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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda x6 h53R  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 GX%r-  
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, NeniQeR   
S,RC;D7  
I<hMS6$<LE  
7:wf!\@ I  
  class filler 36yIfC,  
  { FK;2u $:  
public : !FeNx*31i  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} gHVD,Jr  
} ; lF)k4 +M  
/(Ryh6M  
@0iXqM#jH  
这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决: u(4o#m  
O @{<?[  
S|T*-?|  
&;$- &;  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); je=XZ's,i~  
Ej'N !d.  
6KKQ)DNu_  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 ]?~[!&h  
$H1igYc  
A "~Oi  
BV]$= e'  
二. 战前分析 wQ\bGBks  
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。 &u~%5;  
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 -_BjzA|  
.$ 5*v  
~{[,0,lWU  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); :bz;_DZP  
  /* --------------------------------------------- */ BzI(  
vector < int *> vp( 10 ); Klqte*!  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); %(g!,!l)  
/* --------------------------------------------- */ zCSLV>.F  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); 5} 1qo7;  
/* --------------------------------------------- */ 5>~q4t)6z}  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); >;k~B  
  /* --------------------------------------------- */  q #X[oVq  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); |}<!O@<|  
/* --------------------------------------------- */ n)R[T.E)+  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); HkyN$1s  
P@Av/r  
CV *  
2yndna-  
看了之后,我们可以思考一些问题: %QX"oRMn0  
1._1, _2是什么? ?^{Ey[)'(  
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。 | @p  
2._1 = 1是在做什么? > `+lEob  
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。 qEnmms1  
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。 :47"c3J  
O\^D 6\ v  
OZE.T-{  
三. 动工 E# *`u  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: dlc'=M  
c.h_&~0qf  
.,gVquqMY  
:/i13FQ  
template < typename T > sW!MVv  
class assignment $>=w<=r|;  
  { ?f=7F %  
T value; y?8V'.f|  
public : Fzn#>`qG  
assignment( const T & v) : value(v) {} _)^`+{N<  
template < typename T2 > ;e\K8*o  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } IYB;X  
} ; _H$Z }2g<z  
)Tad]Hd"W  
K?,`gCN}v  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 Hv|(V3-  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment Cj# ?Z7}z  
*jo1?  
)iCg,?SSw=  
a}7P:e*u  
  class holder :*)b<:4  
  { k1;Jkq~  
public : [N1[khY`  
template < typename T > UQCond+K  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const WvWZzlw  
  { a,\GOy(q{  
  return assignment < T > (t); +(vL ~  
} KPI[{T\`ZM  
} ; v QDkZ  
u 9%AK g}~  
&Ef6'  
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: ;($ 3,d8  
t)b /c:ql  
  static holder _1; 6>- Gi  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 SRc|9W5t*J  
@RLlkWGc  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); <F+9#-  
而不用手动写一个函数对象。 Oa -~}hN  
lK #~lC  
2%t!3F:  
vmT6^G  
四. 问题分析 fFd"21 >  
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。 a|@1RH>7H  
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。 LrnE6 U9  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 8!Q0:4Vb  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 Dlo4Wy  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 JL&ni]m  
'pl){aL`@u  
五. 问题1:一致性 7' TXR[   
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?| g<N3 L [  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 &}vc^io  
B~/ejC!  
struct holder > V%3w7  
  { vX"jL  
  // gj1l9>f>]a  
  template < typename T > 1A/li%  
T &   operator ()( const T & r) const D[CEg2$y  
  { He)dm5#fg  
  return (T & )r; UQ)7uYQ5  
} Xc7Qu?}  
} ; p|R]/C0f  
Rj {D#5  
这样的话assignment也必须相应改动: !8Q9RnGn  
(1?k_!)T  
template < typename Left, typename Right > CiC@Z,ud`  
class assignment p?eQN Y  
  { HZzdelo  
Left l; ,Y2){8#l  
Right r; +0FmeM&`h_  
public : Ov8{ny  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} px.]m-  
template < typename T2 > aFwfF^\(|,  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } fO$~jxR.  
} ;  Q-Rt  
)z2hyGX  
同时,holder的operator=也需要改动: [bJAh ` I  
{t&+abY  
template < typename T > p&,2@(Q  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const kR|(hA,$N  
  { z}*74lhF  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); ;/<J& #2.  
