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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda >%H(0G#X  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 s#H_ QOE  
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, N6HeZB" :  
l[<U UEjZJ  
H/y,}z  
$wC'qV *  
  class filler FfNUFx2N  
  { _tRRIW"Vx"  
public : nJ}@9v F/  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} H[RX~Xk2E  
} ; 0X:$ASocU  
Y@Ur}  
+c$:#9$ |  
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: _FxeZ4\  
e2yCWolmTS  
:gn&wi  
 {H*  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); jG{OLF6 !  
> f'aW  
'+\t,>nRkl  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 x~Dj2 F]  
r{ KQ3j9O  
IGOEqUw*  
l5#SOo\  
二. 战前分析 =!\Y;rk  
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。 p\R&vof*  
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 Xe&p.v  
qKrxln/T  
EbG&[v  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); h[mJ=LIrg  
  /* --------------------------------------------- */ On|b-  
vector < int *> vp( 10 ); 5z&>NI  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); ?,i}Qr [Q  
/* --------------------------------------------- */ U C_$5~8p  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); wXtp(YwlH  
/* --------------------------------------------- */ Y,Lx6kU  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); 2 w6iqLr?  
  /* --------------------------------------------- */ &M:o(T  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); '&nQ~=3  
/* --------------------------------------------- */ K^ ALE  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); S=j pn  
v[r 8-0c  
3l"8_zLP  
y,/i3^y#_  
看了之后,我们可以思考一些问题: ]GO=8$Z  
1._1, _2是什么? [+_>g4M~%  
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。 4fL`.n1^  
2._1 = 1是在做什么? g^^pPV K_  
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。 7pou(U  
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。 IdM~' Q>\  
>g m  
q[GD K^-g  
三. 动工 lQd7p+ 21  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: T.jCF~%7F  
d8iq9AP\o  
6bPl(.(3  
S9{A}+"K  
template < typename T > jtUqrJFlQ  
class assignment qtmKX  
  { {PR "}x  
T value; w2 r  
public : zez|l  
assignment( const T & v) : value(v) {} |s;']  
template < typename T2 > MT7B'hd  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } \VA*3U^@  
} ; D*j^f7ab  
x[0O*ty-*<  
RD46@Q`  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 |#sOa  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment (k8}9[3G  
&36SX<vZ  
KK6n"&TVa  
wSw> UU  
  class holder i4]oE&G  
  { j8nkNE]&   
public : r?IBmatK/  
template < typename T > 0zE@?.  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const ^,,}2dsb>  
  { [Ky3WppR  
  return assignment < T > (t); $ nHD,h  
} bAbR0)  
} ; ,ryL( "G  
#f< v%  
aHVzBcCPh  
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: :.r_4$F:  
I~ :gi@OVV  
  static holder _1; Ij$C@hH  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 T@Y, 7ccpd  
*AYq :n6  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); ""Da 2Md  
而不用手动写一个函数对象。 '_^T]fr}  
z:@:B:E  
r fzNw  
Zazff@O *  
四. 问题分析 P#,;)HF  
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。 *yaS^k\  
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。 0y6M;"&~E  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 &!OEd ]  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 dFF=-_O>  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 ,2^4"gIl  
eZaSV>27  
五. 问题1:一致性 I/%v`[  
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?| bMGn&6QiP[  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 y)U ?.@  
#c5jCy}n  
struct holder Dnl<w<}ZU:  
  { Pc_aEBq  
  // 76wNZv) 9  
  template < typename T > }f]Y^>-Ux  
T &   operator ()( const T & r) const :8!RGtn  
  { 5nUJ9sqA  
  return (T & )r; Ml7 (<J  
} ZZ7qSyBs?  
} ; 7/ ?QZN  
i'7+ ?YL  
这样的话assignment也必须相应改动: u '7h(1@  
LP=j/qf|  
template < typename Left, typename Right > Ps74SoD-  
class assignment ](A2,F 9(U  
  { Y}1c>5{bE  
Left l; >WIc"y.  
Right r; xbm%+  
public : G[A3H> >  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} o87kF!x  
template < typename T2 > SkE<V0  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } 3f] ;y<Km  
} ; pK@=]K~l0  
USEb} M`  
同时,holder的operator=也需要改动: Jsysk $R  
!R"W2Z4h  
template < typename T > \gk.[={^P  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const -}9^$}PR  
  { TK fN`6  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); *y!O\-\S#>  
} I5_HaC>  
/\c'kMAW!  
