xy"\S]  
  class filler [|v][Hwv  
  { \P[Y`LYL  
public : kBS9tKBWg  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} q9B$" n  
} ; }H53~@WP>  
Lw1Yvtn  
%mW{n8W3{  
这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决: 59LG{R2  
Usvl}{L[  
d z|or9&  
28-RC>,@}  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); {$oj.V 4  
&0d# Y]D4`  
b 1c y$I  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 e+EQ]<M  
 8$=n j  
@@f"%2ZR[  
GC-5X`Sq  
二. 战前分析 GblA9F7  
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。 Y/F6\oh  
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 KR} ?H#%  
9+|$$)  
KM, \  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); Cp\6W[2+B  
  /* --------------------------------------------- */ poE0{HOU  
vector < int *> vp( 10 ); ~g91Pr   
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); #<fRE"v:Q  
/* --------------------------------------------- */ ZtNN<7  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); cZ,b?I"Q%  
/* --------------------------------------------- */ Xg6Jh``  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); 9X6h  
  /* --------------------------------------------- */ Ov@gh kr  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); 2Ah#<k-gC;  
/* --------------------------------------------- */  1~gnc|?  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); l$KA)xbI  
<)Dj9' _J  
X0HZH?V+  
MpT8" /.]A  
看了之后,我们可以思考一些问题: Q0sI(V#  
1._1, _2是什么? hgG9m[?K  
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。 : $1?i)  
2._1 = 1是在做什么? 8S TvCH"Z_  
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。 "x0^#AVg  
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。 b/K PaNv  
z(ONv#}p  
[jQp~&nY  
三. 动工 &u."A3(  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: CO/]wS  
`v!urE/gg%  
%@b0[ZC  
h,:m~0gmj  
template < typename T > ]h`&&Bqt  
class assignment .vf'YNQ%  
  { mY|)KJ  
T value; P}}* Q7P  
public : l:~/<`o  
assignment( const T & v) : value(v) {} J3V= 46Yc  
template < typename T2 > fUWG*o9  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } /xBb[44z8  
} ; !/b>sN}  
n` _{9R  
,&A7iO  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 RMV/&85?y  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment 6yG^p]zZ  
g{)dP!}  
C}j"Qi`  
N{!i=A  
  class holder {lzWrUGO  
  { UW={[h{.|@  
public : @D[_}JE  
template < typename T > Y1\}5k{>  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const &&8x%Pml  
  { !qQl@j O  
  return assignment < T > (t); eS^7A}*wd-  
} )u&|_&g{}J  
} ; d'gfQlDny  
nF]W,@u"h  
NN{?z!  
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: yPBZc h%-  
.NC!7+1m  
  static holder _1; s]0{a.Cpv  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 !PlEO 2at  
Dj?> <@  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); [85spub&}  
而不用手动写一个函数对象。 ( $MlXBI  
@gEUm_#HTs  
D/gw .XYL  
.hb:s,0mP  
四. 问题分析 5 V~oIL  
虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。 C 82omL  
1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。 Qy<P463A(l  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 wU36sCo  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 ~vhE|f  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 BwEN~2u6  
_.Nbt(mz  
五. 问题1:一致性 SHxNr(wJ<Q  
首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?| wW P}C D  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 |^I0dR/w:  
gs[uD5oo<  
struct holder %wg -=;d4  
  { &t@jl\ND  
  // S3%FHS  
  template < typename T >  -);Wfs  
T &   operator ()( const T & r) const \:'/'^=#|  
  { {z5--TogJ  
  return (T & )r; r +i($ jMs  
} I]t!xA~  
} ; {<p?2E  
| j`@eF/"  
这样的话assignment也必须相应改动: 8'[7 )I=  
-Cpl?Io`r5  
template < typename Left, typename Right > eK=xrk  
class assignment YlQ=5u^+  
  { d"mkL-  
Left l; =o(5_S.u;  
Right r; `AtBtjs RV  
public : IMFDM."s  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} t|\%VC  
template < typename T2 > I*{ nP)^9  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } LmrfN?5  
} ; y2dCEmhY  
5lmHotj#  
同时,holder的operator=也需要改动: kCF>nt@  
dq6m>;`  
template < typename T > _/$Bpr{R  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const (N6i4 g6  
  { k Z .gO  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); }'V5/>m[  
} [PM 2\#K  
k,6f &#x  
好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。 jD]~ AwRJ  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 N^G Mp,8  
,eW%{[g(  
return l(rhs) = r; ^ogt+6c  
在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。 GW@;}m(  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: iN\4gQ!  
