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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda %N._w!N<5n  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 Pm7}"D'/  
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, /n&&Um\  
FSO).=#  
8s@3hXD&  
>t+P(*u  
  class filler nw<uyaU-t  
  { [a(#1  
public : xmoxZW:  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} :3 mh@[V  
} ; +}AI@+  
pb,d'z\S  
]SEZaT  
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: sI2^Qp@O1  
Ewz!O`  
%hP^%'G  
HzsdHH(J  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); .%-8 t{dt  
c+ie8Q!  
X?Q4}Y  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 h";L  
53 h0UL  
ca9X19NG  
ckn(`I  
二. 战前分析 {!`6zBsP  
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。 HzJz+ 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 lOp`m8_=  
8@R|Km5h  
Fr-SvsNFB  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); 7tp36TE  
  /* --------------------------------------------- */ l[J8!u2Xp  
vector < int *> vp( 10 ); 4,ag(^}=  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); zt%Mx>V@  
/* --------------------------------------------- */ z$sGv19pB  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); cMIEtK`  
/* --------------------------------------------- */ DmcZta8n]  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); 8P`"M#fI  
  /* --------------------------------------------- */ eMzk3eOJ  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); K=&>t6s<  
/* --------------------------------------------- */ *qq+jsA6wH  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); XWw804ir  
Zd+bx*rD  
(@YG~ 0  
%TqC/c  
看了之后,我们可以思考一些问题: b.938#3,  
1._1, _2是什么? <UCl@5g&  
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。 /wG2vE8e  
2._1 = 1是在做什么? ?JUeuNs9  
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。 O6Y0XL  
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。 j<$2hiI/?&  
l,).p  
eS! /(#T  
三. 动工 h+,@G,|D  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: >Q*Wi  
.+qpk*V\  
pR_9NfV{  
\2z>?i)  
template < typename T > 2AdDIVYC  
class assignment mkpMfPt  
  { FI.\%x  
T value; X>^fEQq"  
public : "N#Y gSr  
assignment( const T & v) : value(v) {} 6u%&<")4HP  
template < typename T2 > 4M T 7`sr  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } 7p[n  
} ; qP ,EBE  
'"Nr,vQo  
~ri5zb20  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 naNghGQ  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment PY'2h4IL  
2<6UwF  
p7 ~!z.)o  
ry]l.@o;  
  class holder {8etv:y  
  { HZOMlOZ  
public : ?]5qr?W%  
template < typename T > a9Vi];  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const Y0> @vTUX  
  { n"8Yv~v*2j  
  return assignment < T > (t); EX"yxZ~  
} ~6gPS 13  
} ; @F>D+=hS  
[>9is=>o.  
gDzK{6Z}  
由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上: =pr7G+_u  
XP}<N&j  
  static holder _1; A}w/OA97RO  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 }B^tL$k  
|BYRe1l6l  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); iRBfx  
而不用手动写一个函数对象。 GX%g9f!O  
u@^LW<eD  
m[2gdJK  
Bp{Ri_&A  
四. 问题分析 bK7J}8hH  
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。 &3&HY:yF  
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。 g{LP7 D;6  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 )PZT4jTt  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 1H9!5=Ff  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 z!\*Y =e  
r|Z{-*`  
五. 问题1:一致性 w(F%^o\  
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?| 0}9h]X'  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 sq]F;=[5  
< Z$J<]I  
struct holder 3gzXbP,  
  { yQrD9*t&g  
  // 0 "#HJA44  
  template < typename T > .]Z"C&"N]  
T &   operator ()( const T & r) const T{'RV0%   
  { L.IlBjD  
  return (T & )r; P {'b:C  
} 2zpr~cB=  
} ; DwF hK*  
ULW~90  
这样的话assignment也必须相应改动: =u;MCQ[  
z%kULTL  
template < typename Left, typename Right > !9x}  
class assignment R-Sym8c  
  { -qoH,4w  
Left l; 6:2vP NF  
Right r; rlD8D|ZG  
public : V8(-  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} pot~<d`:K"  
template < typename T2 > ce(#2o&`  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } Ca\6vR  
} ; N21smC}  
;}t(Wnu.  
