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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda cl2ze  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 ul$omKI$}  
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, F#^L9  
M)tv;!eQ  
m|`VJ 0  
+yIL[D  
  class filler P09,P  
  { hqWbp*  
public : nO}$ 76*'0  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} lG < yJ~{  
} ; ` Rsl] GB  
'M lXnHxt  
r?]%d!   
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: #O><A&FrF`  
s%bUgO%&  
~RCg.&[ou  
M0 L-u  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); A{t"M-<  
Fi/jR0]e2  
[{/$9k-aF?  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 ef,F[-2^o  
Ki63Ox^O  
@Z"?^2  
iU,/!IQ  
二. 战前分析 :Ip~)n9t  
首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。 b+_hI)T  
开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码 e %&  
:=Nb=&lst  
uh1S 7!^  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); a6P!Wzb  
  /* --------------------------------------------- */ [}@n*D$  
vector < int *> vp( 10 ); 0+p 5/5  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); "C& Jwm?  
/* --------------------------------------------- */ 9G+y.^/6  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); z=[l.Af_  
/* --------------------------------------------- */ Slo9#26  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); )L|C'dJ<k`  
  /* --------------------------------------------- */ 4^`PiRGt  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); +{'lZa  
/* --------------------------------------------- */ 8Y7 @D$=w  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); srhFEmgN7)  
-S7RRh'p  
` -yhl3si  
h k/+  
看了之后,我们可以思考一些问题: %5`r-F  
1._1, _2是什么? +fkP+RVY  
显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。 QT7_x`#J~o  
2._1 = 1是在做什么? \y@ eBW  
既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。 8KZ$ F>T]>  
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。 Pb3EnNqYbM  
Z%KL[R}^w;  
|E? ,xWN  
三. 动工 |c=d;+  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: )4Bwt`VX  
+&(J n  
<Ak:8&$O  
6(,ItMbI  
template < typename T > f8R+7Ykx  
class assignment sN;(/O  
  { FzA{U O  
T value; bd.j,4^  
public : Q})t<l+L  
assignment( const T & v) : value(v) {} 3g^IXm:K$  
template < typename T2 > }WA<=9e  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } 9x4wk*z  
} ; &^AzIfX}Gw  
B*32D8t`u  
Ia=&.,xub  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 <` #,AVH  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment |G>q:]+AV  
,zc"udpKF  
t`) 'LT  
PnI)n=(\  
  class holder $#TID=  
  { o.p+j  
public : s z;=mMr/Z  
template < typename T > md.*  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const hT\p)w  
  { zwKg  
  return assignment < T > (t);  ~WzMK  
}  fF\*v  
} ; )J{.Cx<E  
GU2]/\W*a  
o-L|"3 P  
由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上: ^ b=5 6~[  
 =7*oC  
  static holder _1; Dm&lSWW`/  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 *QMF <ze  
Ma% E&.ed  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); 22l|!B%o  
而不用手动写一个函数对象。 2=i+L z^  
U&w*Sb"  
c`rfKr&z  
8''9@xz  
四. 问题分析 <{3q{VW*  
虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。 ~3LhcU-  
1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。 f<Va<TL6-  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 FEge+`{,  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 'SsPx&)l  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 ~vO'p  
ZJ;wRd@  
五. 问题1:一致性 mvUVy1-c  
首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?| @hE7r-}]  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 kxcgOjrmI  
%Y#[% ~|(  
struct holder x& mz-  
  { &f (sfM_n  
  // x0}<n99qE  
  template < typename T > @SX%? mk8G  
T &   operator ()( const T & r) const iuvtj]/  
  { WiPM <'  
  return (T & )r; 8 /:X& &  
} -`<6=[QUO  
} ; V2WUM+`uT  
@h,h=X  
这样的话assignment也必须相应改动: ^(E"3 c  
'XC&BWJ  
template < typename Left, typename Right > sDz)_;;%  
class assignment r4]hS`X~%  
  { mtiO7w"M\7  
Left l; ' lQ  
Right r; <z~2d  
public : HYa$EE2  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} T%N~oa  
template < typename T2 > \@iOnRuHn9  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } [| c@Yw  
} ; j]cXLY  
t-?KKU8  
同时,holder的operator=也需要改动: uIVTs9\  
*!wO:< -  
template < typename T > D}k-2RM2k  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const '#pMEVP  
  { -(%ar%~Zd  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); mjkw&2  
} 3Vb=6-|  
Mp DdJ,  
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。 < e7<t9  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 s$2l"|h>B  
|wyJh"4!  
