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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda xY=%+o.?*  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 # o;\5MOE%  
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|r +qe  
lQ{o[axT  
s?9$o Qq1  
~%D=\iE  
  class filler 8q"C=t7  
  { iD(+\:E  
public : Z /*X)mBuB  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} ExW3LM9(  
} ; CKuf'h#  
!iHJ!  
tsWzM9Yf  
这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决: g,O3\jjQ  
*[ww;  
~USU\dni  
vw'BKi F  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); R)Y*<Na  
.~C[D T+,  
M>xjs?{%k  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 0{k*SCN#  
= a54  
|EpL~ G_  
1=^edQ+   
二. 战前分析 mW 4{*  
首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。 lDf:~  
开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码 >$/PfyY7@#  
b'mp$lt!  
6?uo6 I  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); )2Dm{T  
  /* --------------------------------------------- */ _c@k>"_{S  
vector < int *> vp( 10 ); WW.amv/[a  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); \*r]v;NcP  
/* --------------------------------------------- */ g>&b&X&Y_  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); +}Q@{@5w  
/* --------------------------------------------- */ vq_v;$9}  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); eN Y?  
  /* --------------------------------------------- */ f{j.jfl\x  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); --'!5)U  
/* --------------------------------------------- */ +H `FC  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1);  o8h1  
q s 0'}>  
e nw7?|(  
"<^]d~a_  
看了之后,我们可以思考一些问题: Ar iW&E  
1._1, _2是什么? 7w8I6  
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。 -A3>+G3[  
2._1 = 1是在做什么? meM61ue_2  
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。 .`5BgX7W  
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。 bPhbd  
U|YIu!^  
n+94./Mh  
三. 动工 q#|,4( Z  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: #->#mshd4  
$ri'tJ+  
cpe/GvD5]  
/'WIgP  
template < typename T > 48t_?2>  
class assignment gsD0N^  
  { Ua](o H  
T value; 6d%'>^`(o-  
public : LI/;`Y=  
assignment( const T & v) : value(v) {} Ljq!\D  
template < typename T2 > 0s+pcqOd^  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } %^VQw!  
} ; Btu=MUS  
g#b uy  
ZA! yw7~  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 * U#@M3g.  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment ),#hBB`ZA  
=m6yH_`@  
I nCo[ 8SI  
KfkE'_ F  
  class holder .dStV6  
  { zJCm0HLJ  
public : 6;^ e  
template < typename T > )VoQ/ch<  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const !/|^ )d^U  
  { <xpHlLc  
  return assignment < T > (t); cy+EJq I  
} i rRe}  
} ; eo~>|0A*V  
]0yYMnqvr  
eKj'[2G@/  
由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上: I X]K "hT  
O"Ua|8  
  static holder _1; |DZ3=eWZ  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 ?5yj</W  
{ 95u^S=  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); `OP?[ f d  
而不用手动写一个函数对象。 sHwn,4|iY  
wWU5]v  
b}OOG  
./ !6M  
四. 问题分析 pHpHvSI  
虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。 >*"6zR2 o  
1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。 u|'}a3  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 pPX~pPIj2  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 lxvRF93a.  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 "Nx3_mQ  
5W29oz}-S  
五. 问题1:一致性 /e0cx:.w  
首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?| 8iDg2_l`G  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 QV@NA@;XZ  
AvNU\$B4aG  
struct holder ]XAJ|[]sj*  
  { %^C.e*  
  // ^ew<|J2,B  
  template < typename T > .;'3Roi  
T &   operator ()( const T & r) const `Rc7*2I)l  
  { EC6Q<&]Iw  
  return (T & )r; \f AL:mJ  
} 0B;cQSH!q  
} ; 4[eQ5$CB<u  
(^Q:zU  
这样的话assignment也必须相应改动: u VZouw#  
>(t_  
template < typename Left, typename Right > fzVU9BU  
class assignment v\UwL-4[  
  { 27NhYDo  
Left l; <%2A, Vz"  
Right r; J f,)Y>EI  
public : UW%.G  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} WLTraB[?  
