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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda [^YA=K hu  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 BqK(DH^9N  
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, 0#o/^Ah  
/b#l^x:j  
5&Ts7& .  
bpAv1udX-W  
  class filler o +B:#@9?  
  { h&&6r\4/|  
public : bPK Ow<  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} 5K%SL1N  
} ; #18FA|   
-_OS%ARa  
YIhm$A"z0"  
这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决: >4` dy  
zw<p74DH  
u^Ku;RQo  
PQmq5N6  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); ;h=*!7:  
uQ$^;Pr  
'wasZ b<^  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 D B526O* [  
W<ZK,kv  
O)|P,?  
AFvgbn8Qh  
二. 战前分析 T  VmH  
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。 Xl7aGlH  
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 Dn9w@KO  
g1E~+@  
^)!F9h+  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); u6V/JI}g  
  /* --------------------------------------------- */ @!N-RQ&A  
vector < int *> vp( 10 ); }T^cEfX  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); >Hb^P)3  
/* --------------------------------------------- */ mbRq JT>@  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); N]EcEM#  
/* --------------------------------------------- */ JG[o"&Sd  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); -$VZte x  
  /* --------------------------------------------- */ d,vNem-Z*L  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); kv,%(en]  
/* --------------------------------------------- */ u=F+(NE"  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); X[s8X!#  
5Z/GK2[HL  
0 S_':r   
_-!sBK+F  
看了之后,我们可以思考一些问题: L TV{{Z+  
1._1, _2是什么? z{"2S="  
显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。 iB0WEj[?  
2._1 = 1是在做什么? Ab%;Z5$fr  
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。 7'-Lp@an  
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。 -4w=s|#.\  
Sd/?&  
/){KOCBl;  
三. 动工 {Sl57!U5  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: (iJ1 ;x  
(`>voi<^  
u<q :$  
pMg3fUIM  
template < typename T > [ xOzzp4  
class assignment u~ ~R9.  
  { k%wn0Erd  
T value; RCTQhTy=  
public : &mj6rIz  
assignment( const T & v) : value(v) {} |4mpohX  
template < typename T2 > &R|/t :DN  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } scuHmY0  
} ; ~U(,TjJb  
'}g*!jL  
f)c~cJz<q  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 {U 'd}Q  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment ihh4pD27g  
#po5_dE\*  
g~7Ri-"  
}>^Q'BW;65  
  class holder i,V;xB2  
  { xvzr:p P  
public : P o jmC  
template < typename T > e{;OSk`x  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const O3N0YGhJ  
  { +,:du*C  
  return assignment < T > (t); A*. /,KT  
} AC O)Dt(Y  
} ; uj%skOD6Z  
!zPG? q]3  
%}86D[PF  
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: RH}A  
K.G$]H  
  static holder _1; ,+qVu,  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 vA$o~?a]/  
r'CM  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); s[8@*/ds  
而不用手动写一个函数对象。 Q^p|Ldj  
ZcuA6#3B  
[Q\GxX.  
iv phlw  
四. 问题分析 79\Jx iSB  
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。 $?,a[79  
1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。 V{|}}b?w?  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 h25G/`  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 H Te<x  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 )}TLC 2%  
,>t69 Ad  
五. 问题1:一致性 e*+F pW@  
首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?| %/>xO3"T  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 K1V#cB WO  
[1Ydo`  
struct holder GDYFU* 0  
  { }HE6aF62O  
  // 2F%W8Y 3  
  template < typename T > ;q0uE:^ S  
T &   operator ()( const T & r) const Mv c`)_Md  
  { CG'.:` t  
  return (T & )r; H+ h07\? %  
} `h}q Eo`  
} ; D>Gt]s  
E;21?`x5  
这样的话assignment也必须相应改动: >NB?& |  
rF\ "w0J_  
template < typename Left, typename Right > 2,aPr:]  
class assignment ogFKUD*h&>  
  { n.hv!W0  
Left l; @"T"7c?Cv  
Right r; Ll MpS<2NO  
public : 2MA]jT  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} GE|+fYVM-$  
template < typename T2 > zrVC8Wb  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } s4_/&h  
} ; :';L/x>  
vIvVq:6_3  
同时,holder的operator=也需要改动: @\&m+;6  
PpLU  
template < typename T > KJE[+R H+z  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const qo)?8kx>l  
  { Ev!{n  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); T]Nu)  
} ]nhr+;of/-  
>:=|L%]s;\  
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。 ~) ?  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 n;R#,!<P  
:Q+5,v-c  
return l(rhs) = r; iut`7  
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。 7VK}Dy/Vvn  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: bslrqUk_`=  
k`".  