} v0S7 ]?_  
Y([vma>U]  
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。 sBD\;\I  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 z3p #`  
' 8bT9  
return l(rhs) = r; RBM4_L  
在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。 Bc2PF;n  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: [P"R+$"   
Vch!&8xii  
template < typename Tp > h;sdm/  
class constant_t 7q,M2v;  
  { ~`x<;Ts  
  const Tp t; a]|k w4  
public :  <IL$8a  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} )9JuQ_ R  
template < typename T > +{S^A)  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const j=,]b6(  
  { JK9}Kb};  
  return t; rnC u=n  
} gAgP("  
} ; "Hw%@  
H Ql_ /:Wx  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 =1Mh %/y  
下面就可以修改holder的operator=了 [{!5{k!  
d>qxaX;  
template < typename T > xkzC+ _A  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const y*5bF 0  
  { |k^ *  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); tkGJ!aUt  
} \aG:l.IM0  
+e%U6&l{  
同时也要修改assignment的operator() `Dco!ih  
/N&)r wc  
template < typename T2 > 13nXvYo'  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } -dn\*n5  
现在代码看起来就很一致了。 tgbr/eCoU  
X6dv+&=?  
六. 问题2:链式操作 U3yIONlt  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 U:.  
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。 Qm X(s  
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。 N yK7TKui  
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~(iB{-  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct @gZ<!g/vza  
CS*wvn;.  
template < typename T > ;9R;D,Gk!  
struct result_1 Jh'\ nDz@e  
  { Fhn=}7|4q  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; B)M& FO  
} ; $}/ !mXI5  
WwF4`kxT  
那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为: S:En9E  
BEzF'<Z  
template < typename T > n8eR?'4  
struct   ref uI I:Y{G  
  { 0#rv.rJ{  
typedef T & reference; 3:h9cO/9  
} ; -B-nTS`  
template < typename T > cR1dGNcp/@  
struct   ref < T &> 2I#4jy/g  
  { f: h.O# d>  
typedef T & reference; t zhkdG  
} ; TKsze]/q  
Z;{3RWV  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: t-$R)vZ}M  
zW_V)U Ne  
template < typename T > /i]!=~\qFs  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const VzR (O B  
  { o0p%j4vac  
  return l(t) = r(t); t1)b26;  
} 0UmKS\P  
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。 c2z%|\q  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 'V5^D<1P  
pCQB<6&1N  
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 =x4:jas  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: bV#U&)|  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 "3*Chc  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 \1[I(u  
最后的布局是: Xp=Y<`dX  
                Add :A,V<Es}I"  
              /   \ 64^dy V,;  
            Divide   5 J2`b:%[  
            /   \ XLK#=YTI  
          _1     3 -T4{PM  
似乎一切都解决了?不。 lMX 2O2 o  
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。 7)IB IlV  
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。 V6,D~7  
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: y#AwuC K  
o?f7_8fG  
template < typename Right > G"= tQ$ZU  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const ai(<"|(  
Right & rt) const U/2g N H  
  { ]Ph~-O  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); x7X"'1U  
} U-ILzK  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 Oph4&Ip[w  
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。 .[hQ#3)W  
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。 %:n1S]Vr  
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。 {6v|d{V+e  
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。 /vl]Oa&U  
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? !<!sB)  
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: nu] k<^I5|  
={?}[E  
template < class Action > O/wl";-  
class picker : public Action {_1^ GIIS  
  { Z1FO.[FV  
public : -&#L4AM%(9  
picker( const Action & act) : Action(act) {} N7%+n*Z  
  // all the operator overloaded 5r<%xanXW/  
} ; PXcpROg56  
oW-Tw@D  
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。 N 5rY*S  
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:  U&PAs e  
JEX{jf  
template < typename Right > "aN<3b  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const GdavCwJ  
  { jK#y7E  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); . *>LD  
} $jb0/  
N:!XtYA<  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > Hw5\~!FX  
使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。 0}qij  
/>XfK,c-  
template < typename T >   struct picker_maker "_ b Sy  
  { PNXZ3:W  
typedef picker < constant_t < T >   > result; *$x/(!UE  
} ; >\K<q>*  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > /d5_-AB(v  
  { a\\B88iRRZ  
typedef picker < T > result; kwdmw_  
} ; ^ 3LM%B  
h)q:nlKUW  
下面总的结构就有了: PG9won5_  
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。 $Trkow%F]  
picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。 =1lKcA[z  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 g/so3F%v .  
