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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda  ;Ss!OFK  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 2 'D,1F  
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, |r,})o>  
x{zZ%_F  
9[&ByEAK  
vM!2?8bEFd  
  class filler E8"&gblg  
  { n}e%c B  
public : Im!b-1  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} _G@Z n[v  
} ; rPyjr(I"_  
iM;Btv[|  
nTD%i~t~o  
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: MMC$c=4"  
QA;,/iw`  
G3+e5/0  
F E{c{G<  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); S;gy:n!t  
QKx(S=4jQ  
im9EV|;  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 WAR!#E#J7  
$'_Q@ZBq  
*i#N50k*j'  
67&Q<`V1*q  
二. 战前分析 (|o @  
首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。 \lQI;b;$  
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 pc@mQI  
F?]J`F\I  
vE8'B^h1  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); 2|i1}  
  /* --------------------------------------------- */ z;2& d<h  
vector < int *> vp( 10 ); ?V+\E2  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); 5S!j$_(  
/* --------------------------------------------- */ :p@jslD  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); V9}\0joM  
/* --------------------------------------------- */ K@%T5M4j  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); km5gO|V>m  
  /* --------------------------------------------- */ 5pDE!6gQ  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); );}M"W8  
/* --------------------------------------------- */ y= f.;  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); ?E V^H-rr  
@lWNSf  
4|I;z  
Mt`LOdiC_  
看了之后,我们可以思考一些问题: eN </H.bm]  
1._1, _2是什么? NS`hXf  
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。 Bw!J!cCj  
2._1 = 1是在做什么? &Ejhw3Nw  
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。 bpU> (j  
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。 oQV3  
,30lu a  
vO~w~u5  
三. 动工 Rr CG(Bh  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: 3fpaTue|x  
]+a~/  
zA+0jhuG  
O;V^Fk(  
template < typename T > .E+O,@?<  
class assignment "M/) LXn:0  
  { \),f?f-m  
T value; ml^=y~J[  
public : B6TE9IoSb8  
assignment( const T & v) : value(v) {} 5{+2#-  
template < typename T2 > bx{njo1Mr  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } L'`Au/%S}  
} ; LJb=9tp~  
4:Ju|g]O  
+cYDz#3%  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 YU+P+m2X  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment N#RC;  
st)v'ce,  
W.cc!8  
$8&Y(`  
  class holder _%Xp2`m  
  { z)v o  
public : z^T;d^OJc  
template < typename T > nHDKe )V  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const IgwHC0W  
  { !s/qqq:g  
  return assignment < T > (t); D4y!l~_,%M  
} Bfo#N31F}  
} ; Whp`\E< <  
6bjZW ~  
<& +jl($"  
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: :eD-'#@$u  
/4+Q; P  
  static holder _1; )F&.0 '  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 |@1(^GX  
0g=vMLi  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); +_*NY~  
而不用手动写一个函数对象。 ]3='TN8aQF  
"x$L 2>9  
M[O22wFs  
eAI|zk6  
四. 问题分析 M;3q.0MU  
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。 pp1Kor  
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。 4Y3@^8h&=  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 xhho{  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 q&&"8.w-  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 m*jE\+)=^  
o$%KbfXO]  
五. 问题1:一致性 *>zOWocxD  
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?| `^on`"\{u  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 :6)!#q'g  
ZBx,'ph}4  
struct holder F 2zUz[  
  { )G, S7A  
  // kCz2uG)l  
  template < typename T > ;=^J_2ls  
T &   operator ()( const T & r) const "SQyy  
  { NJd4( P  
  return (T & )r; gp 11/ .  