template < typename T2 > B:pIzCP  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } > WsRCBA  
} ; 1YklPMx6  
A?q9(n|A"  
同时,holder的operator=也需要改动: &!kr &g#]  
N~%F/`Z<+  
template < typename T > RQ1`k,R=  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const G\?q{  
  { '<v/Gl\  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); v=~=Q*\l  
} cN{-&\ 6L  
.Fy f4^0  
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。 +P&;cCV`S3  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 r`THOj\cM  
[,F5GW{x  
return l(rhs) = r; !U@?Va~Zn  
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。 5 E%dF9q  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: }/%(7Ff{  
r] +V:l3  
template < typename Tp > }- Jw"|^W  
class constant_t @CSTp6{y  
  { l+>&-lX'  
  const Tp t; -1Luyuy/`  
public : B@,L83  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} ?]fd g;?@  
template < typename T > NC*h7  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const SOyE$GoOsx  
  { ?w}E/(r  
  return t; ,Z7tpFC  
} *S).@j\{W  
} ; WH.5vrY Z  
fR>(b?C  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 T5eXcI0t  
下面就可以修改holder的operator=了 HS|X//]  
Tm8c:S^uq)  
template < typename T > QES[/i +  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const EV:y}  
  { DR`d^aBWQ  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); wn'_;0fg  
} "RG.27  
^AWM/aY  
同时也要修改assignment的operator() v'C`;I  
YQ`GOP#/  
template < typename T2 > ^/Id!Y7  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } QD0upYG  
现在代码看起来就很一致了。 ^X%{]b K  
x}G["ZU}v]  
六. 问题2:链式操作 =OIx G}*  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 7Q<xC  
其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。 a.a5qwG  
事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。 yfS`g-j{~  
比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。 GM6Y`iU  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct ellj/u61bj  
R qS2Qo]  
template < typename T > %3ecV$  
struct result_1 A f@IsCOJ  
  { A*BIudli  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; bQlShVJL  
} ; .y{qsL^P  
n&x#_B-  
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: +Io[o6*  
~_P,z?  
template < typename T > $X~4J  
struct   ref qby!  
  { &eQF[8 ,  
typedef T & reference; ?d1H]f<M  
} ; 5taYm'  
template < typename T > UNcS\t2N  
struct   ref < T &> 7p&%0'BO1z  
  { NZ/>nNs  
typedef T & reference; u>j:8lhtV  
} ; i,BE]w  
#$xiqL  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: A-vK0l+  
|q5R5 mQ  
template < typename T > AD4KoT&  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const Z |uII#lq  
  { T_:"~ ]  
  return l(t) = r(t); *P&ZE   
} K oPTY^  
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。 'v&k5`Qq  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 ;"=a-$vm  
QfJ?'*  
有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么 3k;*xjv6@  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: _"%ef"oPh  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 [^B04x@  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 dI<s)!  
最后的布局是: eLcP.;Z  
                Add 4A:@+n%3m  
              /   \ |?0Cm|?  
            Divide   5 0n+Wv @/  
            /   \ yzW9A=0A)  
          _1     3 <l(6$~(-u  
似乎一切都解决了?不。 q bb:)>  
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。 LbDhPG`u  
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<,@|6"w  
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: Tm@d;O'E1  
/j!?qID  
template < typename Right > Fxy-_%a  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const ymSGB`CP  
Right & rt) const u1O?`  
  { Ub%+8 M  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); t0p^0   
} ~sk;6e)(2  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 v bzeabm  
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。 *yOpMxE  
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。 l@nkR&4[  
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。 K~OfC  
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。 )nyud$9w'  
且慢,也许立刻就有人跳出来说:这样的话那个XXX怎么写呢?这样不是会导致循环依赖么?这样不是会有downcast么? D+d\<":  
正解,让picker做基类确实不是一个好主意。反过来,让picker继承functor却是一个不错的方法。下面是picker的声明: 0\O*\w?  
@47MJzC  
template < class Action > utKtxLX"  
class picker : public Action 0l!%}E  
  { 7yxZe4~|#  
public : di}YHMTx  
picker( const Action & act) : Action(act) {} :<4:h.gO8  
  // all the operator overloaded LF?83P,UJ#  
} ; 1tU}}l  
1iEZ9J?  
Picker<T>继承自T,唯一的作用就是给T添加上了各种操作符的重载函数。 7!.%HhU0  
现在所有参与行动的functor都要套上一层picker, _1被声明为 picker<holder>, 并且holder中所重载的操作符除了operator()之外全部被移到了picker内。而picker中的操作符重载的返回的functor也必须套上一个picker: T (]  
"*|plB  
template < typename Right > Q[`J=  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const E6|!G  
  { [R-4e; SRh  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); '`$a l7D  
} 12v5*G[X  
He="S3XON  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > @kC>+4s!  
