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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda Lc]hwMGR*  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 Y$)y:.2#  
在C++中,STL的很多算法都要求使用者提供一个函数对象。例如for_each函数,会要求用户提供一个表明“行为”的函数对象。以vector<bool>为例,如果想使用for_each对其中的各元素全部赋值为true,一般需要这么一个函数对象, aM#xy6:XG  
JX&%5sn(  
v^p* l0r6:  
*u,xBC2C  
  class filler lZ2g CZ  
  { u WdKG({][  
public : i|/G!ht^e  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} /|h+,]< >  
} ; YD9vWk \/  
0Ny +NE:6M  
)#hR}|  
这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决: {,T=Siy  
x{So  
'0_W< lGB  
k$#1T +(G  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); [ z/G  
#u\~AO?h  
z-"P raP  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 v"%>ms"n  
I1dOMu9  
Q[H4l({E  
g1y@z8Z{  
二. 战前分析 O ]-8 %  
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。 yiH;fK+x  
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 4"iI3y~Gw  
K)Z~ iBRM  
At[SkG}b  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); j b'M  
  /* --------------------------------------------- */ "qZTgCOY2  
vector < int *> vp( 10 ); FLkZZ\  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); I.~=\%Z {  
/* --------------------------------------------- */ ,qV7$u  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); loBW#>  
/* --------------------------------------------- */ )u]=^  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); ]+w 27!  
  /* --------------------------------------------- */ _ogN   
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); %X%f0J  
/* --------------------------------------------- */ )7P>Hj  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); i/!KUbt  
WHLTJ]OB  
b{x/V9&|  
)/OIzbA3#  
看了之后,我们可以思考一些问题: [{& OcEf  
1._1, _2是什么? *] >R  
显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。 f/0k,~,*  
2._1 = 1是在做什么? Z$('MQ|Ur  
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。 YbZ?["S&  
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。 3Y +;8ld  
tF<&R& =  
gdyWuOxa|  
三. 动工 Zm6jF  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: 'r-B%D=  
W&I:z-VH  
GGZ9DC\{  
auY?Cj'"fs  
template < typename T > Klu0m~X@  
class assignment I?\P^f  
  { v9f%IE4fX  
T value; z`u$C+Ov  
public : :zO;E+s  
assignment( const T & v) : value(v) {} !g|[A7<|  
template < typename T2 > :qShP3^  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } wLE|J9t%Ea  
} ; [IHG9Xg  
>*+n`"6  
p-!/p#  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 )lUocm  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment L$,Kdpj  
cmd7-2  
"s`#` '  
#0^a-47PA<  
  class holder N?A}WW#  
  { K,P`V &m?  
public : C&EA@U5X^  
template < typename T > AnZy o a  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const ~~p)_  
  { }<'ki ;  
  return assignment < T > (t); 4Y G\<Zf  
} {8%KO1xB  
} ; HuN_$aP  
oIE3`\xS  
9c0  
由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上: =dWq B&  
Vy=+G~  
  static holder _1; ChNT; G<6$  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 \,!Qo*vj  
;vk>k0S  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); Ca/N'|}^  
而不用手动写一个函数对象。 +*e Vi3  
<0Gk:NB,  
$}0\sj%  
nVP|{M  
四. 问题分析 |gT8QP  
虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。 R"z}q (O:  
1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。 (~"#=fs.L  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 UZ:z|a3  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 T/hz23nH  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 #.,LWL]  
q+?q[:nR-  
五. 问题1:一致性 Y%zWaH  
首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?| ;1r|Bx<5  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 }`76yH^c  
Wk }}f|O0  
struct holder .^ba*qb`{  
  { 85A7YraL  
  // ^7*zi_Q  
  template < typename T >  W}Rzn  
T &   operator ()( const T & r) const !rZZ/M"i  
  { /(%!txSNEt  
  return (T & )r; B_3N:K Y 9  
} PT4iy<  
} ; h`p=~u +  
_0iV6Bj  
这样的话assignment也必须相应改动: <e@4;Z(h04  
lpbcpB  
template < typename Left, typename Right > p@@*F+  
class assignment \34:]NM  
  { YYe=E,q  
Left l; -V'Y^Df  
Right r; |h.@Xy  
public : w,<n5dMv  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} 7eFFKl  
template < typename T2 > %T}*DC$&S  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } oC3W_vH.%  
} ; og4mLoLA  
L/N%ft]!T  
同时,holder的operator=也需要改动: # 3FsK  
O6\c1ha  
template < typename T > sP>-k7K.  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const v*OT[l7  
  { b |ijkys  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); rWN%j)#+  
} Vw&# Lo  
*c(YlfeZ#  
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。 Dh68=F0  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 J7kqyo"  
a3Xd~Qs  
return l(rhs) = r; {?}^HW9{  
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。 5'|W(yR}  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: ;[:IC^9fv  
gA]3h8%w  
template < typename Tp > *(Z\ "o!  