同时,holder的operator=也需要改动: K^[?O{x^B  
Ho%CDz z  
template < typename T > Gh$^{  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const I:.s_8mH}  
  { %znc##j)q  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); Dh*n!7lD`  
} g&.=2uP  
]f3>-)$*  
好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。 PW4q~rc=:  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 ntY]SK%Z  
SX*RP;vHy  
return l(rhs) = r; gZ5 |UR<  
在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。 v>56~AJ  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: 1eKT^bgM  
Debv4Gr;^  
template < typename Tp > r :dTz  
class constant_t n:X y6H  
  { = / 8cp  
  const Tp t; 3a|\dav%  
public : m kexc~l  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} oU/5 a>9~  
template < typename T > cNH7C"@GVu  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const _G0 x3  
  { 54/=G(F   
  return t; DI%saw  
} 1Z;iV<d  
} ; ctUp=po  
YzWz|  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 #Dac~>a'  
下面就可以修改holder的operator=了  @8 6f  
A=4OWV?  
template < typename T > / j^  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const 0`hdMLONR  
  { 9VT;ep  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); xkn;,`t^lJ  
} v2?ZQeHr_(  
h$*!8=M  
同时也要修改assignment的operator() Ls%MGs9PI  
T;uX4,|(  
template < typename T2 > 6nQq  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } *] (iS  
现在代码看起来就很一致了。 ix$bRdl  
_j3fAr(V  
六. 问题2:链式操作 M`>E|" <  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 &FD>&WRV  
其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。 iB{V^ksU  
事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。 fIF8%J ^3  
比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。 7 3m1  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct "}!G!k:  
5m*,8]!-  
template < typename T > ^s=8!=A(  
struct result_1 `9 L>*  
  { RZ7@cQY  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; >/|*DI-HJ  
} ; Uv.)?YeGh  
nlYNN/@"  
那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为: OCUr{Nh  
kl`W\tF  
template < typename T > HhpDR  
struct   ref 68 sB )R  
  {  J *yg&  
typedef T & reference; Ib`XT0k  
} ; OH88n69  
template < typename T > xU vs:  
struct   ref < T &> 99S ^f:t  
  { dscgj5b1~  
typedef T & reference; ,^:.dFH6  
} ; [~^0gAlQC  
<!+Az,-  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: T |p"0b A  
yZRzIb_  
template < typename T > N$DkX)Z  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const VnzZTG s  
  { d@^ZSy>L2  
  return l(t) = r(t); u"8yK5!  
} Q@niNDaW2  
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。 zTp"AuNHN  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 hc1N ~$3!G  
`gJ(0#ac  
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 g :OI  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: ?`#Khff?  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 y*? Jui Q  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 nEfK53i_  
最后的布局是: <[v[ci  
                Add q<J~~'  
              /   \ IcEdG(  
            Divide   5 )7d&NE_  
            /   \ j [a(#V{  
          _1     3 ZoeD:xnh[  
似乎一切都解决了?不。 TV:9bn?r)  
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。 GeqPRah  
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。 :Al!1BJQ  
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: ;j7#7MN2_E  
dI2 V>vk  
template < typename Right > y9;Yiv r)  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const =vPj%oLp'a  
Right & rt) const lk!@?  