N,AQsloL7  
template < typename Tp > NO>w+-dGS  
class constant_t 85$m[+md  
  { dr}`H,X"3  
  const Tp t; x,+{9  
public : |bHelD|  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} .t-4o<7 3  
template < typename T > TDKki(o=~  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const BLdvyVFx  
  { ]i)c{y  
  return t; }O5i/#.lR  
} PI)+Jr%L  
} ; (O?.)jEW(.  
d#Y^>"|$.  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 P>C~ i:4n  
下面就可以修改holder的operator=了 29"'K.r  
W~; `WR;.  
template < typename T > Lc,Pom  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const ~9]hV7y5C  
  { w~A{(- dx  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); hGe/ ;@%  
} dJoaCf`w  
~s*)f.l  
同时也要修改assignment的operator() X6X $Pve  
e7Z32P0ls  
template < typename T2 > Q7\w+ANf0  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } [< ?s?Ci  
现在代码看起来就很一致了。 ;>yxNGV`  
&*,#5.  
六. 问题2:链式操作 wC+u73599  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 *[Tz![|  
其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。 - >-KCd1b  
事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。 H3 ^},.  
比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。 n8 i] z  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct @7]yl&LZ  
4<Utmr  
template < typename T > .CABH,Po:  
struct result_1 Gbr=+AT  
  { GL#up  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; k8[n+^  
} ; mbxZL<ua  
h$>-.-  
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: [)M%cyQ  
+H-6eP  
template < typename T > ;kQhx6Z  
struct   ref DDP/DD;n}r  
  { xd?f2=dd~h  
typedef T & reference; m)t;9J5  
} ; b9J_1Gl]  
template < typename T > XB^'K2  
struct   ref < T &> z6=Z\P+  
  { Oi'5ytsES  
typedef T & reference; ,+DG2u  
} ; 8,4"uuI  
{ ]{/t-=  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: /<=u\e'rE  
QL&ZjSN  
template < typename T > ]Ji.Zk  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const v5#j Z$<F  
  { uM IIYS  
  return l(t) = r(t); wedbx00o  
} wr/"yQA]  
可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。 qZtzO2Mt  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 EzM ?Nft  
v!6  c0a  
有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么 P6-s0]-g  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: DS(}<HK{  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 l'-Bu(  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 s4y73-J^.v  
最后的布局是: 5h=}j  
                Add !}#8)?p  
              /   \ '4+ ur`  
            Divide   5 -hGk?_Nqa/  
            /   \ 6 l|DU7i  
          _1     3 9k '7832u  
似乎一切都解决了?不。 _LEK%  
你可以想象一下一个完整的Lambda库,它必然能够重载C++几乎所有的操作符。假设其重载了10个操作符,那么至少会有10个代表这些操作符的functor类。大体上来讲,每一种操作符所对应的functor都应当能够由链式操作产生别的任意一种操作符所对应的functor。(例如:*_1 = 2既是由operator*的functor产生operator=的functor)。可想而知这样一共能产生10*10=100种产生方式。这是对编码的一个大挑战。 #uG%j  
如何简化这个问题呢?我们不妨假定,任意一种操作符的functor,都能够产生任意一种操作符的functor,这样,每一种操作符的functor都拥有一样的产生方案。如果某种转换确实是不合法的(例如:A/B=C无论如何也不可能合法),那么在试图产生新functor的时候会出现编译错误。幸好C++的模版是如果不使用就不编译的,因此这种编译错误不会干扰到正常的使用,这正是我们所要的。 6$Xzpg(o  
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: mI-]/:  
{ M4gF8(M  
template < typename Right > UT~4x|b:O  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const [I,Z2G,Jb  
Right & rt) const QC OM_$y  
  { {tuYs:  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); .Ni\\  
} 2 /\r)$ 2i  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 ArI2wM/v  
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。 ~F|+o}a `  
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。 y1eW pPJa  
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。 3</_c1~  
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。 [2!w_Iw'  
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? ) <[XtK  
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: *eTqVG.  
