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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda FHH2  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 EVmE{XlD;  
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, =TI|uD6T  
[laX~(ND{  
ZsPBs4<p  
Ll&5#q  
  class filler aEZn6k1  
  { s.dn~|a  
public : ELNA-ZKp  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} cfe[6N  
} ; l 0b=;^6  
!r!Mq~X<=  
R}+/jh2O|  
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: LRd,7P  
tT#Q`cB  
kAk,:a;P  
#WpO9[b>  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); Q}Vho.N@=  
k~?}z.g(  
U ._1'pW  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 R;V(D3  
o_*|`E  
ptq{$Y{_  
@x J^JcE  
二. 战前分析 +`Bn]e8O  
首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。 <,hBoHZSL  
开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码 S@"=,Xj M  
D3lYy>~d5;  
".i{WyTt  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); c`}X2u]k  
  /* --------------------------------------------- */ Tk2kis(n  
vector < int *> vp( 10 ); S+>]8ZY  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); ~D=@4(f8|  
/* --------------------------------------------- */ A>g$[  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); X5/{Mx`8Oz  
/* --------------------------------------------- */ }Voh5*$E`  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); 7VXeu+-P  
  /* --------------------------------------------- */ ry]7$MQyV  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); 9G8QzIac  
/* --------------------------------------------- */ lqCn5|S]  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); W=\dsdnu*  
_~(Xd@c(  
1DcarF  
t3>r f3v  
看了之后,我们可以思考一些问题: Wkk Nyg,  
1._1, _2是什么? l9ihW^  
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。 bg*{1^  
2._1 = 1是在做什么? .nH /=  
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。 @Kr)$F  
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。 85{vz|(':  
` ;=Se_  
uRy6~'  
三. 动工 G0Eq }MyF  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: 19u? ^w  
;MJ1Q  
fx-*')  
E\S&} K,s  
template < typename T > g\)z!DQ]  
class assignment &Kp+8D*  
  { 'X,V  
T value; y#DQOY+@^#  
public : T_Y}1n|7[  
assignment( const T & v) : value(v) {} yMkd|1  
template < typename T2 > m6cW  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } 3Q}Y?rkJ5  
} ; _64@zdL+  
6I#DlAU@v  
@GtZK  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 EvmmQ  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment FO=1P7  
wS0bk<(  
5,ahKB8  
BD-=y  
  class holder XE*bRTEw  
  { 9Ol_z\5  
public : >NA7,Z2.  
template < typename T > hY 2PV7"[;  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const r&sOM_BUF  
  { tlgvBRH>  
  return assignment < T > (t); ji -1yX  
} =+S3S{\CK  
} ; mm-UQ\h  
u g"<\"  
CZRo{2!?U  
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: H`lD@q'S  
X", 0VO  
  static holder _1; i(iP}: 3  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 >o#wP  
8G] m7Z  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); _i@eOqoC  
而不用手动写一个函数对象。 PZRn6Tc  
~C7<a48x  
/.YAFH|i)"  
.r5oN+?e  
四. 问题分析 ?lN8~Ze  
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。 kseJm+Hc  
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。 YQdX>k  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 qK vr*xlC  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 RLOQ>vYY  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 )NmlV99q  
!LOors za  
五. 问题1:一致性 QsJW"4d  
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?| .`>l.gmi&  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 D *I;|.=u  
E+ 3yN\X(  
struct holder n,a5LR  
  { 6y,P4O*q  
  // 83ic@[  
  template < typename T > FEZ"\|I|  
T &   operator ()( const T & r) const vF6*c  
  { fCf#zV[  
  return (T & )r; Xu94v{u3  
} 1~5q:X  
} ; 27E9NO=  
=Cy>$/H64  
这样的话assignment也必须相应改动: BT#=Xh  
Qj<{oZp&  
template < typename Left, typename Right > JV]u(PL  
class assignment Jhsv2,8 {  
  { zP(=,)d  
Left l; rH&r6Xv[  
Right r; F\=Rm  
public : r ctSS:1  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} 8\)U|/A7  
template < typename T2 > e4=FU&RpNH  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } &xBK\  
} ; N`<4:v[P  
$TA6S+  
同时,holder的operator=也需要改动: OVUs]uK  
En,)}yI  
template < typename T > J(EaE2  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const VqClM  
  { {;iH Yr-zs  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); juCG?}di;  
} @UpC{M--Wr  
OS"{"P  
好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。 xv$)u<Ve  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 EO].qN-8  
sArje(5Eo  
return l(rhs) = r; T1(j 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。 $K?T=a;z  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: lHcZi  
`&u<aLA  
template < typename Tp > bvip bf[m<  
class constant_t 0Oc}rRH(C  
  { 8 _4l"v p  
  const Tp t; H ~[LJ5x  
public : Gpdv]SON{  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} m%oGzx+  
template < typename T > f`hyYp`d5  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const S9HBr  
  { ~*7O(8  
  return t; ~5r=FF6  
} %XJQ0CE<(  
} ; c$Xe.:QY  
='dLsh4P2N  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 cc|CC Zl  
下面就可以修改holder的operator=了 ptV4s=G2  
Pgn_9Y?<  
template < typename T > %bIsrQ~B  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const Kajkw>z  
  { 0).fBBNG  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); "_K}rI6(t  
} cT-K@dg  
\npz .g^c_  
同时也要修改assignment的operator() 4 ,p#:!  
