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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda W VkR56  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 mnF}S5[9  
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, P\~{3U  
]*%+H|l  
Cd#E"dY6  
q]4pEip  
  class filler =lr)gj  
  { K.>wQA&  
public : w#G2-?aj  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} p4X{"Z\mn  
} ; =G-N` 39  
1M%S gV-#  
}4%/pOi:f  
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: ]Ql 0v"` F  
OCyG_DLT$5  
!UV5zmS  
J/D|4fC  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); ),@f6](  
~hN~>0O  
c"gsB!xh  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 00vBpsZj2;  
"c`xH@D  
xc'vS>&  
V*jsq[q=  
二. 战前分析 Edt}",s7  
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。 Ruh)^g  
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 P-z`c\Rt  
!FG%2L4?,5  
yOHXY&  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); 3" Vd==oK~  
  /* --------------------------------------------- */ e(\I_  
vector < int *> vp( 10 ); _Sj}~ H  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); 7h<> k*E)  
/* --------------------------------------------- */ 32XS`Z  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); ^nDal':*  
/* --------------------------------------------- */ OOy}]uYF`  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); gp< =Gmd  
  /* --------------------------------------------- */ 6p<`h^  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); hol<dB  
/* --------------------------------------------- */ :.IN?X  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); }VRv sZ  
{E,SHh   
Iz\1~  
cwtD@KC[B  
看了之后,我们可以思考一些问题: g@nk.aRw  
1._1, _2是什么? SX+RBVZU  
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。 ['Z{@9  
2._1 = 1是在做什么? <O857 j  
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。 `6w#8}  
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。 k khE}qSD  
i Q`]ms+  
-Wo15O"  
三. 动工 Y_H/3?b%  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: RtF8A5ys  
9R]](g#  
$iMC/Kym  
+g\;bLT  
template < typename T > o'UHStk  
class assignment ubGs/Vzye  
  { Y)p4]>lT+8  
T value; Rl@$xP  
public : -z C]^Ho@  
assignment( const T & v) : value(v) {} +l\<?  
template < typename T2 > T1~)^qQ  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } E/ O5e(h  
} ; E 5kF^P  
3VP$x@AV  
J|j;g!fK  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 E$S`6+x`:a  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment 9m!7|(QV  
|cTpw1%I~  
' iQ9hQjD  
G=$}5; t  
  class holder 3V-6)V{KaE  
  { cf*zejbw  
public : 9)ea.Gu  
template < typename T > {e9Y !oFg  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const ,YlQK;  
  { ^5)_wUf  
  return assignment < T > (t); B_~jA%0m'  
} TA)LPBG  
} ; k^*$^;z  
1X:&* a"5  
h3 @s2 fK  
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: d.\PS9l  
_t.FL@3e  
  static holder _1; fOBN=y6x  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 %cj58zO |y  
|\{Nfm=:%  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); OOLe[P3J3  
而不用手动写一个函数对象。 >l2w::l%  
>UN vkQ:  
hWxT!  
iwo$\  
四. 问题分析 ~07RFR  
虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。 NhDA7z`b'J  
1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。 4K,''7N3  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 [$:@X V(  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 "_)|8|gN  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 tR O IBq|  
CKC0{J8g  
五. 问题1:一致性 u+DX$#-n!]  
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?| j |td,82.  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 5B|,S1b  
EIK*49b2  
struct holder pzSqbgfrQ  
  { {Q<0\`A  
  // %BICt @E  
  template < typename T > h#O"Q+J9n  
T &   operator ()( const T & r) const 4?]ZV_BD  
  { 1 PIzV:L\  
  return (T & )r; '>]&rb09|  
} `]&*`9IK{  
} ; s!`H  
X 7&U3v  
这样的话assignment也必须相应改动: d#7]hF  
w`Xg%*]}  
template < typename Left, typename Right > ^BNp`x;;`  
class assignment #NM JZ  
  { x\]z j!  
Left l; SJ[AiHR  
Right r; j!CU  
public : TU-c9"7M~  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} MA"#rOcP  
template < typename T2 > eaxfn]gV  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } 2:~cJk{  
} ; EqQ3=XMUL@  
xXPUrv5zO  
同时,holder的operator=也需要改动: "cQvd(kug  
qAORWc  
template < typename T > *+W6 P.K  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const [yvt1:q  
  { LV\ieM  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); ~zj"OG"zOw  
} S|) J{~QH  
@Q3, bj  
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。 A`Q >h{  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 FdM<;}6T  
g~|y$T  
return l(rhs) = r; R9q0,yQW  
在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。 ;x16shH  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: !c."   