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。 z|[#6X6tT  
I^ sWf3'db  
template < typename T >   struct picker_maker Au &NQ+  
  { K <7#;  
typedef picker < constant_t < T >   > result; #=UEx  
} ; w~@.&  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > WJCEiH  
  { ]8KAat~J  
typedef picker < T > result; +c#:;&Gs  
} ; rXXIpQRi$S  
X9C)FS  
下面总的结构就有了: YP{)jAK  
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。 3 G/#OJ  
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。 ]C^D5(t/cd  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 &x19]?D"+  
至此链式操作完美实现。 6z@OGExmd#  
68?oV)fE  
FDM&rQ  
七. 问题3 w V&{w7  
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。 @sv==|h  
E"!C3SC [  
template < typename T1, typename T2 > {^gb S  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const q/ -8sO}q  
  { -]"=b\Q  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); j|gv0SI_ w  
} cn#JO^8  
x \B!0"~  
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: 6=o@X  
cY?< W/  
template < typename T1, typename T2 > D ODo !  
struct result_2 J&UFP{)  
  { j(/Bf m  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; 3)v6N_  
} ; e\ i K  
7qSlqA<Hs  
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? $~c?qU  
这个差事就留给了holder自己。 d&'z0]mOe  
    iOz<n z  
"GoNTM5h  
template < int Order > -\:#z4Tc  
class holder; [tDUR  
template <> +;SQ }[  
class holder < 1 > B;t U+36nM  
  { Rro|P_  
public : ?Z%Ja_}8ma  
template < typename T > 0L10GJ"(  
  struct result_1 Ry*NRP;  
  { 8;9GM^L  
  typedef T & result; ?l#9ydi?  
} ; 2%\Nq:; T  
template < typename T1, typename T2 > ,GEMc a,`  
  struct result_2 ~d6 _  
  { )BNm~sP  
  typedef T1 & result; d{+ H|$L`  
} ; |sz`w^#  
template < typename T > Ge$cV}  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const [^t"Hf  
  { _ b}\h,Ky  
  return (T & )r; QxvxeK!Y  
} pgz3d{]ua  
template < typename T1, typename T2 > c/ %5IhX?  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const t$=FcKUV}f  
  { ;`g\Tu  
  return (T1 & )r1; w~M5)b  
} ; iQ@wOL]  
} ; {;^boo q  
>|SB]'C|  
template <> g6 EdCG.V  
class holder < 2 > XPXC7_fV  
  { !OM9aITv[  
public : B#o(21s  
template < typename T > Ne*I$T 5  
  struct result_1 T:x5 ,vpM  
  { ncJ}h\:Sk  
  typedef T & result; 65AXUTg  
} ; USu/Y29  
template < typename T1, typename T2 > #C|:]moe  
  struct result_2 xtf]U:c  
  { ZmO/6_nU?  
  typedef T2 & result; q]:+0~cz  
} ; 'GQ1;9A57  
template < typename T > OTd=(dwh  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const PYr#vOH  
  { &Th/Qv}[  
  return (T & )r; !;lA+O-t  
} &w:"e'FG`  
template < typename T1, typename T2 > =%Gecj  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const ',8]vWsl  
  { $=iz&{9  
  return (T2 & )r2; #0`2wuo {  
} m}6GVQ'Q  
} ; %Z&[wU~  
4nkH0dJQ  
]tH/87qJ  
新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。 gqNd@tYI  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: }txHuq1Q.  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: #!h:w  
KJ,{w?p~ )  
return l(i, j) = r(i, j); #^<7VS!x  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) 2tC ep  
eOy{]< l3  
  return ( int & )i; s['F?GWg  
  return ( int & )j; nlH H}K  
最后执行i = j; @z$V(}(O^  
可见,参数被正确的选择了。 MR%M[SK1  
ywmx6q4MFL  
eznw05U  
(rt DT  
8~:qn@ Z|E  
八. 中期总结 )gvX eJ  
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: Y[$[0  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 ~6!=_"  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 L|S#(0  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor 9/D+6hJ]:  
+ }(  
")ow,r^"  
~t<BZu  
f!P.=Qo[=  
,V)yOLApVj  
九. 简化 nfy"M),et  
很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。 y_qFXd  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 :CSys62  
首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种: eN>=x40  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 qOZe\<.V<  
  +-*/&|^等 ]5x N^7_!j  
2. 返回引用。 / !jd%,G  
  =,各种复合赋值等 A[XEbfDO  
3. 返回固定类型。 ?.|qRzWL  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) | g> K$m^  
4. 原样返回。 yXc/Nl%  
  operator, &kXf)xc<~  
5. 返回解引用的类型。 Cf<i"   
  operator*(单目) D?qA aq&4  
6. 返回地址。 ff-9NvW4v  
  operator&(单目) *M/3 1qI  
7. 下表访问返回类型。 W: cOzJ  
  operator[] pb$U~TvzhM  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 76} N/C  
  operator<<和operator>> #p*{p)]HiA  
l *yml  
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。 d '4c?vC  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: >\^:xx Tf  
hn)mNb!  