template < typename Tp > c`x7u}C  
class constant_t }FF W|f  
  { C@N1ljXJT  
  const Tp t; #S%Q*k<hw  
public : ,:+d g(\r  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} DoC(Z)o  
template < typename T > fAZiC+  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const 9;F bnp'  
  { $4jell  
  return t; 1B*WfP~  
} IPuA#C  
} ; .^) UO  
Cw5%\K$=  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 z9W`FBg  
下面就可以修改holder的operator=了 tgL$"chj@x  
uH3D{4   
template < typename T > FZB~|3eq{  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const )a}"^1  
  { ,wwZI`>-  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); 0=wK:Ex  
} #6Xs.*b5C  
ch5s<x#CE  
同时也要修改assignment的operator() .@iFa3  
p}Fs'l?7Rq  
template < typename T2 > qDWsvx]  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } 1Xy]D  
现在代码看起来就很一致了。 w",? Bef  
AvR2_  
六. 问题2:链式操作 v+6@ cC  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 /8@m<CW2Y  
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。 7dihVvL $  
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。 ()PKw,pD  
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。 \EoX8b}$b0  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct ^EVc95|Z  
DOm[*1@^  
template < typename T > OEdJc\n_R  
struct result_1 S)He$B$pp  
  { 4VN aq<8  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; ! BU)K'mj  
} ; 3*DXE9gA9  
\^*< y-jL  
那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为: 5p?!ni9  
O?bK%P]ay  
template < typename T > ,]R8(bD)  
struct   ref ~;-9X|  
  { j-]&'-h}#  
typedef T & reference; ;??ohA"{5  
} ; vUQFQ  
template < typename T > :ZdUx  
struct   ref < T &> 4dH}g~[P9  
  { }:iBx  
typedef T & reference; zIQzmvf  
} ; Al)$An-  
?y},,  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: x:K?\<  
Ft%hh|$5y  
template < typename T > ]/]ju$l9Z  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const 5/ecaAB2  
  { ~>ME'D~  
  return l(t) = r(t); <*'cf2Q$Av  
} +2cs#i  
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。 jSt mS2n  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 !7H6i#g*  
"5DJu ~  
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 4h 5_M8I  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: _|c&@M  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 8 ?TKN~ja  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 "#^MUQ!a  
最后的布局是: XOr fs sj  
                Add p(3sgY1  
              /   \ vg%QXaM  
            Divide   5 v<rF'D2  
            /   \ /dHs &SU,  
          _1     3 D\L!F6taS  
似乎一切都解决了?不。 ,j9 80/  
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。 ol!86rky  
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。 G^h_ YjR`*  
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: H~+xB1  
1 0N,?a  
template < typename Right > ?_4^le[;  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const f>iuHR*EXB  
Right & rt) const c;!g  
  { #;j9}N  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); ^KHLBSc:  
} 5rN _jC*U  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 Ghv{'5w  
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。 >S&U.  
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。 UOI^c  
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。 eqzTQen8q  
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。 cK}Pf+r>  
且慢,也许立刻就有人跳出来说:这样的话那个XXX怎么写呢?这样不是会导致循环依赖么?这样不是会有downcast么? +mWjBY  
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&J}s;  
sWxK~Yg  
template < class Action > 0<P(M:a  
class picker : public Action }""p)Y&  
  { jn=ug42d  
public : X\A]"su  
picker( const Action & act) : Action(act) {} S=9E@(]  
  // all the operator overloaded pDDG_4E>  
} ; (KF7zP  
edN8-P(  
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。 z[ #6-T &  
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: *FPg#a+  
FLbZ9pX}  
template < typename Right > ,VG9)K 1K  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const ./iXyta  
  { wXCyj+XB*  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); u8uW9 <  
} ]7<m1Lg  
8&Wx@QI  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > 6Kht:WE  
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。 Vu|dV\N0*  
rt;gC[3\  
template < typename T >   struct picker_maker %Rn:G K  
  { +FBi5h  
typedef picker < constant_t < T >   > result; 'Kd7l}e!  