} Q7F4OS5b  
} ; m8F \ESL  
e]; IQ|  
这样的话assignment也必须相应改动: MNTVG&h  
33eOM(`D[  
template < typename Left, typename Right > *sB'D+-/  
class assignment +lFBH(o]X  
  { l*w'  O  
Left l; b%"/8rK  
Right r; (vi^ t{k  
public : y,1U]1TP  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} lFIaC}  
template < typename T2 > =HIKn6C<  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } ;ZcwgsxTM  
} ; G)b:UJa"  
:2NV;7Wke6  
同时,holder的operator=也需要改动: FqnD"]A  
,aP5)ZN-  
template < typename T > U Rq9:{  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const fU%Ys9:wU  
  { };"_Ku4#-  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); QZ7W:%r(4  
} Xa ;wx3]t  
H=WB6~8)  
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。 ?5lO1(  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 \SwqBw  
HpUJ_pZ  
return l(rhs) = r; o.|36#Fa  
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。 o>d0R w4h  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: b%@9j;  
N.E{6_{S  
template < typename Tp > n[y^S3}%;  
class constant_t Y:Lkh>S1Q  
  { *>W6,F7  
  const Tp t; \}=W*xxB  
public : x N>\t& c  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} n4XkhY|  
template < typename T > s-x1<+E(  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const Kc1w[EQ  
  { fo/sA9  
  return t; 67}8EV!/k  
} L.K|]]u  
} ; a5pM~.]  
Pjvb}q=  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 rij%l+%@#  
下面就可以修改holder的operator=了 ~mah.8G  
'aD"v>  
template < typename T > Wie0r@5E  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const F8tMZ,:  
  { .ty2! .  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); gwg~4:W  
} ).u>%4=6  
/Hm/%os  
同时也要修改assignment的operator() /J!hKK^k  
VTDnh*\5  
template < typename T2 > 3?h!nVI+2J  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } g3%x"SlIU  
现在代码看起来就很一致了。  k 6@  
C deV3  
六. 问题2:链式操作 efHCPj  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 7hMh%d0d(_  
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。 _:Y| a>  
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。 !&@t  
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。 #jj (S\WY  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct 4-'0# a  
m%"=sX7/9  
template < typename T > =Bh,>Kg  
struct result_1 G$Fo*;Fl  
  { mN R}%s  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; g}9heR  
} ; [6.<#_~{  
#zSNDv`  
那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为: m)6-D-&7  
0CX9tr2J  
template < typename T > r"x}=# b!  
struct   ref `\3RFr  
  { e(DuJ-  
typedef T & reference; 0s}gg[lj  
} ; {ynI]Wj`L  
template < typename T > +Bt%W%_X  
struct   ref < T &> Sv>CVp*  
  { PIQd=%?'  
typedef T & reference; qla=LS\-A+  
} ; `r\/5|M  
+8|Xj!!*}  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: d=\\ik8  
,~l4-x.,  
template < typename T > l}g_<  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const Xo.3OER  
  { }J\7IsM&  
  return l(t) = r(t); C^U>{jf !  
} gMZrtK`<  
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。 += gU`<\  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 we*E}U4  
z!k  
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 7vGAuTfi/@  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: Yc5) ^v  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 irB}h!@  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 ]`h@[fYge  
最后的布局是: %5Elj<eHZ  
                Add = P$7 "  
              /   \ 0\"]XYOH  
            Divide   5 < r b5'  
            /   \ +tYskx/  
          _1     3 EzCi%>q  
似乎一切都解决了?不。 YsTF10  
你可以想象一下一个完整的Lambda库,它必然能够重载C++几乎所有的操作符。假设其重载了10个操作符,那么至少会有10个代表这些操作符的functor类。大体上来讲,每一种操作符所对应的functor都应当能够由链式操作产生别的任意一种操作符所对应的functor。(例如:*_1 = 2既是由operator*的functor产生operator=的functor)。可想而知这样一共能产生10*10=100种产生方式。这是对编码的一个大挑战。 Ac +fL  
如何简化这个问题呢?我们不妨假定,任意一种操作符的functor,都能够产生任意一种操作符的functor,这样,每一种操作符的functor都拥有一样的产生方案。如果某种转换确实是不合法的(例如:A/B=C无论如何也不可能合法),那么在试图产生新functor的时候会出现编译错误。幸好C++的模版是如果不使用就不编译的,因此这种编译错误不会干扰到正常的使用,这正是我们所要的。 ukD:4s v  
OK,我们的方法呼之欲出了。既然所有的functor都具有一样的产生方案,那么不如大家都不要实现,等到最后统一的在所有的functor里面加上这么一系列的产生代码吧。例如,如果要添加从某functor XXX到operator=的functor的产生代码: W7T2j+]  
*tDxwD7  
template < typename Right >  .^rs VNG  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const =`V9{$i  
Right & rt) const S^i<_?nwg  
  { v:9Vp{)  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); MP Q?Q]'  
} L N'})CI8m  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 ET6}V"UD  
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。 3|/zlKZz  
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。 }~<9*M-P  
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。 nqcD#HUv  
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。 Et)j6xz/F  
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? reoCyP\!!  