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。 O=A2QykV(  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 $2Whb!7Z(  
4P&2Z0  
return l(rhs) = r; \3$!)z  
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。 u3C_Xz  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: RqtBz3v  
eHyUY&N/  
template < typename Tp > U}RBgPX!  
class constant_t UowvkVa  
  { y %Q. (  
  const Tp t; <Gi%+I@szl  
public : + cfEyiub  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} eF,F<IJT{  
template < typename T > MLu!8dgI  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const d_,5;M^k  
  { >ESVHPj]  
  return t; #*'Qm  A  
} k*\Bl4g  
} ; (4T0U5jgT  
5e /YEDP  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 (-21h0N[V  
下面就可以修改holder的operator=了 .9r YBy  
4|=>gdW)KN  
template < typename T > ?vFy3  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const 9%"7~YCDas  
  { U`%t&7)  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); LE\=Y;%  
} ->8Kd1^F  
"XR=P> xk  
同时也要修改assignment的operator() wlT8|  
STp9Gh-  
template < typename T2 > RpQeQM=  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } vR!+ 8sy$  
现在代码看起来就很一致了。 JaCX}[R  
m&:&z7^p  
六. 问题2:链式操作 SM2Lbfp!u  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 mGjB{Q+  
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。 *M1GVhW(+  
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。 :V(LBH0  
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。 v Y0bK-  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct ~5f&<,p!  
\8`7E1d  
template < typename T > QB*,+u4  
struct result_1 i6WH^IQM  
  { % i4 5  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; 2.D2 o  
} ; ABN4kM>%  
tk&AZb,sP  
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: 566!T_  
_MBhwNBxZ  
template < typename T > hOY@vm&  
struct   ref >}+{;d  
  { +e>SK!kB7  
typedef T & reference; VJ~D.ec  
} ; wJy]Vyd  
template < typename T > V\cbIx(Z^  
struct   ref < T &> <]qNjsdb9"  
  { 3iCe5VF  
typedef T & reference; wa"0`a:`;  
} ; rwRZGd *p  
{821e&r  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: CS7b3p!I  
|U%NPw5  
template < typename T > 'J,UKK\5  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const x+X@&S  
  { r#sg5aS7O|  
  return l(t) = r(t); cx\E40WD  
} q Gk.7wf%  
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。 Q@VA@N=w  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 @d WA1tM  
l<v{8:,e#  
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 JQV%W +-@  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: g3:@90Ba  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 GV0\+A"vD  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 AxH;psj  
最后的布局是: _:r8UVAT.  
                Add ,:?ibE=  
              /   \ J,=K1>8s  
            Divide   5 hX.cdt_?  
            /   \ uf6egm5 ]  
          _1     3 _3`G ZeGV  
似乎一切都解决了?不。 Dvg'  
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。 N]P~`)  
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。 gP% <<yl  
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: 3:,%># "  
Tn7Mt7h  
template < typename Right > Y&6jFT_  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const {7:1F)Pj  
Right & rt) const 7{#p'.nc5  
  { $--8%gh dG  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); q8{Bx03m6  
} imM!Me 0TE  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 Z",0 $Gxu  
XXX指的是原来的functor的类型,picker_maker<T>是一个类型变换的trait,如果T是一个常量,那么他会返回constant_t<T>,否则返回T本身。 1=5"j]0hY  
因此如果该函数声明在assignment的内部,那么就实现了连等,如果声明在的dereference(解引用)的内部,就允许(*A = B)的行为发生。 F*k =JL  
最后,如何把这些函数塞到各个functor的声明里边呢?当然可以用宏,但是。。。大家都知道这样不好。 3H#,qug$  
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。 La ?A@SD  
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? YWIA(p8Qkk  
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: iJ{axa &  
sp\6-*F  
template < class Action > /@`"&@W'  
class picker : public Action Ua}R3^_)a  
  { {!I`EN]  
public : OxJ HhF  
picker( const Action & act) : Action(act) {} rEa(1(I  
  // all the operator overloaded `wi+/^);  
} ; 1uo- ?k  
-M{s zH  
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。 4e#g{,  
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: MT{1/A;`)  
*).  
template < typename Right > 1I2n dt  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const +L09^I  
  { Ftyxz&-4$p  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); ozOc6  
} g2f"tu_/%  
(Yy#:r;U  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > +Z"Wa0wA  
使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。 dp W`e>o  
ui?@:=  
template < typename T >   struct picker_maker 4rhHvp  
  { ) gl{ x  
typedef picker < constant_t < T >   > result; ug%7}&  
} ; .U{}N%S  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > EZj rX>"#  
  { Mc?_2<u-  
typedef picker < T > result; C^$E#|E9N  
} ; g0 Q,]\~  
zTue(Kr  
下面总的结构就有了: nk!uO^  
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。 6PsT])*>DE  
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。 OdNo2SO  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 Y$OE[nGi%X  
至此链式操作完美实现。 ^@x&n)nzP  
T>'w]wi  
"/R?XCBZsb  
七. 问题3 %qV:h#  
如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。 s(X\7Hz_nC  
`C4(C4u  
template < typename T1, typename T2 > >:.c?{%g*  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const <8(q.  
