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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda )N}.n2Y8W  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 a*3h|b<  
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, |j w{7\+  
p8bAz  
|3K]>Lio  
J*zm*~8\  
  class filler |k [hk  
  { hha!uD~(  
public : dZ;rn!dg>  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} s^lm 81;  
} ; ^a #  
C%T$l8$  
\*i[m&3;q  
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: ZhnRsn9  
;>jLRx<KC  
F*{1, gb  
mO0a: i!  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); I;rh(FMV  
N&YQZ^o  
E!]d?t3b  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 Zf *DC~E_  
u7G9 eN  
f)9{D[InM^  
ZD`p$:pT  
二. 战前分析 RuBL_Vi  
首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。 7Pp~)Kq=  
开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码 b[;Zl<  
Bm:N@wg  
%}ASll0uq  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); NxzRVsNF  
  /* --------------------------------------------- */ mJFFst,  
vector < int *> vp( 10 ); 1_RN*M +#  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); ~z&Ho  
/* --------------------------------------------- */ 9{Xh wi)z  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); cK _:?G  
/* --------------------------------------------- */ 5 cz6\A&  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 );  97-=Vb  
  /* --------------------------------------------- */ 9Lp[y%{GP  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); FF'Ul 4y  
/* --------------------------------------------- */ Q2jl61d_9  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); .~Y% AI  
r;'Vy0?AL  
1 ,e`,  
^ygh[.e,  
看了之后,我们可以思考一些问题: 1WJ%n;  
1._1, _2是什么? ,mm9X\ '  
显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。 a0*qK)gH  
2._1 = 1是在做什么? )sBbmct_S  
既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。 yIG*  
Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。 Y1s3 >`  
eczS(KoL4  
h$#zuqm  
三. 动工 g'nN#O  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: m[E#$JZtG  
y_A7CG"^  
NI)q<@ju  
a,~}G'U  
template < typename T > n}!D)Gx  
class assignment 03^?+[C  
  { e}bY 9  
T value; r>.^4Z@  
public : Y&y5^nG  
assignment( const T & v) : value(v) {} 6fcn(&Qk  
template < typename T2 > [&H?--I  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } +E8}5pDt  
} ;  OYwH$5  
ns;nle|m  
IP-}J$$1  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 jSMs<ox  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment [X=J]e^D  
@ 9q/jv`  
A_xUP9g@?  
9!UFLZR  
  class holder h& Q9  
  { O({vHqN>  
public : MsLQ'9%Au  
template < typename T > wML5T+  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const XJ9l, :c,  
  { u[yUUYe  
  return assignment < T > (t); ?KF.v1w7  
} ]id5jVY  
} ; zyF[I6Gs  
*oP&'$P  
&9,<_1~  
由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上: (U#9  
:"e,& %  
  static holder _1; 3|g]2|~w@h  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 mbCY\vEl  
2%oo.?!R  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); m(c5g[6nO  
而不用手动写一个函数对象。 e Zb8x  
3t^r;b  
L?~-<k  
^"hsbk&Yu  
四. 问题分析 "J(7fL$!  
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。 T.R(  
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。 hp6%zUR  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 wU= @,K  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 Y/aNrIK7  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 H;nq4;^yK  
6:o?@%  
五. 问题1:一致性 >xa k  
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?| <+2M,fq+  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 "Ca?liy  
2 - ?  
