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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda nQy%av$  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 PcxCal4  
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, >M`ryM2=D  
W7R`})F  
IYZ$a/{P  
>ZX&2 {  
  class filler 2h:*lV^  
  { WoYXXYP/E  
public : >)V1aLu=  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} aJAQ G  
} ; sr|afqjXD  
> St]MS  
\piHdVD  
这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决: ,\2w+L5TD  
J 'qhY'te  
o3=2`BvJ  
}iOFB&)w  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); 3rRN~$  
+;@p'af!9  
1$A7BP  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 5;:P^[cH9  
KG8:F].u(  
d5 U?*   
T~&9/%$F  
二. 战前分析 AEUXdMo  
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。 OE{PP9 eh  
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 ;|a,1#x  
fWutB5?P  
,lsoxl  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); /*$B  
  /* --------------------------------------------- */ N^Bjw?3  
vector < int *> vp( 10 ); )p?p39>h  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); &_1Ivaen6  
/* --------------------------------------------- */ e#R'_}\yj  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); *_Sx^`"X`l  
/* --------------------------------------------- */ N,oN3mFF  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); ZSs)AB_Pe/  
  /* --------------------------------------------- */ =zetZJg  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); mrc% 6Ri  
/* --------------------------------------------- */ cq?&edjP  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); p  K=  
aC2cyUuaN  
ZJZKCdT@  
06r-@iY.]  
看了之后,我们可以思考一些问题: @_:Jm tH<  
1._1, _2是什么? |_ChK6Q?v  
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。 =~|:93]k  
2._1 = 1是在做什么? 8M5a&35J"  
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。 ,.Sd)JB'  
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。 :\Pk>a  
8D)I~0\  
62YT)/i3  
三. 动工 q-k~L\Ys  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: rzk]{W  
udld[f.  
px7<;(I  
$>Mqo  
template < typename T > 7UVhyrl  
class assignment #<4/ *< 5  
  { < .\2 Ec  
T value; z]\CI:  
public : S8S<>W  
assignment( const T & v) : value(v) {}  ,xhB  
template < typename T2 > O)Wc\-  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } df'xx)kW  
} ; >}?4;:.=  
M@wQ6ow  
"i5Rh^  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 fc,^H&  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment VK~ OL  
"&@v[O)!xu  
O]/BNacS  
rB<za I\V  
  class holder N.l\2S}  
  { 5VLJ:I?0O  
public : u`j9m @`  
template < typename T > 8B|qNf `Yi  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const sy s6 V?  
  { O=A(x m#  
  return assignment < T > (t); %XU V[L}  
} b+6%Mu}o  
} ; \/ 9s<  
HHZGu8tzt  
$%%K9Y  
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: wv6rjg:7  
pT=YV k  
  static holder _1; DjK  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 PrZs@ Y  
5PCMxjon  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); jcY:a0[{D  
而不用手动写一个函数对象。 YtWO=+rX  
\i}:Vb(^  
+hW^wqk/.  
|J_kS90=  
四. 问题分析 j,%<16f^A  
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。 |V>_l' /  
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。 ar!`8"  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 7^3a296  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 E7c!KJ2  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 SFaG`T=  
i_KAD U&mP  
五. 问题1:一致性 4uSC>  
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?| 2rG;j52))a  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 InCJ4D  
2b`3"S  
struct holder +)cjW"9  
  { Gfbeh %  
  // 13lJq:bM  
  template < typename T > Hyj<Fqr!.  
T &   operator ()( const T & r) const $QbaPmHW  
  { zdh&,!] F6  
  return (T & )r; _rmTX.'w  
} mh8{`W&  
} ;  ?[`*z?}  
DNu^4#r  
这样的话assignment也必须相应改动: ([+u U!  
j1sZRl)D  
template < typename Left, typename Right > ar#Xe;T!  
class assignment u5LrZt]k  
  { EU0b>2n4  
Left l; FkS$x'~2$  
Right r; F79!B  
public : 7/:C[J4GTN  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} GmJ4AYEP  
template < typename T2 > $!Pm*s  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } Z}E.s@w  
} ; i`F8kg`_K  
#$ Q2ijT0  
同时,holder的operator=也需要改动: -76l*=|  
}0%~x,  
template < typename T > UmC_C[/n?  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const :hA=(iz  
  { <691pk X  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); IL\2?(&Z  
} 1J tt\yq  
I<["ko,t@?  