return l(rhs) = r; b a1$kU  
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。 'p|Iwtjn>  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: 7g4M/?H}K  
rU2YMghE  
template < typename Tp > R &1mo  
class constant_t [~Z'xY y  
  { $Hl+iF4j<  
  const Tp t; l&e5_]+%  
public : zx_O"0{5  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} ]%WD} 4e  
template < typename T > ]ft~OqLg!  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const E'Fv *UA  
  { N4Fy8qU;  
  return t; ci{9ODN  
} FBwncG$]F*  
} ; ;?O883@r8  
lN][xnP  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 +*r**(-Dm  
下面就可以修改holder的operator=了 JYVxdvq1  
{{4p{  
template < typename T > q|Pt>4c5?  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const a@V/sh  
  { f2SU5e2  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); %FR^[H]  
} qD=m{O8%_  
'o#J>a~!9L  
同时也要修改assignment的operator() -KU)7V  
3_j C sX  
template < typename T2 > U`8^N.Snrp  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } S$kuhK>W!  
现在代码看起来就很一致了。 6iV"Tl{z-  
9wYtOQ{g  
六. 问题2:链式操作 a|6x!p2X  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 Te U7W?M^  
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。 %M0mwty]  
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。 kS\.  
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。 4, *^QK  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct 7S~9E2N  
skC|io-Zv  
template < typename T > ;([tf;  
struct result_1 8#d1}Y  
  { #.<F5  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; 5M\=+5wB  
} ; A 4W  
9Sj:nn^/u  
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: v ACsppa>#  
,GXfy9x7U  
template < typename T > z kX-"}$8  
struct   ref dbq{a  
  { N|Cy!E=d  
typedef T & reference; #@\NdW\  
} ; afP&+ 5t@O  
template < typename T > ,Q /nS$  
struct   ref < T &> ~&j`9jdOj  
  { D @4&@>  
typedef T & reference; ~b6<uRnM.  
} ; k vgs $  
,w b|?>Y  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: fj t_9-.  
$ DZQdhv  
template < typename T > 1N$gE  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const  1u S>{M  
  { b]g&rwXYt  
  return l(t) = r(t); x 1xj\O  
} ~q_+;W.  
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。 @y\{<X.F\1  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 vo( j@+dz  
?lwQne8/  
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 kj3o1Y  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: y'2kV6TtqD  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 M6hvi(!X2  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 vb"dX0)<  
最后的布局是: /4B4IT  
                Add dj'8x48H2W  
              /   \  n wZr3r  
            Divide   5 )Y,?r[4{  
            /   \ sc $QbOc  
          _1     3 #!d^3iB2  
似乎一切都解决了?不。 R$;&O. 5M  
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。 EAd:`X,Y  
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。 =Z>V}`n  
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: -ynLuq#1A  
]-5jgz"  
template < typename Right > c>i*HN}Z|  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const `7qp\vYL  
Right & rt) const r?yJ  
  { !|:q@|- %@  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); t|U2 ws#  
} QH' [ (  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 k-ex<el)#  
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。 6[2?m*BsN  
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。 {|J2clL  
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。 cV_IG}LJ  
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。 o(>-:l i0  
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? JTh =JHJ  
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: whm tEY  
-^jLU FC  
template < class Action > b;{"lJ:+Z  
class picker : public Action ?6YUb;  
  { ExP25T  
public : hC, -9c  
picker( const Action & act) : Action(act) {} F%+rOT<5  
  // all the operator overloaded 6u, 0y$3  
} ; aq,)6P`  
|m 5;M$M)  
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。 $E,DxDT  
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: ic]tUOC:  
]|La MMD  
template < typename Right > hCvLwZ?LF  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const Ufe  
  { :9 iOuu  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); Nx (pJp{S  
} $0S"Lh{  
j _9<=Vu  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > >.wd)  
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。 #M^Yh?~%w  
;6 qdOD6  
template < typename T >   struct picker_maker *;yMD-=  
  { o4 g  
typedef picker < constant_t < T >   > result; Nl<,rD+KSD  
} ; ^}7t:  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > 7RFkHME  
  { IS 9q 5/]  
typedef picker < T > result; p>tdJjnt  
} ; ;q&D,4r]  
$F()`L{Tj  
下面总的结构就有了: 9egaN_K  
functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。 /^eemx  
picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。 8Pdnw/W  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 rHBjR_L.2  
至此链式操作完美实现。 2T%f~yQ^  
1LIV/l^}f  
ftH%, /,  
七. 问题3 TIh zMW\/K  
如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。 _%Ld E z  
J9=0?^v-:B  
template < typename T1, typename T2 > JIKxY$GS  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const EM w(%}8w  
  { })SdaZ  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); T_%]#M  
} 5 ^z ,'C  
$(L7/M  
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: Hpg;?xAT  
b-zX3R;  
template < typename T1, typename T2 > / cen# pb  
struct result_2 1`_)%Y[ZJ  
  { dsZ ( D:)  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; 4bzn^  
} ; w ]-iM  
DF|lUO]:  
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? "EhO )lR  
这个差事就留给了holder自己。 9x{prCr  
    hsO.521g  
d@f2Vxe7  
template < int Order > A y[L{!)2{  
class holder; bCe-0!Q  
template <> xLK0~|_#!  