struct holder *q/oS8vavd  
  { 5Zdxn>  
  // h=Xr J  
  template < typename T > kH10z~(e  
T &   operator ()( const T & r) const  {@gTs  
  { b6E,u*)"  
  return (T & )r;  )$ +5imi  
} <^,5z!z }  
} ; I];Hx'/<~  
-A A='s  
这样的话assignment也必须相应改动: Axtf,x+lH  
=5yI>A0  
template < typename Left, typename Right > lY_&P.B  
class assignment ZZXQCP6]  
  { TtaVvaz~>  
Left l; )^o7%KX  
Right r; QX$i ]y%S  
public : ]/y&5X  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} .sk$@Q  
template < typename T2 > DMY?'Nts!  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } "jyh.@<  
} ; 38hAg uZX  
E'J| p7  
同时,holder的operator=也需要改动: I 8 \Ka=w  
a ykNH>#Po  
template < typename T > m+J3t @$  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const 8>sToNRNe  
  { BEv>?T 0  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); 8yDu(.Q  
} !Xbr7:UPN1  
C$1}c[  
好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。 k^IC"p Uc  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 XdDy0e4{%<  
.CL\``  
return l(rhs) = r; `Al5(0Q  
在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。 |<n+6  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: p7A&r:qq#  
. d;XLS~  
template < typename Tp > yn[^!GuJ_  
class constant_t 'b* yYX<  
  { hl[!4#b]K  
  const Tp t; ci@U a}T  
public : ;J[1S  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} )&j4F)  
template < typename T > }cL9`a9j  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const L##lXUl  
  { ~ZSP K;D[  
  return t; GCUzKf&  
} _:,:U[@Vz  
} ; JWa9[Dj  
Vc! ;O9dP  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 'j)xryw  
下面就可以修改holder的operator=了 }D7q)_g=  
L{)e1p]q  
template < typename T > yB7=8 Pcx  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const 'y [eH  
  { ;-d }\f ,  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); ^+JpI*,  
} wPn#>\/L  
- T,;Fr'  
同时也要修改assignment的operator() %s;#epP$  
XM$HHk}L;  
template < typename T2 > pN)9 GO5  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } @eRR#S  
现在代码看起来就很一致了。 _M/ckv1q@  
D-/K'|b  
六. 问题2:链式操作 `o 6Hm  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 ag-\(i;K]  
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。 /.<T^p@\&  
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。 vMiZ:*iaj@  
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。 Bf;dp`(/   
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct [lqwzW{(UN  
'*5I5'[ X,  
template < typename T > ey@]B5  
struct result_1 3%] %c6  
  { 9=j"kXFf  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; 2NLD7A  
} ; ^G+1nY4? J  
sS, Swgr  
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: F#X&Tb{  
lCDu,r;\  
template < typename T > 2Y)3Ue  
struct   ref ISI\< qx  
  { 8 'Z#sM^E  
typedef T & reference; ;^}gC}tq  
} ; FY [WdZDZ  
template < typename T > 0Ii* "?s  
struct   ref < T &> dyRKmLb  
  { r=<Oy1m/  
typedef T & reference; fQ5V RpWGn  
} ; 1nb]~{l  
l@a>"\><i*  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: ca@0?q#  
9Xt5{\PJ  
template < typename T > }&)X4=  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const TC80nP   
  { A@BYd'}]  
  return l(t) = r(t); ty|E[Ez1  
} Ll%CeP  
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。 5Xu2MY=  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 EX%KfWDr  
c(. 2D  
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 wRn]  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: \0iF <0oy  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 VLuhURI)  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 >(s)S[\  
最后的布局是: <=A1d\   
                Add t<M^/xe2  
              /   \ V,<3uQD9a  
            Divide   5 #1i&!et&/  
            /   \ WG8}}`F|  
          _1     3 LfEeFF=#n  
似乎一切都解决了?不。 7*8R:X+^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。 m$ZPQ0X  
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。 hA.?19<Z  
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: Vu '3%~  
-y70-K3  
template < typename Right > \kU0D  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const aA?Uf~ "t  
Right & rt) const &FF%VUfQJ  
  { 96UL](l(`  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);  ")MjR1p  
} .5*h']iFr1  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 =  *7K_M&  
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。 :DTKZ9>2D  
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。 -&JUg o=  
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。 t{#B td  
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。 FS7 _ldD  
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? >J+'hm@  
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: >58N P1[k  
&<}vs`W  
template < class Action > u}ULb F  
class picker : public Action BbEWa  
  { xT7JGQ[|  
public : @sUYjB  
picker( const Action & act) : Action(act) {} r>4HF"Nm  
  // all the operator overloaded h+)XLs  
} ; TbqH-R3W  
o$]wd*+  
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。 (_h<<`@B  
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: C7#ji"t  
)[&'\SOO  
template < typename Right > ~.99H  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const qPeaSv]W  
  { fYrC;&n  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); 22aS <@}  
} #=mLQSiQ  
yd#SB)&  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > P_S^)Yo  
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。 %5#ts/f  
Y 3W_Z  
template < typename T >   struct picker_maker FCL7Tn  
  { &)[?D<  
typedef picker < constant_t < T >   > result; N>kY$*  
} ; Lc.=CBQ  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > 0 @]gW  
  { UnSi=uj  
typedef picker < T > result; q`1"]gy.  