<L2GUX36#  
template < typename Tp > -O /T?H  
class constant_t "Whwc   
  { ~R$[n.Vpk  
  const Tp t; XK3!V|y`  
public : bZK+9IR  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} ;9vIa7L&  
template < typename T > qkiJ HT  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const EqoASu  
  { OMi02tSm  
  return t; qz87iJp&  
} +`9yZOaC#  
} ; 9D%qXU  
q$|0)}  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 L1rA T  
下面就可以修改holder的operator=了 7\f{'KL  
gINwvzW{  
template < typename T > "B~WcC  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const |FjBKj  
  { sl%#u9r=  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); zF=#6  
} &b!vWX1N  
L2<+#O#  
同时也要修改assignment的operator() Mc!2mE%47m  
=#b4c>  
template < typename T2 > QYH."7X >  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } =>e?l8`%  
现在代码看起来就很一致了。 'Z59<Ya&x  
f>O54T .L.  
六. 问题2:链式操作 -ywX5B  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 "2%y~jrDN  
其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。 8B_0!U& ]  
事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。 "wC0eDf  
比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。 XRtyC4f  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct IL2e6b  
wG;}TxrLS  
template < typename T > XNKtL]U}$  
struct result_1 g(KK9Unu  
  { 5"$e=y/  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; ~37R0`C  
} ; 48H5_9>:  
IN<:P  
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: >G<4R o"  
f_~}X#._  
template < typename T > LgO i3  
struct   ref J1nXAh)J  
  { ?<Z)*CF)  
typedef T & reference; A\Lr<{Jh  
} ; H]VsOr  
template < typename T > V/@[%w=  
struct   ref < T &> fYb KmB  
  { >).@Nb;e  
typedef T & reference; $^] 9  
} ; VtD@&N  
tN[St  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: K<RmaXZ  
0BT;"B1  
template < typename T > Nz3zsP$  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const sWp{Y.  
  { BN_!Y)F l  
  return l(t) = r(t); 5z9JhU  
} G~JC gi  
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。 _'H2>V_  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 ^6ExW>K  
PG\\V$}A(  
有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么 'uws  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: !}z%#$  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 )lQN)! .)  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 & 8ccrw  
最后的布局是: Xs{/}wc.q;  
                Add +dDJes!]  
              /   \ qK<aZ%V  
            Divide   5 FrgW7`s[A  
            /   \ YN_X0+b3C  
          _1     3 "ugX /r$_  
似乎一切都解决了?不。 5JO[+>  
你可以想象一下一个完整的Lambda库,它必然能够重载C++几乎所有的操作符。假设其重载了10个操作符,那么至少会有10个代表这些操作符的functor类。大体上来讲,每一种操作符所对应的functor都应当能够由链式操作产生别的任意一种操作符所对应的functor。(例如:*_1 = 2既是由operator*的functor产生operator=的functor)。可想而知这样一共能产生10*10=100种产生方式。这是对编码的一个大挑战。 =%Q\*xaR.W  
如何简化这个问题呢?我们不妨假定,任意一种操作符的functor,都能够产生任意一种操作符的functor,这样,每一种操作符的functor都拥有一样的产生方案。如果某种转换确实是不合法的(例如:A/B=C无论如何也不可能合法),那么在试图产生新functor的时候会出现编译错误。幸好C++的模版是如果不使用就不编译的,因此这种编译错误不会干扰到正常的使用,这正是我们所要的。 zNNzsT8na  
OK,我们的方法呼之欲出了。既然所有的functor都具有一样的产生方案,那么不如大家都不要实现,等到最后统一的在所有的functor里面加上这么一系列的产生代码吧。例如,如果要添加从某functor XXX到operator=的functor的产生代码: eL>K2Jxq  
Z'voCWCd  
template < typename Right > 5Xp$ yX =  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const 9`OG  
Right & rt) const ,G916J*XA  
  { jK& Nkp  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); iSnIBs9\  
} Kh>?!` lL  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 0*37D 5jH  
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。 3FGbQ_  
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。 #k"1wSx16  
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。 516VQ<?B  
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。 \a{Aa  
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? ?y+\v'3v  
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: 9m<wcZ  
P}ehNt*($  
template < class Action > R1]v}f_I"  
class picker : public Action 3N(8| wh  
  { 113Z@F  
public : d)`nxnbMeM  
picker( const Action & act) : Action(act) {} \9dz&H  
  // all the operator overloaded trID#DT~  
} ; n,C D4Nv  
l=Lmr  
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。 -0=}|$H.  
