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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda &hEn3u  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 "!+gA&  
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, {ETM >  
Z _Wzm!:  
`AYq,3V  
}@eIO|  
  class filler :*f  2Bn  
  { @}=(4%  
public : hw$!LTB2  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} d~1uK-L]*  
} ; rk6K0TQ8  
Mg #yl\v  
$=iw<B r  
这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决: o]E L=j  
vJLGy]  
KL3Z(  
> vdmN]  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); >H^#!eaqw  
e2f+Fv 9  
{`QA.he.  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 W1 k]P.  
)adV`V%=>  
q`,%L1c4  
[Ur\^wS  
二. 战前分析 Y{D%v  
首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。 ~w a6S?  
开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码 Q F)\\ D[  
@/F61Ut  
f(Y_<%  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); /a'1 W/^2  
  /* --------------------------------------------- */ N0H=;CIQ  
vector < int *> vp( 10 ); V"m S$MN  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); &\1n=y  
/* --------------------------------------------- */ Jy5sZ }t[  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); u<Y#J,p`e  
/* --------------------------------------------- */  =*&[K^  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); l|=4FIMD  
  /* --------------------------------------------- */ +LF#XS@  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); w8XCU> |  
/* --------------------------------------------- */ In?=$_p  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); ;I&VpAPx  
I]^>>>p$  
L8 L1_  
wqhktgG  
看了之后,我们可以思考一些问题: <q8@a0e@  
1._1, _2是什么? q pCI [[  
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。 _]-4d_&3(  
2._1 = 1是在做什么? C,An\lsT  
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。 nq)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。 z@yTkH_  
G@.MP| 2  
x2rAB5r6  
三. 动工 < cvh1~>(  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: 0V4B Q:v  
Lm TFvZ  
&^r>Q`u  
OvtE)u l@  
template < typename T > z Fo11;*D  
class assignment f<NR6],}  
  { f#= c=e-A  
T value; P.}d@qD{)  
public : J#zr50@@  
assignment( const T & v) : value(v) {} 3''S x8p  
template < typename T2 > ]1|P|Jp  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } hq)1YO  
} ; 'v"=   
D7;9D*o\  
$@D a|d4  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 g1s%x=7/  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment #;$]M4  
xWxc1tT`  
X H-_tvB  
HeOdCr-PN  
  class holder D5TDg\E  
  { gcU*rml  
public : 2yZr!Rb~*  
template < typename T > "f,{d}u  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const "2l`XH  
  { $KK~KEZ2  
  return assignment < T > (t); )S caT1I  
} p+;& Gg54  
} ; %{@Q7  
98>GHl'lM  
zaqX};b  
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: xG9Sk  
6qWUo3  
  static holder _1; zxbf h/=  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 [={mCGU  
FTf#"'O  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); =l/6-j^  
而不用手动写一个函数对象。 # z|Q $  
s/E|Z1pg3  
Xw-[Sf]p  
Ao\xse{E  
四. 问题分析 " 8xAe0-4  
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。 kAki 9a(=!  
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。 D|N4X`T`  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。  .Q{RT p  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 SIe!=F[  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 |eqBCZn  
\D7bTn  
五. 问题1:一致性 : ?>7Z6  
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?| CD$#}Id  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 ^"WV E["  
<$A,Ex94  
struct holder c0qp-=^&.  
  { fpD$%.y'J  
  // 5 4gr'qvr  
  template < typename T > -U d^\Yy  
T &   operator ()( const T & r) const o~Se[p  
  { tyu@ a CK  
  return (T & )r; 9R50,l sE  
} S<tw5!tJ  
} ; M+)a6ge  
1( pHC  
这样的话assignment也必须相应改动: WYw#mSp  
lW+mH=  
template < typename Left, typename Right > l<6u@,%s  
class assignment @(3F4Z.i%.  