  { s.#`&Sd>  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); z{6Z 11|  
} l.]xB,k  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 FlQGg VN  
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。 @c#(.=  
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。 >usL*b0%  
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。 =v\.h=~~  
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。 ':q p05t  
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? *R"/|Ka  
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: O< I-  
lFk R=!?=  
template < class Action > 0%B/,/PxD  
class picker : public Action CAlCDfKW}  
  { us.~G  
public : +_`7G^U?%  
picker( const Action & act) : Action(act) {} E{\2='3\  
  // all the operator overloaded Y@v>FlqI{  
} ; YQ} o?Q$z  
Fcx&hj1gQ  
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。 .X&9Q9T=#  
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: ^pS~Z~[d/  
jo7\`#(Q  
template < typename Right > t:S+%u U  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const gr{ DWCK  
  { z{543~Og59  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); ]iWRo'  
} {vj)76%y  
YR70BOxK  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > Smh,zCc>s  
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。 vI?, 47Hj+  
[7-?7mp!B  
template < typename T >   struct picker_maker h;Qk @F  
  { sT.ss$HY9,  
typedef picker < constant_t < T >   > result; TvM~y\s  
} ; 2eogY#  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > [Pp'Ye~K@c  
  { k+ /6$pI  
typedef picker < T > result; 46x'I(  
} ; yauvXosX  
cNrg#Asen&  
下面总的结构就有了: /QQ*8o8  
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。 ~Ei<Z`3}7"  
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。 h;Kx!5)y  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 3q.q YX  
至此链式操作完美实现。 RCrCs  
;a/E42eN;  
:0/ 7,i  
七. 问题3 #4:?gfIj  
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。 o-\[,}T)M  
`^vE9nW 7  
template < typename T1, typename T2 > sKWfX Cd  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const  z} <^jgJ  
  { "Q<MS'a  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); VTM/hJmwJ  
} wzA$'+Mb  
W_=f'yb:E  
很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2: }bDm@NU  
bcyzhK=  
template < typename T1, typename T2 > 1 zZlC#V  
struct result_2 ]5O~+Nf  
  { |)&%A%m  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; GyIV Hby  
} ; #c J@uqR  
7$b1<.WX  
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? H\ %7%  
这个差事就留给了holder自己。 6863xOv{T  
    1oS/`)  
wY#E?,  
template < int Order > R-:2HRaA  
class holder; ?[AD=rUC  
template <> c$,P ~W s'  
class holder < 1 > HQ g^ h  
  { Dv"9qk  
public : sK{e*[I>W  
template < typename T > 9x8fhAy}4  
  struct result_1 'F<TSy|4kI  
  { sB</DS  
  typedef T & result; XSDpRo  
} ; ' %qr.T %  
template < typename T1, typename T2 > Ri{=]$  
  struct result_2 r$1Qf}J3=  
  { |>Vb9:q9Po  
  typedef T1 & result; ok[i<zl; '  
} ; {=WgzP  
template < typename T > yfSmDPh  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const hM{bavd  
  { 3F3A%C%  
  return (T & )r; i. "v4D  
} M{@(G5  
template < typename T1, typename T2 > zda 3 ,U2o  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const UZMd~|  
  { hrn+UL:d  
  return (T1 & )r1; P?\6@_ Z  
} @- xjfC\d  
} ; ]'}L 1r  
)UR7i8]!0  
template <> VRMXtQ*1Dm  
class holder < 2 > x4 yR8n(  
  { pb}*\/s  
public :  &HW9Jn  
template < typename T > O?2DQY?jT  
  struct result_1 +nL[MSw  
  { ![1rzQvGDb  
  typedef T & result; -~1~I e2  
} ; Tx D#9]Q`  
template < typename T1, typename T2 > 2 nCA<&  
  struct result_2 $]d^-{|  
  { E fDH6  
  typedef T2 & result; 6 N4~~O  
} ; \85i+q:LuA  
template < typename T > gJXaPJA{  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const }OUtsh]y  
  { AKC`TA*E  
  return (T & )r; \~W'v3:W  
} 8=l%5r^cq  
template < typename T1, typename T2 > cr3^6HB  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const  @5FQX  
  { XTy x r  
  return (T2 & )r2; t# i #(H  
} b;n[mk  
} ; az$FnVNn=  
v+XJ*N[W  
p2eGm-Erq  
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> >。 }tz7b#  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: [WmM6UEVS  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: ueudRb  
G[=c Ss,  
return l(i, j) = r(i, j); &8H'eAA  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) b=vkiO`2  
U6K|fY N`  
  return ( int & )i; CTb%(<r  
  return ( int & )j; aUp g u"  
最后执行i = j; A"]YM'.  