class holder < 1 > 'R'a/ZR`B7  
  { j4r,_lH^r  
public : -86:PL(I"  
template < typename T > FF!g9>  
  struct result_1 $cU/Im`  
  { R,+(JgJ  
  typedef T & result; h:sG23@=  
} ; r K)  
template < typename T1, typename T2 > []!r|R3  
  struct result_2 YY~=h5$  
  { f:&OOD o  
  typedef T1 & result; "]V|bz o0a  
} ; PSR `8z n  
template < typename T > Y(Ezw !a  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const ~'.yhPo g  
  { H^:|`T|,  
  return (T & )r; T5_Cu9>ax  
} RAbq_^Q  
template < typename T1, typename T2 > bu&y w~  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const X2?_lZ[\  
  { a`iAA1HJ  
  return (T1 & )r1; 1ZFSz{  
} "q/M8  
} ; >! .9g  
|bnjC$b*  
template <> XqH<)B ]  
class holder < 2 > xumv I{  
  {  " 1Aus  
public : 8mLU ~P |  
template < typename T > 4PM`hc  
  struct result_1 q#3X*!)  
  { ^(vd8&71  
  typedef T & result; |raQ]b@t&  
} ; 3F!+c 8e  
template < typename T1, typename T2 > ]sAD5<;  
  struct result_2 ):ZumG#o  
  { }l!_m.#e  
  typedef T2 & result; 0N;d)3  
} ; i]?xM2(N  
template < typename T > 17MjIX  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const Qo *]l_UO;  
  { ACltV"dB^  
  return (T & )r; }*R6p?L5  
} C~V$G}mM  
template < typename T1, typename T2 > M6#(F7hB  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const o|q#A3%?  
  { Vnb#N4vR  
  return (T2 & )r2; `_^=OOn  
} VW`=9T5%@  
} ; *G41%uz  
,`@|C Z-4A  
UdJV;T'rm  
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> >。 |h/2'zd^-  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: ,0~TvJS  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: V7_??L%Ct`  
<5~>.DuE  
return l(i, j) = r(i, j); 4HE4e  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int)  +'.Q-  
hj,x~^cS  
  return ( int & )i; oH"N>@Vl  
  return ( int & )j; 0+pJv0u  
最后执行i = j; .9Fm>e+!C  
可见,参数被正确的选择了。 ZE` {J =,  
c iX2G  
= g}yA=.  
=LnAMl#9  
]]3D` F}  
八. 中期总结 -1JHhRr]  
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: u`|fmVI  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 \]%U?`A  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 Y&:i^k  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor HCK4h DKo}  
bp,CvQ'}a  
EdpR| z  
1PSb72h<  
>.\E'e5^C  
pASVnXJZ  
九. 简化 n\Ixv  
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。 S &u94hlC  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 m.1BLN[9  
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: i>2_hn_UR  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 g"Bv!9*H  
  +-*/&|^等 !d(V7`8  
2. 返回引用。 d*L'`BBsp  
  =,各种复合赋值等 nT"z(\i.!J  
3. 返回固定类型。 {+Yo&F}n  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) Dy!fwYPA/{  
4. 原样返回。 ,RQ-w2j?  