至此链式操作完美实现。 -9/YS  
9U6y<X  
6rL'hB!!]*  
七. 问题3 j4le../N  
如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。 GEwgwenv  
#6_?7 (X  
template < typename T1, typename T2 > &-+qB >SK>  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 5oplV(<?*S  
  { EuqmA7s8A  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); R! ?8F4G  
} 0\wMlV`F  
*9%<}z  
很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2: E=w$r  
C/e`O|G  
template < typename T1, typename T2 > BD,JBu]  
struct result_2 UuAn`oYhV  
  { 3S:}fPR  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; C^Tc9  
} ; US'X9=b_  
kR6rf_-[  
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? 88h-.\%Z  
这个差事就留给了holder自己。 WUAjb,eo  
    knpb$eX4  
X#5dd.RR  
template < int Order > *%'4.He7V  
class holder; #O^H? 3Q3  
template <> %|Gi'-'|b$  
class holder < 1 > YWM$%   
  { 9x&,`95O  
public : z7MJxjH  
template < typename T > <(?ahO5  
  struct result_1 jt tlzCDn  
  {  OnF +  
  typedef T & result; @\Sa)  
} ; _x z_D12  
template < typename T1, typename T2 > M9]O!{ sq  
  struct result_2 JJ ,Fh .  
  { 0F`@/C1y55  
  typedef T1 & result; 9#/z [!  
} ; <!K2xb-d^  
template < typename T > Y:G6Nd VFM  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const gPe*M =iF  
  { 0gHJ%m9s  
  return (T & )r; w@.E}%bwq  
} ):&A\nb  
template < typename T1, typename T2 > I'BoP  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const 2j H`  
  { 8;p6~&).C~  
  return (T1 & )r1; uwQ{y>SG  
} !li Q;R&  
} ; Vfp{7I$#6"  
q>r9ooN  
template <> B c*Rn3i@  
class holder < 2 > XV)ej>A-V  
  { t3 *2Z u  
public : }{:H0)H*  
template < typename T > %S$`cp  
  struct result_1 X~5TA)h;~  
  { m}]"TFzoVM  
  typedef T & result; xx nW1`]  
} ; `f*?|)  
template < typename T1, typename T2 > 2y#4rl1Utx  
  struct result_2 C#p$YQf  
  { 9Q^>.^~^  
  typedef T2 & result; Ne@Iv)g?  
} ; gx4`pH;B\  
template < typename T > =i Rc&  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const X82sw>Y  
  { DuZ51[3_L  
  return (T & )r; m=PSC Ib  
} odny{ePAf  
template < typename T1, typename T2 > `9s5 *;Z  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const rgB`< [:b  
  { fa/ '4  
  return (T2 & )r2; WY?(C@>s  
} p{t2pfb  
} ; 8G1Tpn  
K`j#'`/KC  
jbn{5af  
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> >。 Ngu+V  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: engql;  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: QSAz:Yvf|  
G#N h)ff  
return l(i, j) = r(i, j); . CLiv  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) w%VHq z$  
3kdTteyy+  
  return ( int & )i; @&S4j]rq  
  return ( int & )j; r=s ,Ath  
最后执行i = j; oA"t`,3  
可见,参数被正确的选择了。 st|$Fu  
[}9R9G>"  
u\ytiGO*  
_|wgw^.LJ]  
37a"<  
八. 中期总结 I^[R]Js  
目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事: /o.wCy,J<  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 E[Tz%x=P  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 HpSgGhL'J&  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor ]b.@i&M  
IpoZ6DB$  
|Ag~k? QC  
7sC$hm]  
d&(GIH E&d  
X{9D fgW  
九. 简化 K:V_,[gO  
很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。 j S')!Wcu  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 %QVX1\>]  
首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种: -G(z!ed  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 +su>0'a  
  +-*/&|^等 giyKEnP  
2. 返回引用。 KU"? ZI  
  =,各种复合赋值等 y!1%Kqx1,n  
3. 返回固定类型。 l-XiQ#-{  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) {uL<$;#i  
4. 原样返回。 :7e2O!zH_  
  operator, ya5;C"   
5. 返回解引用的类型。 pTST\0?  