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: 7V~ gqum  
?U~`'^@  
template < class Action > UX ?S#:h  
class picker : public Action -li;w tCS  
  { >+ Im:fD  
public : Thp!X/2O`  
picker( const Action & act) : Action(act) {} 8&#)}A}x  
  // all the operator overloaded +/#Lm#*nu%  
} ; $1D>}5Ex  
FJsg3D*@J  
Picker<T>继承自T,唯一的作用就是给T添加上了各种操作符的重载函数。 ?SoRi</1  
现在所有参与行动的functor都要套上一层picker, _1被声明为 picker<holder>, 并且holder中所重载的操作符除了operator()之外全部被移到了picker内。而picker中的操作符重载的返回的functor也必须套上一个picker: hBW,J$B  
p;2NO&  
template < typename Right > emS7q|^  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const >~G _'~_f  
  { @Y&(1Wl  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); wF['oUwHH  
} $\nAGmp@  
t@BhosR-  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > c 9zMI  
使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。 k3e?:t 9  
1tCe#*|95  
template < typename T >   struct picker_maker nqib`U@"  
  { U+ief?;4F  
typedef picker < constant_t < T >   > result; {'f=*vMI  
} ; hOcVxSc.  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > glNXamo  
  { { %af  
typedef picker < T > result; ;J?zD9  
} ; mS-{AK  
1jj.oa]  
下面总的结构就有了: R"JT+m  
functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。 (V8lmp-F  
picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。 SRyot:l   
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 Q$^Kf]pD  
至此链式操作完美实现。 fq[,9lK  
9m2Yrj93  
<\5E{/7Tl  
七. 问题3 "3uPK$  
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。 SBG.t:  
9%bqY9NFd  
template < typename T1, typename T2 > W}>wRy  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const /y5a~3  
  { +{ {'3=x9  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); *JY2vq  
} Q-$EBNz  
f`,isy[  
很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2: FZJ sZeO  
"]1|%j  
template < typename T1, typename T2 > 2c8e:Xgv  
struct result_2 .h>tef  
  { 7?~*F7F  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; 4-\gha  
} ; /Os;,g  
@:G#[>nKe  
显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢? f\M;m9{(  
这个差事就留给了holder自己。 soB5sFt&]  
    !" 7ip9a  
sQr |3}I(  
template < int Order > 4.i< `'  
class holder; #p|7\Y  
template <> 3Qoa ?*  
class holder < 1 > ZHOh(  
  { tCP;IU$  
public : 8j&LU,  
template < typename T > 'wP\VCL2>  
  struct result_1 +Zo&c}  
  { H7R6Ljd?&S  
  typedef T & result; <S`N9a  
} ; $_0~Jzt,  
template < typename T1, typename T2 > ]$ iqJL  
  struct result_2 gye'_AR?k  
  { >KnXj7  
  typedef T1 & result; ]tDuCZA  
} ; ?Y#x`DMh  
template < typename T > @m(ja@YC  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const ;kiL`K  
  { !$^LTBOH3  
  return (T & )r; "A%JT3  
} 4"y1M=he  
template < typename T1, typename T2 > 9~C$C  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const :7Smsc"B!  