} ; >yk@t&j,  
w<=?%+n  
下面总的结构就有了: -]$q8 Q(hM  
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。 L?_'OwaY  
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。 z,pKy Inw  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 a6\0XVU  
至此链式操作完美实现。 N 4Kj)E@  
}LK +w+h~  
g=*'kj7c3  
七. 问题3 .S ZZT0Z  
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。 E,u/^V9x  
h9<*+T  
template < typename T1, typename T2 > 6Ih8~Hu  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const g{|F<2rd[m  
  { *AK{GfP_  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); ]fxYS m  
} .nDB{@#  
KrVP#|9%"  
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: t}FwS6u  
=PU! hZj"L  
template < typename T1, typename T2 > mhh^kwW  
struct result_2 P/%5J3_,  
  { yN-o?[o  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; -rg >y!L  
} ; 2F5*C  
>6yA+?[:  
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? i7rO 5<  
这个差事就留给了holder自己。 p;#@#>h  
    >\f'QQ  
4FwtC"G3  
template < int Order > 7]\_7L|>]  
class holder; h 8Shf"  
template <> jEK{QOq0  
class holder < 1 > h{xq  
  { f/"? (7F  
public : }Pi}? 41!  
template < typename T > Fsdp"X.  
  struct result_1 'Cr2& dy  
  { w3hG\2)[HS  
  typedef T & result; dgbqMu"  
} ; m2sf]-?Y  
template < typename T1, typename T2 > ^@91BY  
  struct result_2 "XKcbdr8-  
  { $TU:iv1Fm  
  typedef T1 & result; Q[rmsk 2L'  
} ; PMOyZ3  
template < typename T > V LXU  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const K/T4T\  
  { dZ6\2ok+  
  return (T & )r; ]2zzY::Sd=  
} d2\#Zlu<  
template < typename T1, typename T2 > p.%lE! v  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const "W71#n+ [  
  { _;z IH5 H  
  return (T1 & )r1; yj<j>JtN  
} ?aMd#.&  
} ; ,F;<Y9]  
Fu%D2%V$/  
template <> P3e}G-Oz  
class holder < 2 > @#u'z ~a)  
  { :`Sd5b>  
public : +HAd=DU  
template < typename T > QmiS/`AAv  
  struct result_1 XEX-NE"]  
  { QV%,s!_b  
  typedef T & result; 1r:i'cW h  
} ; mMt~4(5  
template < typename T1, typename T2 > Q[6<Y,}(pd  
  struct result_2 5~!&x@  
  { rl__3q  
  typedef T2 & result; ;o#wK>pk%M  
} ; .&Ik(792Z&  
template < typename T > cXDG(.!n7B  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const K?J?]VCw  
  { f.e4 C,  
  return (T & )r; }LA7ku  
} V#Pz `D  
template < typename T1, typename T2 > (_ TKDx_  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const qA;!Pql`  
  { y+aL5$x6  
  return (T2 & )r2; U L3++bt  
} 9JtPP  
} ; (~U1 X4  
^`*p;&(K\^  
'Dx_n7&=  
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> >。 TGuvyY  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: B[IqLD'6  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: o0 &pSCK  
.E/NlGm[  
return l(i, j) = r(i, j); cedH#;V!j  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) ]"X} FU  
p E56CM  
  return ( int & )i; [g Y.h/  
  return ( int & )j; k62KZ5| D  
最后执行i = j; @ak3ZNor  
可见,参数被正确的选择了。 1cdX0[sN  
oMV^W^<  
-<Oy5N  
?ISv|QpC  
%YLyh?J  
八. 中期总结 u.!<)VIJx  
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: _ry7 [/)  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 ~i5t1  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 =N?K)QD`  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor ;n2b$MB?nM  
-egu5#d>  
VGL!)1b  
l(A>Rw|  
@FLa i  
];U}'&  
九. 简化 JQO%-=t  
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。 ) mG  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 XJ*W7HD  
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: W^T6^q5;H  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 Hphfqdh0`  