可见,参数被正确的选择了。 p{_ " bB  
!g[Zfo2r"  
Y]>t[Lo%  
s[jTP(d)8  
,bi^P>X  
八. 中期总结 9w"*y#_  
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: 4 KiY6)  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 8LKiS  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 ;l+Leex  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor L0,'mS  
l#o ~W`  
>Tgv11[  
<)9y{J}s:  
zCZf%ATq  
.*oU]N%K=  
九. 简化 i5Ggf"![  
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。 e6*8K@LHB  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 _>+Ld6.T6  
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: lxx2H1([  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 RZLq]8pM  
  +-*/&|^等 3fj4%P"  
2. 返回引用。 vXs"Dst  
  =,各种复合赋值等 tmq OJ  
3. 返回固定类型。 ?s01@f#  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) [,Gg^*umS  
4. 原样返回。 `yyG/l  
  operator, 6x`t{g]f,  
5. 返回解引用的类型。 K+eM   
  operator*(单目) [0!(xp^  
6. 返回地址。 01]f2.5  
  operator&(单目) d{?LD?,)  
7. 下表访问返回类型。 [txE .7p  
  operator[] j#|ZP-=1_  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 -@'FW*b  
  operator<<和operator>> Lbgi7|&  
i1UsIT  
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。 e'~3oqSvR  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: Q ,g\  
dO'(2J8  
template < typename Left > {: /}NpA$  
struct value_return ?uu*L6  
  { ?<!|  
template < typename T > oH@78D0A  
  struct result_1 Nn6%9PX_)  
  { kiEa<-]  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; w )f#V s  
} ; :#Wd~~d  
*dQSw)R  
template < typename T1, typename T2 > 5pX6t  
  struct result_2 6nn *]|7  
  { z{ dEC %  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; &C}*w2]0S  
} ; =_CzH(=f#  
} ; "oyo#-5z  
}BEB1Q}L  
w;M#c Y  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait 81F9uM0  
vM={V$D&  
下面我们来剥离functor中的operator() e\rp)[>'  
首先operator里面的代码全是下面的形式: $xsd~L &  
pglVR </  
return l(t) op r(t) E .h*g8bXe  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) 0GwR~Z}Z  
return op l(t) 6tZI["\   
return op l(t1, t2) CIWO7bS  
return l(t) op ! nx{ X  
return l(t1, t2) op 0GLM(JmK  
return l(t)[r(t)] ~%oR[B7=|  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] Eci\a]  
P55fL-vo|}  
很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式: }>\C{ClI  
单目: return f(l(t), r(t)); kh<2BOV  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); ctQ/wrkU  
双目: return f(l(t)); :FF=a3/"6  
return f(l(t1, t2)); &{:-]g\  
下面就是f的实现,以operator/为例 gXU8hTd8  
 7GGUV  
struct meta_divide BT$_@%ea&  
  { TeQV?ZQ#}  
template < typename T1, typename T2 > xdPx{"C 3  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) %T[]zJ(  
  { BtZyn7a  
  return t1 / t2; sW$XH1Uf#  
} 0RfZEG)  
} ; [g,}gyeS(  
\V:^h [ad  
这个工作可以让宏来做: z?zL97H  
>_} I.\ X  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ !D6]JPX  
template < typename T1, typename T2 > \ qs6aB0ln  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; 3|7QU ld  
以后可以直接用 `cO:<^%  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) 4i bc  
来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数 xw%0>K[  
(ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。) {g6%(X\r.r  
y`Fw-!'o  
bt *k.=p  
下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体 d9ihhqq3}  
A&{Nh` q  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > -Za/p@gM  
class unary_op : public Rettype =N@t'fOr  
  { }]Tx lSp!;  
    Left l; G$PE}%X  
public : k)u[0}   
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} =Qq+4F)MD  
IV-{ve6  
template < typename T > =a!=2VN9y  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const & kIFcd@  
      { :&Nbw  
      return FuncType::execute(l(t)); $]1=\ I  
    } 6*?F@D2&  
$>gFf}#C  
    template < typename T1, typename T2 > E^PB)D(.  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 6@o*xK7L  
      { POW>~Tof1  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); QJNFA}*>  
    } mOSv9w#,  
} ; V~bD)?M  
X]=t>   
(hsl~Jf  
同样还可以申明一个binary_op )"LJ hLg  
m|# y >4  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > ivPg9J1S  
class binary_op : public Rettype jpOp.  