template < typename Left > ~k+-))pf  
struct value_return epW;]> l  
  { vxZvK0b620  
template < typename T > ~ ${. sD\  
  struct result_1 E >KV1P  
  { |0B h  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; _yJd@  
} ; dW,$yH_  
Ca*^U-  
template < typename T1, typename T2 > %z`bu2  
  struct result_2  PZf^r  
  { KFLIO>hE  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; IM}#k$vM:  
} ; ?#rDoYt/Sx  
} ; r_-iOxt~5  
U"aFi  
zRD{"uqi  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait 4rw<C07Z  
Sl   
下面我们来剥离functor中的operator() )`,3/i9C$  
首先operator里面的代码全是下面的形式: v /G,  
Zc{at}{  
return l(t) op r(t) x!tCK47Yq  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) qI) Yzc/  
return op l(t) 7$\;G82_  
return op l(t1, t2) c9=;:E  
return l(t) op }Rt?p8p  
return l(t1, t2) op 4@4$kro  
return l(t)[r(t)] 2Af1-z^^K  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] wx>BNlT@?  
]Yp;8#:1  
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: WDP$w( M  
单目: return f(l(t), r(t)); .3>`yL  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); qQjd@J}^  
双目: return f(l(t)); 0OCmyy  
return f(l(t1, t2)); L7\V^f%yCm  
下面就是f的实现,以operator/为例 USd7g Oq(  
SG \6qE~  
struct meta_divide 4N6JKS  
  { M/?eDW/  
template < typename T1, typename T2 > Q~k5 }n8  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) @n,V2`"  
  { #No3}O;"g  
  return t1 / t2; ]QC9y:3  
} DwmK?5p  
} ; E<RPMd @a  
Ls<^z@I  
这个工作可以让宏来做: -.xiq0  
iq^F?$gFk  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ @cB7tY*Ski  
template < typename T1, typename T2 > \ f8e :J#jbS  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; *'w?j)}A9g  
以后可以直接用 7f] qCZ<0V  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) \)$:  
来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数 qP{Fwn  
(ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。) tn{YIp   
A=W:}szt]  
TB}6iIe  
下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体 @yM$Et5  
}ChScY  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > mqtX7rej  
class unary_op : public Rettype mq}V @H5  
  { s Poh\n  
    Left l; po\(O8#5U  
public : Gg e X  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} (/7b8)g  
:6MV@{;PJ  
template < typename T > dBw7l}  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const $J8g)cS  
      { iGPrWe@.  