  +-*/&|^等 Ks/Uyu. X  
2. 返回引用。 *#&s+h,^  
  =,各种复合赋值等 xA#'%|"  
3. 返回固定类型。  gU%R9  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) fs3jPHZJ#  
4. 原样返回。 }DzN-g<K  
  operator, 1 GB  
5. 返回解引用的类型。 \EC7*a0  
  operator*(单目) (cpaMn@)g  
6. 返回地址。 cuUlr  
  operator&(单目) -)o0P\cTEt  
7. 下表访问返回类型。 $8t\|O3  
  operator[] Q%Y r m  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 67b[T~92o  
  operator<<和operator>> ATq-&1hs  
K4|{[YpPB  
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。 I/Q5Y-atg  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: ]>"q>XgnI  
KX$Q`lM   
template < typename Left > 'X]m y  
struct value_return 2I qvd  
  { %>)&QZig/  
template < typename T > $ 8WJ$73  
  struct result_1 m=e#1Hs   
  { C+<z ;9`  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; >^V3Z{;  
} ; o<f|jGY0  
lV )SOs$  
template < typename T1, typename T2 > *JmU",X  
  struct result_2 =F>nqklc  
  { GTBT0$9 g.  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; _>)=c<HL  
} ; vo3[)BDbT  
} ; -7\6j#;l  
;DN:AgXP  
OK1f Y`$z  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait n?z^"vv$i  
a"|\n_  
下面我们来剥离functor中的operator() u*C"d1v=  
首先operator里面的代码全是下面的形式: C~([aH@-I  
ab-MEN`5  
return l(t) op r(t) *d/,Y-tl  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) |= U(8t  
return op l(t) /@~&zx&_  
return op l(t1, t2) y+D"LeCAad  
return l(t) op jy2@t*  
return l(t1, t2) op B$kp\yL  
return l(t)[r(t)] f8X/kz  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] YkqauyV^  
r1!]<=&\  
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: GP,xGZZ  
单目: return f(l(t), r(t)); eVx &S a  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); 4t;m^Iv  
双目: return f(l(t)); dtT2h>h9  
return f(l(t1, t2)); DHO+JtO  
下面就是f的实现,以operator/为例 q*kieqG  
SjRR8p<   
struct meta_divide A[.5Bi  
  { A1u|L^  
template < typename T1, typename T2 > <1EmQ)B   
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) ~RS^O poa  
  { {Q@pF  
  return t1 / t2; <(<19t5.  
} B%e#u.'6  
} ; %M_5C4&6  
B,dHhwO*l  
这个工作可以让宏来做: +iL,8eW  
S.kFs{;1x  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ c6NCy s  
template < typename T1, typename T2 > \ raPUx_$PH  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; 9&t!U+  
以后可以直接用 ;"@FLq(n  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) bk#t+tuk  
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 6qgII~F'  
(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。。。) ^-'t`mRl]d  
->S6S_H/+&  
^M Zdht   
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 9+sOSz~ P  
k-M-=VvA  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > b[I;6HW  
class unary_op : public Rettype 2r]!$ hto  
  { <Gr775"  
    Left l; }nW)+  
public : ,UD,)ZPf[  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} ecI[lB  
yv!,iK9  
template < typename T > =>7\s}QZ  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const bC mhlSNi  
      { aF'9&A;q  
      return FuncType::execute(l(t)); oQvG3(.  
    }  xedbr  
/N>bEr4w  
    template < typename T1, typename T2 > 3C8W]yw/s  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const cP~?Iz8nD  
      { s: .5S  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); Y_) aoRjB  
    } zFtwAa=r  
} ; ,6%{9oW9Z:  
FrNW@  
y&.[Nt '+  
同样还可以申明一个binary_op z Dk^^'  
v$`AN4)}  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > `[+nz rLkO  
class binary_op : public Rettype y/}>)o4Q  
  { 3t4_{']:/  
    Left l; t7%!~s=,M  
Right r; f'\NGL  
public : B0:[3@P7  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} Q(}TN,N  
~!,Q<?  
