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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda -Cml0}.O   
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 )j(fWshP  
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, w1.MhA  
G$S1#F -  
# s,Y% Bce  
Y"s )u7  
  class filler U !.~XT=  
  { lxCX-a`@p  
public : zv|M*Wu  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} b3P9Yoj-  
} ; GW:\l~ d  
Y)5)s0}  
@>gD1Q7v b  
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: #Ul4&QVeg  
gRw.AXR a  
ZtKQ]jV&@  
dqL  -'  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); KWtu,~O_u  
Sn+FV+D  
}^IwQm*i  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 f>?^uSpWH  
L F8Pb;I  
dp33z"<3  
X!2.IsIS8  
二. 战前分析 Q Id"Cl)3  
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。 li1v 4  
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 $:PF9pY(  
.<0=a|IAz  
9PUa?Bc`=  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); v hR twi  
  /* --------------------------------------------- */ fuQ4rt[i  
vector < int *> vp( 10 ); (q~R5)D  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); 5>N6VeM  
/* --------------------------------------------- */ P}+2>EU  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); XTIu(f|d_;  
/* --------------------------------------------- */ JgxE|#*7U  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); DBLA% {05  
  /* --------------------------------------------- */ ze*&*csO  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); 3j]UEA^  
/* --------------------------------------------- */ Kp$_0  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); D9e+  
Zj:a-=  
$^!a`Xr  
u'#`yTB6b  
看了之后,我们可以思考一些问题: wxH (&CB-{  
1._1, _2是什么? -B<O_*wOj  
显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。 DN4fP-m-  
2._1 = 1是在做什么? E~rs11  
既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。 :5$xh  
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。 )[e%wPu4e  
v; je<DT  
y21)~  
三. 动工 L7i}Ga!8  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: 16a_GwfM  
/ c4;3>I S  
L"Qh_+   
j|3g(_v4W  
template < typename T > oV%( 37W9=  
class assignment Y\+(rC27  
  { :;" aUHU'  
T value; '*o7_Ez-{  
public : .Z(S4wV  
assignment( const T & v) : value(v) {} stf,<W  
template < typename T2 > N1D6D$s0  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } 8o*\W$K@  
} ; 5KL9$J9k  
c^i"}2+  
fcgDU *A%  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 ;zfQ3$@9  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment < fojX\}3  
Fw(b1d>E  
ZXF AuF  
"N?%mCPI  
  class holder #i`A4D  
  { %igFHh?  
public : GInZ53cQ  
template < typename T > aF; ]7i@  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const &CB.*\0  
  { TnbGO;  
  return assignment < T > (t); f:x9Y{Y  
} <3i4NXnL2  
} ; I_"Hgx<  
-13P 2<i+  
2b 6? 9FX*  
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: iBGSBSeL&  
_IQU<Za  
  static holder _1; fPh}l  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 8o8b'tW^  
b7W=HR  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); `:-@E2  
而不用手动写一个函数对象。 3/A!_Uc(  
1Pw(.8P  
wW6mYgPN%  
s2(w#n)  
四. 问题分析 7yqSt)/U  
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。 ~x4{P;y  
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。 78^UgO/  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 []2$rJZD9  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 l0:e=q2Ax  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 :_{{PY0PK  
j#Ky0+@V  
五. 问题1:一致性 zkT`] @`J  
首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?| SIaUrC  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 '[M^f+H|  
H|rX$P  
struct holder w (vE2Y ?  
  { ,w9#%=xE  
  // YJ$Vn >6Z  
  template < typename T > +WU|sAK"  
T &   operator ()( const T & r) const IF36K^K  
  { `uM0,Z  
  return (T & )r; 6)uPM"cO  
} !i~x"1  
} ; #x4h_K Y  
?[hy|r6$  
这样的话assignment也必须相应改动: 2 0Cie q  
&.+n L  
template < typename Left, typename Right > s{1Deek=  
class assignment Th& Wq  
  { DJD]aI  
Left l; ?'ez.a}  
Right r; 5 CY_Ay\  
public : EL 8N[]RF  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} [G'!`^V,  
template < typename T2 > nyl8=F:V  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } 3gPD(r1g  
} ; &z xBi"  
U'Ja\Ek/f  
同时,holder的operator=也需要改动: w$(0V$l_  
YvxMA#  
template < typename T > 1a=9z'8V  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const 3gV&`>@  
  { ATMogxh  
  return assignment < holder, T > ( * this , t);  23(E3:.  