      return FuncType::execute(l(t)); Vy=P*  
    } cO$xT;kK  
%oB0@&!mS  
    template < typename T1, typename T2 > J#W*,%8O  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const EXMW,  
      { Mz6\T'rC  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); q68CU~i*  
    } L{&>,ww  
} ; <Drm#2x!E  
L;lu)|b"  
E{0e5.{  
同样还可以申明一个binary_op $l2`@ia"  
et2;{Tb,5  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > )DmydyQ'  
class binary_op : public Rettype |a#=o}R_  
  { {#st>%i  
    Left l; mPU}]1*p  
Right r; T+^Sa J  
public : ~s-bA#0S  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} 6cd!;Ca  
,hH c -%-  
template < typename T > -:95ypi  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 8 :WN@  
      { -RJ~Sky[  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); ~j>yQ%[v  
    } MJh.)kd$  
~5&B#Sm[G  
    template < typename T1, typename T2 > sj4\lpZ3h  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const X{Fr  
      { Z^]jy>dj  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); LofpBO6^  
    } v-N4&9)%9  
} ; e]nP7TIU  
\s%g'g;  
Y(t /=3c[  
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 CuK>1_Dq  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 ^, YTQ.O  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) %3*|Su%uC  
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。 0J^Z)U>j  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中!  6/#+#T  
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。。。 { TI,|'>5[  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 i3mw.`7  
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) SHs [te[  
下面是修改过的unary_op @`)>- k  
Zo-,TKgY'  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > tH&eKM4G  
class unary_op akk*f+TD`  
  { CVvl &on  
Left l; G62;p#  
  YhNrg?nS  
public : fPHV]8Ft|  
8G3 Z,8P4(  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} x${C[gxq9F  
H>D sAHS  
template < typename T > Go1xyd:k  
  struct result_1 EZ{{p+e ^  
  { -~aG_Bp!($  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; 5L<A7^j  
} ; /k ?l%AH  
wh8;:<|  
template < typename T1, typename T2 > FX9WX b4w  
  struct result_2 5x|$q kI  
  { wl%ysM| x  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; ;hODzfNkS  
} ; 5FuV=Yuc  
I L7kpH+y  
template < typename T1, typename T2 > 7[='m{{=C  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const JL!^R_b&c  
  { Dq%} ({+  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); AcEz$wy  
} $L( ,lB  
M:(.aEe  
template < typename T > \1&4wzT  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const V1Ojr~iM  
  { cAGM|%  
  return OpClass::execute(lt(t)); AX&Emz-  
} 5#x[rr{^*  
j@#RfVx  
} ; 3N!v"2!#  
0}`.Z03fy  
!-n* ]C  
该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug -dF (_ %C  
好啦,现在才真正完美了。 x4>"m(&%  
现在在picker里面就可以这么添加了: 'AWWdz  
 \v+c.  
template < typename Right > 4,W,E4 7  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const {S-M]LE  
  { **z^aH?B2  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); O(-6Zqk8Q  
} ZU0*iA  
有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。 Ake l.&  
jTNt!2 :B  
u\iKdL  
<\uDtbK  
a%a0/!U[  
十. bind [>_zV.X  
既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。 4_CL1g  
先来分析一下一段例子 -R1;(n)  
<h+@;/v:  
S76MY&Vx23  
int foo( int x, int y) { return x - y;} g,o46`6"  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 8 l= EL7  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 .waj.9&[l  
可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。 D+ .vg?8  
我们来写个简单的。 7BqP3T=&_  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: !2&)6SL/  
对于函数对象类的版本: {*g{9`   
vA Z kT"  
template < typename Func > fuCt9Kjo<  
struct functor_trait Y=_*Ai  
  { FL^t} vA  
typedef typename Func::result_type result_type; GcA|JS=>  
} ; m :~y:.  
对于无参数函数的版本: }wBpBw2J  
/zQx}U)TP  
template < typename Ret > Qi=0[  
struct functor_trait < Ret ( * )() > _*{Lha  
  { jLO$[c`;  
typedef Ret result_type; w@6y.v1I{  
} ; .!lLj1?p  
对于单参数函数的版本: aR@+Qf  
r}Gku0Hu_E  
template < typename Ret, typename V1 > z%JN|5  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > ]mNsG0r6  
  { qkp0'f*}  
typedef Ret result_type; *<[\|L:#]Z  
} ; 8cMX=P  
对于双参数函数的版本: |yp^T  
7h41E#  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > %BMlc m7Ec  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) >  4m=0e  
  { |f1^&97=+  
typedef Ret result_type; 9jx>&MnWs  
} ; 3fZoF`<a  
等等。。。 Y,,Z47% E  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy }vgM$o  
q&NXF (  
template < typename Func > l g ,%  
struct func_return vgg)f~  
  { R3piI&u  
template < typename T > 63$`KG3  
  struct result_1 1;{nU.If  
  { T/%Y_.NtU  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; I3sfOU  
} ; >f-RzQ k  
8ql<7RTM!  