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。 ~53uUT|B  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 y!,Ly_x$@  
O6gl[aZN  
return l(rhs) = r; tzKIi_2  
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。 @+,J^[ y  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: h>A~..  
5Lo\[K >j  
template < typename Tp > X`n)]~  
class constant_t v"po}K  
  { Ew9\Y R}  
  const Tp t; R[l9f8  
public : .>.B  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} NukcBH  
template < typename T > .0[ zZ  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const x  bsk  
  { 8^8fUN4<=  
  return t; 2(<2Gnpl  
} !pwY@} oL  
} ; bIR&e E  
}\s\fNSQ/  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 E5H0Yo.Wi  
下面就可以修改holder的operator=了 7 B<  
:7&-<ae2  
template < typename T > f7mN,_Lt  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const -F+ )N$CW  
  { zK5/0zMZ  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); ZYi."^l  
} +;ILj<!Z7  
C1V@\mRi  
同时也要修改assignment的operator() _(R1En1  
a(qij&>  
template < typename T2 > ;nDCyn4i]  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } 3kc.U  
现在代码看起来就很一致了。 zOEdFU{x  
R;6$lO8C&  
六. 问题2:链式操作 'DDlX3W-  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 sX :)g>b   
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。 ?hXeZB+b4  
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。 VX;br1$X  
比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。 WFYbmfmV  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct AxsTB9/  
,?OWwm&J  
template < typename T > fs:%L  
struct result_1 \9Z1'W  
  { ,/XeG`vk  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; jIzkI)WC|  
} ; A$H;2T5N  
5\?\ |*WT  
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: I 19 /  
WPN4mEow  
template < typename T > z;#DX15Rj  
struct   ref 2!7)7wlj0  
  { L355uaj  
typedef T & reference; IO*}N"  
} ; ^iHwv*ss  
template < typename T > t,f)!D$  
struct   ref < T &> ;F/yS2p  
  { 5}pn5iI  
typedef T & reference; ]I+"";oQGB  
} ; " 0:&x n8L  
;aY.CgX  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: MPtn$@  
doERBg`Jh  
template < typename T > MHm=X8eg  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const x$6` k  
  { ~$bkWb*RJ  
  return l(t) = r(t); 0# )I :5  
} r}9a3 1i  
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。 /CE]7m,7~K  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 vq.~8c1  
;?*`WB  
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 =Fd!wkB'{  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: GW29Rj1  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 >R9_ ;  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 Zs(I]^w;d  
最后的布局是: 6r x%>\UkS  
                Add vLc7RL  
              /   \ X:un4B}O  
            Divide   5 `ZC{<eVJ}=  
            /   \ #JOWiO0>  
          _1     3 D.i(Irqw!  
似乎一切都解决了?不。 BkH- d z  
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}\mnhB  
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。 G<5i %@  
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: w6-A-M6hD  
+# 38  
template < typename Right > tm"9`   
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const Qh0tU<jG  
Right & rt) const /9K,W)h_  
  { AB.gVw| 4  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);  /z0X  
} RSK~<Y@]q{  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 o:p6[SGd  
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。 {N \ri{|  
因此如果该函数声明在assignment的内部,那么就实现了连等,如果声明在的dereference(解引用)的内部,就允许(*A = B)的行为发生。 9(\eL9^  
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。 yX {CV7%O  
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。 WeqE 9@V  
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? 'T '&OA  
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: iEA$`LhO\A  
*tWZ.I<<  
template < class Action > Y`O"+Jr  
class picker : public Action fku\O<1  
  { X J+y5at  
public : pBd_Ba N  
picker( const Action & act) : Action(act) {} /|kR= ~  
  // all the operator overloaded \A{ [2  
} ; 6;O fh   
c Nhy.Z~D  
Picker<T>继承自T,唯一的作用就是给T添加上了各种操作符的重载函数。 P ,%IZ.  
现在所有参与行动的functor都要套上一层picker, _1被声明为 picker<holder>, 并且holder中所重载的操作符除了operator()之外全部被移到了picker内。而picker中的操作符重载的返回的functor也必须套上一个picker: fAW(  
c7E|GZ2Hc  
template < typename Right > z ?3G`  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const P  -O& X  
  { Y]u6f c  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); TL29{'4V  
} +*O$]Hh  
8RA]h?$$J  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > H}Jdnu|ko  
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。 &gP/<!#  
_RTJEG  
template < typename T >   struct picker_maker yFD3:;}  
  { up# R9 d|  
typedef picker < constant_t < T >   > result; b`lLqV<[cB  
} ; >q}Ns^ .'  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > #:~MtV  
  { '=M4 (h  
typedef picker < T > result; I 3ZlKI  
} ; %![%wI?  