ug^om{e-  
template < typename T2 > gB]C&Q  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } owE<7TGPI?  
现在代码看起来就很一致了。 ?. zu2  
V~OUE]]Q  
六. 问题2:链式操作 6xQ"bFm  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 O6yP qG*j  
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。 $brKl8P  
事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。 CE~r4  
比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。 f5@.^hi[  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct :3*`IB !  
z*6$&sS\>  
template < typename T > 9c#lLKrzG  
struct result_1 r2RBrZ@1  
  { {bN Y  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; Ns'FH(:  
} ; y0,Ft/D  
xM&EL>m>L  
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: G9\EZ\x!  
6 |QTS|!  
template < typename T > Ay 2b,q  
struct   ref $zdd=.!KiK  
  { F4Rr26M  
typedef T & reference; j*XjY[  
} ; F y b[{"  
template < typename T > nt7|f,_J  
struct   ref < T &> SGt5~T xj  
  { 8+9\7*  
typedef T & reference; ze&#i6S  
} ; +a-D#^ 2;  
R6 ;jY/*#  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: N8VVGPa  
6_WmCtvF  
template < typename T > 47KNT7C  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const /^Y[*5  
  {  012Lwd  
  return l(t) = r(t); yX`#s]M  
} ((qGh>*  
可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。 975 _d_U  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 avg4K*vv  
{#N%Bq}  
有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么 \6{LR&  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: P/G>/MD/l  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 )AI?x@  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 7#ofNH J  
最后的布局是: (Izf L1  
                Add /HZv  
              /   \ 9:Si] Pp+S  
            Divide   5 `%Q&</X  
            /   \ _B3zRO  
          _1     3 6x/s|RWL1  
似乎一切都解决了?不。 i3P9sdTD  
你可以想象一下一个完整的Lambda库,它必然能够重载C++几乎所有的操作符。假设其重载了10个操作符,那么至少会有10个代表这些操作符的functor类。大体上来讲,每一种操作符所对应的functor都应当能够由链式操作产生别的任意一种操作符所对应的functor。(例如:*_1 = 2既是由operator*的functor产生operator=的functor)。可想而知这样一共能产生10*10=100种产生方式。这是对编码的一个大挑战。 Tpb"uBiXoo  
如何简化这个问题呢?我们不妨假定,任意一种操作符的functor,都能够产生任意一种操作符的functor,这样,每一种操作符的functor都拥有一样的产生方案。如果某种转换确实是不合法的(例如:A/B=C无论如何也不可能合法),那么在试图产生新functor的时候会出现编译错误。幸好C++的模版是如果不使用就不编译的,因此这种编译错误不会干扰到正常的使用,这正是我们所要的。 w//omF'`  
OK,我们的方法呼之欲出了。既然所有的functor都具有一样的产生方案,那么不如大家都不要实现,等到最后统一的在所有的functor里面加上这么一系列的产生代码吧。例如,如果要添加从某functor XXX到operator=的functor的产生代码: 1 DqX:WM6  
W!91tzs:  
template < typename Right > \%TyrY+`K  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const q6R Eh;$  
Right & rt) const _lX8K:C(  
  { DHv2&zH  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); pw\P<9e=  
} }RIU8=P  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 E=]]b;u-n  
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。 >'b=YlUL  
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。 \x(^]/@  
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。 GJ,a RI  
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。 WI&lj<*  
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? R 5(F)abi  
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: H:Y&OZ  
H O*YBL  
template < class Action > cS(;Qs]Q  
class picker : public Action ezUQ> e  
  { UFw](%=&M  
public : m(_9<bc>  
picker( const Action & act) : Action(act) {} ~x#vZ=]8  
  // all the operator overloaded KP{3iUqvO  
} ; r[pF^y0   
\f%.n]>  
Picker<T>继承自T,唯一的作用就是给T添加上了各种操作符的重载函数。 +D`*\d1  
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: ?:uNN  
C?o6(p"b  
template < typename Right > (`c G  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const E oe}l   
  { 50$W0L$  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); ~=cmM  
} /iG7MC\`  
'SV7$,mK@  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > >{nH v)  
使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。 -[heV|$;  
wk @,wOt  
template < typename T >   struct picker_maker 5jZiJw(  
  { jatr/  
typedef picker < constant_t < T >   > result; |`0n"x7  
} ; fzPZ|  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > *x(Jq?5O7X  
  { Ch5+N6c^  
typedef picker < T > result; Fr [7  
} ; ppN} k)m  
.zkP~xQ~  
下面总的结构就有了: ?obm7<  
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。 >5ChcefH  
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。 #fDs[  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 tC)6  
至此链式操作完美实现。 DNP@A4~  
|5MbAqjzC  
LW:1/w&pv  
七. 问题3 <Ef[c@3  
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。 4XJiIa?  