} ; 03"#J2b  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > KZ\dB;W< |  
  { "o==4?*L  
typedef picker < T > result; ^Ezcy?  
} ; Em9my2oE  
z|%Bh  
下面总的结构就有了: Jk~UEqr+  
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。 ,lP7 ri  
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。 VD4S_qx  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 wz@/5c/u  
至此链式操作完美实现。 [J:zE&aj  
h9Z[z73_a  
EFNdiv$wF  
七. 问题3 bXm :]?  
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。 g\j>qUjs%Q  
6m\*]nOy4  
template < typename T1, typename T2 > 3Pa3f >}-  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const v['AB4  
  { { "}+V`O{  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); C&FN#B  
} `x< 0A  
, Z4p0M  
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: $uTlbAuv  
Lqq*Nr  
template < typename T1, typename T2 > HMQ 'b(a'  
struct result_2 k$?&]! <o  
  { .yG8B:7N2  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; P69>gBZYD  
} ; l [x%I  
TA<hj[-8  
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? Do(P dF6A  
这个差事就留给了holder自己。 k~ZBJ+ 94  
    kU>#1 He  
UzN8G$92qF  
template < int Order > {MA@ A5  
class holder; yCZ2^P!a  
template <> ul}4p{ m[  
class holder < 1 > 0yKwH\S  
  { H2s*s[T -  
public : ;q'DGzh  
template < typename T > `7F@6n   
  struct result_1 +i2YX7Of  
  { +6wx58.B&  
  typedef T & result; ho(5r5SNE  
} ; PlF89-  
template < typename T1, typename T2 > [Aa[&RX+9  
  struct result_2 Ae3,W  
  { '[ @F%  
  typedef T1 & result; .59KE]u  
} ; 4;",@}  
template < typename T > 4|I7:~  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const 70d] d+M|  
  { k{zs578h2  
  return (T & )r; SxnIX/]J  
} .Gjr`6R  
template < typename T1, typename T2 > YLD-SS[/>  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const [BJ$|[11  
  { s0_-1VU  
  return (T1 & )r1; +"TI_tK, S  
} ^cfkP(Y3kx  
} ; (R9QBZP5  
5@GD} oAn6  
template <> A%.J%[MVz  
class holder < 2 > jdV .{8@  
  { Tz+HIUIxF  
public : |) x'  
template < typename T > f)p>nW?Z  
  struct result_1 =$&7IQ?  
  { ^D% }V-"  
  typedef T & result; Z[DetRc-  
} ; x*5 Ch~<k  
template < typename T1, typename T2 > BG(R=, 7  
  struct result_2 :w?:WH?2L  
  { 8@9hU`H8l  
  typedef T2 & result; OpWC2t)  
} ; )nf=eU4|  
template < typename T > 8MYLXW6  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const +1E?He:iQ  
  { X|lElN  
  return (T & )r; 4GMa5]Ft  
} _QC?:mv6-  
template < typename T1, typename T2 > Tx|SAa=V  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const `'A(`. CL  
  { ,v$2'm)V  
  return (T2 & )r2; 1kz9>;Ud6  
} doxdRYKL  
} ; 97:t29N  
35]j;8N:  
J_y<0zF**  
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> >。 ft~|  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: !0!P.Q8>&  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: }5TfQV6  
Z>>gXh<e[  
return l(i, j) = r(i, j); Z=e[ !c  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) N+C%Z[gt[  
q:EzKrE  
  return ( int & )i; 0x3 h8fs  
  return ( int & )j; O&rD4#  
最后执行i = j; eCPKpVhP  
可见,参数被正确的选择了。 6\)8mK  
Q*mMF@-:  
m-Z'K_oQ  
G>_42Rp  
B4\:2hBq  
八. 中期总结 LoV*YSDAY  
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: n!CP_  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 -Z/6;2Q  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 c*M)DO`y;h  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor ]$?zT`>(F  
Y_Z &p#Q!  
eK=m02  
R.T?ZF  
NejsI un%  
b Q9"GO<X  
九. 简化 Chb 4VoE  
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。 ~' Qpf 8)  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 vBCZ/F[  
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: 9>.<+b(>!'  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 F-reb5pt.=  
  +-*/&|^等 8Jib|#!  