现在所有参与行动的functor都要套上一层picker, _1被声明为 picker<holder>, 并且holder中所重载的操作符除了operator()之外全部被移到了picker内。而picker中的操作符重载的返回的functor也必须套上一个picker: !X \Sp}  
c@0l-R{q  
template < typename Right > ek Y?  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const nEjo,   
  { aL_;`@4  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); ?AqrlR]5  
} j<. <S {  
7AZ5%o  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > 6Y0/i,d*  
使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。 ?7rmwy\  
`XQx$I  
template < typename T >   struct picker_maker O[i2A (  
  { Y?"v2~;3  
typedef picker < constant_t < T >   > result; |[lxV&SD .  
} ; KUl Zk^a  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > , V0iMq  
  { $ioaunQKP  
typedef picker < T > result; TMnT#ypf<5  
} ; eZa3K3^  
&4ug3  
下面总的结构就有了: !?tu! M<1?  
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。 $i1>?pb3  
picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。 AxG?zBTFx  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 Y/?DSo4G  
至此链式操作完美实现。 (hD X4;4  
e#76h;  
+lY\r +;  
七. 问题3 :Su5  
如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。 hr/xpQW  
mI _ 6f~  
template < typename T1, typename T2 > ;ph+ZV  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const +iZ@.LI  
  { `Z;B^Y0  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); pn ~/!y  
} HQ-N!pf9  
 RU3_Fso  
很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2: "GIg| 3  
[4V|UvKz  
template < typename T1, typename T2 > VNOK>+  
struct result_2 VfJX<e=k  
  { J.CZR[XF#  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; @E&X &F%  
} ; f4@#pnJ3po  
Q!BkS=H30K  
显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢? Q@3ld6y  
这个差事就留给了holder自己。 AOvH&9**  
    Z.cG`Km*  
#U6/@l)  
template < int Order > 93zlfLS0  
class holder; g:@Cg.q8  
template <> |zr)hC  
class holder < 1 > A ydy=sj  
  { O(c4iWm  
public : {<Xo,U7 y  
template < typename T > {kY`X[fvZ  
  struct result_1 !T&u2=`D  
  { _3FMQY(  
  typedef T & result; V.E.~<7D\  
} ; Q xj|lr  
template < typename T1, typename T2 > 6i?kkULBS  
  struct result_2 `"bRjC"f]  
  { B4M'Er{v  
  typedef T1 & result; DI"dY ug#  
} ; Bt`r6v;\  
template < typename T > /M{)k_V  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const E`sapk  
  { e2VL/>y`  
  return (T & )r; G%W03c  
} v~W6yjp  
template < typename T1, typename T2 > +(=[M]5#n  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const S4uR \|  
  { m8j#{[NE  
  return (T1 & )r1; :jN;l  
} G41$oalQ1  
} ; nu1w:  
 hE?GO,  
template <> })yb   
class holder < 2 > .bY1N5=sz  
  { +MZ2e^\F  
public : `zvT5=*-#  
template < typename T > u.xA}yVS  
  struct result_1 U%S NROj  
  { O.m.]%URW  
  typedef T & result; k%bTs+] *  
} ; (HP={MrV  
template < typename T1, typename T2 > aV0;WH_3  
  struct result_2 v2dSC(hRZ  
  { H603L|4  
  typedef T2 & result; Q=9VuTE  
} ; )I0g&e^Tzy  
template < typename T > b "AHw?5F  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const v*T@ <]f3j  
  { ;tIIEc  
  return (T & )r; 0$dY;,Q.  
} ='l6&3X  
template < typename T1, typename T2 > E`Zh\u)  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const 5E!|on  
  { a6K$omu  
  return (T2 & )r2; &`9bGO  
} C J}4V!;|  
} ; =*O9)$b  
O'?lW~CD.>  
M3xi 0/.  