E8Rk b}  
下面总的结构就有了: Ih&rXQ$  
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。 /K@_O\+;Q  
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。 q& :UP  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 y1oQ4|KSI  
至此链式操作完美实现。 " h D6Z  
EJ%Kr$51K  
?!uj8&yyf  
七. 问题3 4 8}\  
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。 $N}nO:`t  
ZFJ qI  
template < typename T1, typename T2 > 65P*Gu?  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const Ib~n}SA  
  { ( <Abw{BTm  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); <hJ%]]  
} aX)k (*|  
(i 3=XfZ!C  
很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2: fcim4dfP  
>dr34=(  
template < typename T1, typename T2 > -$x5[6bN  
struct result_2 ;Nd,K C0k  
  { ]]EOCGZ"  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; $=IJ-_'o  
} ; F*0rpQ,*  
3eg)O34  
显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢? Wubvvm8U  
这个差事就留给了holder自己。 "-WEUz  
    w;p: 4`  
4YT d  
template < int Order > }#b[@3/T  
class holder; mmJ$+$JEk  
template <> 4@Q`8N.  
class holder < 1 > !U 6 x_  
  { Xcy Xju#"p  
public : d'x'hp%  
template < typename T > wa)E.(x  
  struct result_1 (>LJv |wn  
  { oZ /z{`  
  typedef T & result; ++m^z` D  
} ; lCX*Q{s22  
template < typename T1, typename T2 > 77]6_  
  struct result_2 HW@r1[Y  
  { pZ IDGy=~  
  typedef T1 & result; 3YFbT Z  
} ; n/&}|998?  
template < typename T > Cuk!I$  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const ?k}"g$JFn  
  { S5,y!K]C~  
  return (T & )r; < s>y{ e  
} cl'#nLPz;  
template < typename T1, typename T2 > k;fy8  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const ~+HZQv3Y  
  { 5C G ,l  
  return (T1 & )r1; ~vL`[JiK  
} O1 KT  
} ; Z ZMz0^V  
TTfU(w%&P  
template <> Yu`KHvur  
class holder < 2 > Hy*_4r  
  { W`d\A3v  
public : G]$.bq[v  
template < typename T > $Y\-X<gRH  
  struct result_1 vhEXtjL  
  { `1hM3N.nO  
  typedef T & result; #C`IfP./  
} ; m|c5X)}-  
template < typename T1, typename T2 > Cb1fTl%  
  struct result_2 v)!C Dpw  
  { PlX6,3F  
  typedef T2 & result; =8p *Ijs  
} ; 1Fs:&*=  
template < typename T > hE9UWa.Q>  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const QrX 5Kwq  
  { *=KX0%3  
  return (T & )r; G|LJOq7QB  
} hk7kg/"  
template < typename T1, typename T2 > pAm L  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const E[nJ'h<h  
  { Tp.t.Qic  
  return (T2 & )r2; 5?yc*mOZ  
} F s{}bQyQ  
} ;  &3:U&}I  
v?)u1-V0  
Or2J  
新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。 Ibbpy++d[  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: Z7G l^4zn  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: .Jvy0B} B  
[3~mil3rO  
return l(i, j) = r(i, j); 0c,)T1NG>  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) ~R$Ko(N  
pAY[XN  
  return ( int & )i; %z_L}L  
  return ( int & )j; R oY"Haa  
最后执行i = j; XSv)=]{  
可见,参数被正确的选择了。 jW< aAd  
)d^b\On  
w%NT 0J  
Ia'm9Z*  
P*kKeMl  
八. 中期总结 IuW5LS  
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: s7(I  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 A $GiO  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 -:jC.} Y  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor 8K;wX%_,  
h88 IP:bo  
Y;B#_}yF  
f'-) 3T  
@&4s)&-F  
}vof| (Yh  
九. 简化 Qt VZ)777  
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。 .zMM!l3  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 6tDCaB  
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: _XP3|E;I/  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 pRTdP/(OQ  
  +-*/&|^等 .o"FT~}z  
2. 返回引用。 xtN=?WjVe0  
  =,各种复合赋值等 wvu h   
3. 返回固定类型。 B+pJWl8u  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) Kd%>:E*  
4. 原样返回。 D,<#pNO_  
  operator, `(dRb  
5. 返回解引用的类型。 }w%W A&"W  
  operator*(单目) sP` k{xG  
6. 返回地址。 $mF(6<w  
  operator&(单目) F# a)"$j;  
7. 下表访问返回类型。 B*,Qw_3dG  
  operator[] ,iYKtS3  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 ;A3aUN;"I  
  operator<<和operator>> Cjn)`Q8  
M%#H>X\/  
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。 |TE\]  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: RO9oO7S  
Q&;d7A.@  
template < typename Left > (4 6S^*  
struct value_return y~jYGN  
  { &qP@WFl  
template < typename T > gL-\@4\wc  
  struct result_1 : ~R:[T2P  
  { y9@DlK  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; ,x. 2kb  
} ; 8g!C'5  
]B'H(o R<|  
template < typename T1, typename T2 > yS2[V,vS7  
  struct result_2 H{4/~Z  
  { d J;y>_  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; aDreN*n  
} ; Dn9AOi!  