  { H@Dpht>[  
Left l; M]x> u@JH  
Right r; W>K^55'  
public : XKoY!Y\  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} rUiYR]mV  
template < typename T2 > Lc*>sOm9  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } <ql,@*Y  
} ; kT% wt1T4  
(l{vlFWd  
同时,holder的operator=也需要改动: '! [oLy  
*g/klK  
template < typename T > =[6^NR(  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const YW7W6mWspS  
  { ,>GHR{7>(  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); ~b f\fPm  
} LdPLC':}x|  
_BczR:D*  
好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。 T(b9b,ov)  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 x:Y9z_)O  
;G[V:.o-  
return l(rhs) = r; 4,9$udiGY  
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。 6Sr]<I +:  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: fab'\|Y   
,X4e?$7g  
template < typename Tp > jvzioFCt  
class constant_t iUx\3d,  
  { )t6]F6!_  
  const Tp t; ,YYEn^:>  
public : hAGHb+:  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} YH&=cI@  
template < typename T > z/@_?01T=  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const }A#IBqf5  
  { g@.$P>Bh  
  return t; y.rN(  
} (eHyas %X  
} ; @:lM|2:  
nM,:f)z  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 O'y8q[2KE  
下面就可以修改holder的operator=了 i+_LKHQN  
SQKhht`M  
template < typename T > dmFn0J-\  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const N]<(cG&p  
  { TT$A o  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); ys[Li.s:  
} :^;c(>u{  
R.~[$G!  
同时也要修改assignment的operator() odRiCiMH  
6Rc=!_v^  
template < typename T2 > Knq 9 "k  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } x#rgFY,TY  
现在代码看起来就很一致了。 dP5x]'"x  
 @/2Kfr  
六. 问题2:链式操作 9t`;~)o  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 $TQhr#C]  
其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。 &!!*xv-z  
事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。 5>k:PKHL  
比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。 @u~S!(7.Wi  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct baxZ>KNi  
)*')  
template < typename T > dC11kq qj  
struct result_1 7Cgi&  
  { aZfMeW  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; u v%Q5O4  
} ; bJ^JK  
>ohH4:  
那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为: &w@]\7L,:  
DaQ"Df_X  
template < typename T > UKS5{"=T[  
struct   ref #c"eff  
  { d,<ni"  
typedef T & reference; NBikYxa  
} ; .~z'm$s1o  
template < typename T > 9shf y4?k  
struct   ref < T &> ]WT@&F  
  { Kxe\H'rR  
typedef T & reference; >)><u4}  
} ; 0|3I^b  
8tY>%A~^z  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: 7& M-^Ev  
{#,<)wFV\  
template < typename T > }^"6:;,  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const .;#T<S "  
  { q=1 N&#R G  
  return l(t) = r(t); uuzV,q  
} .*O*@)}Ud  
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。 L/3A g* ]  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 .RD<]BxJ  
=c8}^3L~7  
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 7"(!]+BW!O  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: TBlSZZ-55]  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 k,h602(  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 d {z[46>  
最后的布局是: te_2"Z  
                Add `lf_wB+I  
              /   \ -,bFGTvYQ  
            Divide   5 tC[ZWL  
            /   \ X.]I4O&_  
          _1     3 2q f|+[X  
似乎一切都解决了?不。 @gUp9ZwtH  
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。 Na\ZV|;*tu  
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。 b@CB +8 $  
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: /dnwN7Gf  
&kb`)F3nU  
template < typename Right > FD=% 4#|  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const c*USA eP  
Right & rt) const n<?U6~F&~  
  { qxL\G &~  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); 7 qKz_O  
} !_I1=yi  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 spK8^sh  
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。 bcIae0LZ  
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。 ts]e M1;  
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。 ycA<l"  
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。 PKm|?kn{0(  
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? $l.*;h*  
正解,让picker做基类确实不是一个好主意。反过来,让picker继承functor却是一个不错的方法。下面是picker的声明: qwTz7r  
r]B8\5|<d  
template < class Action > 2y [Q  
class picker : public Action =8FvkNr  
  { W4$o\yA]  
public : n#_B4UqW%  
picker( const Action & act) : Action(act) {} u{1R=ML  
  // all the operator overloaded Ky3mz w|  
} ; 2& Q\W  
WM bkKC.{J  
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。 /:|vJ|dJ  
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: woI5aee|  
]8G 'R-8}  
template < typename Right > }\ _.Mg^y  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const yOM/UdWq  
  { [8V;Q  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); ~ |G&cg  
} T,38Pu@r  
,@$5,rNf  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > g[xoS\d  
使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。 0uy'Py@2<  
# :+Nr  
template < typename T >   struct picker_maker 4jT6h9%  
  { /2^L;#  
typedef picker < constant_t < T >   > result; "2%z;!U1  
} ; ?0qVyK_1  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > s 6Wp"V(  
  { 0TN28:hcD  
typedef picker < T > result; so))J`ca)  
} ; u=`H n-(  
.1QGNW  
下面总的结构就有了: +LHU}'|  
functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。 *CN *G"  
picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。 d3%qYL_+a  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 Y,L`WeQY.  