} |;U}'|6  
#^4>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。 MW",r;l<aM  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 H.l,%x&K  
:EQme0OW  
return l(rhs) = r; v8U1uOR,%  
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。 qUDz(bFk/  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: V~J2s  
z[KN^2YS  
template < typename Tp > +GYI2  
class constant_t V&4:nIS>z  
  { Ddm76LS  
  const Tp t; HM$`z"p5jg  
public : }!Diai*C  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} N[ Lz 0c?  
template < typename T > v]`A_)[  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const \:_.N8"  
  { q563,s  
  return t; ?2;n=&ZM  
} g~^{-6Vg  
} ; xvx\H'  
eMm~7\ R  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 U$/Hp#~X  
下面就可以修改holder的operator=了 Kt4\&l-De  
z:i X]df  
template < typename T > w /W Cj4`  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const fN"oa>X  
  { A9qO2kq7_  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); Y)4Nydq  
} ELgae1  
NBg>i7KQ  
同时也要修改assignment的operator() -t~B@%  
![P(B0Ct/  
template < typename T2 > <Z_wDK/UR  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } Hdq/E>u  
现在代码看起来就很一致了。 U@v8H!p^i  
Y?vm%t`K  
六. 问题2:链式操作 P8,{k  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 <v7KE*#  
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。 #Z=)=  
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。 U3 8wGSG  
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。 VG'(   
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct ,m?UFRi  
hRy }G'0  
template < typename T > Tm:#"h\F  
struct result_1 (E1>}  
  { MZP><Je&  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; `Z7ITvF>  
} ; );uZ4PNK/?  
6U>jU[/  
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: WtdkA Sj  
Bbt8fJA~  
template < typename T > s[B6%DI/5  
struct   ref 7 6i rb!-  
  { W$t}3Ru  
typedef T & reference; \(>$mtS:  
} ; Kf?{GNE7  
template < typename T > b gc<)=  
struct   ref < T &> ;~@PYIp  
  { ~oW8GQ  
typedef T & reference; }AsF\W+5  
} ; :D+ SY  
klC^xSx  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: h%w\O Z7  
'Rh>w=wB'  
template < typename T > 3JE;:2O~P  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const zs&`:  
  { hv:Z%D |S  
  return l(t) = r(t); ep}/dBg  
} FTYLMQ i  
可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。 4 TQISu)  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 4tTZkJc  
q'V{vFfY%  
有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么 ot+~|Dl  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: h'y@M+c(  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 [ rQ(ae  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 wIR[2&b  
最后的布局是: "xc*A&Sg  
                Add gAUQQ  
              /   \ 1707  
            Divide   5 Z8dN0AqZ  
            /   \ ]>4Qs  
          _1     3 (Nlm4*{h  
似乎一切都解决了?不。 'lRHdD}s  
你可以想象一下一个完整的Lambda库,它必然能够重载C++几乎所有的操作符。假设其重载了10个操作符,那么至少会有10个代表这些操作符的functor类。大体上来讲,每一种操作符所对应的functor都应当能够由链式操作产生别的任意一种操作符所对应的functor。(例如:*_1 = 2既是由operator*的functor产生operator=的functor)。可想而知这样一共能产生10*10=100种产生方式。这是对编码的一个大挑战。 _TN$c  
如何简化这个问题呢?我们不妨假定,任意一种操作符的functor,都能够产生任意一种操作符的functor,这样,每一种操作符的functor都拥有一样的产生方案。如果某种转换确实是不合法的(例如:A/B=C无论如何也不可能合法),那么在试图产生新functor的时候会出现编译错误。幸好C++的模版是如果不使用就不编译的,因此这种编译错误不会干扰到正常的使用,这正是我们所要的。 &|{,4V0%A  
OK,我们的方法呼之欲出了。既然所有的functor都具有一样的产生方案,那么不如大家都不要实现,等到最后统一的在所有的functor里面加上这么一系列的产生代码吧。例如,如果要添加从某functor XXX到operator=的functor的产生代码: c+)|o!d  
]ifHA# z`~  
template < typename Right > D_ZBx+/_?  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const A-wxf91+:  
Right & rt) const OI}HvgV^!  