  { ftn10TO*  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); remc_}`w  
} i6bUJtL  
OIFjc0  
很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2: l9QIlTc7  
PVi;h%>Y  
template < typename T1, typename T2 > %|4Kak]:Q  
struct result_2 OTYkJEC8\N  
  { UK6x]tE  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; _E9[4%f  
} ; ;-JF1p7;  
7b~uU@L`  
显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢? m2m ;|rr  
这个差事就留给了holder自己。 hrX/,D -c  
    j~b NH~3  
` { Ox=+]M  
template < int Order > rX^uHq8  
class holder; N(i.E5&9  
template <> W /v &V#  
class holder < 1 > 0<V/[$}\D  
  { $JOtUB{  
public : E|-oUz t  
template < typename T > =Fe4-B?I  
  struct result_1 P:Q&lnC  
  { dOaOWMrfdf  
  typedef T & result; 2(uh7#Q  
} ; y=Eb->a){  
template < typename T1, typename T2 > .8'c c8  
  struct result_2 0`pCgF  
  { (e;/Smol  
  typedef T1 & result; B|o@ |zF  
} ; J<0sT=/2$  
template < typename T > QUkP&sz  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const r7R39#  
  { 3Z~_6P^ +N  
  return (T & )r; }S*]#jr&  
} |A68+(3u  
template < typename T1, typename T2 > 0OlT^  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const ]fDb|s48  
  { jjrE8[  
  return (T1 & )r1; ;P' 5RCqj  
} Y{~`g(~9_A  
} ; ;0| :.q  
GsO(\hR6^  
template <> Z6b]EcP)#  
class holder < 2 > D\;5{,:d  
  { g'!"klS93  
public : N*[b 26  
template < typename T > N=U`BhL_  
  struct result_1 Pc?"H!Hkn  
  { t!xdKX& }  
  typedef T & result; W$7H "tg  
} ; oumbJ7X=L  
template < typename T1, typename T2 > du0o4~-  
  struct result_2 ld"rL6  
  { By9CliOy:  
  typedef T2 & result; 7'At_oG  
} ; EajJv>X7  
template < typename T > x44V 9-o  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const 7z{N}  
  { Cj}H'k<B  
  return (T & )r; (:]+IjnE  
} %* K zP{  
template < typename T1, typename T2 > /:!l&1l:p  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const K8&) kfyI  
  { qHheF%[\5  
  return (T2 & )r2; 'cu14m_  
} oP T)vN?  
} ; ?x 0gI   
$v_&j E  
n2_;:=  
新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。 #%%!r$UL  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: /]0SF_dZ  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: 2&pE  
}l}_'FmQ  
return l(i, j) = r(i, j); TC2%n\GH*  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) b+gu<##  
LRaO}-<b  
  return ( int & )i; { 2Ew^Li  
  return ( int & )j; : Wtpg   
最后执行i = j; MGK?FJn_?  
可见,参数被正确的选择了。 7}Mnv WP  
;xUo(^t7>  
`<P:l y.  
FjizPg/|!  
@@-TW`G7  
八. 中期总结 ]ZP!y  
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: FSz<R*2  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 m8 _yorz  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 M/lC&F(  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor @+~>utr  
y$di_)&g  
Wt@hST  
v:Gy>&  
/kw;q{>?o  
CAx eJ`Q  
九. 简化 r9! s@n  
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。 9Nna-}e?W  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 uzmYkBv  
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: C[jX;//Jiu  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 Qc!3y>Y=_  
  +-*/&|^等 F?jD5M08t/  
2. 返回引用。 _cC!rq U1  
  =,各种复合赋值等 *ZLisq-f  
3. 返回固定类型。 9 !UNO  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) KJ S-{ed  
4. 原样返回。 gMZ+kP`  
  operator, _NwHT`O[  
5. 返回解引用的类型。 br TP}A  
  operator*(单目) 9@IL547V  
6. 返回地址。 NX8hFwR  
  operator&(单目) WI*CuJU<zJ  
7. 下表访问返回类型。 8lDb<i  
  operator[] V?0IMc  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 bYpeI(zK  
  operator<<和operator>> 5}_=q;sZ  
tux0}|[^'  
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。 oclU)f.,  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: XHdhSFpm  
-F*vN'  
template < typename Left > 01&E.A  
struct value_return .#iot(g  
  {  /d!  