class constant_t GgtYO4,  
  { Vf$$e)  
  const Tp t; E>u U6#v  
public : VMu?mqEa  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} "9NWsy}<c  
template < typename T > K}Q:L(SSr\  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const Fj`K$K?  
  { {_Fh3gjb/  
  return t; Ia[<;":U  
} mPo.Z"uy7  
} ; gzDfx&.0  
1 q|iw  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 !-JvVdM;(  
下面就可以修改holder的operator=了 Z~;rp`P  
l4& l)4Rx  
template < typename T > 59X XmVg  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const }LoMS<O-[  
  { 34J*<B[Njo  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); 0~Xt_rN](  
} l,UOP[j  
Z4sS;k]}  
同时也要修改assignment的operator() MIqH%W.r u  
"EZpTy}Ee  
template < typename T2 > BxaGBK<k  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } p& Kfy~  
现在代码看起来就很一致了。 |z0% q2(  
cG1iO:  
六. 问题2:链式操作 ^W~8)Rbf  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 #[Rs&$vQm  
其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。 &_\;p-1:  
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。 mH)8A+us  
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。 &<- S-e  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct UUGX@  
FgMQ=O2  
template < typename T > bicbCC6kC  
struct result_1 'oUTY *  
  { I |"'  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; bR?xz-g%<3  
} ; f @Vd'k<  
n8i: /ypB  
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:  *qFl&*h}  
#S[Y}-]T  
template < typename T > 4hkyq>c}  
struct   ref 02-% B~oP  
  { lWUQkS  
typedef T & reference; eWr6@  
} ; ~m[Gp;pL  
template < typename T > 1yFIIj:^|  
struct   ref < T &> =o'g5Be<F  
  { b)r;a5"<5  
typedef T & reference; *aGJ$ P0  
} ; C(M?$s`  
1E0!?kRK  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: 3jHE,5m  
7W>(T8K X\  
template < typename T > Qm_;o(  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const  } #&L  
  { qI<c47d;q  
  return l(t) = r(t); 7JBr{3;eS  
} v<mSd2B*  
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。 apnpy\in  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 #8y"1I=i&  
 %\~U>3Q  
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-f]!  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: _v++NyZXx  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 tqjjn5!  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 $lA dh  
最后的布局是: e{^^u$C1.e  
                Add &}\{qFD;  
              /   \ Tt,T6zs- <  
            Divide   5 N:%Nq8I}:  
            /   \ FRXaPod  
          _1     3 ? ?("0U  
似乎一切都解决了?不。 :NB.ib@*  
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。 t$?#@8Yk  
如何简化这个问题呢?我们不妨假定,任意一种操作符的functor,都能够产生任意一种操作符的functor,这样,每一种操作符的functor都拥有一样的产生方案。如果某种转换确实是不合法的(例如:A/B=C无论如何也不可能合法),那么在试图产生新functor的时候会出现编译错误。幸好C++的模版是如果不使用就不编译的,因此这种编译错误不会干扰到正常的使用,这正是我们所要的。 Zqb*-1Qw"*  
OK,我们的方法呼之欲出了。既然所有的functor都具有一样的产生方案,那么不如大家都不要实现,等到最后统一的在所有的functor里面加上这么一系列的产生代码吧。例如,如果要添加从某functor XXX到operator=的functor的产生代码: 'lOQb)  
K>n@8<7  
template < typename Right > 7G0;_f{  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const f+\UVq?  