5o 0Ch  
template < typename T1, typename T2 > E^CiOTN  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const <+tD z(  
  { {' 5qv@3  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); -d=WV:G%e  
} ^4pto$#@O:  
,hRN\Kt)p  
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: (S /F)?  
Nneo{j  
template < typename T1, typename T2 > 5?u}#zO  
struct result_2 :dnJY%/q  
  { KoBW}x9Jp  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; 0.;}]v  
} ; B\CN<<N>dD  
JAjku6  
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? S Xr%kndS  
这个差事就留给了holder自己。 *hY2.t; X  
    j*R,m1e8  
wCKj7y[  
template < int Order > iK;opA"  
class holder; @cD uhK"U}  
template <> v~)LO2y   
class holder < 1 > kOrl\_!z3  
  { )"<8K}%!  
public : ajH"Jy3A  
template < typename T > 6lFfS!ZFA  
  struct result_1 RHY4P4B<v>  
  { 5.0e~zlM -  
  typedef T & result; [(mlv42"  
} ; K_&MoyJJ9f  
template < typename T1, typename T2 > 1KE:[YQ1  
  struct result_2 _aS;!6b8W  
  { F"jt&9jg  
  typedef T1 & result; 8|g<X1H{M  
} ; vqdX^m^PY  
template < typename T > #f,y&\Xmf  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const R9o-`Wz  
  { 0 p uY"[c  
  return (T & )r; LlYTv% I  
} gzn^#3b  
template < typename T1, typename T2 >  #ToK$8  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const 1NLg _UBOK  
  { YTaLjITG  
  return (T1 & )r1; D-p.kA3MJ  
} 9$*s8}|  
} ; S ZU \i*  
V9%aBkf8w  
template <> *f+: <=i  
class holder < 2 > 8At<Wic  
  { E8[T   
public : Lxl_"k G  
template < typename T > ] ZoPQUS?  
  struct result_1 2t#L:vY  
  { fxQN+6;  
  typedef T & result; aAt>QxGQW  
} ; 'Prxocxq  
template < typename T1, typename T2 > IVxWxM*N<  
  struct result_2 7Ke&0eAw  
  { -7qIToO.  