template < typename T > <p'~$vK  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 9%?'[jJ  
      { h69: Tj!  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); f(O`t}Ed  
    } V+()`>44  
1MV\ ^l_  
    template < typename T1, typename T2 > [Q/')5b  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const <h/\)bPB  
      { oK GFDl]3  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); p,=:Ff}~  
    } "}bk *2  
} ; $rySz7NI  
^;2dZgJ4^  
<N%8"o  
很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮 \Mv8pU  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 o%Lk6QA$  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) Z:#-4CiP  
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。 H>-?/H  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! {V!Jj6n  
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。。。 ({cgak  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 "mA Vkq~  
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) {.N" 6P  
下面是修改过的unary_op H7e/6t<x  
#zcp!WE.OI  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > <%JRZYZ  
class unary_op ]]s_ 8u 3  
  { X,/@#pSOz  
Left l; xw5E!]~D  
  F6T@YSP  
public : ?wps_XU  
lHpo/ R :  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} C61KY7iyR  
'"5" $)7  
template < typename T > [FKmZzEy  
  struct result_1 t Ib?23K0  
  { gFvFd:"uZ  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; <G59>H5  
} ; a$MMp=p  
#[*e$C  
template < typename T1, typename T2 > FeS6>/  
  struct result_2 -/aDq?<<  
  { /h0<0b?i  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; kRgyvA,*;  
} ; %Hu Qc^  
_[V.%k  
template < typename T1, typename T2 > Uq/(xh,t5  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 4];Qpln  
  { x#e(&OjN7  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); Y9m'RFZr  
} {=7W;uL  
HLAYmXX"w  
template < typename T > #kX=$Bzk  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const joifIp_  
  { =MG  
  return OpClass::execute(lt(t)); )\uy 0+b  
} : H<u@%  
?T5^hQT   
} ; _f,q8ZkSr  
>ofS'mp  
..7"&-?g{4  
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 1+o>#8D  
好啦,现在才真正完美了。  "t8mQ;n  
现在在picker里面就可以这么添加了: {!B0&x  
TUZ-4{kV"  
template < typename Right > C["^%0lj  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const B|%=<1?  
  { r3w.$  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); 5SX0g(C  
} ,u( g#T  
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。 u *z$I  
1z~;c|  
K4xZT+Qb  
L5cNCWpo  
y]?%2ud/=  
十. bind 9L?EhDcDV  
既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。 <l5{!g  
先来分析一下一段例子 &P!^k0NJR  
p&_a kQj  
0(3t#  
int foo( int x, int y) { return x - y;} G4s!q1H  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 ekP=/;T#S  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 YjS|Ht->  
可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。 J mFzSR?}  
我们来写个简单的。 /k1&?e  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: m |,ocz  
对于函数对象类的版本: v (<~:]  
Np|i Xwl1  
template < typename Func > e\.|d<N?  
struct functor_trait pZGs o  
  { i(,R$AU  
typedef typename Func::result_type result_type; K]@^8e$(  
} ; t2+m7*76  
对于无参数函数的版本: X!,Ngmw.  
-H.;73Kb[  
template < typename Ret > #>~$`Sg  
struct functor_trait < Ret ( * )() > Y*f7& '[  
  { LjXtOF  
typedef Ret result_type; *kL1r w6  
} ; -.g5|B  
对于单参数函数的版本: d2.eDEOsC  
f]5bAs  
template < typename Ret, typename V1 > ET _}x7  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > >g93Bj*  
  { fXIeCn  
typedef Ret result_type; >6ch[W5k@  
} ; $F G4wA  
对于双参数函数的版本: &.<{c `-  
:!tQqy2  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > HK&F'\'}  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > =q[3/'2V$?  