  { zi:BF60]=  
    Left l; 0V]s:S  
Right r; l%ZhA=TKQ  
public : J1kM\8%b\  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} mmsPLv6  
wBzC5T%,  
template < typename T > 67TwPvh  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const >/\'zi]L  
      { f::Dx1VcX  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); 'yth'[  
    } .pq%?&  
!W0v >p  
    template < typename T1, typename T2 > A >$I -T+  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const +"(jjxJm  
      { !BI;C(,RL  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); \9d$@V  
    } u>$t'  
} ; X 8|EHb<  
xPgBV~  
`6YN3XS  
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 K^$=dLp  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 ':W[A  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) HDKbF/  
那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。 P4?glh q#  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! ddo#P%sH'  
如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。 BHw, 4#F1;  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 n(Uyz`qE  
这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan) hcc/=_hA  
下面是修改过的unary_op -&;TA0~;  
{!`4iiF  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > M;NX:mX9  
class unary_op 6RM/GM  
  { C?Ucu]cW  
Left l; :LTN!jj  
  nm+s{  
public : -hV*EPQ/  
]?)TdJ`  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} <Qq*p  
C>~TI,5a3  
template < typename T > />Nt[o[r  
  struct result_1 xpI wrJO  
  { .o8t+X'G  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; &R siVBA  
} ; q =Il|Nb>  
nie%eC&U  
template < typename T1, typename T2 > Wf<LR3  
  struct result_2 I|J/F}@p  
  { Mlq.?-QgIL  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; mt`.6Xz~  
} ; a> )f=uS  
w:l"\Tm  
template < typename T1, typename T2 > W`&hp6Jq  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const \f)#>+X-  
  { 6,uX,X5  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); ?8 {"x8W;  
} m3ff;,  
4sM.C9W  
template < typename T > Mq8L0%j  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const aP`P)3O6)1  
  { ]HdCt3X  
  return OpClass::execute(lt(t)); <| &Npd'  
} , dp0;nkr  
5coZ|O&f8  
} ; rH>)oThA#  
875od  
zT[!o j7  
该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug smLQS+UE  
好啦,现在才真正完美了。 *j-aXN/$  
现在在picker里面就可以这么添加了: &0f,~ /%Z  
`-&K~^-cH  
template < typename Right > Df#l8YK#  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const I0a<%;JJW  
  { &OBkevg  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); MW{8VH6+  
} vFsLY  
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。 o14cwb  
4OX^(  
_ J[  
c|1&lYal;  
|)81Lz  
十. bind {iLT/i%  
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。 s{" 2L{,$  
先来分析一下一段例子 d7i]FV  
X7 w Ky(g  
O~QB!<Q+  
int foo( int x, int y) { return x - y;} `XB 9Mi=  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 g1o8._f.  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 $A` VYJtt#  
可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。 fX+O[j  
我们来写个简单的。 5Ph4<f` L~  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: N [yy M'C  
对于函数对象类的版本: &=Wlaa/,&  
KdlQ!5(?X  
template < typename Func > V> bCKtf&  
struct functor_trait j5ve2LiFV%  
  { EIQ p>|5  
typedef typename Func::result_type result_type; -(#iIgmP  
} ; ]7mt[2 Cd  
对于无参数函数的版本: gdoLyxQ  
-gWZwW/lD  
template < typename Ret > 9K&:V(gmw  
struct functor_trait < Ret ( * )() > h} EPnC}  
  { rbCAnwA2  
typedef Ret result_type; 7yba04D)  
} ; ;\l,5EG  
对于单参数函数的版本: {_Gs*<.  
ZW}_Q s  
template < typename Ret, typename V1 > mQ=#nk$~g  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > L:8q8i  
  { `g})|Gx  
typedef Ret result_type; )Z VD+X  
} ; N36_C;K-z  
对于双参数函数的版本: x=jK:3BF  
;'Nd~:-]  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > QwJyY{O`  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > d M-%{  
  { 9E6R0D}  
typedef Ret result_type; 4{l,  
} ; 3t6 LT  
等等。。。 9I/N4sou  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy w\brVnt  
t_suF$  
template < typename Func > Ki~1qu:  
struct func_return j w9b )  
  { \j)E 5b+  
template < typename T > I9Fr5p-%O  
  struct result_1 9k~8  
  { n}77##+R&C  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; 2dzrRH  
} ; 9$m|'$p3sG  