  { y6 _,U/9  
  return (T1 & )r1; b'5L|1d  
} q8e34Ly7  
} ; CLX!qw]@ +  
>ay% !X@3"  
template <> K\vyfYi  
class holder < 2 > Z{J{6j  
  { C*1,aLSw  
public : ]W>kbH Imz  
template < typename T > 9 54O=9PQ  
  struct result_1 )M(-EDL>Qk  
  { 2K&5Kt/  
  typedef T & result; SLMnEtyTS  
} ; Hwm] l`E]  
template < typename T1, typename T2 > O &De!Gx  
  struct result_2 A +J&(7N  
  { `p)$7!  
  typedef T2 & result; G^=C#9c.m  
} ; q+/7v9  
template < typename T > [qGj*`@C  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const 982n G-"  
  { R#i{eE*WF  
  return (T & )r; \z>L,U  
} ,"Nfo`7  
template < typename T1, typename T2 > ag\xwS#i5H  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const {E+o+2L  
  { idh5neyL  
  return (T2 & )r2; } :8{z`4H  
} vpl> 5%  
} ; 3BWYSJ|  
y&$v@]t1  
yw9)^JU8"  
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> >。 .q^+llM  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: ?* %J Gz_  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: Gh#$[5&`  
",gWO 8T  
return l(i, j) = r(i, j); tE]0 #B)D<  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) MTxe5ob`$Q  
y.'5*08S0  
  return ( int & )i; %qf ?_2v  
  return ( int & )j; W8R"X~!V  
最后执行i = j; _R?:?{r,  
可见,参数被正确的选择了。 P,/=c(5\}  
) FnJLd  
Y^~Dr|5%  
)k}UjU`!  
>SR! *3$5  
八. 中期总结 chr^>%Q_  
目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事: D[ -Gzqh  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 hLf<-NM  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 7 P$>T  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor xJ18M@" j  
i{ " g 7  
:n} NQzs  
2!+saf^-,  
m$X0O_*A  
qz .{[ l  
九. 简化 +7]]=e<[E  
很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。 g~i%*u,Y<  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 +jPs0?}s  
首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种: [9S?  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 R;68C6 4  
  +-*/&|^等 U:n3V  
2. 返回引用。 KPcOW#.T  
  =,各种复合赋值等 A=S_5y  
3. 返回固定类型。 @ !UuK;  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) ]a}K%D)H  
4. 原样返回。 ,XJ Xw(LM  
  operator, *$eMM*4  
5. 返回解引用的类型。 sD[G?X  
  operator*(单目) Fuuy_+p@G  
6. 返回地址。 W"a%IO%'  
  operator&(单目) 3+j!{tJ z2  
7. 下表访问返回类型。 a$r<%a6  
  operator[] L(bYG0ZI5C  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 (` N@4w=  
  operator<<和operator>> V"T48~Ue  
j(|9>J*,~G  
OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。 /Dl{I7W   
例如针对第一条,我们实现一个policy类:  XAb!hc   
>)sB# <e  
template < typename Left > TzJp3  
struct value_return pS vqGJU3  
  { dfss_}R  
template < typename T > 4._ U  
  struct result_1 pW>?%ft.  
  { cR0OJ'w  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; -J$,W`#z  
} ; ~x:B@Ow  
CE'd`_;HLn  
template < typename T1, typename T2 > >8*J ;(:W  
  struct result_2 "?<$>\@; q  
  { lLb"><8a  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; P'dH*}H  
} ; Q,.[y"m9Y.  