2. 返回引用。 mAYr<=  
  =,各种复合赋值等 9rf|r 3  
3. 返回固定类型。 l;][Q]Z@V  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) &]"_pc/>m  
4. 原样返回。 c@ZkX]g  
  operator, MSYLkQ}_b  
5. 返回解引用的类型。 u%gm+NneK  
  operator*(单目) $V{- @=  
6. 返回地址。 P7BJ?x  
  operator&(单目) K9z_=c+  
7. 下表访问返回类型。 G7kFo6Cb  
  operator[] 1 Q0Yer  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 )*$  
  operator<<和operator>> m|?" k38  
9>$%F;JP44  
OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。 3/SqXu  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: BB73' W8y  
)l!&i?h%  
template < typename Left > xdTzG4  
struct value_return  h?pGw1Q  
  { ~]_jKe4W  
template < typename T > t&Y^W <  
  struct result_1 dv4r\ R^  
  { Kjca>/id  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; yn ?U7`V  
} ; /wCxf5q0  
n4d(`  
template < typename T1, typename T2 > WG[0$j  
  struct result_2 YWBP'Mo  
  { hwol7B>   
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; bM3'm$34  
} ; MgK(gL/&[  
} ; s7)# NT2  
=B{$U~}  
T?}=k{C]  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait "F.J>QBd  
BKjPmrZ|  
下面我们来剥离functor中的operator() CYic_rF$  
首先operator里面的代码全是下面的形式: WZO 0u  
k3|9U'r!c  
return l(t) op r(t) ,vY I O  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) r Xk   
return op l(t) ?Kz` O>"6  
return op l(t1, t2) [.#$hOsNR  
return l(t) op x?k |i}Q  
return l(t1, t2) op $YO]IK$  
return l(t)[r(t)] P*^UU\x'4I  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] -){^ Q:u  
MS^hsUj}  
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: vH\nL>r  
单目: return f(l(t), r(t)); P6Z,ci17  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); }j<_JI  
双目: return f(l(t)); WAXrA$:3J  
return f(l(t1, t2)); BO cEL%+  
下面就是f的实现,以operator/为例 AE@Rn(1.  
Ita!07  
struct meta_divide L$07u{Q  
  { rO >wX_  
template < typename T1, typename T2 > k/rkJ|i+p  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) -8J@r2\  
  { p.7p,CyB  
  return t1 / t2; C4d1*IQk  
} @[ N~;>  
} ; sN/Xofh  
[~H`9Ab=  
这个工作可以让宏来做: T//+&Sk[  
:r+ 1>F$o  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ H ;}ue  
template < typename T1, typename T2 > \ \}&w/.T  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; .TU15AAc  
以后可以直接用 5N}|VGN  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) 6E%k{ r  
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 uPD_s[  
(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。。。) E$fy*enON  
=7Gi4X%  
Zl/+HU~  
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 X7!A(q+h  
E)SOcM)  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > ;{u#~d}  
class unary_op : public Rettype lcLxqnv  
  { !: [` V!{  
    Left l; <t2?Oii;  
public : C /VXyl@o  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} qoq<dCt3  
TV2:5@33  
template < typename T > [_GR'x'0x  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const c'4 \F9  
      { Yhdt8[ 2  
      return FuncType::execute(l(t)); 4ov~y1Da)  
    } ?|F;x"  
wn.0U  
    template < typename T1, typename T2 > Hh/#pGf2  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ^E8Hv  
      { <AXYqH7%A  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); Eu}A{[^\  
    } ` OK }q  
} ; P,], N)  
*gKr1}M  
UY^f|f&  
同样还可以申明一个binary_op t38T0Ao  
#@`^  .  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > %iML??S  
class binary_op : public Rettype  HuC lO  
  { AY]nc# zz  
    Left l; jV8><5C  
Right r; YLr2j 7  
public : q3:' 69  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} r-uIFhV^  
;W"[,#2TM  
template < typename T > w|ei*L  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const UJ&,9}L8  
      { x F#)T *  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); r3)t5P*_  
    } vUNE! j  
@ vudeaup  
    template < typename T1, typename T2 > {,X(fJ  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 1gr jK.x  
      { kDQXP p  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); K!mgh7Dx  
    } 4]R3*F  
} ; q fe#kF9  
t$2{U  
XUHY.M  
很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮 `z.#O\@o  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 |szfup~5es  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) XQPJ(.G  
那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。 ZvJx01F{  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! V _,*  