至此链式操作完美实现。 4P{|H  
srS!X$cec  
[@$ SLl^Y  
七. 问题3 ]:%DDlRb  
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{0{ c2  
>t+ ENYb  
template < typename T1, typename T2 > 2m Y!gVi  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const <^S\&v1C_  
  { Bc>j5^)8w  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); m\teE]8x  
} 4[ uqsJB  
e=]SIR()`  
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: |mT%IR  
ammi4k/  
template < typename T1, typename T2 > *tjaac;z<J  
struct result_2 +.cpZqWn3  
  { }n)0}U5;0  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; fy+5i^{=  
} ; /*C!]Z>.  
\p!UY 3'  
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? Ir;JYY!0?  
这个差事就留给了holder自己。 (g6e5Sgi>  
    Q  :kg  
>Eh U{@Y  
template < int Order > s.M39W?  
class holder; QO@86{u#Y  
template <> g{&5a(W&`  
class holder < 1 > (Jp~=6&lKf  
  { Y7G sL7I  
public : py6<QoGV  
template < typename T > a)|y0w)vV  
  struct result_1 N:G]wsh  
  { ?mMM{{%(.  
  typedef T & result; nD i^s{  
} ; [^!SkQ  
template < typename T1, typename T2 > :.PA(97x b  
  struct result_2 hcVu`Bn  
  { k?=1q[RQH  
  typedef T1 & result; MqJTRBs%  
} ; Zo UeLU  
template < typename T > B*/!s7c.  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const wv~:^v'  
  { @Y0ZW't  
  return (T & )r; 9nY`rF8@  
}  \? /'  
template < typename T1, typename T2 > t 7Y*/v&P(  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const @9^OHRZX  
  { r8"2C#  
  return (T1 & )r1; = gF035  
} 6R :hsC$  
} ; w!lk&7Q7Z  
zJXK:/  
template <> qV=:2m10x  
class holder < 2 > ):N#X<b':  
  { Kebr>t8^  
public : jCY~Wc  
template < typename T > +~n:*\  
  struct result_1 <NZPLo F  
  { e&sH<hWR  
  typedef T & result; AojL4H|  
} ; y\v#qFVOZ  
template < typename T1, typename T2 > QC'Ru'8S  
  struct result_2 i]n2\v AG  
  { /? %V% n  
  typedef T2 & result; 9L$OSy|  
} ; tR51Pw  
template < typename T > [4?r0vO  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const ~d7t\S  
  { ?I]AE&4'  
  return (T & )r; DE.].FD'  
} ##mZ97>$  
template < typename T1, typename T2 > RKLE@h7[?  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const KHx2$*E_  
  { P'wo+Tn*  
  return (T2 & )r2; ti61&)(  
} vom3 C9o  
} ; 2hV -h  
?|,:;^2l1  
:uo)-9_  
新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。 =`x }9|[  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: Cl '$*h  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: ]QlW{J  
Hn >VPz+I  
return l(i, j) = r(i, j); =%8 yEb*5#  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) [~Ky{:@)[  
#^$_/Q#C  
  return ( int & )i; ]R Ah['u|  
  return ( int & )j; _Q:z -si  
最后执行i = j; OUWK  
可见,参数被正确的选择了。 YPx+9^)  
4AN8Sx(  
)bM,>x  
KBM*7raA  
N3$1f$`  
八. 中期总结 3li$)S1z  
目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事: 4T3Z9KD!8  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 % PzkVs  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 A+^okT37r  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor N.mRay,  
{9(0s| pr  
\^6[^\@[  
dC,C[7\  
%GTFub0 F  
#b/L~Bw[  
九. 简化 dQT[pNp:  
很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。 pO *[~yq5  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 t+ w{uwEY  
首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种: a X1b(h2  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 u<8b5An;  
  +-*/&|^等 Mf14> `<`  
2. 返回引用。 wU|@fm"  
  =,各种复合赋值等 ~~Bks{"BS  
3. 返回固定类型。 N!c FUZ5]  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) e".=E ;o`  
4. 原样返回。 S3M!"l  
  operator, |Uics:cQC  
5. 返回解引用的类型。 {C&U q#V  
  operator*(单目) 1UK= t  
6. 返回地址。 "dP-e  
  operator&(单目)  dwk%!%  
7. 下表访问返回类型。 tC|?Kl7  