Right & rt) const  ^mN`!+  
  { +Eel|)Z*Q  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); G2b"R{i/,  
}  i(V  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 !/X>k{  
XXX指的是原来的functor的类型,picker_maker<T>是一个类型变换的trait,如果T是一个常量,那么他会返回constant_t<T>,否则返回T本身。 &-m}w:j=  
因此如果该函数声明在assignment的内部,那么就实现了连等,如果声明在的dereference(解引用)的内部,就允许(*A = B)的行为发生。 at1 oxmy  
最后,如何把这些函数塞到各个functor的声明里边呢?当然可以用宏,但是。。。大家都知道这样不好。 hf;S#.k  
除了宏之外还可以用的方式就是继承。我们可以写一个类叫做picker,该类实现了所有的如上的产生函数。然后让所有的functor继承自它。 +RnWeBXAT  
且慢,也许立刻就有人跳出来说:这样的话那个XXX怎么写呢?这样不是会导致循环依赖么?这样不是会有downcast么? ?8;WP&  
正解,让picker做基类确实不是一个好主意。反过来,让picker继承functor却是一个不错的方法。下面是picker的声明: <;cch6Z  
,$RXN8x1  
template < class Action > qLl4t/p  
class picker : public Action {aUv>T"c  
  { We'=/!  
public : C 'S_M@I=  
picker( const Action & act) : Action(act) {} AoK;6je`K^  
  // all the operator overloaded P ,rLyx   
} ; XEN-V-Z%*  
y. (m#&T  
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。 *:`fgaIDa  
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: O3pd5&^g  
.')^4\  
template < typename Right > Mky^X,r  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const - b`  
  { J/PK #<  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);  '{cFr  
} ]cMZ7V^  
9fO E .  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > wB+F/]]|N  
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。 *z0 R f;  
;ULw-&]P  
template < typename T >   struct picker_maker %Z8pPH~T  
  { a)7&2J  
typedef picker < constant_t < T >   > result; T7l,}G  
} ; p4kK" \ln  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > 7Q,<h8N\5  
  { u#Bj#y!  
typedef picker < T > result; 2#cw_Ua  
} ; B~,?Gbl+g  
/;xrd\du  
下面总的结构就有了: 0T 0I<t  
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。 K1-RJj\L  
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。 -iFFXESVX  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 *z_`$Y  
至此链式操作完美实现。 o ,xy'  
ZVit] 3hd  
`>RM:!m6=$  
七. 问题3 h]IoH0/  
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。 tCGA3t  
?9?o8!  
template < typename T1, typename T2 > ?}EWfsA  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const S&;)F|-q  
  { m}2hIhD9  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); "chf \ -!$  
} ^x_.3E3Q  
a FWTm,)  
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: g;:3I\ L  
^;?w<9Y  
template < typename T1, typename T2 > SCfk!GBVD  
struct result_2 L3j ~Ooo  
  { S(rnVsW%Ki  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; B}aW y&D  
} ; T8x/&g''  
jP<6Q|5F  
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? u{dkUG1ia  
这个差事就留给了holder自己。 W&m3"~BJ  
    Dhk$e  
{3!A \OR  
template < int Order > &?']EcU5h9  
class holder; cvx"XxE,  
template <> #kJ8 qN  
class holder < 1 > '8I=Tn  
  { 7dlMDHp\Y  
public : rERtOgi  
template < typename T > */vid(P77  
  struct result_1 Z$35`:x&h  
  { "kucFf f  
  typedef T & result; 'z+Pa^)v  
} ; v~p?YYOm<  
template < typename T1, typename T2 > 9>_VU"T  
  struct result_2 ,3)JZM  
  { r 2{7h>  
  typedef T1 & result; @#9xSs#  
} ; tao9icl*`  
template < typename T > :MH=6  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const a &`^M  
  { g7eI;Tpv  
  return (T & )r; QEmktc1 7  
} E#kH>q@K`$  
template < typename T1, typename T2 > 5F :\U  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const U)z1RHP|z  
  { JBISA _Y  
  return (T1 & )r1; hG}/o&}U  
} ! e?=g%(  
} ; h^J :k  
Exat_ L'?  