  { MW[ 4^  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); qCkg\)Ks5I  
} DF[b?  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 H6JMN1#t$  
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。 Jx9%8Ek  
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。 vzm4  
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。 E|4XQ|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。 ^%X\ }><  
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? 75}u D  
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: ?{z$ { bD  
0(g MR  
template < class Action > u[|S*(P  
class picker : public Action G~tOCp="p  
  { i|,A1c"*  
public : _>m*`:Wb  
picker( const Action & act) : Action(act) {} |ShRxE3@'  
  // all the operator overloaded fG$.DvJuK  
} ; RHAr[$  
;_\  
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。 pbvEIa-Y4  
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: 5)v^ cR?&  
gwz _b  
template < typename Right > Qn3+bF4  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const ;,})VoC\!  
  { r~2@#gTbl  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); ZznWs+  
} 7%}3Ghc%  
Ng39D#_)  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > f EiEfu  
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。 +;iesULXn  
:(p rx   
template < typename T >   struct picker_maker :*+BBC  
  { .F3LA6se  
typedef picker < constant_t < T >   > result; %1 ^jd\  
} ; f vM3.P  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > j<P%Uy+  
  { *!Y3N<>!  
typedef picker < T > result; ,k!f`  
} ; 1V3J:W#;  
}3_G|  
下面总的结构就有了: >`|uc  
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。 &2]D+aL|h  
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。 QIV~)`;  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 ZL@DD(S-/  
至此链式操作完美实现。 vEp8Hc  
1sLfjH hv  
nJ})6/gK  
七. 问题3 cRr `r[t  
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。 MNmQ%R4jRN  
9k^=m)yS'  
template < typename T1, typename T2 > D"f(nVEr  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 4H=sD t  
  { t-(7Q8(  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); a&VJ YAB  
} HbSx}bM_9  
K$5P_~;QL  
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: `gs,JJ6N  
Ru aJ9O  
template < typename T1, typename T2 > SfFR  
struct result_2 F^G`Jf  
  { DmPsltpzQ  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; 64X#:t+  
} ; c qyh#uWe  
3A}8?  
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? Du4#\OK  
这个差事就留给了holder自己。 ^Jc0c)*  
    1CVaGD^r{  
r3vj o(  
template < int Order > XRz6Yf(/  
class holder; 2=M!lB *  
template <> hD"~ ^  
class holder < 1 > SZD2'UaG  
  { h5keYBA  
public : 9d}nyJ  
template < typename T > 8J1.(Mwb?  
  struct result_1 J*C*](  
  { \bSHBTK  
  typedef T & result; IE f^.Z  
} ; =I}V PxhE7  
template < typename T1, typename T2 > h*Tiv^a  
  struct result_2 ]qHO{b4k  
  { vkgL"([_  
  typedef T1 & result; Q^w]Nj(e_  
} ; pdiZ"pe  
template < typename T > ve^MqW&S  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const EC#10.  
  { *~^^A9C8  
  return (T & )r; c6)zx b  
} kxwm08/|f  
template < typename T1, typename T2 > 97dI4 t<  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const YDD]n*&  
  { K!gFD  
  return (T1 & )r1; s7} )4.vO  
} Hv*O9!cC  
} ; 'Pu;]sC  
|YFlJ2w  
template <> uhLm yK  
class holder < 2 > bC-x`a@  
  { 2Hwf:S'  
public : a8aqcDs>O  
template < typename T > #8OqX*/  
  struct result_1 4O^1gw  
  { r=aQ S5  
  typedef T & result; q~_jF$9SX  
} ; i=QhX CM  
template < typename T1, typename T2 > iUBni&B  
  struct result_2 ttVSgKAsm  
  { BIyG[y?qO  
  typedef T2 & result; o2jB~}VMl  
} ; '=* 5C{  
template < typename T > Ft !~w#&-  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const 59 Y=VS  
  { ;gV8f{X{Z  
  return (T & )r; 9E?>B3t^  
} L1i> %5:g  
template < typename T1, typename T2 > )D*xOajo+l  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const h--bN*}H2  
  { HI 61rXNF  
  return (T2 & )r2; 7HFO-r118  
} 0eP~F2<bC  
} ; kyB]fmS  
p~ItHwiT  
0u\@-np  
新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。 l}/UriZ0  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: /[5up  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: ^umAfk5r?H  
rnE'gH(V'  
return l(i, j) = r(i, j); Su#1yw>  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) +-d>Sl (  
RBwV+X[B  
  return ( int & )i; ^yTN (\9  
  return ( int & )j; U$ bM:d  
最后执行i = j; )wd~639U  
可见,参数被正确的选择了。 Y,~]ecI  
0fU>L^P_?  