  operator[] )Xqjl  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 4Q0ZY(2 EO  
  operator<<和operator>> ^R:&c;&,  
FzEs1hpl  
OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。 ~;9n6U  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: ,=\.L_'  
i{m!v6j:  
template < typename Left > x</4/d  
struct value_return T/E=?kBR  
  { <oJ?J^  
template < typename T > t$du|q(  
  struct result_1 rO>'QZ%  
  { >%;i@"  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; ?PWg  
} ; Eu' ;f_s  
]7}!3m  
template < typename T1, typename T2 > ~-Kx^3(#  
  struct result_2 2b7-=/[6  
  { 9;Z{++z  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; 1q(Qr h  
} ; 3F]Dh^IR9  
} ; #&T O(bk  
@Dfg6<0  
rX)&U4#[m  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait v4hrS\M  
3N$@K"qM#  
下面我们来剥离functor中的operator() "LlQl3"=  
首先operator里面的代码全是下面的形式: &(,\~  
Pw<'rN8''  
return l(t) op r(t) Uk]jy>7;!  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) AuK$KGCI=  
return op l(t) )1!<<;@0  
return op l(t1, t2) %W9R08`  
return l(t) op ~<!j]@.  
return l(t1, t2) op e1a\ --  
return l(t)[r(t)] O6NH  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] .Pj<Pe  
!O%!A<3  
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: %:'G={G`QH  
单目: return f(l(t), r(t)); yVnG+R&  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); aC`>~uX##V  
双目: return f(l(t)); k*?T^<c3  
return f(l(t1, t2)); D& pn@6bB  
下面就是f的实现,以operator/为例 4ams~  
C<C$df  
struct meta_divide {,JO}Dmu5  
  { Mq<ob+  
template < typename T1, typename T2 > <c[\\ :Hh*  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) N$kxf  
  { F$\Da)Y  
  return t1 / t2; 7:olStK  
} ,93Uji[l  
} ; LUD .  
d eT<)'"  
这个工作可以让宏来做: ZN#b5I2Pf  
8)bR\s   
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ B?i#m^S  
template < typename T1, typename T2 > \ 'y; Kj  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; N<i5X.X  
以后可以直接用 oaqH@`  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) JWd[zJ[  
来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数 )>{ .t=#  
(ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。) V5(_7b#z``  
FA*$ dwp  
P 9yMf~  
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 >\[]z^J  
;iuwIdo6c  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > tgKr*8t{  
class unary_op : public Rettype pM@8T25=  
  { GqxnB k1  
    Left l; f2x!cL|Kx?  
public : Ht;Rz*}  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} 5h/,*p6Nje  
OUUV8K  
template < typename T > 2pdeJ  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 6}-No  
      { y#B=9Ri=z  
      return FuncType::execute(l(t)); `;Tf_6c  
    } A9b(P[!]T:  
|&8XmexLb  
    template < typename T1, typename T2 > K1hkOj;S  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const +o`%7r(R  
      { {WV"]O8IV  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); N_bgWQY  
    } Xd%qebK  
} ; X3G593ts  
j%s,%#al  
@$r[$D v  
同样还可以申明一个binary_op O8 .xt|  
.4\I?  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > Y M:9m)  
class binary_op : public Rettype 9k ~8n9  
  { nDdY~f.B  
    Left l; ~'lT8 n_  
Right r; IOZw[9](+  
public :  q6F1Rt  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} < 8' b  
r1< 'l  
template < typename T > yF(9=z"?  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const A#cFO)"  
      { i'li;xUhZ  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); B za<.E=  
    } XiTi3vCe  
y!gPBkG&3n  
    template < typename T1, typename T2 > [@lK[7 u  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const S'34](9n6  
      { Y"bm4&'  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); B-N//ef}  
    } 8c.>6 Hy  
} ; sPi  
IrL7%?  