template <> h5^We"}+  
class holder < 2 > Q"qJ0f)  
  { jank<Q&w  
public : j\.e6&5%SS  
template < typename T > ubsx NCqD  
  struct result_1 = @FT$GQ  
  { u4[JDB7tH  
  typedef T & result; XW{cC`&  
} ; i-x /h -  
template < typename T1, typename T2 > O [=W%2I!i  
  struct result_2 Zh?n;n}  
  { CKDg3p';  
  typedef T2 & result; 26j-1c!NGd  
} ; `EiL~*  
template < typename T > LBcqFvj{&  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const lI5>d(6p  
  { rhN"#?  
  return (T & )r; E/E|*6R  
} &(20*Vn,O  
template < typename T1, typename T2 > mUiJ@  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const (k%r_O6  
  { zK*i:(>B  
  return (T2 & )r2; D P:}<  
} %\%&1  
} ; mn\GLR.  
Qb:.WMj[q+  
XK(aH~7xme  
新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。 nYK!'x$  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: vE~<R  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: 4 @9cO)m  
Lf8{']3  
return l(i, j) = r(i, j); &7c#i  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) tTJ$tx  
< -Ax)zE  
  return ( int & )i; @$wfE\_L  
  return ( int & )j; YJwffV}nd  
最后执行i = j; };cH5bYF  
可见,参数被正确的选择了。 w/7vXz<  
%@;xbKj  
mQtOx  
NV`7VYU  
Btc[  
八. 中期总结 o:Tpd 0F  
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: _ ^^5  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 6V1 Z(K  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 }oii|=,#^  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor  1oG'm  
*(VwD)*  
V_)465g  
e#?rK=C?9  
f:9qId ;/M  
L!2Ef4,wAz  
九. 简化 \(1WLP$2U  
很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。 cty  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 AE%zqvp>  
首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种: ' PmBNT  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 ~hU^5R-%  
  +-*/&|^等 'W[Nr  
2. 返回引用。 83{v_M  
  =,各种复合赋值等 @OC*:?!4  
3. 返回固定类型。  /?6  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) ;7!u(XzN  
4. 原样返回。 T{ /\q 5  
  operator, zc>LwX}<  
5. 返回解引用的类型。 m] @o1J  
  operator*(单目) J5\2`U_FZ  
6. 返回地址。 Q!W+vh  
  operator&(单目) W1UqvaR  
7. 下表访问返回类型。 N3Z6o.k  
  operator[] (m=F  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 w{Y:p[}  
  operator<<和operator>> 5OC3:%g  
SJ:Wr{ Or3  
OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。 0U:9&j P,  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: ^^gV@fz  
0ac'<;9]zP  
template < typename Left > "=9)|{=m  
struct value_return ybgw#jv=  
  { m pM,&7}  
template < typename T > NW?h~2  
  struct result_1 Oxh . &  
  { 97VS xhr  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; 6x! q  
} ; q.p.y0  
,j\UZ  
template < typename T1, typename T2 > t$*CyYb{@  
  struct result_2 {s[,CUL0  
  { h/#s\>)T  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; X(K5>L>  
} ; ==~ lc;  
} ; K_BF=C.k  
{`[u XH?3d  
z)p p{  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait {+|Em(M  
`~ R%}ID  
下面我们来剥离functor中的operator() M{U7yE6*j*  
首先operator里面的代码全是下面的形式: &0euNHH;sL  
i>@"&  
return l(t) op r(t) @!Q\| <  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) +~M`rR*  
return op l(t) 3 e<sNU?  