} ; ZR|cZH1}C  
=nTNL.SX  
rcyq+wY #  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait fmv8)$W#U  
&8^1:CcE  
下面我们来剥离functor中的operator() SyWLPh  
首先operator里面的代码全是下面的形式: g0n 5&X  
c{SD=wRt,y  
return l(t) op r(t) b#2$Pd:(  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) C $r]]MSj  
return op l(t) G'\x9%  
return op l(t1, t2) ?t{ 2y1  
return l(t) op hV6=-QL*B  
return l(t1, t2) op ue~?xmZg  
return l(t)[r(t)] Jjgy;*hM  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] x(UOt;  
m@W\Pic,j.  
很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式: HxXCxI3  
单目: return f(l(t), r(t)); nP+]WUnY  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); zs_^m1t1s  
双目: return f(l(t)); ,aLdW,<6  
return f(l(t1, t2)); 0k7kmDW  
下面就是f的实现,以operator/为例 ~=pAy>oV  
3IK+&hk  
struct meta_divide VSJ08Ngi   
  { 5{@Hpj/B  
template < typename T1, typename T2 > B,]:<1l~  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) ,7{}}l  
  { df$VC  
  return t1 / t2; nLfITr|5  
} ]rs7%$ZW  
} ; FKN!*}3  
;%V%6:5  
这个工作可以让宏来做: yN Bb(!u  
D]h~ \  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ = Nd &My  
template < typename T1, typename T2 > \ fjh0Z i45  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; 1 iWe&I:  
以后可以直接用 tHj |_t  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) s7~[7  
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 DwL4?!E  
(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。。。) ; {P"~(S%  
1 =cFV'  
pJK}9p=4`  
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 |4XR [eX  
/h!Y/\kI  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > I}@m6D|\  
class unary_op : public Rettype )7j CEA03  
  { M-B-  
    Left l; Yiq8 >|  
public : Js7D>GWP!  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} ).Ei:/*j  
.L X8ko  
template < typename T > %](H?'H  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const _%`<V!RT\  
      { o=,q4;R'  
      return FuncType::execute(l(t)); 5>e3srKu  
    } Dn#GoDMJ[  
Fk 5;  
    template < typename T1, typename T2 > H3?HQ>&O7  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const =R>%}5  
      { w<uK-]t  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); qC%[J:RwF  
    } 6,C,LT2^(  
} ; Nd"Rt  
;goR0PN  
U;_b4S:  
同样还可以申明一个binary_op ,3zF_y(*Y  
r:&"#F   
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > 77Fpb?0`  
class binary_op : public Rettype aC&ZV}8of  
  { DB^"iof  
    Left l; V`n;W6Q17  
Right r; LQnkpy3A  
public : 2|1s!Q  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} SseMTw:  
4rh*&'  
template < typename T > v GF<  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const LE|*Je3a  
      { &dino  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); :LuzKCvBP  
    } Pw"o[8  
O@ GEl  
    template < typename T1, typename T2 > ]vPa A  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const Au6*hv3:  
      { n>w/T"  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); WG{mg/\2(C  
    } ]J t8]w  
} ; 4<['%7U_[  
yvgn}F{}  
jQKlJi2xu  
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 \xH#X=J  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 "\'g2|A  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) ^Fl6-|^~  
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。 \qrSJ=}t  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! 1D0_k  
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。。。 +b7}R7:AFH  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 8"M*,?.]  