  { zK:/ 1  
typedef Ret result_type; |ki#MtCp  
} ; ;=)CjC8)  
等等。。。 xvp{F9~qT  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy j@kBCzX  
LAf!y"A#  
template < typename Func > [Bpgb57En  
struct func_return r-Z'  
  { o,Ha-z]f  
template < typename T > h{<^?=  
  struct result_1 |EU}&k2  
  { 0<v~J9i  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; )zUV6U7v  
} ; ^n]tf9{I  
qI;k2sQR  
template < typename T1, typename T2 > "VcGr#zW  
  struct result_2 hUA3(!0)  
  { C _[jQTr  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; ,*S?L qv^  
} ; 3tIIBOwg[  
} ; 1oX"}YY1  
z^}T= $&  
#|$i H kVY  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 yo (&~r  
s977k2pp-  
template < typename Func, typename aPicker > lrq !}\aX  
class binder_1 2[M:WZ.1  
  { &g) `  
Func fn; Ju+@ROZ  
aPicker pk; yg\A&0I  
public : O%c6vp7  
~01r c  
template < typename T > ~ xf9 ml  
  struct result_1 u0XGtu$4  
  { c}v:X Slh7  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; S8"X7\d{  
} ; b55|JWfC`  
6Mk@,\1  
template < typename T1, typename T2 > w0*6GCP  
  struct result_2 8 (.<  
  { #C>pA<YJzK  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; 1uXtBk6  
} ; TF=S \ Q  
2N)Ywqvj  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} S$JM01  
7ky(g'  
template < typename T > $(zJ  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ZibHT:n  
  { f4g(hjETbu  
  return fn(pk(t)); &LL81u6=S  
} +p<Y)Z( >6  
template < typename T1, typename T2 > /;.M$}Z>`  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const Vs07d,@w>  
  { PCaa _ 2  
  return fn(pk(t1, t2)); t1ZZru'r  
} bjQfZT(  
} ; ~}ewna/2  
DMs|Q$XB  
y/i"o-}}~|  
一目了然不是么? 2_F`ILCML  
最后实现bind ,cC4d`  
F=P|vYL&&  
7d4R tdI  
template < typename Func, typename aPicker > orHVL2 KK  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) UNY>Q7  
  { mLq?-&F  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); Y$Uvt_  
} },f7I^s|  
>T!n* -Zn  
2个以上参数的bind可以同理实现。 h/_z QR-  
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。 !J2Lp  
^R<= }  
十一. phoenix cL1cBWd  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: ORHC bw9  
d!wd,Xj}  
for_each(v.begin(), v.end(), m]DjIs*@%h  
( `>#X,Lw$g  
do_ <M\Z}2d  
[ Q kQd;y  
  cout << _1 <<   " , " {UPIdQ'g  
] np>*O}r*  
.while_( -- _1), jgGn"}  
cout << var( " \n " ) 2G'G45Q  
) 3(PU=  
); qmL!"ZRLF  
^ul`b  
是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧: `b%/.%]$  
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 G&n_vwZ%  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 2qn~A0r  
那么我们就照着这个思路来实现吧: _` D_0v(X  
#o^E1cI  
;hZ(20  
template < typename Cond, typename Actor > ~;`i&s  
class do_while d+^4 ;Hv4  
  { JTs.NY <z  
Cond cd; fi,=z  
Actor act; 94lmsE  
public : 49kY]z|"w  
template < typename T > yNN2}\[.  
  struct result_1 oNEU?+  
  { E=x\f "Z  
  typedef int result_type; H+: $ 7;  
} ; 5?I]\Tb  
Ic r'l$PE  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} hi ]+D= S  
MBwp{ET!p  
template < typename T > Fvv6<E  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const XSD7~X/:  
  { 4a646jg)  
  do [%h^qJ  
    { }5S2v+zE  
  act(t); 4Fz^[L}[  
  } 67sb D<r  
  while (cd(t)); )1]C%)zn  
  return   0 ; @rJ#Dr  
} t)v#y!Ci"  
} ; sP&E{{<QTF  
Z'fy9  
ims *|~{sr  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). Cn{UzSKfs  
代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。 HL!-4kN <$  
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。 x)GoxH~#  
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。 #IXQ;2%E  
下面就是产生这个functor的类: [ z&y]~  
}0!\%7-Q  
8t7hN?,t  
template < typename Actor > 9GGBJTk-  
class do_while_actor &#)3v8  
  { dZYS5_wr  
Actor act; nh8h?&q|  
public : ]v#T'<Nl  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} 6zI?K4o  
?IWLl  
template < typename Cond > TfxKvol'  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; 3)eeUO+  
} ; 6Q>w\@lF  
oJR!0nQ  
vLC&C-f  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 zzx4;C",u  
最后,是那个do_ [NFAdE  
{C6Yr9  
Y}[r`}={  
class do_while_invoker Fd 91Y  
  { FUOvH 85f  
public : fklM Yu4:n  
template < typename Actor > [n^___7  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const npe*A  
  { &=UzF  
  return do_while_actor < Actor > (act); ov+qYBuFw  
} iN)@Cu7  
} do_; Gmc"3L  
:,u+[0-S  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? F 4h EfO3  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 p;H1,E:Re#  
最后来说说怎么处理break和continue q<UqGj7#   
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。 S xgY q  
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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