  typedef T2 & result; 5jcte< 5I_  
} ; :$3oFN*g  
template < typename T > k ]a*&me  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const pW\'Z Rj  
  { J5M+FwZq  
  return (T & )r; G=9d&N  
} MjL)IgT  
template < typename T1, typename T2 >  vb{i  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const 5z$,6T  
  { E2wz(,@  
  return (T2 & )r2; ~%k?L4%  
} VyLH"cCv  
} ; _"a=8a06G  
^C)n$L>C0  
(]2H7X:b  
新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。 ^rNUAj9Z  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: .x83Ah`  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: +~zXDBS9  
uq3{h B#  
return l(i, j) = r(i, j); NPnHH:\;  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) 8T[ 6J{|C  
<=K qc Hb  
  return ( int & )i; <i\A_qqc/  
  return ( int & )j; )eeN1G`rDE  
最后执行i = j; -T@`hk`  
可见,参数被正确的选择了。 5N$E()m$  
x[_=#8~.1x  
IIFMYl gF  
Wzq>JNn y  
E$s/]wnr[  
八. 中期总结 ;i uQ?MR3  
目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事: ` TqSQg_l  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 + xv!$gJEj  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 sUkm|K`#  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor .1 )RW5|c  
UKd'+R]  
, $*IzL~  
'=E9En#@  
5v.DX`"  
RrrK*Fk8=  
九. 简化 [4Ll0GSp  
很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。 ]w).8=I  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 +]xFoH  
首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种: +ZsX*/TOn  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 q(o/yx{bm  
  +-*/&|^等 9;t]Hp_+K  
2. 返回引用。 Z [Xa%~5>5  
  =,各种复合赋值等  }alj[)  
3. 返回固定类型。 >>Ar$  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) `|O yRU"EK  
4. 原样返回。 @~ Dh'w2q  
  operator, t !`Jse>  
5. 返回解引用的类型。 >Q E{O.Z  
  operator*(单目) Lm*VN~2  
6. 返回地址。 R,2=&+ e  
  operator&(单目) i%Z2wP.o  
7. 下表访问返回类型。 q z&+=d@  
  operator[] S0/usC[r  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 &a)eJF]:!  
  operator<<和operator>> -cF'2Sfr  
7k%T<;V  
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。 #G]!%  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: *4Fr&^M\  
Yj(4&&Q  
template < typename Left > 1$lh"fHU  
struct value_return ;oO v/3  
  { a~LC+8|JW  
template < typename T > <G8w[hs  
  struct result_1 {i~8 :  
  { HjNxqaljt  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; ,1{Ep`  
} ; gYop--\14]  
4\5uY  
template < typename T1, typename T2 > Z{NC9  
  struct result_2 KLQTKMNv  
  { +V862R4,o  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; 9 t n!t  
} ; &:B<Q$g#  
} ; 9a$56GnW1  
(WlIwKP  
l7[7_iB&E  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait U!w1AY|  
1Y xgR}7  
下面我们来剥离functor中的operator() N)8HR9[!  
首先operator里面的代码全是下面的形式: cTZ.}eLh  
$3+PbYY  
return l(t) op r(t) wmr-}Y!9u%  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) Rs& @4_D  
return op l(t) 6~meM@  
return op l(t1, t2) ~q +[<xR\  
return l(t) op a@d=>CT$  
return l(t1, t2) op }1 vT)  
return l(t)[r(t)] c>bq%}  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] O!1TthI  
;)0w:Zn/[  
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: $.St ej1  
单目: return f(l(t), r(t)); 2Nc>6  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); YMpf+kN  
双目: return f(l(t)); "](6lB1Oe  
return f(l(t1, t2)); N^?9ZO   
下面就是f的实现,以operator/为例 v]:=K-1n  
5wtTP ;P  
struct meta_divide s0UFym 8  
  { t6N*6ld2b  
template < typename T1, typename T2 > Ac k}QzXO  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) q]& .#&h  
  { U$&hZ_A  
  return t1 / t2; ^W83ByP  
} Doze8pn  
} ; !v#xb3"/  
}71LLzG`/  
这个工作可以让宏来做: )QKf7 [:  
mo]KCi  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ :Gqy>)CxX  
template < typename T1, typename T2 > \ FeJr\|FT  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; yTM{|D]$(  
以后可以直接用 ][PzgzG  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) nCg66-3A  
来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数 sE(HZR1  
(ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。) [K~]&  
e>'H IO  
&FdWFt=X  
下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体 <T?oKOD ]  
6w3R'\9  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > K2_Qu't0$  
class unary_op : public Rettype 7;`o( [N  
  { pI`?(5iK6|  
    Left l; !SOrCMHx  
public : EER`?Sa(  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} s)A<=)w/e  
AtS;IRN@  
template < typename T > i y YJR  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const +y+"Fyl  
      { `XTh1Z\  
      return FuncType::execute(l(t)); W3W'oo  
    } < O*6 T%;  
E&$_`m;  
    template < typename T1, typename T2 > vZ7gS  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const a[bBT@f  
      { Huw\&E  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); co4h*?q  
    } 7"X>?@  
} ; [t\B6XxT  
>r/rc`Q  
5@Bu99`  
同样还可以申明一个binary_op Fh7'[>onw  
}S-DB#6  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > Yx'res4e  
class binary_op : public Rettype 2],_^XBvB  
  { S&C1TC  
    Left l; ` >!n  
Right r; fBtm%f  
public : WnFG{S{s  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} 73A)lU.  