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) K$H>/*&'~  
下面是修改过的unary_op ,=9e]pQ  
Dm=Em-ST6  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > G n_AXN  
class unary_op da[u@eNrnX  
  { :\*<EIk(  
Left l; ,6zH;fi  
  }@ *Me+  
public : GnE%C2L -  
R?Dbv'lp>  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} ~ E) [!y  
2 NgEzY 5  
template < typename T > LWB"}#vt  
  struct result_1 5pBQ~m3  
  { <(]e/}  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; w>IYrSaa>  
} ; ,_ XDCu @  
UXXN\D  
template < typename T1, typename T2 > uhuwQS=X  
  struct result_2 ZD9UE3-  
  { >A$J5B >d  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; W |]24  
} ; Y2 &N#~l*  
,t+5(qi  
template < typename T1, typename T2 > S^@I4Z  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const mGjxc}  
  { N#;k;Z'iL  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); r@&d88U:  
} $XqfwlUu/4  
oh '\,zpL  
template < typename T > LF'M!C9|  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const yJaQcGxE"  
  { wl{Fx+<^3  
  return OpClass::execute(lt(t)); U}xQUFT|  
} ?"p:6%GFz  
=?`5n|A*  
} ; }}3*tn<6  
7-M$c7S  
Vrf+ ~KO7  
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 wX6VapFboI  
好啦,现在才真正完美了。 qAsZ,ik  
现在在picker里面就可以这么添加了: 7@MGs2  
v hUn3|  
template < typename Right > qy`95^  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const # E'g{.N  
  { rsP3?.E  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); q|,I\H5}  
} rO% |PRP  
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。 ?Uzs^rsb  
"h/{YjUS  
 J9oGw P  
krTH<- P  
bA-=au?o5  
十. bind '#SacJ\L7  
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。 Q{Gi**<  
先来分析一下一段例子 #,O<E@E  
;T}#-`O_Im  
}Po&6^  
int foo( int x, int y) { return x - y;} Yn,dM~|Cc  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 YF=@nR$_~j  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 k/vE|  
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。 Q)}sX6TB  
我们来写个简单的。 rN)T xH&*p  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: =6t)-53  
对于函数对象类的版本: NDhHU#Q9  
[8/E ;h  
template < typename Func > 3LZ0EYVL  
struct functor_trait ]Au78Yom  
  { f/ 9]o  
typedef typename Func::result_type result_type; &oevgG  
} ; 8jxgSB",  
对于无参数函数的版本: n 5NkjhP~Z  
)< ~1AL  
template < typename Ret > OGNjn9av  
struct functor_trait < Ret ( * )() > Vtm5&-  
  { :N#gNtC)b  
typedef Ret result_type; ;JpU4W2/  
} ; wobTT1!|  
对于单参数函数的版本: 9rX[z :  
z3b8  
template < typename Ret, typename V1 > }io9Hk>|  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > !`vm7FN"u  
  { __""!Yz  
typedef Ret result_type; vBd^=O  
} ; 0fnd9`N!0  
对于双参数函数的版本:  OvU]|4h  
-IJt( X|  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > `gy]|gS#b  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > -p`hevRr  
  { KcVCA    
typedef Ret result_type; De[!^/f;T  
} ; y";{k+  
等等。。。 pi? q<p%  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy 8^;[c  
)`Tny]M  
template < typename Func > .:c^G[CQ^9  
struct func_return 7|3Z+#|T  
  { ):eX*  
template < typename T > *&>1A A  
  struct result_1 St/Hv[H'[E  
  { Yt2_*K@rC  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; eJ>(SkR:[  
} ; |sHIT<=m  
_ Onsfv  
template < typename T1, typename T2 > aYe,5dK>  
  struct result_2 pL>Q'{7s3  
  { ,;C92XY  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; y}ez js  
} ; E0}`+x  
} ; [i.2lt#]  
 N\DEY]  
fR!'i):u  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 R{kZKD=  
F<X)eO]tk  
template < typename Func, typename aPicker > nJ.p PzH2g  
class binder_1 InMeD[*^  
  { DqrS5!C  
Func fn; di`Ql._M  
aPicker pk; oddS~lW  
public : ofl3G {u  
{hK$6bD3^  
template < typename T > :*#AJV)  
  struct result_1 2|(J<H  