template < typename T1, typename T2 > SJ;{  Hg  
  struct result_2 k$#1T +(G  
  { Ky8,HdAq  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; "fSaM&@[B  
} ; (sH4 T>  
} ;  Yy`A0v  
yiH;fK+x  
;yjw(OAI*  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 4&e<Sc64  
};Df ><  
template < typename Func, typename aPicker > )?l7I*  
class binder_1 ,Tx38  
  { >lek@euqw  
Func fn; =1)9>=}  
aPicker pk; )7P>Hj  
public : gF2 93Ez  
S?D]P'<  
template < typename T > P+_1*lOG  
  struct result_1 _o+OkvhU  
  { K9nW"0>  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; d}Y#l}!E6  
} ; gdyWuOxa|  
4[%_Bnv#AJ  
template < typename T1, typename T2 > ! z5c+JqN  
  struct result_2 .]<gm9l  
  { M A%g-}  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; WigTNg4  
} ; DM\pi9<m  
:qShP3^  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} Y$|KY/)H)  
vYo~36  
template < typename T > K>\v<!%a  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const }h3[QUVf%  
  { m>!o Yy_  
  return fn(pk(t)); q!h'rX=_-  
} 1NrNTBI@  
template < typename T1, typename T2 > ir|L@Jj,  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const G#E8xA"{/  
  { 2J3y 1  
  return fn(pk(t1, t2)); DD>n-8M@>  
} Z`%^?My  
} ; VPVg \K{  
y^ st T^  
z'gJy  
一目了然不是么? Udjn.D  
最后实现bind (~"#=fs.L  
H>-{.E1bG  
1@~ 1vsJ  
template < typename Func, typename aPicker > jPc,+?  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) mMCd   
  { .^ba*qb`{  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); br?pfs$U  
} _vAc/_ N  
OU?.}qc<wE  
2个以上参数的bind可以同理实现。 UzV78^:,iD  
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。 >LVGNicQ  
 -f<}lhmQ  
十一. phoenix "5\6`\/  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: YYe=E,q  
4`+R |"4  
for_each(v.begin(), v.end(), G//hZwf0  
( ^=gN >xP  
do_ v++&%  
[ pqohLA  
  cout << _1 <<   " , " |NWHZo  
] v*OT[l7  
.while_( -- _1), +z~bH!$2  
cout << var( " \n " ) 'XOWSx;Y  
) -O $!sFmY  
); CX]L'  
]#'& x%m  
是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧: OgzKX>N`A  
首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor 4S* X=1  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 !2.eJ)G  
那么我们就照着这个思路来实现吧: !~xlze   
"9NWsy}<c  
|Rm_8n%m  
template < typename Cond, typename Actor > >h$Q%w{V  
class do_while bUuQ"!>ppu  
  { Jpn= ^f[rm  
Cond cd; ?YF2Uc8z%2  
Actor act; zu,Yuq  
public : ZT<VDcP{  
template < typename T > sH%Ts@Pl  
  struct result_1 CSBDSz  
  { 1c*;Lr.K  
  typedef int result_type; Ggbz  
} ; l.BiE<&  
5? f!hB|6  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} 5eM{>qr}  
VU+=b+B~m  
template < typename T > nZEew .T:6  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ({cWb:+r  
  { V \/Qik{h  
  do 'oUTY *  
    { 4rpry@1  
  act(t); 2dDhO  
  } VKSn \HT~  
  while (cd(t)); >1` '5A}s  
  return   0 ; _.I58r  
} #JN4K>_4  
} ; ; FHnu|  
;/)$Cm&e  
Ydyz-  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). #];ulDq  
代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。 Uz%ynH  
其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。 |+qsO ;  
因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。 (U\D7ItMG  
下面就是产生这个functor的类: pdjRakN  
F6"s&3D{  
s}bLA>~Ta  
template < typename Actor > 0IBQE  
class do_while_actor Tt,T6zs- <  
  { FRXaPod  
Actor act; ~g;)8X;;+  
public : FU;a { irB  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} x{/-&`F  
f+\UVq?  
template < typename Cond > vI:_bkii  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; NLUiNfCR  
} ; XD80]@\za  
,bP8"|e  
a %?v/Ku  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 ZvK.X*~s  
最后,是那个do_ pimI)1 !$'  
!_W']Crb]]  
C 'S_M@I=  
class do_while_invoker }vg|05L  
  { XXeDOrb  
public : *:`fgaIDa  
template < typename Actor > MPYYTQ1FB  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const Dw y|mxlFn  
  { BgY|v [M&  
  return do_while_actor < Actor > (act); z)Yb9y>2  
} U!YoZ?  
} do_; WcpH= "vm  
735l&(3A\  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? @X=sfygk  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 ch0cFF^]  
最后来说说怎么处理break和continue /;xrd\du  
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。 =\\rk,F  
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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