UAF<m1  
template < typename T > Q "r_!f  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const .Jb$l$5'w  
      { $5`!Z%>/  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); 5y2? f  
    } uNbH\qd=  
h5z)Lc^  
    template < typename T1, typename T2 > C) QKPT  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const y]..= z_ql  
      { .UCt|> $  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); pqM~l&  
    } YO{GU7  
} ; g o5]<4`r  
:R6bq!  
QlFZO4 P3|  
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 ?zJpD8e  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 j;yf8Nf  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) @Fv=u  
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。 / il@`w;G  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! gsar[gZ  
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。。。 6TWWl U^e  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 {cK^,?x  
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) Sydh2d  
下面是修改过的unary_op <q)4la  
F1;lQA*7K.  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType >  , iNv'  
class unary_op ?q`0ZuAg\<  
  { z_;3H,z`  
Left l; 5OIc(YhYf  
  "}WJd$  
public : 'PZ|:9FX!  
pN6%&@) =  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} 4!62/df  
14eW4~Mr  
template < typename T > uxn)R#?  
  struct result_1 QZAB=rR  
  { ;^ wd_  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; S|V4[ssB  
} ; aeyNdMk -  
,:Jus  
template < typename T1, typename T2 >  I7+9~5p  
  struct result_2 3gWvmep1  
  { FQ%c~N  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; :pX`?Ew`g  
} ; dhg~$CVO  
gieN9S  
template < typename T1, typename T2 > N(6|yZ<J3M  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const gbOpj3  
  { -Lu)'+  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); <Tw>|cFT  
} uf<@ruN  
Tl]e%A`|  
template < typename T > v dbO(  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const GY3 Wj  
  { E9\vA*a  
  return OpClass::execute(lt(t)); "@@I!RwA  
} sKz`aqI  
2I3h M D0  
} ; C,V%B  
kNqS8R|  
v`J*ixZ7t  
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 e:E0"<  
好啦,现在才真正完美了。 5wB =>  
现在在picker里面就可以这么添加了: T#%/s?_>.  
_EnwME {@  
template < typename Right > HD,xY4q&N  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const \]Kh[z0"  
  { wHZW `  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); dG QG!l+>  
} \}6;Kf}\  
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。 V6$xcAE"</  
^L1L=c;,  
i"zuil  
f:*vr['d  
lN,/3\B  
十. bind hc (e$##  
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。 Y3kA?p0  
先来分析一下一段例子 OJT1d-5p  
GWsE;  
L!/\8-&$P  
int foo( int x, int y) { return x - y;} ~DO4,  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 4p;aS$Q  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 rG?>ltxB  
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。 g&dPd7  
我们来写个简单的。 9[!,c`pw  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: }(a+aHH  
对于函数对象类的版本: AE: Z+rM*  
3X9b2RY*L/  
template < typename Func > pZ`|iLNl-  
struct functor_trait GdB.4s^  
  { aKU*j9A?;Z  
typedef typename Func::result_type result_type; "~UUx"Y  
} ; d]9U^iy  
对于无参数函数的版本: 'c\iK=fl  
Va Z!.#(P  
template < typename Ret > [dtbkQt,c  
struct functor_trait < Ret ( * )() > Cs2;z:O]  
  { +q6ydb,  
typedef Ret result_type; |AZg*T3:W  
} ; j4=(H:c~E  
对于单参数函数的版本: Lb LiB*D#s  
}@if6(0  
template < typename Ret, typename V1 > Q{e\}wN  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > ]weoTn:  
  { 9rh}1eo7  
typedef Ret result_type; FP[!BUOf"  
} ; 6c0>gUQx-  
对于双参数函数的版本: !w BJ,&E  
c1X1+b,  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > lKk/p^:  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > j*xV!DqC  
  { vb9OonE2  
typedef Ret result_type; S/;bU :  
} ; ZiLj=bh  
等等。。。 UMX@7a,[3  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy 8p[)MiC5W^  
){jl a,[  
template < typename Func > x@8a''  
struct func_return h gJ[LU|>  
  { ybp -$e  
template < typename T > tHLrhH<w  
  struct result_1 `est|C '+  
  { VK@!lJ u!  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; @k&qb!Qah  
} ; A 7[:5$  
ftH:r_"O#  
template < typename T1, typename T2 > !A48TgAeE  