  operator*(单目) {Rc/Ten  
6. 返回地址。 tUGnD<P  
  operator&(单目) s59v* /  
7. 下表访问返回类型。 z=N'evx~  
  operator[] AVOzx00U  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 Ii?<Lz  
  operator<<和operator>> & *B@qQ  
AGx]srl  
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。 a"b9h{h@  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: ot;j6eAH~E  
XGFU *g`kq  
template < typename Left > d~D<;7M XJ  
struct value_return F8Rd#^9PD  
  { )V!9&  
template < typename T > X'TQtI  
  struct result_1 O9r3^y\>I  
  { [j?n}D@L  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; U!XC-RA3 _  
} ; SWz+.W{KQ"  
a^~T-;_V  
template < typename T1, typename T2 > m_W\jz??k  
  struct result_2 .YYiUA-i9n  
  { R."<he ;  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; {[jcT>.3j  
} ; 5H6m{ng  
} ; 0F1 a  
drBWo|/  
`a ["`N^  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait hWJ\dwF  
z. VuY3  
下面我们来剥离functor中的operator() H\Y.l,^  
首先operator里面的代码全是下面的形式: )p~\lM}?d  
d0Py[37V  
return l(t) op r(t) 2L[/.|  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) e=o<yf9>Q  
return op l(t) \wCj$- ;Jt  
return op l(t1, t2) MQ$[jOAqP  
return l(t) op H2BD5  
return l(t1, t2) op 9b``l-rO  
return l(t)[r(t)] qmdl:J|?  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] }9/30  
`l9Pk\X[  
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: s_hf,QH  
单目: return f(l(t), r(t)); 0F8y8s  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); V9`VF O  
双目: return f(l(t)); @g }r*U?  
return f(l(t1, t2)); E b-?wzh  
下面就是f的实现,以operator/为例 ~= lm91W  
WB'&W=  
struct meta_divide -m(9*b{h@  
  { L~"~C(g  
template < typename T1, typename T2 > 0vbn!<:  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) SZpBbX$  
  { Pz,kSxe=  
  return t1 / t2; =<YG0K  
} 2o] V q  
} ; .>zXz%p  
cWl  
这个工作可以让宏来做: B# |w}hj  
$ii/Q:w T"  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ Om0Z\GP=  
template < typename T1, typename T2 > \ @.yp IE\  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; 'v GrbmK  
以后可以直接用 I5mnV<QA^  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) Gw:8-bxS  
来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数 WNrgqyM  
(ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。) XpJT/&4  
w=vK{h#8  
G%Hr c  
下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体 %{!*)V\  
^GQ+,0Yy  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > BD&JbH!(  
class unary_op : public Rettype |>5NH'agV  
  { )'?3%$EM  
    Left l; iOkRBi  
public : e%uPZ >'q  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} 3lcd:=  
luACdC  
template < typename T > Obgn?TAVX  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const N\ChA]Ck  
      { a[Ah  
      return FuncType::execute(l(t)); vR.=o*!%  
    } fW~r%u .y  
=Bcwd7+  
    template < typename T1, typename T2 > {u{n b3/jl  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const U$Z)v1&{  
      { mHrt)0\_  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); KhIg  
    } (2RZc].M~  
} ; vOy;=0$  
wHq*)7#h#  
>B<jR$`6@  
同样还可以申明一个binary_op W&#Ps6)8  
[#`)Bb&w  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > bgq/]fI}  
class binary_op : public Rettype J.W0F #?  
  { m/Ou$  
    Left l; cK%Sty'8+  
Right r; .|^L\L(!  
public : 1v)ur\>R  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} [`Seh$  
\2KwF}[m  
template < typename T > 48vKUAzx`  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const S+ gzl#r  
      { )ZC0/>R  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); BF{v0Z0/}k  
    } FBJw (.Jr  
F`IV9qv  
    template < typename T1, typename T2 > w/BaaF.0  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const F6J,:  
      { [vh&o-6  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); {Z%4Pg  
    } }iZO0C  
} ; 2L Kpwz?  