新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。 )-6[ Bw  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: wE=8jl*  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: NIcNL(]  
3ks|  
return l(i, j) = r(i, j); u>-uRz<)t  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) rBL_]\$7}  
D/!G]hx  
  return ( int & )i; :O2v0Kx  
  return ( int & )j; \?Oa}&k$F8  
最后执行i = j; { N8rZ[Oo  
可见,参数被正确的选择了。 U S~JLJI  
JO;` Kz_$  
U1@ P/  
d`rDEa  
Vt 5XC~jK  
八. 中期总结 m:o$|7r  
目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事: dIe 6:s  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 cVt$#A)  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 -Z#]_C{Y-)  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor Wug?CFX+T  
EC&19  
CX@HG)l  
m_Y}>  
|@uhq>&  
Hwi7oXP  
九. 简化 :Y&W)V-  
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。 ?F:C!_  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 6(Rq R  
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: n$VPh/  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 enO=-#  
  +-*/&|^等 Vf* B1Zb  
2. 返回引用。 ]4pC\0c  
  =,各种复合赋值等 )fcpE,g'  
3. 返回固定类型。 [;\< 2=H  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) r4qV}-E  
4. 原样返回。 ^*T{-U'  
  operator, B=qRZA!DQ?  
5. 返回解引用的类型。 D_`)T;<Sp  
  operator*(单目) w+ )GM  
6. 返回地址。 [}B{e=`!  
  operator&(单目) {`SGB;ho  
7. 下表访问返回类型。 S+=@d\S}"  
  operator[] D"><S<C\C  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 &rE l  
  operator<<和operator>> X\:(8C;+  
OTbjZ(  
OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。 {d5ur@G1  
例如针对第一条,我们实现一个policy类:  AHg4kG  
?@7|Q/  
template < typename Left > ErUk>V  
struct value_return l<:)rg^,  
  { eFI9S.6  
template < typename T > >WG91b<Xq  
  struct result_1 dJgOfg^  
  { GAe_Z( T  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; 4zvU"np  
} ; F;l<>|vG  
9n2%7dLQ*  
template < typename T1, typename T2 > k{$"-3ed  
  struct result_2 Z)>a6s$ih<  
  { q+=@kXs>+  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; [ Sa C  
} ; 5s2}nIe  
} ; HGMH g  
yH0ZSv  
'g, x}6  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait ]$%4;o4O  
 E8V\J  
下面我们来剥离functor中的operator() FKTP0e7=9  
首先operator里面的代码全是下面的形式: $zH 0$aOx  
YV+dUvz  
return l(t) op r(t) s%re>)=|  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) *" +cP!  
return op l(t) z+`)|c4-  
return op l(t1, t2) Lr]Hvd   
return l(t) op Jywz27j  
return l(t1, t2) op Z#t.wWSq  
return l(t)[r(t)] E<[ bgL  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] Hm[!R:HW,S  
eyp\h8!u_  
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: @Pg@ltUd  
单目: return f(l(t), r(t)); #8HXR3L5=!  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); gG?*Fi  
双目: return f(l(t)); Or~6t}f  
return f(l(t1, t2)); 4C*=8oe_  
下面就是f的实现,以operator/为例 nqW:P$  
im%3*bv-  
struct meta_divide 2n,73$ s  
  { 833t0Ml1A/  
template < typename T1, typename T2 > mqxy(zS]  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) y^fU_L?p  
  { sX?7`n1U  
  return t1 / t2; UjK&`a ;V  
} ^d=@RTyo/  
} ; Dy'l]vN$  
qt;Tfuo  
这个工作可以让宏来做: 69w"$V k  
[wxI X  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ Oc=PJf%D#  
template < typename T1, typename T2 > \ L*Cf&c`8r  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; qf{B  
以后可以直接用 &xT~;R^  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) ZX}"  
来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数 gx.]4 v  
(ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。) 3Q"+ #Ob  
[l{eJ /W  
r\D8_S_  
下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体 C\h<02  
)}lV41u  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > Gi2Ey37]O  
class unary_op : public Rettype RlL,eU$CS  
  { .DsYR/  
    Left l; ^aMdbB  
public : ~n\ea:.  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} }# ^Pb M  
y=`(`|YW}`  
template < typename T > )SLs  [  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const a VMFjkW  
      { \5_^P{p7<  
      return FuncType::execute(l(t)); (LPc\\Vv  
    } 4(gf!U  
_QCI< |A  
    template < typename T1, typename T2 > (`*wiu+i  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 0_.hU^fP  
      { t fQq3#  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); (HxF\#r?  