jjRi*^d9  
template < class Action > P6'1.R  
class picker : public Action jjB~G^n  
  { OhQgF  
public : %op**@4/t\  
picker( const Action & act) : Action(act) {} Q^9_' t}X  
  // all the operator overloaded )Pa'UGY  
} ; ah4N|zJ>v  
Ct<udO  
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。 H7&8\ FNa  
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: FF`T\&u  
 9X+V4xux  
template < typename Right > m{Wu" ;e  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const Y1W1=Uc uk  
  { urs,34h  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); .LnGL]/  
} B:yGS*.tu  
;s= l52  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > rK6l8)o  
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。 i4Q@K,$  
O'p9u@kc  
template < typename T >   struct picker_maker Uou1mZz/  
  { #?aPisV X>  
typedef picker < constant_t < T >   > result; O_ muD\  
} ; a8e6H30Sm  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > T9E+\D  
  { ]KKS"0a  
typedef picker < T > result;  c(f  
} ; ~]|6T~+]83  
ntX3Nt_n  
下面总的结构就有了: x*\Y)9Vgy  
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。 }#RakV4  
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。 zOAd~E  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 %8B}Cb&2c  
至此链式操作完美实现。 A7Cm5>Y_S  
kYP#SH/  
Ytp(aE:  
七. 问题3 $t'MSlF  
如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。 y4 #>X  
"rALt~AX  
template < typename T1, typename T2 > })H wh).  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const D :4[ ~A  
  { 1APe=tJ  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); aB2F C$z  
} 8+Lm's=W*  
+ /4A  
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: 64 wv<r]5j  
,B*EVN  
template < typename T1, typename T2 > [: n'k  
struct result_2 +5g_KS  
  { &T?RZ2  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; oz\!V*CtK  
} ; K-^\" W8  
B-Ll{k^  
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? Y!aSs3c  
这个差事就留给了holder自己。 :%_LpZ  
    g{]0sn#  
8rAg \H3E  
template < int Order > ,\W 8b-Z  
class holder; G/y5H;<9M  
template <> ]!W=^!  
class holder < 1 > A_"w^E{P  
  { U|H=Y"pL  
public : 6##_%PO<m  
template < typename T > ;0]aq0_#(  
  struct result_1 5 Aw"B  
  { [t m_Mg  
  typedef T & result; b i',j0B  
} ; :;%2BSgFU  
template < typename T1, typename T2 > K C*e/J  
  struct result_2 yM6pd U]i  
  { nK1Slg#U  
  typedef T1 & result; 1SQ3-WU s  
} ; D%[mWc@1I  
template < typename T > 1 fp?  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const F$y$'Rzu_B  
  { NR$3%0 nC6  
  return (T & )r; *nT<m\C6  
} t5^{D>S1  
template < typename T1, typename T2 > %?1ew  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const rK 8lBy:<  
  { nmee 'oEw  
  return (T1 & )r1; ol\Utq,  
} %Bj\W'V&p  
} ; "@^k)d$  
np|Sy;:  
template <> ]? c B:}  
class holder < 2 > (fH#I tf  
  { ydEoC$?0  
public : xWH.^o,"  
template < typename T > >>4qJ%bL  
  struct result_1 sU<Wnz\[  
  { 6$hQ35  
  typedef T & result; ^`i#$  
} ; etQCzYIhn  
template < typename T1, typename T2 > do hA0  
  struct result_2 1;bh^WMJ  
  { B6+khuG(  
  typedef T2 & result; GhAlx/K  
} ; N@4w! HpJ  
template < typename T > B&M%I:i  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const SBu"3ym  
  { $j%'{)gK  
  return (T & )r; L]|gZ&^  
} n1ZbRV  
template < typename T1, typename T2 > (!u~CZ;  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const ^cC,.Fdw  
  { ^ 'MT0j  
  return (T2 & )r2; 93>jr<A  
} *g"Nq+i@  
} ; 1/B>XkCJ  
U7,e/?a  
|w~nVRb  
新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。 /obfw^  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: a@K%06A;'  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: JJ-( Sl  
UkwP  
return l(i, j) = r(i, j); *}qWj_RT  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) V;VHv=9`o  
3Y4?CM&0v  
  return ( int & )i; 5+0gR &|j  
  return ( int & )j; )th<,Lo3#  
最后执行i = j; y%$AhRk*U  
可见,参数被正确的选择了。 @}u*|P*  
h%na>G  
tPWLg),  
c% -Tem'#  
T3.&R#1M8-  
八. 中期总结 caR<Kb:;*  
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: ,$L4dF3  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 IxN9&xa  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 ='r!g  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor *\a4wZ6<3  
ah$b [\#C  
`6(S^P  
?/E~/;+7=  
tyDU @M  
h|9L5  
九. 简化  R Z?jJm$  
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。 \[i1JG  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。  `,*3[  
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: CT <7mi!  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 lN 4oW3QT  
  +-*/&|^等 fCn^=8KOZ  
2. 返回引用。 r| wS<cA2  
  =,各种复合赋值等 s-!ArB,  
3. 返回固定类型。 #powub  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) yx8z4*]kH  
4. 原样返回。 @Sn(lnlB  
  operator,  :A_@,Q  
5. 返回解引用的类型。 vkV0On  
  operator*(单目) a 7 V-C  
6. 返回地址。 *!t/"b  
  operator&(单目) CJx|?yK2  
7. 下表访问返回类型。 ;u ({\K  
  operator[] ,.8KN<A2]'  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 vzAaxk%  
  operator<<和operator>> qH>d  
oUlY?x1  
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。 /)>3Nq4Zx  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: Y;M|D'y+  
1z4OI6$Af  
template < typename Left > 1~_{$5[X?  