如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。 bHNaaif}P  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 TjdYCk]'  
这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan) b/`' ?| C  
下面是修改过的unary_op cPSpPx  
Dr<Bd;)  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > ^S @b*  
class unary_op ,`b9c=6;  
  { x$*OglaS  
Left l; rjzRH  
  xOH@V4z:  
public : 8?!Vr1x  
Rz<fz"/2<  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} t!LvV.g+  
K[H$qJmPX  
template < typename T > ~yV0SpL  
  struct result_1 !% Md9Mu!o  
  { d!cx%[  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; b%6 _LK[  
} ; Rh|&{Tf  
BH^q.p_#>X  
template < typename T1, typename T2 > `B~%TEvMh  
  struct result_2 D KOdqTW  
  { E*zk?G|  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; MLl:)W*  
} ; <v?-$3YT  
C|+5F,D  
template < typename T1, typename T2 > SrxX-Hir  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ]4PG[9J@  
  { !#QD;,SE+  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); MWB?V?qPSC  
} rz(DZV  
2B|3`trY4x  
template < typename T > F-m1GG0s  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const p-Z5{by  
  { TA*49Qp  
  return OpClass::execute(lt(t)); |dvcDx0|K  
} V'8 (}(s/  
2ma.zI@^u9  
} ;  )57OZ  
&A>J>b  
RSy1 wp4W  
该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug I>:'5V  
好啦,现在才真正完美了。 T ^uBMDYe  
现在在picker里面就可以这么添加了: *ood3M[M^  
8I*fPf  
template < typename Right > /%~`B[4F  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const s`TfNwDvU  
  { 0=~Ji_5mB  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); xZ .:H&0G  
} 'Z';$N ]  
有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。 ~*&_zPTN  
{Tx+m;5F  
&_ber ad  
= fm/l-P@  
cOIshT1  
十. bind $uboOfS83G  
既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。 a XwFQ,  
先来分析一下一段例子 FJ/kumq  
w(VH>t  
zdtzR<X   
int foo( int x, int y) { return x - y;} R5Ti|k.~Y"  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 Xf:-K(%e  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 NVP~`sxiZ  
可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。 *5wb8 [  
我们来写个简单的。 Dp>/lkk.  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: =>&d[G[m!  
对于函数对象类的版本: nlh%O@,  
th !Gc  
template < typename Func > Dzb@H$BQ7  
struct functor_trait ;vuok]@  
  { " @.hz@>  
typedef typename Func::result_type result_type; &r jMGk"&  
} ; >[NNu Y~  
对于无参数函数的版本: k: D<Q  
a&9+<  
template < typename Ret > %G>*Pez %  
struct functor_trait < Ret ( * )() > r-=#C1eY&  
  { p9fx~[_5/  
typedef Ret result_type; g\d|/HV K  
} ; zGA#7W2?0  
对于单参数函数的版本: (FP- K  
S9-FKjU  
template < typename Ret, typename V1 > j&u{a[Y/}  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > whr[rWt@>  
  { </Ja@%  
typedef Ret result_type; "RiY#=}sm  
} ; W A-\2  
对于双参数函数的版本: qo/`9%^E?  
w_PnEJa9  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > C,&r7  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > /U+0T>(HS  
  { VM88#^  
typedef Ret result_type; ZDMS:w.'T  
} ; *i?#hTw  
等等。。。 274F+X  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy "KSzn  
"K;f[&xO,o  
template < typename Func > w`x4i fZ0q  
struct func_return ,'Zs")Ydp  
  { t,Ss3  
template < typename T > IN~Q(A]Z%  
  struct result_1 16Cd0[h?  
  { @vs+)aRa  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; dv1Y2[  
} ; k> SPtiAs  
hR(\%p  
template < typename T1, typename T2 > lf-1;6nyk"  
  struct result_2 #? u#=]  
  { #%5[8~&  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; C;>!SRCp  
} ; 6 b-'Hui+  
} ; 3qggdi  
)&Af[m S  
#\1)Tu%-  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 &!N9.e:-]  
oR[-F+__  
template < typename Func, typename aPicker > NpI "XQ  
class binder_1 3:qn\"Hj  
  { K-<<s  
Func fn; m9Xauk$(  
aPicker pk; A s"% u  
public : &1 t84p:^=  
[SJ3FZ<  
template < typename T > &uP,w#  
  struct result_1 <!;NJLe`  
  { ;2N: =Rv  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; GBSuTu8  
} ; B5v5D[ o5  
Xnc?oT+  
template < typename T1, typename T2 > -RI&uFqOI  
  struct result_2 o3C GG  
  { ,B2p\  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; LiyR,e  
} ; zt!)7HBo  
MMU>55+-  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} T0|hp7WM  
!:2_y'hA  
template < typename T > Mh "iyDGA  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 2=IZD `{!  