  struct result_2 /dnCwFXf  
  { \W1/p`  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; e}1uz3Rh  
} ; 4@xE8`+b G  
} ; BT}&Y6  
,AT[@  
v+9 9 -.  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 vm>b m  
J4Dry<  
template < typename Func, typename aPicker > [=~pe|8:  
class binder_1 nT2)E&U6%  
  { .bio7c6  
Func fn; Yup3^E w&  
aPicker pk; B7imV@<  
public : ?IpLf\n-  
_YRE (YZ/  
template < typename T > /hO1QT}xd  
  struct result_1 .`&F>o(A  
  { $ tl\UH7%2  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; y|wc ,n%L>  
} ; Sfdu`MQR  
kBN+4Dr/$  
template < typename T1, typename T2 > :,)lm.}]t  
  struct result_2 "yW:\   
  { hJPlq0C  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; X]y)qV)a[c  
} ; 0V?F'<qy  
W 5R\Q,x6  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} q:g2Zc'Y~W  
=G]@+e  
template < typename T > YID4w7|  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const yDGVrc'  
  { fDP$ sW  
  return fn(pk(t)); x,'!eCKN  
} b6*!ACY  
template < typename T1, typename T2 > //aF5 :Y#  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const N 8-oY$*  
  { )(@Hd  
  return fn(pk(t1, t2)); bwl|0"f+`  
} @/1w4'M  
} ; O]m+u  
\7*`}&  
,#8e_3Z$  
一目了然不是么? FKmFo^^0  
最后实现bind BXyo  
Hik3wPnp  
I&YSQK:b  
template < typename Func, typename aPicker > B2O}1.  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) b3VS\[p  
  { n\Lb.}]1~  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); 1PatH[T[  
} jkvgoxY  
wT{nu[=GH*  
2个以上参数的bind可以同理实现。 ;{[.Zu  
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。 CH<E,Z C1T  
42qYg(tZ  
十一. phoenix Tq~=TSD  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: >&U,co$>  
)sT> i  
for_each(v.begin(), v.end(), l(#)WWr+  
( jt.3P  
do_ &sd}ulEg`  
[ H_QsNf  
  cout << _1 <<   " , " f@c`8L@g  
] f^.AD-  
.while_( -- _1), (zFi$  
cout << var( " \n " ) y? co|  
) ^) s2$A:L  
); |*0<M(YXN  
s91JBP|B7  
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: x UD-iSY  
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 }:~x7|~s:  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 :dqn h  
那么我们就照着这个思路来实现吧: J`^I./  
,YMp<C  
"l*`>5Nn9  
template < typename Cond, typename Actor > [2{1b`e  
class do_while D= h)&  
  { aX}P|l  
Cond cd; Ez-[ )44/  
Actor act; ,9o"43D:a|  
public : go<W( ,O  
template < typename T > bAm(8nT7w  
  struct result_1 KFwzy U"  
  { h|"9LU4a  
  typedef int result_type; n .RhxgC<  
} ; #*(t d<Cp  
:B:"NyPA  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} $"H{4 x`-  
PuZf/um  
template < typename T > E!P yL>){  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 81i655!Z  
  { |Xk4&sDrK  
  do w2'f/  
    { wL:flH@  
  act(t); 5)MS~ii  
  } & J2M1z%  
  while (cd(t)); )}?#  
  return   0 ; M L>[^F  
} u[ Yk  
} ; =^5Alb a/  
m-*hygkcDu  
&Ob!4+v/GP  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). iB& 4>+N+  
代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。 wLOB}ZMT  
其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。 ]@Uq=?%  
因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。 S :<Nc{C  
下面就是产生这个functor的类: G8Y<1%`<  
ktpaU,%  
x-?Sn' m  
template < typename Actor > F 70R1OYU  
class do_while_actor pxh"B\"4*  
  { EpX&R,Rxk  
Actor act; z3;*Em8Ir  
public : n*{sTT  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} *5^Q7``  
D5*q7A6  
template < typename Cond > vz7J-CH  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; 1BpiV-]=  
} ; RpD=]y!5_  
<yH4HY  
-- c"0,7  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 %*0^0wz  
最后,是那个do_ TO?R({yx*  
M 4?ig}kh  
&RnTzqv  
class do_while_invoker m4l& eEp  
  { GfmI<{da  
public : 2vWx)Drb6  
template < typename Actor > I ,z3xU  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const \}"$ ?d'f  
  { P<a)25be/  
  return do_while_actor < Actor > (act); :i. {  
} Yd=>K HVD  
} do_; s)6U_  
ov_j4 j>6P  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? 8)10o,#L  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 AN/;)wc  
最后来说说怎么处理break和continue |w<H!lGe!$  
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。 g| vNhq0|i  
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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