return op l(t1, t2)  =u Ieur  
return l(t) op Pb@9<NXm'  
return l(t1, t2) op KEvT."t  
return l(t)[r(t)] \g\,  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] 8 @4)p.{5I  
+8q]O%B   
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: [d,")Ng  
单目: return f(l(t), r(t)); <*74t%AJ%  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); -$_h]x* W  
双目: return f(l(t)); WiclG8l  
return f(l(t1, t2)); 8{J{)gF  
下面就是f的实现,以operator/为例 G+f@m,  
VtC1TZ3-7  
struct meta_divide ;/.XAxkFL  
  { 9\W }p\c  
template < typename T1, typename T2 > %wS5m#n  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) EX^j^#N  
  { @K.[;-;g  
  return t1 / t2; 0p' =Vel{}  
} lzStJ,NPqn  
} ; rz3!0P!"K  
1t7S:IZ  
这个工作可以让宏来做: ?3:xR_VWZu  
Z,m;eCLG]  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ M `bEnu  
template < typename T1, typename T2 > \ l*C(FPw4  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; ^ G(GjW8  
以后可以直接用 H0\5a|X-  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) YDr/Cw>J  
来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数 J^ BC  
(ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。) Jri"Toz0  
6tg0=_c  
3xGk@ 333  
下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体 `?R~iLIAq  
.ahYj n  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > U.HeIJ#  
class unary_op : public Rettype ! FVXNl  
  { +gQoYlso  
    Left l; %rZJ#p[e)=  
public : l~V^  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} F2$Z4%x#  
}^ j"@{~  
template < typename T > L z'05j3!  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const -I#1xJU  
      { Q+UqLass  
      return FuncType::execute(l(t)); h tn?iLq  
    } ]OKs 65  
vo_m$/O  
    template < typename T1, typename T2 > P I0[  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const e8"?Qm7 J  
      { GY%48}7  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); G&/RJLX|w  
    } l|P(S(ikh  
} ; vg5 ;F[e  
U^$o< 2  
*@2?_b}A ^  
同样还可以申明一个binary_op m# ]VdO'f  
`:XrpD  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > v&GBu  
class binary_op : public Rettype 8s_'tw/{  
  { ovn)lIs  
    Left l; 3tlA! e  
Right r; ."m2/Ks7  
public : hDJ84$eVZ  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} K2glkGK  
_pv<_ Sm  
template < typename T > R8 lBh Ls  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 45;{tS.z,B  
      {  v NJ!d  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); ta-kqt!'  
    } jJF(*D  
Qr4c':8  
    template < typename T1, typename T2 > ^Fr82rJs  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const {-( B  
      { tNI~<#+lg  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); p Rn vd|  
    } pZ,P_?  
} ; C1@6 r%YD  
<-:gaA`KM  
%usy`4 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 a0oM KGW:  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 'K=n}}&:  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) [C]u!\(IF  
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。 6jiz$x  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! 0N~AQu  
如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。 gZ*8F|sg  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 Jm|eZDp  
这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan) Ub8|x]ix  
下面是修改过的unary_op Gmi w(T  
-$#'  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > 9:!<=rk  
class unary_op P7;=rSW  
  { (dxkDS-G  
Left l; _[8BAm  
  4  |E`  
public : RSLMO8  
Jp<Y2-  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} TixXA:Mf  
BK>uJv-qU  
template < typename T > .r/6BDE"  
  struct result_1 zice0({iJ  
  { fD#VI   
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; C~.7m-YW  
} ; W[]N.d7G  
5sD\4g)HK  
template < typename T1, typename T2 > h^h!OQKQ  
  struct result_2 |RBgJkS;8  
  { .6yC' 3~;o  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; #TLqo(/  
} ; C< GS._V&  
lZ5 lmsCU  
template < typename T1, typename T2 > d`U{-?N>  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 7dXR/i\  
  { + j._NRXRH  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); /h=:heS4$  
} V/Q~NX N  
\lVxlc0{?  