blv6  
f}eVfAf  
5GkM7Zu!{j  
八. 中期总结 Z5A<TC/:  
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: w2[R&hJ  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 .`XA6e(8KR  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 $@;[K \  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor IRa*}MJe  
W0k q>s4  
8<!9mgh  
UUq9UV-h  
yr'`~[oSCy  
kq-RM#Dj:  
九. 简化 Q2JjBV<  
很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。 amgex$  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 N0C5FSH  
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: rC16?RovQ@  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 -X \v B  
  +-*/&|^等 7F\g3^ z9`  
2. 返回引用。 oR)7 \;g  
  =,各种复合赋值等 xd<68%Cn  
3. 返回固定类型。 zu%pr95U  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) ta(x4fP_  
4. 原样返回。 gEu\X|7'  
  operator, \O~7X0 <W  
5. 返回解引用的类型。 _P:P5H8  
  operator*(单目) *p^MAk9=  
6. 返回地址。 Xy +|D#b  
  operator&(单目) B#yyO>0k]  
7. 下表访问返回类型。 {r)M@@[  
  operator[] ,P+&-}gn9  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 m>_'f{&u  
  operator<<和operator>> add-]2`  
Op{Mc$5a  
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。 $@Fj_ N  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: i1C'  
<0m;|Ai'W  
template < typename Left > R?Qou!*]  
struct value_return J:a^''  
  { QR)eJ5<  
template < typename T > -(EqBr@_  
  struct result_1 v5o%y:~  
  { {Xj%JE[V  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; T9A5L"-6T  
} ; 8J0tya"z  
I j /J  
template < typename T1, typename T2 > =g:\R$lQ  
  struct result_2 jg(A_V  
  { X1"nq]chGy  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; zqkmsFH{  
} ; 1Rh&04O>VL  
} ; t JP(eaqZ  
y (A"g3^=  
bOdD:=f  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait %O${EN  
mVLGQlvVK  
下面我们来剥离functor中的operator() 8TZe=sD~cr  
首先operator里面的代码全是下面的形式: g d-fJ._1  
mN`a]L'  
return l(t) op r(t) MgekLP )&  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) T$e_ao|  
return op l(t) Fwr,e;Z  
return op l(t1, t2) P$bo8*  
return l(t) op EbQ}w"{  
return l(t1, t2) op *bx cq  
return l(t)[r(t)] .z"[z^/uF  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] T"jl;,gr]J  
LFC k6 R  
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: >+r2I%  
单目: return f(l(t), r(t)); vh C"f*  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); ?m6E@.{  
双目: return f(l(t)); ]2jnY&a5  
return f(l(t1, t2)); G r)+O  
下面就是f的实现,以operator/为例 ]rS+v^@QH  
C1J'. !  
struct meta_divide sAb|]Q((  
  { H;6V  
template < typename T1, typename T2 > o>YR Kb  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) 2-4%h!  
  { oaHBz_pg  
  return t1 / t2; O_ c K 4  
} 0U<9=[~q7@  
} ; uD"Voh|]=  
=ZQIpc  
这个工作可以让宏来做: IYWD_}_ $  
A{QS+fa/  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ 19S,>  
template < typename T1, typename T2 > \ e/6oC~#]  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; JF7T1T  
以后可以直接用 -[=`bHo  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) epnDvz\   
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 O  tr@jgw  
(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。。。) ]q j%6tz  
L2$%h1  
E=y#~W  
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 M@8(h=  
}Y[.h=X  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > "elh~K  
class unary_op : public Rettype vv u((b  
  { {9)f~EbM!  