'Hx#DhiFz  
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 Q,5PscE6&k  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行  _C5i\Y)  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) \)/qCeiZ  
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。 aeUgr !  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! 6d]4 %QT  
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。。。 a%Q`R;W  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 c qCNk  
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) ):PN0.H8  
下面是修改过的unary_op "<0!S~]  
?\,;KNQr  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > 5 %\K  
class unary_op K>+ v" x  
  { uuEvH<1  
Left l; gGvL6Fu  
  qY8; k #  
public : >KuNHuHu  
n~6$CQ5dF(  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} u!D?^:u=)  
a?+C]u?_D  
template < typename T > c;]\$#2  
  struct result_1 \;Q(o$5<  
  { Wd7*7']  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; 8J'5%$3u  
} ; =? !FO'zt"  
(E0WZ $f}  
template < typename T1, typename T2 > )q_,V"  
  struct result_2 dY}5Kmt  
  { HE+'fQ!R  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; U>*@VOgB  
} ; I*TTD]e'X  
\m|5Aqs  
template < typename T1, typename T2 > vxPE=!|  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ?VotIruR  
  { /E<Q_/'Z  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); 9e`};DE   
} VQ('ejv}/  
3y.+03 W  
template < typename T > =Ya^PAj '}  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const w&H>`l06  
  { NE#`ZUr3  
  return OpClass::execute(lt(t)); WVyDE1K <  
} uB"B{:Kz  
1;~s NSTo  
} ; W^3 Jg2gE  
\"ogQnmz  
q0%QMut%  
该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug Pxf>=kY  
好啦,现在才真正完美了。 >6Pe~J5,:  
现在在picker里面就可以这么添加了: EgG3XhfS  
8g8eY pG  
template < typename Right > %TI3Eb  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const jX4$PfOhR  
  { ^!^M Gzu  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); f`ibP6%  
} mxCneX  
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。 *^@b0f~vj  
tLKf]5}f  
2gK]w$H7!  
 Me z&@{  
s2,6aW C  
十. bind D6lzc f  
既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。 !)oQ9,N  
先来分析一下一段例子 ^"<Bk<b(  
DC).p'0VL  
2<UC^vZ  
int foo( int x, int y) { return x - y;} 3. dSS  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 fPTLPcPP  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 TqN@l\  
可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。 v @M6D}  
我们来写个简单的。 }~LGq.H  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: On O_7'4 t  
对于函数对象类的版本: >.UEs 8QV  
DW,ERQ^  
template < typename Func > {w3<dfJ  
struct functor_trait mN{H^  
  { zfDfy!\2_  
typedef typename Func::result_type result_type; el$@^Wy&$  
} ; Z L0Vx6Ph  
对于无参数函数的版本: 38-kl,Vw  
&&$*MHJ  
template < typename Ret > 3-{WFnA  
struct functor_trait < Ret ( * )() > b&E"r*i|  
  { M3UC9t9]  
typedef Ret result_type; dCn9]cj/  
} ; n\ Lsm  
对于单参数函数的版本: T] H 'l  
8)iI=,T*  
template < typename Ret, typename V1 > zytW3sTZA  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > GBZu<t/  
  { m==DBh  
typedef Ret result_type; z+oy#p6+F.  