    } ^%^0x'"  
} ; YtQWArX,  
N$b;8F  
I'YotV7  
同样还可以申明一个binary_op (`xnA~BN  
dkC/ ?R  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > B\yq% m  
class binary_op : public Rettype pP& M]'  
  { ^a5>`W  
    Left l; a"4 6_>  
Right r; {P+[C O  
public : Puh&F< B  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} -qF|Y f  
rpWy 6oD  
template < typename T > #+\G- =-  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 9mm(?O~'p  
      { `7ZJB$7D|*  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); ?8/h3xV;  
    } _\[G7  
,oil}N(  
    template < typename T1, typename T2 > /L^dHI]Q  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 2N]s}/l  
      { 8m0sEV>  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); >S]')O$c  
    } ;{20Heuz  
} ; tTt~W5lo  
VV0$L=mo  
B8Z66#EQ  
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 }lVUa{ubf  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 E(#2/E6  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) e:<> Yq+  
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。 uU s>/+  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! .EwK>ro4  
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。。。 H'>  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 E .5xzY  
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) ],|B4\b;  
下面是修改过的unary_op !NjE5USi  
Q!v[b{]8  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > H2vEFnV  
class unary_op o5uwa{v  
  { KMcP!N.I  
Left l; |zKcL3*  
  g~b'}^J  
public : tHeLq*))  
>wwEa4   
unary_op( const Left & l) : l(l) {} Viw3 /K  
9m{rQ P/  
template < typename T > ,d#4Ib  
  struct result_1 cALs;)z  
  { %s>E@[s  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; /Z_QCj  
} ; KMZ`Wn=  
rf@81Ds  
template < typename T1, typename T2 > |*i-Q @ D  
  struct result_2 WW=7QC i  
  { @$]h[   
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; S8l+WF4q  
} ; M;R>]wP"V  
Tx_ LH"8  
template < typename T1, typename T2 > 7Z_iQ1  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const )SuJK.IF  
  { 3]acfCacC  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); 5]E5V@C   
} ?$Pj[O^hl  
~m7+^c@,  
template < typename T > vNIQc "\-  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ,U}8(D~:  
  { R#>E{[9  
  return OpClass::execute(lt(t)); "5Mo%cUp  
} z~qQ@u|  
Qw:j2g2H7  
} ; Alz#zBGb  
ff0,K#-  
syF/jWM5  
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 (!s[~O6  
好啦,现在才真正完美了。 G`jhzG  
现在在picker里面就可以这么添加了: i{2KMa{K  
P;34Rd  
template < typename Right > YQ/ *|  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const z5I<,[`  
  { _PF><ODX2  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); q2y:b qLWl  
} @p;4g_F  
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。 Dts:$PlCk  
AO6;aT  
jo;n~>3P  
/Q-!><riD  
PLD!BD  
十. bind s6I]H  
既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。 <OUAppH  
先来分析一下一段例子 c1i7Rc{q  
 (c"!0v  
IF=rD-x  
int foo( int x, int y) { return x - y;} TR|; /yJ  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 l-&f81W  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 -nW-I\d%  
可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。 i!NGX  
我们来写个简单的。 :.<&Y=^  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: dZ*o H#B  
对于函数对象类的版本: 'py k  
#!2gxm;g  
template < typename Func > (w*$~p  
struct functor_trait ?~!h N,h  
  { &m`  
typedef typename Func::result_type result_type; =GF+hM/~  
} ; deNU[  
对于无参数函数的版本: 4{|lzo'&  
<:?&}'aA  
template < typename Ret > x K/`XY  
struct functor_trait < Ret ( * )() > &("?6%GC  
  { &7 ,wdG  
typedef Ret result_type; T*oH tpFj#  
} ; aD4ln]sFxG  
对于单参数函数的版本: ,#crtX  
A)xI. Q6  
template < typename Ret, typename V1 > .+y#7-#6  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > zMa`olTZ  
  { ` F)Iv:;y,  
typedef Ret result_type; [f'7/w+  
} ; =Zj9F1E[i  
对于双参数函数的版本: wdg[pt />  
ZrTq)BZ  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > "783F:mPh  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > 4AGc2e'u  
  { 1yhx)m;f  
typedef Ret result_type; E_++yK^=  
} ; $z<CkMP!U7  
等等。。。 og>f1NwS[  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy &rn,[w_F[  
_2|,j\f;L  
template < typename Func > \1tce`+  
struct func_return nP}/#Wy  
  { IflpM]  
template < typename T > sIy  LW  
  struct result_1 b`^$2RM&  
  { |PWLFiT(>  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; Qwb@3{  
} ; sx22|j`)V  
6)W9/V-W  
template < typename T1, typename T2 > toF@@ %  
  struct result_2 pRC#DHcHh  
  { L9x,G!  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; Iv{}U\ u  
} ; t<e?f{Q5  
} ; s#4 "f  
l!oU9  
u", [ulP  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 KmMt:^9  
Va1|XQ<CL  
template < typename Func, typename aPicker > I} j! !  