template < typename T > `b^eRnpR  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const * _puW x  
  { &}P{w  
  return OpClass::execute(lt(t)); D=U"L-rRs  
} t0*JinK I  
@tvAI2W  
} ; ]g jhrD   
)vB,eZq  
}| BnG"8  
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 ,4hQ#x  
好啦,现在才真正完美了。 ^[{\ZX  
现在在picker里面就可以这么添加了: m"P"iK/Av(  
5Uc!;Gd?b  
template < typename Right > rULrGoM  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const kDM\IyM<\  
  { }VlX!/42  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); Yl[GO}M  
} ALqP;/  
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。 /F;b<kIy8  
75j`3wzu  
%a;N)1/  
:zk69P3  
__\Tv>Y  
十. bind s)dN.'5/  
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。 Aen)r@Y:  
先来分析一下一段例子 u:r'&#jb~@  
1=x4m=wV  
iq>PN:mr  
int foo( int x, int y) { return x - y;} i?uJ<BdU[  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 SG1fu<Q6J  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 t&+f:)n  
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。 "oX@Z^  
我们来写个简单的。 / lh3.\|  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: _Y '+E  
对于函数对象类的版本: kK2x';21  
&u-H/C U%  
template < typename Func > JHpaDy*  
struct functor_trait @GzEhv  
  { R=jIVw'  
typedef typename Func::result_type result_type; ">QNiR!  
} ; :jB8Q$s  
对于无参数函数的版本: iV5x-G`  
H-GlCVq~  
template < typename Ret > X kZ82w#b  
struct functor_trait < Ret ( * )() > ` V}e$  
  { \'I->O]  
typedef Ret result_type; .80^c  
} ; R8a4F^{*  
对于单参数函数的版本: ]2kgG*^n"  
l][{ #>V  
template < typename Ret, typename V1 > ;EZ$8|  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > iX 0s4  
  { : E `N0UA  
typedef Ret result_type; 9s\;,!b  
} ; *rPUVhD_  
对于双参数函数的版本: x/Pi#Xm  
(;2J}XQvO~  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > RX.n7Tb  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > Xk[;MZ[  
  { SsiKuoxk  
typedef Ret result_type; =}txcA+  
} ; 5#+G7 'k  
等等。。。 Q70LQCms  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy %\8E{M:  
x{IxS?.j+  
template < typename Func > Z)cGe1?q  
struct func_return gR)T(%W  
  { _idTsd:\  
template < typename T > O-r,&W  
  struct result_1 j_ dCy  
  { Nq|b$S[4  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; <$)F_R~T3  
} ; z mvF#o  
.Ua|KKK C  
template < typename T1, typename T2 > xh[De}@  
  struct result_2 5 3=zHYQ  
  { {e4`D1B  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; :4]^PB@dl  
} ; 8 ;oU{  
} ; zmk#gk2H  
JiL%1y9|  
Pl4$`Qw#y  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 OM,-:H,  
Id3i qAL  
template < typename Func, typename aPicker > CO!K[ q#  
class binder_1 k^-HY[Q9  
  { }r:H7&|&  
Func fn; EAYx+zI  
aPicker pk; j #e^PK <  
public : I_s4Pf[l  
x}I'W?g  
template < typename T > .c~`{j}  
  struct result_1 Z'EX q.hk  
  { d6ZJh xJ  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; iXpLcHi  
} ; .0^-a=/  
>D'Kt?L<]m  
template < typename T1, typename T2 > o.-rdP0P>  
  struct result_2 ydFZ$W_}w  
  { Q%6Lc.i  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; 8Qtd,  
} ; O?|st$g  
$ftcYBZa  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} [ix45xu7  
#Pi}2RBRu  
template < typename T > !e*BQ3  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const vCE1R]^A.]  