<Dojl #  
5V5Nx(31i  
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 aqJ>l}{  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 mX66}s}#  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) 6..G/,TB  
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。 :ZX#w`Y  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! D]X&Va  
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。。。 TR}ztf[e  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 mucKmb/  
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) RG[b+Qjn  
下面是修改过的unary_op =kFZ2/P2t(  
u}Kc>/AF  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType >  #~QkS_  
class unary_op xc{$=>'G  
  { E>>@X^ =  
Left l; LgFF+z  
  qM%l  
public : {WJ9!pA!lk  
x.W93e[]H  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} ;U$Fz~rJ  
|rW,:&;  
template < typename T > n1n->l*HGP  
  struct result_1 s\&qvL1D  
  { }\Kki  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; <4UF/G)  
} ; .rpKSf.  
is`O,Met  
template < typename T1, typename T2 > N~Zcrt_D  
  struct result_2 R8ZI}C1  
  { En-BT0o  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; T7+_/ Qh  
} ; t$+[(}@ +  
Z ,4G'[d  
template < typename T1, typename T2 > 86+nFk  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const tA;#yM;  
  { N;N,5rxV  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); Eci,];S7  
} +'aG&^k4  
(b!`klQ  
template < typename T > <;)qyP  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const Rf*cW&}%  
  { o}QtKf)W  
  return OpClass::execute(lt(t)); U4PnQ K,  
} -hv<8bC~4  
&\Kp_AR  
} ; 3jx5Lou)&  
Z'/sZ3Q}  
RC{|:@]8  
该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug 6IRzm6d  
好啦,现在才真正完美了。 .zDm{_'  
现在在picker里面就可以这么添加了: |Iq#Q3w  
 3"B$M  
template < typename Right > oW7\T !f  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const &4]~s:F  
  { #i6ZY^+ee  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); Iq/V[v  
} M{)7C,'  
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。 AE?G+:B  
2$S^3$k'  
fT$Fv  
FH Hi/yh  
(c3%rM m]  
十. bind m~$S]Wf  
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。 &v}c3wL]  
先来分析一下一段例子 q2>dPI;3T  
( q8uB  
qC|$0  
int foo( int x, int y) { return x - y;} q,ur[ &<  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 JIJ79HB  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 P`ZYm  
可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。 ;~nz%L J  
我们来写个简单的。 -`d9dJ dB  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: `-,yJ  
对于函数对象类的版本: <OR f{  
Y#[Wv1hi  
template < typename Func > A08b=S  
struct functor_trait :Ca]/]]  
  { ;_]Z3  
typedef typename Func::result_type result_type; e3YdHp  
} ; I{rW+<)QGC  
对于无参数函数的版本: ^TWMYF-  
)cF1?2  
template < typename Ret > E 0k1yA  
struct functor_trait < Ret ( * )() > 7E 4Xvg+c  
  { Lc0yLm  
typedef Ret result_type; +xGz~~iNh  
} ; 0qdgt  
对于单参数函数的版本: 4pkTOQq_tQ  
vbn'CY]QU  
template < typename Ret, typename V1 > !X 8<;e}2  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > 9gS.G2  
  { OvFWX%uY  
typedef Ret result_type; F~qiNV  
} ; LEM^8G]O  
对于双参数函数的版本: utJz e  
VOmWRy"L  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > [p 6#fG *  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > zSU06Y  
  { }zK/43Vx  
typedef Ret result_type; P#8 ]m(  
} ; jT6zpi~]E  
等等。。。 9S _N*wC.  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy J&<uP)<  
 4hzS  
template < typename Func > o{QU?H5h  
struct func_return Ku W$  
  { `/1Zy}cD  
template < typename T > uI'g]18Hi  
  struct result_1 Dq~PxcnI  
  { HDTdOG)  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; g;M\4o  
} ; *`(/wE2v]  
=z]8;<=pL  
template < typename T1, typename T2 > JW`Kh*,~<  
  struct result_2 4 Ii@_r>  
  { XIrNT:h4  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; &;V3[ *W"  
} ; IdvBQ [Gj  
} ; x>$! R\Cj  
YflotlT}  
REmD*gf  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 E\%'/3o  
INHN=KY{  