    Left l; =k'dbcfO$9  
public : mXr)lA  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} pnD#RvmW2e  
.f}I$ "2  
template < typename T > 'BC-'Ot  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const Y9WH%  
      { Gi-tf<  
      return FuncType::execute(l(t)); ?}y7S]B FI  
    } Ul=`]@]]  
| 8AH_Fk  
    template < typename T1, typename T2 > AA66^/t  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const p7*\]HyE)  
      { &"BKue~q@p  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); ,FTF@h-Cs  
    } */1z=  
} ; &~j"3G;e  
jkbz8.K  
6jn<YR E-  
同样还可以申明一个binary_op +RbCa c  
aU3&=aN+  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > M1^pW 63  
class binary_op : public Rettype qAm%h\  
  { (HTVSC%=  
    Left l; c[5>kQ-nq  
Right r; vF_?1|*|  
public : d; M&X!Y  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} n8?gZ` W  
|peZ`O^ ~  
template < typename T > 3Ry?{m^  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const I=1tf;Bsi  
      { t~Uqsa>n@'  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); +h =lAHn&  
    } {DpZg",H-  
e0D;]  
    template < typename T1, typename T2 > NmeTp?)m  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const A >x{\  
      { }, ]W/  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); AIE)q]'Q  
    } QoqdPk#1  
} ; a`T{ 5*@  
0q/g:"|j  
,xGlWH wrY  
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 P6X 4m(t  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 NE(6`Wq`  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) Cc=`:ED+  
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。 9 Hm!B )Y  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! bC&_OU:  
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。。。 w}'E]y2.  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 nI 6`/  
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) |h.he_B+7  
下面是修改过的unary_op XpM#0hm  
`+<5QtD  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > pdE=9l'  
class unary_op kJ~^  }o  
  { MOj 0"x)  
Left l; %1#5 7-  
  )]/!:I4e  
public : K$rH{dUM  
[E=t{&t  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} E;h#3 B9  
Q.!8q3`  
template < typename T > ^*iZN =\  
  struct result_1 1{DHlyA6g  
  { )9Jt550(  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; md<%Z4+  
} ; 8zr)oQ:  
LaLA }1!  
template < typename T1, typename T2 > qD%Jf4.0j  
  struct result_2 W1Ht8uYG3  
  { Y2Tg>_:t   
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; ]e+S~me  
} ; ; LTc4t  
9ah,a 4  
template < typename T1, typename T2 > |vzGFfRI  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const iLFF "Hs  
  { 5^tL#  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); +lE 9*Gs_$  
} 65MR(+3  
{+Eq{8m`  
template < typename T > NC0x!tJ#7  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const bGDV9su  
  { x3)qK6,\  
  return OpClass::execute(lt(t)); hMi[MB7~  
} xHI>CNC,  
*!Xhy87%Z)  
} ; iX~V(~v  
O"Ar3>   
0e3 aWn  
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 C#(4>'  
好啦,现在才真正完美了。 !k&<  
现在在picker里面就可以这么添加了: xAsbP$J:  
Ww@R ewo  
template < typename Right > IX-ir  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const VTD'D+ t  
  { m\j'7mZ1  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); 6N6d[t"  
} I,.>tC  
有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。 w${=]h*2  
Cvq2UNz(R  
"M2HiV  
AOeptv^k3}  
9QZ;F4 r  
十. bind Xa+ u>1"2"  
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。 Ao 1*a%-.  
先来分析一下一段例子 g3j@o/Y  
WFy90*@Z  
M" %w9)@  
int foo( int x, int y) { return x - y;} '@rGX+"  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 v dyu=*Y  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 *YYm;J'  
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。 _v<EFal  
我们来写个简单的。 +K]kGF  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: {R]4N]l>  
对于函数对象类的版本: 1[/X$DyaK  
"w=.2A:q  
template < typename Func > 7+=fD|Cl  
struct functor_trait ]0g<][m  
  { I%;xMt Y1o  
typedef typename Func::result_type result_type; TDA+ rl  
} ; :jgwp~l  
对于无参数函数的版本: W~FcU+a  
.\qZkk}2l  
template < typename Ret > <[kdF")  
struct functor_trait < Ret ( * )() > rs'~' Y  
  { IC37f[Q  
typedef Ret result_type; DTPYCG&%  
} ; ]Z2;sA  
对于单参数函数的版本: $ !ka8) ~  
79=w]y  
template < typename Ret, typename V1 > o|(-0mWBQA  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > C%0|o/Wi  
  { (Z;-u+ }.  
typedef Ret result_type; Q]A;VNx  
} ; O$LvHv!  
对于双参数函数的版本: [@_}BZk  
!ai, \  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > 8E ^yHd4Y  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > p'uk V(B  
  { gVl%:Ra%  
typedef Ret result_type; D?;$:D"  
} ; Jah~h44&  
等等。。。 *h$Z:p-g  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy aB+Ux< -  
PJsiT4<  
template < typename Func > },e f(  
struct func_return D~G24k6b3  
  { ?,O{,2}  
template < typename T > 7xz|u\?_2  
  struct result_1 ?(n|ykXwc  
  { la[xbv   
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; [0w @0?[  
} ; `c ^2  
}L3kpw  
template < typename T1, typename T2 > b<~\IPY  
  struct result_2 f^Lw3|rq4  
  { =i4Ds  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; %70sS].@  
} ; )E'iC  
} ; g,@0 ;uVq  
+x\b- '  
ng;,;o.  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 lrPiaSO`I  
bO^#RVH  
template < typename Func, typename aPicker > !g-|@W  
class binder_1 %tT&/F  
  { oDXUa5x  
Func fn; gT 22!  