  operator, >B7OTGw  
5. 返回解引用的类型。 PK" C+o;:  
  operator*(单目) 'zK*?= ^jk  
6. 返回地址。 i;Y^}2   
  operator&(单目) n TG|Isa  
7. 下表访问返回类型。 sSUd;BYf  
  operator[] aDuanGC/V  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 B!@0(A  
  operator<<和operator>> pdSyx>rJ  
*gVv74;;  
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。 ez{&Y>n  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: 6bba}P  
LKcrr;  
template < typename Left > @HI5; z  
struct value_return }R$%MU5::  
  { v<1;1m  
template < typename T > NO ^(D+9  
  struct result_1 QUf_fe!,|  
  { gp=0;#4 4  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; o1\8>Ew  
} ; &bQ^J%\  
9"S3AEI  
template < typename T1, typename T2 > '! (`?  
  struct result_2 UB}mI0/w  
  { u:ISwAp  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; hM}2++V  
} ; z/b*]"g,  
} ; 4<|u~n*JF  
pjFgIG2=9  
d@hJ=-4  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait 16vfIUtb  
#x21e }Li  
下面我们来剥离functor中的operator() K-ebAaiC  
首先operator里面的代码全是下面的形式: STe;Sr&p  
AI2CfH#:C  
return l(t) op r(t) V 6F,X`7  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) }qTvUs  
return op l(t) /hQ!dU.+  
return op l(t1, t2) X}$S|1CjO  
return l(t) op Dg`W{oj  
return l(t1, t2) op Cb.Aw!  
return l(t)[r(t)] fJuJ#MX{:  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] JFfx9%Fq  
R<-KXT9  
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: &3<]FK  
单目: return f(l(t), r(t)); &!ZpBR(  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); b11C3TyQT  
双目: return f(l(t)); *RPI$0  
return f(l(t1, t2)); zw?6E8$h  
下面就是f的实现,以operator/为例 M4| L  
Sc&_6} K  
struct meta_divide S:gP\Atf>  
  { # V +e  
template < typename T1, typename T2 > * 7CI q  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) _),@^^&x  
  { bTj,5,8 i  
  return t1 / t2; eIJQ|p<v  
} vJ!t.Vou  
} ; R-ci?7dt3  
/-T%yuU  
这个工作可以让宏来做: lI9 3{!+>  
y03l_E,  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ HM/ q B^  
template < typename T1, typename T2 > \ ;\h'A(  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; 8g\.1<~  
以后可以直接用 _>s.V`N'  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) eX\t]{\oC  
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 j.o)!S A  
(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。。。) 6*$N@>8&  
_wIAr  
fw<'ygd  
下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体 ^#+9v  
/=%4gWtr  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > >|<6s],v  
class unary_op : public Rettype J{H475GqiT  
  { }U9e#>e x  
    Left l; d<]/,BY'  
public : !T}`h'  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} ?pFHpz   
k:f Rk<C  
template < typename T > ]BA8[2=m  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const Gv`PCA@/d  
      { T"O!  
      return FuncType::execute(l(t)); '?\Hm'8  
    } di"*K*~y  
[X|P(&\hQd  
    template < typename T1, typename T2 > @uc%]V<:k  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const m|!sY[!  
      { ;kY=}=9  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); TWy1)30x  
    } fy-( B;  
} ; epQ7@9,Q  
qFay]V(O|  
&kP>qTI^p~  
同样还可以申明一个binary_op  M`bK   
Q,>AT$|  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > mWZV O,t$  
class binary_op : public Rettype  A/9 wr  
  { H=0Y4 T@)T  
    Left l; [.2>=3T  
Right r; O?P6rXKr  
public : FK->|  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} cng 1k  
 ST{<G  
template < typename T > \eN}V  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const IlH*s/  
      { 5z0SjQ  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); by- B).7  
    } b(wiJ&t  
'i}Q R~pe  
    template < typename T1, typename T2 > 'E9\V\bi  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const Q WOd&=:  
      { G*ecM`Bl  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); =T[kGg8`  
    } &TKB8vx=#  
} ; 86[T BX5'  
s+aeP  
-q[?,h  
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 7uYJ _R  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 3iDRt&y=.  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) WO|#`HM2  
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。 a4c~ThbI  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! l/SbJrM*  
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。。。 Kpg]b"9.R  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 nP] ~8ViS  
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) 'En6h"{  
下面是修改过的unary_op t'^/}=c-  
 1D6iJ  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > u\50,N9Wp{  
class unary_op YI|7a#*F  
  { 9\V^q9l  
Left l; 1%H]2@  
  8!1vsEqv  
public : 4jvgyi 9  
M5wj79'l"  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} `C,479~J  
#5F\zeo@F?  