template < typename Func, typename aPicker > o}iqLe\  
class binder_1 s\-^vj3  
  { +]!`>  
Func fn; qZ39TTQ*p  
aPicker pk; JMT?+/Qbu  
public : kOe~0xoT@u  
.QhH!#Y2D  
template < typename T > !iOuIYjV  
  struct result_1 V r0-/T  
  { D(GAC!|/]  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; r7I,%}k  
} ; j&S8x|5  
4't@i1Ll(  
template < typename T1, typename T2 > kZlRS^6  
  struct result_2 >v+ia%o  
  { kS>'6xXH  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; B1&H5gxgN  
} ; 7 %P?3  
z~g7O4#  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} ,8F?v~C  
>%"Q]p  
template < typename T > iZ`1Dzxgk  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const o6} +5  
  { 0shNwV1zF  
  return fn(pk(t)); wFW2m  
} J)l]<##  
template < typename T1, typename T2 > P7Th 94  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const VH{SE7  
  { y %k`  
  return fn(pk(t1, t2)); '(/ZJ88JP  
} ,H3C\.%w\  
} ; ,]N!I%SI  
SZ9xj^"g  
=f)S=0UF  
一目了然不是么? VesO/xG<  
最后实现bind o3;u*f0rWn  
Cf_Ik  
PAe2 hJ  
template < typename Func, typename aPicker > zN\~v  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) NRS!Ox  
  { @"~Mglgw  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); %qzpt{'?<  
} u+]v. Mt  
mf26AIlkQ  
2个以上参数的bind可以同理实现。 3I_"vk  
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。 g~L1e5C]z  
zXB]Bf3TH  
十一. phoenix ;3n0 bKDY  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: }*n(RnCn  
VA _O0y2  
for_each(v.begin(), v.end(), 5L<}u` 0J  
( ?=<vC  
do_ }P$48o VY  
[ uP/WRQ{rW>  
  cout << _1 <<   " , " jl<rxO?-F  
] Rk PY@>  
.while_( -- _1), s0Ii;7fA{  
cout << var( " \n " ) %J `;  
) xDBEs*  
); F<?e79},`  
I`44}oJ  
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: XM/P2=;  
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 +a&-'`7g  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 h^P>pI~  
那么我们就照着这个思路来实现吧: g<s[6yA  
y(:hN)  
`4cs.ab  
template < typename Cond, typename Actor > r'hr 'wZ  
class do_while #R|M(Z">q  
  { `h M:U  
Cond cd; 'f`~"@  
Actor act; RB_7S!qC5  
public : gKg2Ntxj  
template < typename T > 8w|j Z@  
  struct result_1 G'( %8\  
  { >taS<.G  
  typedef int result_type; pBt/vSad  
} ; \n850PS  
@A6\v+ih  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} (Jf i 3 m  
+1p>:cih  
template < typename T > 0D>~uNcT}  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const }H{{@RU  
  { 1vu4}%nD  
  do 8\8uXOS  
    { gQ h0-Dnw  
  act(t); ]Bs ?  
  } 5;V#Z@S  
  while (cd(t)); $*%Ml+H-  
  return   0 ; uL b- NxQ-  
} dUn8Xqj1  
} ; o})4Jt1vj  
-!MDYj+U  
 ew4IAF  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). @hm %0L  
代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。 TE*$NxQ 2  
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。 0+8ThZ?n  
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。 bF' ~&<c  
下面就是产生这个functor的类: 76)(G/  
j:|60hDz^  
mf@YmKbp  
template < typename Actor > -3Vx jycY  
class do_while_actor  | qHWM  
  { R*TCoEKO  
Actor act; 8N6a=[fv<  
public : ^lu)'z%6  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} AnPm5i.  
/[[zAq{OA  
template < typename Cond > O6OP{sb  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; 9Pd~  
} ; % @Ks<"9  
fB"3R-H?O  
S#+G?I3w  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 d"XS;;l%<  
最后,是那个do_ 5]; 8  
;k7` `  
]Vl5v5_  
class do_while_invoker Ats"iV  
  { g$dL5N7  
public : Ph]e\  
template < typename Actor > $Miii`VS9  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const $2>tfKhtA  
  { ~<v.WP<:  
  return do_while_actor < Actor > (act); wXZ.D}d  
} yixW>W}  
} do_; WGG|d)'@  
B0q![  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? 8t}=?:B+{  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 ^Sy\<  
最后来说说怎么处理break和continue l$,l3  
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。 2t[c^J  
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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