struct value_return #$07:UJ  
  { B)g[3gQ  
template < typename T > h 0Q5-EA  
  struct result_1 !dnH 7 "  
  { OU_gdp  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; M#6W(|V/  
} ; 7hcYD!DS  
kd(8I_i@  
template < typename T1, typename T2 > 7M~K,E(7~  
  struct result_2 s WvBv  
  { ,AFu C <  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; lIS-4QX1  
} ; e{K 215  
} ; )F>#*P  
hBUn \~z  
nPl?K:(  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait b94DJzL1z  
n0 {i&[I~+  
下面我们来剥离functor中的operator() '[:D$q;  
首先operator里面的代码全是下面的形式: ~rKrpb]ow  
hd<c&7|G'  
return l(t) op r(t) g-bK|6?yz  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) 4N3R|  
return op l(t) !9r$e99R  
return op l(t1, t2) $k%2J9O  
return l(t) op 7(8;t o6(  
return l(t1, t2) op BC.87Fji/  
return l(t)[r(t)] _C?hHWSf"  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] !CT5!5T  
Qd$nH8EDY  
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: Ya"a`ozq  
单目: return f(l(t), r(t)); =s2*H8]  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); osAd1<EIC  
双目: return f(l(t)); f}f9@>.  
return f(l(t1, t2)); >*_$]E  
下面就是f的实现,以operator/为例 4F'LBS]=0  
Jhhb7uU+  
struct meta_divide 7,o7Cf2z  
  { `?_Q5lp/s  
template < typename T1, typename T2 > $|@@Qk/T  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) g |yvF-+  
  { xF'EiX~  
  return t1 / t2; q dBrQC  
} zKJ#`OhT  
} ; d#4**BM  
)23H1  
这个工作可以让宏来做: IY\5@PVZ  
"7F?@D$e  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ cf20.F{<  
template < typename T1, typename T2 > \ 7' V@+5  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; u0c1:Uv#~e  
以后可以直接用 _op}1   
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) 6iE<T&$3P  
来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数 )yZ^[uJ}3C  
(ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。) k"zv~`i'  
zE9W8:7  
&.Qrs :U  
下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体 u?(d gJ  
qi D@'Va\  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > k2tF}  
class unary_op : public Rettype P* BmHz4KL  
  { )lqAD+9Q  
    Left l; #a,PZDaE  
public : bJ {'<J  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} 9 -a0:bP  
oQVgyj.  