template < typename T > $cnIsyKWY  
  struct result_1 60Y&)UR  
  { O.}{s;  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; @`)A )  
} ; @Kp2l<P  
OXI.>9  
template < typename T1, typename T2 > oGa8}Vtc  
  struct result_2 8@Pv nOL  
  { "+p_{J/P  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; 2-FL&DE  
} ; ;:f.a(~c  
;8H m#p7,  
template < typename T1, typename T2 > Tw=Jc 's  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const %6L{Z*(  
  { ,'[0tl}8K  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); >A#]60w.  
} @jX[Ho0W'  
!M6*A1g5  
template < typename T > S-GcH  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const &;|/I`+  
  { Fc{hzqaP8  
  return OpClass::execute(lt(t)); 6Wl+5 a6V  
} .cjSgK1  
,@Xl?  
} ; )bXiw3'A  
fQM:NI? 9?  
'`I&g8I\  
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 }O-|b#Q  
好啦,现在才真正完美了。 `J#(ffo-  
现在在picker里面就可以这么添加了: DR;rK[f  
NZ7g}+GTG  
template < typename Right > m\RU |Z  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const s7[du_)  
  { GG-7YJ  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); Ru `&>E  
} >:WnCkbp  
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。 ycTX\.KV  
> X<pzD3u  
rLtB^?A z  
,E<(K8  
R_`i=>Z-  
十. bind `{#0C-  
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。 zuwlVn  
先来分析一下一段例子 F|Pf-.r`t  
akoK4!z  
[LbUlNq^B@  
int foo( int x, int y) { return x - y;} |wZcVct~  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 Kf/1;:^  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 FWNWOU  
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。 07`hQn)Gc  
我们来写个简单的。 &Ba` 3V\M  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: f%<kcM2  
对于函数对象类的版本: Cz` !j  
p3`ND;KQ  
template < typename Func > n=qN@u;Fi#  
struct functor_trait h\k@7wgu  
  { c 2t<WRG  
typedef typename Func::result_type result_type; @9Rg g9r  
} ; R7pdwKD  
对于无参数函数的版本: |uf{:U)  
d0vn/k2I  
template < typename Ret > ~PAF2  
struct functor_trait < Ret ( * )() > $dIu${lu  
  { >MwjUq  
typedef Ret result_type; LlKvi_z  
} ; V C$,Y  
对于单参数函数的版本: Q8OA{EUtq  
e=e^;K4  
template < typename Ret, typename V1 > 2:3-mWE  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > TrD2:N}dI  
  { >>22:JI`  
typedef Ret result_type; kV9S+ME  
} ; : p %G+q2  
对于双参数函数的版本: Y>W$n9d&G2  
o}O"  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > oe$&X&  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > ;aXu  
  { $=3&qg"!  
typedef Ret result_type; #SyF-QZ[1  
} ; #e)A  
等等。。。 lOB*M!8   
然后我们就可以仿照value_return写一个policy ,41Z_h  
"x~VXU%xU  
template < typename Func > trlZ^K  
struct func_return $v5)d J  
  { #y;TSHx/  
template < typename T > DD5 S R  
  struct result_1 ~0/tU#&  
  { jT/}5\  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; }(tuBJ9  
} ; nwSujD  
$$'a  
template < typename T1, typename T2 > "  ,k(*  
  struct result_2 G4O $gg  
  { B6qM0QW  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; dAg<BK/  
} ; Q5%$P\  
} ; : :?,ZA  
I!LSD i3  
S=NP}4w,_)  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 /L|$* Xj  
4PdJ  
template < typename Func, typename aPicker > p=13tQS<  
class binder_1 ^<u9I5?  