C/&-l{7  
template < typename T1, typename T2 > 6u}</>}  
  struct result_2 $a %MOKr  
  { M|[oaanY'  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; ))i}7 chc  
} ; EU/8=JA1  
} ; kM@zyDn,  
zA"`!}*  
i2^>vYCsl  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 {vO9p tR;  
RAK-UN  
template < typename Func, typename aPicker > { buy"X4  
class binder_1 W8!Qv8rf  
  { }-3mPy(*%  
Func fn; Uv~QUL3>  
aPicker pk; T"}vAG( .O  
public : ^<-+@v*  
zNuJjL  
template < typename T > t!\tF[9e  
  struct result_1 qcGK2Qx  
  { C{XmVc.  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; f>Jr|#k  
} ; ;xs"j-r/  
 50C   
template < typename T1, typename T2 > 6B ?twh)  
  struct result_2 ivz5H(b  
  { -[DOe?T  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; "v4B5:bmqW  
} ; @jlw_ob2g  
bNoW?8bZ  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} z%LIX^q9  
4I?^t"  
template < typename T > 5lT*hF  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 0k(a VkZ I  
  { 19KQlMO.G  
  return fn(pk(t)); 9]wN Bd  
} m7>JJX3=<  
template < typename T1, typename T2 > +XYE{E5  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ")HFYqP>9  
  { ~<OSYb  
  return fn(pk(t1, t2)); L`EBfz\n  
} )Iq<+IJ  
} ; :Qf '2.h)  
w(TJ*::T  
QW~1%`  
一目了然不是么? V}NbuvDB@  
最后实现bind 1|6%evPu(  
lR6x3C H@  
p Q<Y:-`c  
template < typename Func, typename aPicker > ig':%2V/  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) Oh\<VvZuN  
  { A7hVHxNJ-  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); {3{"8-18  
} ^B 2 -)  
klR|6u]%  
2个以上参数的bind可以同理实现。 fLm*1S|%\  
另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。 |WdPE@P  
\`\ZTZni  
十一. phoenix B i<Q=x'Z;  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: hzbw>g+  
Wh 2tNyS  
for_each(v.begin(), v.end(), A:9?ZI/X  
( '1)$'   
do_ Eue~Y+K*b  
[ }sO&. ME  
  cout << _1 <<   " , " 2oRg 2R}  
] B\:%ufd ~  
.while_( -- _1), )sp4Ie  
cout << var( " \n " ) x`IEU*z#  
) %O;bAC_M  
); n`&U~s8w  
["e3Ez  
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: U\<?z Dw  
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 7y@Pa&^8  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 B=A [ymm  
那么我们就照着这个思路来实现吧: )$bS}.  
do+.aOC  
kO*$"w#X[p  
template < typename Cond, typename Actor > TLe~y1dwY=  
class do_while "?I y(*^  
  { 2WVka  
Cond cd; JOLaP@IPT  
Actor act; cFnDmt I:  
public : l.bYE/F0&  
template < typename T > 'B0{_RaTb  
  struct result_1 Gvqxi|  
  { T+K):u g  
  typedef int result_type; YgV817OV  
} ; zXxT%ZcCj  
)fSOi| |C  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} r|PB*`  
qF-@V25P  
template < typename T > /& +tf*  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const s '\Uap  
  { -f>%+<k=  
  do  J@Q7p}  
    { /j|G(vt5  
  act(t); C"T;Qp~B  
  } Nyj( 0W  
  while (cd(t)); ,1CIBFY  
  return   0 ; qd)/9*|Jl  
} krvp&+uX  
} ; I\[_9  
Z%/=|[9i  
}YNR"X9*)/  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). NI [ pp`  
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。 hPePB=  
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。 364`IC( a  
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。 :Ab%g-  
下面就是产生这个functor的类: T7u%^xm  
)MchsuF<  
}n2M G  
template < typename Actor > `Kr,>sEAM  
class do_while_actor TS9|a{j3!  
  { Yqi4&~?db  
Actor act; &3Sz je  
public : nd1+"-,q  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} #& Rw&  
1\>^m  
template < typename Cond > Ix=}+K/  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; &wCg\j_c  
} ; K[r^'P5m  
>X4u]>X  
b@f$nS B  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 '*w00  
最后,是那个do_ CtAwBQO  
u5 : q$P  
r^paD2&}  
class do_while_invoker ~%=MpQ3  
  { 5r8< 7g:>C  
public : q~ZNd3O  
template < typename Actor > pd;br8yE$@  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const i?g5_HI  
  { K&70{r  
  return do_while_actor < Actor > (act); k!HK 97qA  
} )ZqTwEr@[  
} do_; -pGE]nwDL  
Y>G@0r BG  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? ,TN 2  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 kZZh"#W: L  
最后来说说怎么处理break和continue cm[&?  
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。 Dq5j1m.  
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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