  { ~D1.opj3  
  return fn(pk(t)); A%S6&!I:(  
} _U<sz{6  
template < typename T1, typename T2 > NsYeg&>`  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const v^_OX $=,  
  { n~xh %r;  
  return fn(pk(t1, t2)); )r _zM~jI  
} p:]kH  
} ; "]|I;I"b  
6X{RcX]/  
.s7Cr0^k,|  
一目了然不是么? sG{hUsPa  
最后实现bind [hU5ooB  
VY }?Nb<&  
*gHGi(U(U  
template < typename Func, typename aPicker > =sVB.P  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) F6 ?4E"d  
  { ,#Y>nP0  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); 595P04  
} J6}J/  
'Dl31w%:  
2个以上参数的bind可以同理实现。 bbevy!m  
另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。 {1 fva^O  
qH(3Z^#.|  
十一. phoenix 871taL=  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: J{Fu8  
r|[uR$|Y  
for_each(v.begin(), v.end(), (xnXM}M&2Y  
( e-vwve  
do_ tjw4.L<r  
[ }r`m(z$z  
  cout << _1 <<   " , " &sJZSrk|  
] M7rVH\:[-  
.while_( -- _1), 8:V:^`KaSs  
cout << var( " \n " ) 8t3,}}TJ  
) "0al"?  
); G[7Z5)2B  
}lZfZ?oAz  
是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧: k`H#u,&  
首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor v6B}ov[Y2  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 Qp9)Rc5  
那么我们就照着这个思路来实现吧: G-?y;V 1  
 +c@s  
cTW3\S=  
template < typename Cond, typename Actor > NEInro<  
class do_while 8RS=Xemds  
  { XI#1)  
Cond cd; =m{]Xep  
Actor act; P9j[ NEV  
public : ~Dsz9  f  
template < typename T > ,U9gg-.Lp  
  struct result_1 0Q]@T@F.  
  { eq)8V x0  
  typedef int result_type; md8r"  
} ; %hcn|-" F  
oZ% rzLH  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} biZwxP3  
5(F @KeH>  
template < typename T > e$krA!zN  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 8sm8L\-  
  { 8 /3`rEW  
  do fh rS7f'Zd  
    { |q&&"SpA  
  act(t); 59eq"08  
  } y8/ 7@qw  
  while (cd(t)); !F3Y7R  
  return   0 ; i@7b  
} ,1-n=eTQ  
} ; y^"[^+F3 .  
3R!?r^h  
UOTM>d1P  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). o' U::  
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。 JWHKa=-H  
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。 b65V*Vbj  
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。 NE Br) ~  
下面就是产生这个functor的类: ROZOX$XM  
iQryX(z  
hrsMAh!  
template < typename Actor > _&0_@  
class do_while_actor 5$C4Ui{<E'  
  { BJzNh>-#=  
Actor act; e))fbv&V  
public : 3 K Y-+ k  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} -*;-T9  
Oy>u/g~  
template < typename Cond > DQ'yFPE  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; &p>VTD  
} ; ~y@,d  
R2uekpP  
R0>GM`{  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 1\G S"4~P  
最后,是那个do_ &_mOw.  
j*uc$hC"  
`?Wy;5-  
class do_while_invoker !1+yb.{\  
  { G&i<&.i  
public : B&J;yla6`d  
template < typename Actor > :G+8%pUX]  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const fJ \bm  
  { $]eU'!2)  
  return do_while_actor < Actor > (act); [T8BQn!  
} [ 0? *J<d  
} do_; <=m@Sg{o  
ySyA!Z  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? G&P[n8Z$  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 !`j}%!K!  
最后来说说怎么处理break和continue U&DD+4+28:  
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。 yb)!jLnH  
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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