} ; dF?:&oP]  
!BocF<UE  
nF8|*}w  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait KG! W,tB  
f`dQ $Kh  
下面我们来剥离functor中的operator() bCv^za]P6  
首先operator里面的代码全是下面的形式: f""+jc1  
F"k.1.  
return l(t) op r(t) ?Z ]5 [  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) |@a.dgz,  
return op l(t) /i${[1  
return op l(t1, t2) p%8v+9+h2  
return l(t) op tocZO  
return l(t1, t2) op y$f{P:!"{3  
return l(t)[r(t)] xM dbS4&!  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] (H\)BS7#R  
e B$ S d  
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: l20fA-T _I  
单目: return f(l(t), r(t)); Y] ZNAR  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); Vl0 J!JK_  
双目: return f(l(t)); =%}++7#  
return f(l(t1, t2));  m,,FNYW  
下面就是f的实现,以operator/为例 YhVV~bvz*  
VOj{&O2c  
struct meta_divide l Wa4X#~.  
  { K|n$-WDG}  
template < typename T1, typename T2 > ^WZcM#~TL  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) |)7dh B  
  { ? ^E B"{  
  return t1 / t2; Y ~|C]O  
} mkR1iY  
} ; a<W[???m/M  
1h"CjOp,7  
这个工作可以让宏来做: u9.x31^  
-W^jmwM   
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ Zi0B$3iOb  
template < typename T1, typename T2 > \ :KJG3j?   
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; S-M| 6fv  
以后可以直接用 |m^qA](M  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) 80p?qe  
来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数 8b^v@|)N  
(ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。) xS4B"/  
A 11w{`EM  
&s +DK `  
下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体 <rO0t9OH  
qB`-[A9HPe  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > M=mzl750M  
class unary_op : public Rettype &m>yY{ be  
  { TTJFF\$?  
    Left l; m_ |:tU(t  
public : (#dwIBBFt  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} F|eKt/>e  
kiW|h)w_,v  
template < typename T > ]/o0p  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const MQ9Nn|4  
      { (Hr_gkGtM  
      return FuncType::execute(l(t)); Mn- f  
    } =`8%qh  
Z# +{ksU  
    template < typename T1, typename T2 > lHV&8fny  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const QWo_Zg0"  
      { | JmEI9n2  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); aaN|g{pX  
    } w4:  
} ; HG1)q\Xd  
syEWc(5  
4oY<O  
同样还可以申明一个binary_op #s'UA!)  
36NENzK  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > Q: H`TSR]  
class binary_op : public Rettype !N`$`qAK  
  { G lz0`z  
    Left l; {HJzhIgCf  
Right r; (1 L9K;  
public : 4`x.d  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} 'Xl_,; W]  
x6, #Jp  
template < typename T > /EN3>25"#  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const *1}UK9X;  
      { O#}'QZd'  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); i; 8""A  
    } -P+@n)?T6  
CaSoR |  
    template < typename T1, typename T2 > 7X Z5CX&  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const z,6X{=  
      { (8[etm  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); ;*3OkNxa3  
    } l5> H\  
} ; `)9nBZ  
4K_fN  
tWs ]Zd  
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 tD G[}j  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行  H %Cb  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) % R18  
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。 E3pnu.;U:_  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! mfYY?]A*+  
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。。。 )1PZ#  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 X3C"A|HE9  
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) j k%MP6  
下面是修改过的unary_op j{.P'5e@pZ  
$VWeo#b  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > H5L~[\ 5t  
class unary_op j}0W|*  
  { SR,id B&i  
Left l; X*Ibk-PUM  
  !`u  
public : SDdefB  
*rY@(|  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} ~1x,m.f8  
q,#j *  
template < typename T > k`LoRqF  
  struct result_1 W?a{3B   
  { j@JhxCe1+R  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; ~Rs_ep'+Q2  
} ; rf2+~B{$,  
y7K&@ Y  
template < typename T1, typename T2 > hAPWEh^  
  struct result_2 8\z5*IPGs  
  { K$S:V=y%r7  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; 8Ol#-2>k$  
} ; SF$]{ X  
Pj4WWKX  
template < typename T1, typename T2 > -&PiD  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const *z2G(Uac  
  { bCM&Fe0GM  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); o"O=Epg  
} bITc9Hqc  
N5 BC<pu  
template < typename T > K~j&Q{yws@  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 5dH}cXs  
  { * u_ nu>  
  return OpClass::execute(lt(t)); zJp}JO  
} R)>/P{ A-P  
o80"ZU|=  
} ; M YQZqlV  
%/l9$>{  
 8>Y  
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 -ZTe#@J  
好啦,现在才真正完美了。 I~LN)hqdo  
现在在picker里面就可以这么添加了: P@ gVzx)M  
pYtG%<  
template < typename Right > }b9"&io  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const (x} >tm  
  { L*k[Vc  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); zEG6T*  
} ]0`*gKA  
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。 R{s&6  
Y\7>>?  