class binder_1 }>grGr%oR  
  { U8moVj8w1  
Func fn; `aCcTs7~]p  
aPicker pk; zP5HTEz  
public : rIu>JyC"p  
o}[wu:>yk  
template < typename T > 1f}Dza9  
  struct result_1 77)C`]0(  
  { $hA[vi\5  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; Qc6323/"  
} ; 0py0zE6,,  
il:+O08_  
template < typename T1, typename T2 > _3)~{dQ+  
  struct result_2 WhkE&7Gk  
  { +jHL==W&  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; U7{, *  
} ; M,l Ib9  
NWTsL OIm  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} xEbcF+@  
wt-)5f'{  
template < typename T > 6n>+cX>E  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const r=s7be  
  { Z{%h6""  
  return fn(pk(t)); |`,%%p|T%  
} $[IuEdc/  
template < typename T1, typename T2 > _v_ak4m>  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const +|^rz#X  
  { P}cGWfj  
  return fn(pk(t1, t2)); S]k<Ixvf  
} lx%<oC+M  
} ; d kPfdK}G  
*`|F?wF  
).xQ~A\.  
一目了然不是么? v\Q${6kEtx  
最后实现bind SC'fT!  
1;SWfKU?.  
!sUo+Y  
template < typename Func, typename aPicker > S_C+1e  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) < =sO@0(<  
  { K4y4!zz  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); q4Q1Ib-<2  
} {gzL}KL  
$=t&NM  
2个以上参数的bind可以同理实现。 ~Q5L)}8N  
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。 mlX^5h'  
Fz-Bd*uS  
十一. phoenix o ;.j_  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: $n!saPpxS  
`j@2[XdHu  
for_each(v.begin(), v.end(), `ez_ {  
( kAU[lPt*R  
do_ U^[<G6<9]  
[ 7?e*b(vd  
  cout << _1 <<   " , " q0$}MB6  
] e;!si>N  
.while_( -- _1), g;vG6!;E\  
cout << var( " \n " ) OSxr@  
) C}#JvNyQ  
); ;ZB[g78%R%  
K`D>G<  
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: e5C560  
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 :4/RB%)"  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 [.dF)I3  
那么我们就照着这个思路来实现吧: a*! wiTGf  
"4|D"|wI)  
a//<S?d$:  
template < typename Cond, typename Actor > o[0Cv*  
class do_while E\5t&jZr  
  { BA53   
Cond cd; |I6\_K.=L  
Actor act; WM~@/J  
public : /{^Qup  
template < typename T > WL+I)n8~  
  struct result_1 NO8)XJ3s  
  { _5y3<H<?  
  typedef int result_type; z\{y[3-  
} ; *#w+*ywVZH  
C8%q?.nH=  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} Ak^g#^c*  
):31!IC  
template < typename T > b+9M? k"  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const I 4 ,C-D  
  { L slI!.(  
  do :[?hU}9  
    { a)/!ifJ;  
  act(t); d@JjqE[  
  } h%9#~gJ})  
  while (cd(t)); Hcq?7_)  
  return   0 ; l`4hWs\I  
} a"4j9cO  
} ; +QGZ2_vW  
2c LIz@  
R#DnV[!\  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). U@ Y0 z.Y  
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。 ' cR||VX  
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。 M3!A?!BU  
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。 |9Q4VY'";  
下面就是产生这个functor的类: }vgeQh-G  
Z.ky=vCt  
TFjb1 a,)  
template < typename Actor > %7 7v'Pz1  
class do_while_actor [< Bk% B5  
  { ]nY,%XE  
Actor act; Qo+I98LX[  
public : KLrxlD4\  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} ^"STM'Zh  
ZF!cXo7d  
template < typename Cond > w9Bbvr6  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; FCgr  
} ; 7j| ^ZuI+  
* G!C 'w\$  
XvETys@d  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 SfLZVB  
最后,是那个do_ xp7 `[.  
c@>Tzk%?"  
FL*qV"r^n  
class do_while_invoker XEl-5-M"  
  { ;89 `!V O  
public : 3|x*lmit  
template < typename Actor > :[YHJaK  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const LX2rg\a+%  
  { [|.IXdJ!  
  return do_while_actor < Actor > (act); =bgzl=A`  
} _FR_6*C)5  
} do_; 6}4?, r  
?5-Y'(r  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? 1fUg  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 -j9Wf=  
最后来说说怎么处理break和continue wyJ+~  
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。 jrk48z  
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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