aPicker pk; a= +qR:wT  
public : ri<E[8\  
1D sgU6"  
template < typename T > 7loIX Qw  
  struct result_1 !'Q/9%g  
  { |<t"O  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; s `B"qw  
} ; lED-Jo2  
h/j+ b.|  
template < typename T1, typename T2 > DDsU6RyN  
  struct result_2 VPx"l5\  
  { M}kt q)  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; u_[s+ J/  
} ; > SU2Jw  
W9D]s~bO;  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} ?6P P_QY  
QWp,(Mv:r  
template < typename T > VImcW;Xa  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const &'uFy0d,  
  { q$(@  
  return fn(pk(t)); L1 1/XpR  
} (,#Rj$W  
template < typename T1, typename T2 > vr+O)/P})  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const eZ#nZB  
  {  m_LW<'  
  return fn(pk(t1, t2)); i Tg?JoE2  
} VHGOVH,  
} ; Hr |De8#f  
l8/ tR  
2| $  
一目了然不是么? mf ^=tZ  
最后实现bind B`3RyM"J@  
:Y`cgi0vkd  
![YLY&}s  
template < typename Func, typename aPicker > fOs"\Y4  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) ?4GI19j  
  { "E =\Vz  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); lS&$86Jo(  
} 'yuM=Pb  
:_E q(r  
2个以上参数的bind可以同理实现。 x2(!r3a  
另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。 .>NhC"  
>DeG//rv  
十一. phoenix P$?3\`U;  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: 20h|e+3  
(=c R;\s<  
for_each(v.begin(), v.end(), +`O8cHx  
( :oh(M|;/2  
do_ zA4m !l*eM  
[ BQq,,i8H  
  cout << _1 <<   " , " bU9B2'%E  
] ;gfY_MXnF  
.while_( -- _1), /^v?Q9=Y  
cout << var( " \n " ) #-?pY"N,  
) )xYv$6=  
); m22M[L(q  
28J ; 9  
是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧: *&]x-p1m  
首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor bI/d(Q%#<  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 H7bdL 8/  
那么我们就照着这个思路来实现吧: iTJSW  
t>p!qKrE'J  
g"gh2#!D  
template < typename Cond, typename Actor > iLiEh2%P  
class do_while teh$W<C  
  { jsL\{I^>  
Cond cd; HL-zuZa`Ju  
Actor act; 9N5ptdP.d  
public : 9Ps[i)-  
template < typename T > ihivJ Z  
  struct result_1 vX|ZPn#  
  { # ~SuL3  
  typedef int result_type; R?@F%J;tx  
} ; *IL x-D5qr  
J`}5bnFP  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} ZS[(r-)$F  
k9H7(nS{  
template < typename T > O]rAo  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const #n&/yYl9(l  
  { 6z3 Yq{1  
  do | d}f\a`  
    { dXR 70/  
  act(t); .zxP,]"l  
  } kNqSBzg  
  while (cd(t)); 8Yfg@"Tn  
  return   0 ; l`D^)~o8  
} ." 9t<<!  
} ; s6Ox!)&  
s *$Re)}S  
JRQ{Q"`)  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). 0ant0<  
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。 Fr/3Qp@S  
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。 ? ->:,I=<~  
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。 dm;H0v+Y'  
下面就是产生这个functor的类:  Khd"  
(`h$+p^-y  
*{/ ww9fT  
template < typename Actor > v_-S#(  
class do_while_actor wBlfQ w-N  
  { {*WJ"9ujp]  
Actor act; \z>Re$:  
public : q0|u vt"  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} GCSR)i|  
LDDeZY"xd  
template < typename Cond > )wkh  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; X :2%U  
} ; 5c50F{  
`@+}zE  
jM`)N 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。 P&PPX#%  
最后,是那个do_ {;.q?mj  
).aQ}G wx^  
$50rj  
class do_while_invoker Uawf,57v<  
  { 3k)W0]:|<  
public : zO#{qF+~;  
template < typename Actor > v^;-w~?3  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const a#H2H`%  
  { UUb n7&  
  return do_while_actor < Actor > (act); Nu !(7  
} !9GJ9ZEXM  
} do_; c`:hEQs  
m# #( uSh  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? 0ox 8_l  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 p<>x qU  
最后来说说怎么处理break和continue ,nn5LQ|l.j  
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。 `m2e *  
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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