  { p>x[:*  
Func fn; (h&XtFul}  
aPicker pk; #WE"nh9f|z  
public : 8d4:8}  
ct o+W}k  
template < typename T > e8E*Urtz  
  struct result_1 ;zq3>A  
  { itotn!Wb`  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; 3jR>   
} ; R;yi58Be  
B8=r^!jEL  
template < typename T1, typename T2 > n{Ce%gy  
  struct result_2 uO]^vP]fT  
  { 7 k:w3M  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; U -h'a: K  
} ; Ebk9[=  
KkD.n#A  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} ^lw0} i  
WC0gJy  
template < typename T > 6I8A[   
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 8VWkUsOoI  
  { 1UHlA8w7 Q  
  return fn(pk(t)); A5WchS'  
} H]I^?+)9  
template < typename T1, typename T2 > <q}w,XU  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const PJ$C$G  
  { !\'NBq,  
  return fn(pk(t1, t2)); KCDbE6  
} LA +BH_t&  
} ; 7A,QA5G ]C  
n8K FP  
S`w_q=-^8  
一目了然不是么? h=a-~= 8  
最后实现bind PQ0l<]Y  
,V`zW<8  
[<0\v<{`L  
template < typename Func, typename aPicker > JkfVsmc<{h  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) j:Y1  
  { dGc<{sQzB  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); nuvRjd^N  
} j Z6]G{  
:Qc[>:N  
2个以上参数的bind可以同理实现。 @3aI7U/I  
另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。 <i1.W !%  
 <u=k X  
十一. phoenix XT "-   
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: LK>J]p  
G=VbEL^H  
for_each(v.begin(), v.end(), >du _/*8:  
( \>7hT;Av=G  
do_ hRc.^"q9  
[ )8,)&F  
  cout << _1 <<   " , " Sd9%tO9mf  
] (>)f#t[9J  
.while_( -- _1), 7^hwRZJ{  
cout << var( " \n " ) ~#]$YoQ&O  
) %C1*`"Jb&  
); .dE2,9{Z  
s{Wj&.)M  
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: 1woBw>g  
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 {hRM=f7  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 Fv!KLw@  
那么我们就照着这个思路来实现吧: USDqh437  
o6b\ w  
 f3E%0cg  
template < typename Cond, typename Actor > >Nho`m(  
class do_while VV%Q "0 \  
  { 8am/5o  
Cond cd; Q>QES-.l  
Actor act; { K,KIj"  
public : P;8D|u^\*  
template < typename T > Shag4-*@hi  
  struct result_1 0hCrEM!8  
  { xRiWg/Z~  
  typedef int result_type; tqMOh R  
} ; "Vw;y+F}  
h ycdk1SN  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} QPZ|C{Ce  
:enmMB#%  
template < typename T > ? CabVj-r  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const OZCbMeB{+J  
  { 7j//x Tr}a  
  do -ge :y2R_w  
    { Xlp$ xp"  
  act(t);  W]aX}>0  
  } ?c7} v  
  while (cd(t)); ^6?)EM#  
  return   0 ; J|gRG0O9Ya  
} sfUKH;xC  
} ; >P_/a,O8  
[m+):q^  
$TK<~3`  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). ? 3'O  
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。 W&'[Xj  
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。 Up*.z\|'y  
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。 MmL)CT  
下面就是产生这个functor的类: m .':5  
YB?5s`vr9d  
up^D9(y\  
template < typename Actor > S +mM S  
class do_while_actor P)k!#*  
  { *y@Xm~ld  
Actor act; sSdnH_;&  
public : c 0/vB  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} A])+Pe  
VKtZyhK"h  
template < typename Cond > .^o3  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; &?wNL@n  
} ; ] l@Mo7|w  
#ts;s\!  
)^q7s&p/  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 !7fL'  
最后,是那个do_ 1SY`V?cu  
aZBS!X  
mDB?;a>  
class do_while_invoker :Y\!~J3W  
  { J =j6rD  
public : !$1'q~sO  
template < typename Actor > 6!Z>^'6  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const p@Va`:RDW  
  { jVxX! V  
  return do_while_actor < Actor > (act); 9%  wVE]  
} NKX62 ZC  
} do_; *l9Wj$vja  
'ai3f  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? Rg,]d u u?  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 s ~ Xa=_+D  
最后来说说怎么处理break和continue ,!i!q[YkL9  
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。 !STa}wl  
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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