  { GDP@M)~6*  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; 1=O Xi!G  
} ; _S/bwPj|~y  
"ji4x y  
template < typename T1, typename T2 > ~!j1</$_  
  struct result_2 gA~BhDS  
  { ?Jm/v%0O  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; vn~DtTp/  
} ; ~\}%6W[2  
S0 M-$  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} ^]^Y~$u  
X1!m ]s(I  
template < typename T > Lie\3W  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const j/wG0~<kz  
  { +bI&0`  
  return fn(pk(t)); -ZH]i}$  
} U/Z!c\r  
template < typename T1, typename T2 > jE2k\\<a  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const |HI =ykfI  
  { EbuOPa  
  return fn(pk(t1, t2)); :gVz}/C.@  
} il\#R%';5  
} ; Lo @mQ  
0@{K'm /  
X !NH ?0)  
一目了然不是么? ;2kiEATQ 1  
最后实现bind `,Q uO  
3>yb$ZU"-  
@~'c(+<3  
template < typename Func, typename aPicker > 8Z:NT_Ss  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) uu1-` !%  
  { ~UB@IV6O  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); Sm;&2"  
} 0FsGqFt  
_sbZyL  
2个以上参数的bind可以同理实现。 ~<Uwum v  
另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。 tx Lo =  
KnbT2  
十一. phoenix _;W}_p}q{  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: m*  |3  
{l.) *#O  
for_each(v.begin(), v.end(), 1$?O5.X:  
( 5W>i'6*  
do_ yp wVzCUG  
[ Duj9PV`2  
  cout << _1 <<   " , " 8fTuae$^  
] .<^dv?@  
.while_( -- _1), l~AmHw e  
cout << var( " \n " ) FgrOZI;_  
) 7&/iuP$.  
); 7=u\D  
DoX#+ 07u4  
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: =et=X_3-  
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 ]zmY] 5  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 G#@o6r  
那么我们就照着这个思路来实现吧: \evK.i*KfA  
nORm7sa9  
XB UO  
template < typename Cond, typename Actor >  r75,mX  
class do_while {6~v oVkj  
  { C^K?"800  
Cond cd; F'*y2FC  
Actor act; Ti#2D3  
public : zPWG^  
template < typename T > 52q@&')D4M  
  struct result_1 2TmQaDu%b  
  { {jcrTjmxe  
  typedef int result_type; L 9Z:>i?  
} ; XWo:~\  
%L:e~*  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} LtJ$ZE^GB  
G?&0Z++  
template < typename T > VT?J TW  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const tmDI2Z%7  
  { NjMbQ M4  
  do } =?kf3k  
    { `22F@JYN  
  act(t); )/HSt%>  
  } &`0y<0z  
  while (cd(t)); Z 3m5DK  
  return   0 ; L10Vq}W"  
} *e H[~4  
} ; -i:Zi}f  
5.0BaVwi  
=PP]LDlJs  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). 0yfmQ=,X  
代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。 &7,Kv0j}  
其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。 CSRcTxH  
因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。 ,jQkR^]j-  
下面就是产生这个functor的类: -1Yt3M&  
j0>S)Q  
3P\#moJ  
template < typename Actor > p )etl5  
class do_while_actor ba1zu|@w  
  { ah>;wW!6/  
Actor act; ,u-i9`B  
public : fCJ:QK!  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} iS&fp[Th  
J1cD)nM<A  
template < typename Cond > XG@_Lcv*  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; \vT0\1:|i  
} ; 8RVNRV@g%  
2shr&M fp[  
[a53H$`\5  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 UN'hnqC  
最后,是那个do_ CtTG`)"|  
?9mFI(r~  
Os?G_ziIB  
class do_while_invoker 2/ PaXI/Z  
  { ~j^HDHY@  
public : T|GRkxd,E3  
template < typename Actor > [(B A:x1  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const Nj1vB;4Nx  
  { ~QJD.'z  
  return do_while_actor < Actor > (act); _:x/\ 8P  
} f$Q#xlQM  
} do_; /d%&s^M:  
^DS9D:oE  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? h$)!eSu  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 S7P](F=n#  
最后来说说怎么处理break和continue ]7^OTrZ N  
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。 %0YwaxXPn7  
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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