9:|z^r  
AlW0GK=N-p  
V SJGp`  
十. bind 7Ao9MF-  
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。 gWt}q-@nRR  
先来分析一下一段例子 hdL/zW7]  
{K\l3_=5qb  
QEKRAPw  
int foo( int x, int y) { return x - y;} `Yk~2t"V  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 #cB=] (N  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 VO _! +  
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。 2V6=F[T  
我们来写个简单的。 c/l%:!A  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: LRF_w)^['  
对于函数对象类的版本: =oZHN,  
mWOW39Ku  
template < typename Func > >]6f!;Rt  
struct functor_trait :n'$Txf  
  { :%[=v (G[  
typedef typename Func::result_type result_type; "N"$B~W*  
} ; 9"KO!w  
对于无参数函数的版本: hf6=`M}>i  
\8Mn[G9TL  
template < typename Ret > x -wIgo+  
struct functor_trait < Ret ( * )() > XCCh*qym  
  { m3Mo2};?  
typedef Ret result_type; 8(yZX4OH>  
} ; hu?Q,[+o  
对于单参数函数的版本: Lk?%B)z  
Y ^s_v_s  
template < typename Ret, typename V1 > |eN#9Bm  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > A 1b</2  
  { qJjXN+/D  
typedef Ret result_type; G?:{9. (  
} ; b2}>{Li0  
对于双参数函数的版本: W62 $ HI  
v"nN[_T  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > Bw;gl^:UG  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > .YV{wL@cB  
  { #nK38W#  
typedef Ret result_type; -6 WjYJx  
} ; _|f1q  
等等。。。 qOA+ao  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy K U 2LJ_~Y  
s}2TJa  
template < typename Func > D{-h2=V  
struct func_return RMinZ}/  
  { s)Gnj;  
template < typename T > IM.sW'E  
  struct result_1 nkI+"$Rz0  
  { p`/"e<TP  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; !n;0%"(FH  
} ;  HaJs)j  
Gv ';  
template < typename T1, typename T2 > xC3h m  
  struct result_2 w %4SNR  
  { p>4tPI}bf  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; Rm@#GP`  
} ; *QKxrg  
} ; ]!7 %)  
4Zz%vY  
06ndW9>wD)  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 L]wWJL  
W''%{A/'  
template < typename Func, typename aPicker > ~ m/nV81  
class binder_1 Xk9mJ]31LC  
  { lk.]!K$}  
Func fn; %7w=;]ym  
aPicker pk; w=NM==cLj  
public : OQlmzg  
u|;?FQ$M  
template < typename T > VI xGD#m  
  struct result_1 [&_7w\m  
  { RIhu9W   
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; d=` a-R0  
} ; 968<yO]  
{6*$yLWK  
template < typename T1, typename T2 > 5j8aMnvs  
  struct result_2 (p19"p  
  { oo+i3af&7  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; PK C}!>2  
} ; rJjNoY  
mu#I F'|b  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} 0+-"9pED>E  
1c5+X Cr  
template < typename T > ae%Bl[  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ;mT|0&o>#  
  { kM:Z(Z7$  
  return fn(pk(t)); Z\lJE>1  
} ,6J{-Iu  
template < typename T1, typename T2 > CP]nk0  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 7 XNZEi9o  
  { 7 KuUV!\h`  
  return fn(pk(t1, t2)); ~FP4JM,y6  
} Kw%to9 eh)  
} ; (:(Im k;9  
.OyzM  
c-GS:'J{  
一目了然不是么? :P2{^0$  
最后实现bind :VkuK@Th`  
;[qA?<GJ  