} ; $27OrXQ|  
对于双参数函数的版本: *lZ V3F  
rgXX,+cO  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > aW_Y  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > V&j]*)  
  { VXk[p  
typedef Ret result_type; lrkgsv6  
} ; ]srL>29_b  
等等。。。 0ie)$fi  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy Vq#0MY)2gS  
a"4X7 D+  
template < typename Func > ;K l'[~z  
struct func_return Cs"ivET  
  { .(p_YjIA  
template < typename T > P;XA|`&  
  struct result_1 kn$SG  
  { FDF DB  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; x/]G"?Uix  
} ; jEx8G3EL  
'p!&&.%  
template < typename T1, typename T2 > 4+>~Ui_#  
  struct result_2 pIrL7Pb0  
  { Q+a&a]*KL^  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;  7a_u=\,  
} ; SsMs#C8u%  
} ; ,,j >2Ts  
/w6'tut  
$&, KZ>  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 <aF B&Fm  
, DuyPBAms  
template < typename Func, typename aPicker > OP(om$xm  
class binder_1 ae3 Gn }tf  
  { &sn-;r  
Func fn; YJwI@E(l$  
aPicker pk; .j)DE}[q>  
public : `|nJAW3  
v8\_6}*I  
template < typename T > E2o8'.~Yd`  
  struct result_1 " 5Pqvi  
  { dJQwb  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; vfDX~_N  
} ; 0"\js:-$  
yHf^6|$8  
template < typename T1, typename T2 > {J)gS  
  struct result_2 m(xyEU  
  { Y*jkUQ  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; C@XnV=J  
} ; F6DVq8f9  
d@ZXCiA},  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} /55 3v;l<  
=yJc pj  
template < typename T > .db:mSrL  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const lUnC+w#[  
  { LChwHkRHJI  
  return fn(pk(t)); =`MQKh,  
} r<dvo%I#|  
template < typename T1, typename T2 > ~}D"8[ABj  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ?*q-u9s9  
  { rV%;d[LB  
  return fn(pk(t1, t2)); ki `ur%h  
} !8 l &%  
} ; $Vs5d= B  
8v^AVg  
N#Nc{WU 'B  
一目了然不是么? ?$\sMkn  
最后实现bind j=Q ?d]  
@&E7Pg5  
$ JCOL  
template < typename Func, typename aPicker > qMqf7 .  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) Cw.DLg  
  { [--] ?Dr  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); @[$q1Nm  
} n#P?JyGm1g  
TuwSJS7  
2个以上参数的bind可以同理实现。 ZQ\O| n8  
另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。 Z2]\k|%<Fa  
 GXTjK!  
十一. phoenix q+4<"b+6G  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: 7bM H  
i94)DWZ^  
for_each(v.begin(), v.end(), 6l|SGt\  
( Q^lgtb  
do_ cR6 #$-a  
[ \S?;5LacZ  
  cout << _1 <<   " , " 1$yS Ii  
] 2+YM .Zl  
.while_( -- _1), YMwL(m1  
cout << var( " \n " ) u69G #  
) Hg(nC*#/Q  
); Io7 =Mc4  
EF6"PH+J@  
是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧: m FC9\   
首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor <;Td8T;  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 ,UT :wpc^i  
那么我们就照着这个思路来实现吧: ~05(92bK  
8\`otJY  
OBM&N  
template < typename Cond, typename Actor > cbx( L8  
class do_while 1[?xf4EMG  
  { ARB^]  
Cond cd; <5c^DA  
Actor act; M1Th~W9l  
public : {`% q0Nr  
template < typename T > y2x)<.cDP  
  struct result_1 _cc9+o  
  { LtDGu})1  
  typedef int result_type; >$A,B  
} ; VsRdZ4  
N?%FVF  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} S)@) @3  
_~b]/]|z#N  
template < typename T > Oimq P  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const (Vy`u)gG  
  { l\=He  
  do Ot!*,%sjQ  
    { VSc)0eyn  
  act(t); 6~8X/ -02  
  } A0uA\E4q  
  while (cd(t)); yuB\Z/  
  return   0 ; <:0d%YB)  
} lz0'E'%{P  
} ; E K^["_*A  
u6p nO  
V34]5  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). J*f..:m  
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。 v<S?"# ]F=  
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。 +JBYGYN&K  
因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。 b@N*W]  
下面就是产生这个functor的类: + gP 4MP  
@1peJJ{  
[JX=<a)U  
template < typename Actor > mr#XN&e  
class do_while_actor zJtB?<  
  { /{\mV(F(  
Actor act; ( |Xc_nC  
public : G2_l}q~  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} kF"G {5  
k/#321Z  
template < typename Cond > \kksZ4,  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; .:+&2#b  
} ; $x1PU67  
#-FfyxQ8ai  
E\=23[0  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 F5EsaF'e4  
最后,是那个do_ 3ES3, uR  
zF=E5TL-,4  
Ru^j~Cj5  
class do_while_invoker <-a6'g2y  
  { -MH~1Tw6Z  
public : 9iQc\@eGd  
template < typename Actor > w}QU;rl8q  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const -D30(g{O  
  { NYN(2J  
  return do_while_actor < Actor > (act); K.2l)aRd  
} # Q_ d  
} do_; x4bj?=+  
N[dv  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? b!-F!Lq/+0  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 5"&{Egc_  
最后来说说怎么处理break和continue ;K<W<v5m0N  
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。 N2S7=`5/T  
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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