template < typename T > :bq8N@P/  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const Hd ={CFip  
      { A[{yCn`tM  
      return FuncType::execute(l(t)); CxW>~O:  
    } ^%{7}g&$u  
D.u{~  
    template < typename T1, typename T2 > eJX9_6m-  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const )g%d:xI  
      { `e&Suyf4B  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); FGmb<z 2p  
    } <=/hi l  
} ; L^?qOylu  
+lcbi  
4p;`C  
同样还可以申明一个binary_op :J&oX <nF^  
z,p~z*4  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > 0pd'93C  
class binary_op : public Rettype Moza".fiN  
  { H40p86@M  
    Left l; XK@E;Rv  
Right r; HBXOjr<,{  
public : 3;{kJQ  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} mNTzUoZF'@  
;'@9[N9  
template < typename T > 0=1T.4+=  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const m&,(Jla  
      { `d`T*_  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); :OT0yA=U  
    } d^ 8ZeC#  
u `6:5k  
    template < typename T1, typename T2 > !z3jTv  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const Cnh \%OW  
      { kxhWq:[c  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); 0~/_|?]`7  
    } 7[XRd9a5(  
} ; +\ .Lp 5  
Qe:seW  
CkQ3#L<2  
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 _)m]_eS._  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 0 /U{p,r6`  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) Kis"L(C  
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。 yWo; a  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! I1M%J@Cz  
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。。。 [waIi3Dv\  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 `b7t4d*  
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) Iit; F  
下面是修改过的unary_op ?IT*: A] E  
U$z-e/  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > meO:@Z0  
class unary_op )Y{L&A  
  { +',S]Edx  
Left l; +#@I~u _}D  
  &d^m 1  
public : S;#'M![8  
/@TF5]Ri  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} je=a/Y=%U{  
"J_9WUN  
template < typename T > >_T-u<E  
  struct result_1 s9DYi~/,  
  { h J)h\  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; tl^9WG  
} ; }Oq5tC@$G  
vV-`jsq20H  
template < typename T1, typename T2 > w%jII{@,  
  struct result_2 A#iV=76_  
  { ]jp6k<KF  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; 1K50Z.o&@  
} ; Y&Z.2>b  
GH$pKB  
template < typename T1, typename T2 > bP&]!jZ  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const Ean5b>\  
  { =W!/Z%^*8  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); 5K8^WK  
} $5%SNzzl  
q#9RW(o  
template < typename T > f?X)k,m  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const Y O}<Ytx  
  { /!XVHkX[  
  return OpClass::execute(lt(t)); LBDjIpR6  
} ')<hON44EX  
_ *Pf  
} ; +Q"4Migbe@  
VQOezQs\  
*#+An<iT ;  
该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug z[qDkL  
好啦,现在才真正完美了。 3 {sVVq5Y  
现在在picker里面就可以这么添加了: T'Dv.h  
a~y'RyA  
template < typename Right > "b3"TPfK  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const ":QZy8f9%  
  { aHK}sr,U  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); CryBwm  
} |[b{)s?x  
有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。 t!7-DF|N  
ZyFjFHe+  
v_GUNRs  
&`2)V;t  
P.9>z7l{  
十. bind (V2fRv  
既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。 8XE7]&)];  
先来分析一下一段例子 iSs:oH3l  
[FR`Z=%  
/R wjCUf  
int foo( int x, int y) { return x - y;} l}K37f  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 mrtb*7`$  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 6?c7$Y  
可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。 <=C!VVk4f  
我们来写个简单的。 <x>M o   
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: or}[h09qA  
对于函数对象类的版本: Z=vU}S>r|v  
OYn}5RN  
template < typename Func > FXkM#}RgNm  
struct functor_trait IF:;`r@%  
  { "oO%`:pb  
typedef typename Func::result_type result_type; /jJw0 5;L  
} ; FJ)$f?=Qd  
对于无参数函数的版本: n,WqyNt*  
B \2 SH%\  
template < typename Ret > onxLyx|A  
struct functor_trait < Ret ( * )() > GC}==^1  
  { L) T (<  
typedef Ret result_type; Qh\60f>0  
} ; a<bwzX|.  
对于单参数函数的版本: T1=fNF  
Z4 =GMXj  
template < typename Ret, typename V1 > 1o{Mck  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > 2`=7_v  
  { _KAQ}G3  
typedef Ret result_type; ]Er$*7f  
} ; ;>7De8v@@  
对于双参数函数的版本: Q*~]h;6\{d  
z!9-:  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > >e$PP8&i_T  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > TAW/zpps$  
  { h2fNuu"  
typedef Ret result_type; }:)&u|d_  
} ; #?:lb1  
等等。。。 gc$l^`+M  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy O3kA;[f;  
JDT`C2-Q  
template < typename Func > HLG"a3tt  
struct func_return 61'XgkacDS  
  { 8FY?!C  
template < typename T > H"WprHe  
  struct result_1 XlR@pr6tw  
  { c\AfaK^KF  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; ;u)I\3`*!  
} ; 1bX<$>x9u  
|@4' <4t  
template < typename T1, typename T2 > 7hPY_W y  
  struct result_2 zy }$i?  