<?2g\+{s9  
template < typename Func, typename aPicker > v}cTS@0  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) _p^?_  
  { >(?}'pS8  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); !W\za0p  
} o+],L_Ab  
D`Cy]j  
2个以上参数的bind可以同理实现。 GhJ<L3  
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。 Y>J$OA:  
q1a*6*YB  
十一. phoenix T`zUgZ]  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: x/S:)z%X  
e2"<3  
for_each(v.begin(), v.end(), z|M+ FHl$  
( +6~y1s/B[  
do_ ;s$,}O.  
[ 9ZD>_a  
  cout << _1 <<   " , " +^6a$ N  
] MJ\^i4  
.while_( -- _1), euMJ c  
cout << var( " \n " ) #Dz. 58A  
) r"_U-w  
); ^g'P H{68  
5i0vli /L  
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: ]/#3 P  
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 yI{4h $c  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 `o4%UkBpM  
那么我们就照着这个思路来实现吧: N,3 )`Vm  
DqJzsk'd3  
"C]v   
template < typename Cond, typename Actor > c]/X >8;  
class do_while B*@0l:  
  { S4Q fx6:~h  
Cond cd; e"d-$$'e  
Actor act; NiSybyR$  
public : _x`oab0@  
template < typename T > 8{- *Q(=/  
  struct result_1 <WiyM[ ep  
  { V;LV),R?  
  typedef int result_type; b Y2:g )  
} ; ,k9xI<i  
O>@ChQF  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} O`^dy7>{U  
y$K[ArqX  
template < typename T > oHPh2b0  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const Yn_v'Os2  
  { jtv<{7a  
  do J1u&Ga  
    { 1YtbV3  
  act(t); f q&(&(|  
  } yog(  
  while (cd(t)); J $^"cCMr  
  return   0 ; h( DmSW  
} 3E-dhSz:i  
} ; xFScj0Y  
 rY CIU  
df)S}}#H  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). 3Viz0I<%  
代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。 rqWD#FB=z  
其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。 e9;5.m  
因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。 j,79G^/YG  
下面就是产生这个functor的类: Tr.u'b(  
mhgvN-? "h  
WB.w3w [f  
template < typename Actor > ce<88dL  
class do_while_actor s$Vz1B  
  { TtWWq5X|  
Actor act; >sGiDK @  
public : "rnVPHnQR  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} W|L#Q/ RX  
r'<!wp@  
template < typename Cond > ,UNnz&H+f  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; !y&<IT(\4  
} ; ++!'6! l  
0i>>CvAl}  
V4ybrUWK  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 or`D-x)+@  
最后,是那个do_ LlcH#L$  
$ vBFs]h  
tx$`1KA  
class do_while_invoker b?j\YX[e  
  { bo-lT-I  
public : |Sv}/ P-  
template < typename Actor > `hDH7u!U.  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const HE:]zH  
  { (&1 56 5  
  return do_while_actor < Actor > (act); 6(/*E=bOKV  
} K*P:FCz  
} do_; fD*jzj7o ,  
&S=xSs:q.  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? >{{0odBF  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 !8I80 :e_~  
最后来说说怎么处理break和continue !>?*gc.<  
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。 ";Q}Gs}  
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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