  { {iXQUj  
  return fn(pk(t)); =C#22xqQ.  
} T3bYj|rh=  
template < typename T1, typename T2 > z?<Xx?Kk  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const fD<0V  
  { Uc<BLu;  
  return fn(pk(t1, t2)); ^Ycn&`s  
} x~?|bnM#3  
} ; s{uSU1lQn  
`D $ "K1u  
kF-7OX0)  
一目了然不是么? h^v+d*R N  
最后实现bind pnpf/T{xpM  
f]NaQ!. 7  
v8U&{pD,  
template < typename Func, typename aPicker > w&e q *q  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) NqC}}N\,  
  { ]|QA`5=$  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); $Zn>W@\  
} m`&6[[)6~  
m$`4.>J  
2个以上参数的bind可以同理实现。 J3 xi5S  
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。 MjW{JR)I  
;"2(e7ir  
十一. phoenix \SooIEl@  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: byHXRA)39  
'tDVSj  
for_each(v.begin(), v.end(), 1`2lq~=GV  
( =>*9"k%m  
do_ Ask~  
[ YeI|&FMX  
  cout << _1 <<   " , " ~p{ fl?  
] N&G; `  
.while_( -- _1), /6FPiASbS  
cout << var( " \n " ) V^kl_!@  
) i\zN1T_  
); b6^#{))"  
+7Qj%x\  
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: & &:ZY4`  
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 e@DVf  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 snVeOe#'S  
那么我们就照着这个思路来实现吧: 6'|NALW  
6C- !^8[f  
&ER,;^H `6  
template < typename Cond, typename Actor > )2?A|f8  
class do_while 'ALe>\WO  
  { pAH 9  
Cond cd; #{~3bgY  
Actor act; A}CpyRVCn  
public : 9R N ge;*  
template < typename T > J';XAB }  
  struct result_1 &!? qSi~V  
  { 6AKT -r.  
  typedef int result_type; GE#LcCa  
} ; -O6\!Wo=-  
eB5<N?;s  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} T2}ccnDi  
Ip*[H#h  
template < typename T > 7VA6J-T  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const vb2aj!8_?  
  { @,SN8K0T  
  do PF] Vt  
    { 7J$Yd976  
  act(t); sX#7;,Ft7  
  } l`vr({A  
  while (cd(t)); &$.x1$%  
  return   0 ; l]mn4cn3  
} 0@2pw2{Ru  
} ; eo'C)j# U  
5U.,iQ(d  
>}B~~C;  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). q^+Z>   
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。 OuU]A[r  
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。 WyJXT.  
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。 %M;{+90p>t  
下面就是产生这个functor的类: ATf{;S}  
g<PdiVp+  
<=&7*8u0+  
template < typename Actor > b6gD*w <  
class do_while_actor -Q P&A >]7  
  { :@q9ll`6u  
Actor act; OvW/{  
public : :Qklbd[9qF  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} oxL4* bqZ  
vh6#Bc)i%w  
template < typename Cond > 4r>buEU  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; ]<\; -i)  
} ; dM3V2TT  
X5eTj  
o*1t)HL<  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 7Om)uUjU4  
最后,是那个do_ {T[/B"QZG  
}V % b  
 LYX\#  
class do_while_invoker hX@.k|Yd  
  { r&-I r3[  
public : @OPyT  
template < typename Actor > S+C^7# lT  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const "RJf2~(ZX  
  { $\@yH^hL  
  return do_while_actor < Actor > (act); a4M`Bk;mb  
} :}18G}B  
} do_; ^6 sT$set  
J8yi#A>+  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? Zm@ O[:~  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 #Rdq^TGMi;  
最后来说说怎么处理break和continue R4|<Vp<U2  
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。 4r [T pb  
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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