  { v`1M[  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; 1p=]hC  
} ; xU`p|(SS-  
} ; H9e<v4 c  
2[02,FG  
\bw2u!  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 <7jW _R@  
8bld3p"^  
template < typename Func, typename aPicker > ~b8]H|<'Y  
class binder_1 P/_['7  
  { @~a%/GQ#n*  
Func fn; /9fR'EO{x  
aPicker pk; O :Tj"@h  
public : Xc&9Glf  
Qzw;i8n{  
template < typename T > /mzlH  
  struct result_1 i=2N;sAl  
  { P5 ywhw-  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; 3(80:@|  
} ; f4|rVP|x  
qUb&   
template < typename T1, typename T2 > t"oeQ*d%  
  struct result_2 92oFlEJ  
  { 8KzkB;=n  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; 13x p_j  
} ; `VguQl_,gA  
Otn1wBI  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} =@~Y12o?%  
'}Z<h?9  
template < typename T > uoh7Sz5!^  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const G]&qx`TBK  
  { 7 HYwLG:\~  
  return fn(pk(t)); @f3E`8  
} %d9uTm;  
template < typename T1, typename T2 > eTcd"Kd/  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const S3Jo>jXS "  
  { 4{|"7/PE1  
  return fn(pk(t1, t2)); ^} >w<'0  
} Ml-6OvQ7g  
} ; Ab.(7GFK  
$/Uq0U  
{]4LULq  
一目了然不是么? sK?twg;D*|  
最后实现bind HJ.-Dg5U  
KHvYUTY  
,Ma^&ypH  
template < typename Func, typename aPicker > j^RmrOg ,  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) NC6&x=!3  
  { g *+>H1}  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); [v!f<zSQK  
} _7_Y={4=`  
:?1Dko^  
2个以上参数的bind可以同理实现。 Y(Hs#Kn{  
另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。 'PW5ux@`<  
")p\q:z6  
十一. phoenix Z6MO^_m2  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: *MW\^PR?  
>uEzw4w  
for_each(v.begin(), v.end(), ]u/sphPe  
( h^P#{W!e\  
do_ ;L ^o*`  
[ g2Z`zQA7  
  cout << _1 <<   " , " }3WxZv]I}  
] aV0"~5  
.while_( -- _1), ]\HvKCN}  
cout << var( " \n " ) +^F Zq$NP  
) "qy,*{~  
); +k R4E23:  
qwAT>4  
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: &m;*<}X  
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 Bdpy:'fJn  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 l,aay-E  
那么我们就照着这个思路来实现吧: V0a3<6@4  
aw&,S"A@  
'8kP.l  
template < typename Cond, typename Actor > ~6md !o%i  
class do_while )NT*bLRPQ  
  { (A.C]hD  
Cond cd; h 'nY3GrU  
Actor act; _Y m2/3!  
public : XW92gI<O  
template < typename T > w5 Li&m  
  struct result_1 X1_5KH  
  { Bk{]g=DO  
  typedef int result_type; vtJJ#8a]  
} ; lPAQ3t!,  
SSzIih@u  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} ,|/f`Pl  
X2'0PXv>!  
template < typename T > &mM0AA'\?H  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ti,d&c_7  
  { Q\0'lQJdy  
  do E' uZA  
    { */S_Icf  
  act(t); Ab;.5O$y  
  } t sRdvFFq  
  while (cd(t)); A^SgI-y|  
  return   0 ; <IW$m!{VG  
} @IZnFHN  
} ; ~pky@O#b  
uCB=u[]y4  
;722\y(Y  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). ;-Aa|aT!  
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。 +1!ia]  
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。 >+T)#.wo&  
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。 f* wx<  
下面就是产生这个functor的类: fI|$K )K  
+LJ73 !  
u)Whr@m  
template < typename Actor > 8H`[*|{'  
class do_while_actor ;<4a*;IO  
  { <%mRSv  
Actor act; 9;If&uM  
public : uhq8   
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} ,<X9Y2B  
RPbZ(.  
template < typename Cond > AQ^u   
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; + >!;i6|  
} ; b\,+f n  
y8xE 6i  
wb ;xRP"w  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 qmP].sA  
最后,是那个do_ ]eV8b*d6  
K:WDl;8 (d  
62NsJ<#>  
class do_while_invoker b#o|6HkW  
  { ]/{)bpu  
public : q1ma%eiN  
template < typename Actor > PZzMHK?hP  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const f%8C!W]Dm  
  { "ocyK}l.?  
  return do_while_actor < Actor > (act); zKK9r~ M  
} b~cZS[S  
} do_; D)}v@je"yP  
MpOc  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? V]?R>qhgu  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 l}P=/#</T  
最后来说说怎么处理break和continue u$`a7Lp,n  
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。 lk=<A"^S  
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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