template < typename T > E y9rH_  
  struct result_1 $%M]2_W(  
  { |v : )9  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; dKD:mU",M  
} ; imzPVGCD{  
u)r:0;5  
template < typename T1, typename T2 > SsZSR.tD  
  struct result_2 z$~F9Es9  
  { I S'Uuuz7g  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; Ol h{<~Fv  
} ; '|yCDBu  
} ; @OFxnF`  
X6(s][Wn  
 \G)F*  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait 9iM%kY#)W  
h~CLJoK<  
下面我们来剥离functor中的operator() .,#H]?Wil  
首先operator里面的代码全是下面的形式: j`$$BVZ  
7Nk|9t  
return l(t) op r(t) Y6)o7t  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) bi",DKU{l  
return op l(t) |Ox='.oIb  
return op l(t1, t2) gJ9"$fIPc  
return l(t) op Y.tT#J^=  
return l(t1, t2) op zA.0Sm  
return l(t)[r(t)] Q[q`)~|  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] T*=*$%  
U1lqg?KO  
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: h9}*_qc&kV  
单目: return f(l(t), r(t)); "dDrw ]P;  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); 9 6#]P  
双目: return f(l(t)); 7m]J7 +4  
return f(l(t1, t2)); pWv1XTs@t:  
下面就是f的实现,以operator/为例 |S |'o*u  
[Y@>,B!V  
struct meta_divide H|wP8uQC  
  { ]{\M,txo8  
template < typename T1, typename T2 > 1(:!6PY  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) &|RTLGwX  
  { vlEW{B;)Z  
  return t1 / t2; t#t[cgI  
} gJrWewEe  
} ; Q@NFfJJ  
|KS,k|).  
这个工作可以让宏来做: U-m MKRV  
,5ZQPICF  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ =8<~pr-NO  
template < typename T1, typename T2 > \ ^->S7[N?  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; "&4r!2A  
以后可以直接用 #)]t4wa_W  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) NsM`kZM4H  
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 b l+g7g;  
(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。。。) +`{OOp=  
5dE=M};v  
+ Hv'u  
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 (1GU  
v0E6i!D/  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > |K-`  
class unary_op : public Rettype |vGHhzZ|  
  { Pgy[\t2K  
    Left l; 6W=V8  
public : 7C3YVm6g  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} fbbbTZy  
Dat',5  
template < typename T > +0UBP7kn  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 9:VUtx#}2  
      { Bi :!"Nw[X  
      return FuncType::execute(l(t)); |}UkVLc_^  
    } \( #"g  
>-<iY4|[d  
    template < typename T1, typename T2 > V(DY!f_%  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const j4!O,.!T  
      { {)!>e  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); +FqE fY4j  
    } ,#&7+e!]>P  
} ; 5Lej_uqF   
T>L?\-  
 +)e|>  
同样还可以申明一个binary_op y;8&J{dd  
N 1Ag .  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > ,%l}TSs  
class binary_op : public Rettype X~JP 1  
  { foQo`}"5  
    Left l; (uDd_@a9t  
Right r; +>vKI8g*RH  
public : * zyik[o  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} ?&~q^t?u  
W [K.|8ho  
template < typename T > Xw!\,"{s  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const %%uE^nX>  
      { 1d]F$ >  
      return FuncType::execute(l(t), r(t));  NzP71t+  
    } t S]  
JDE_*xaUV  
    template < typename T1, typename T2 > VLkAsM5}%  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const [{BY$"b#:  
      { bD:0k.`  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2));  L1 /`/  
    } l$/lbwi%  
} ; wL 4Y%g  
'=fk;AiQ  
%60 OS3  
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 0C/ZcfFU~  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 N6}/TbfAR  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) jj2\;b:a0  
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。 ;' uQBx}  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! %sr- xE  
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。。。 Hn(1_I%zF  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 AO|9H`6U6F  
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) o5F:U4sG  
下面是修改过的unary_op `**{a/3  
<c pck  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > tULGfvp  
class unary_op bP 9ly9FH  
  { ?[NC}LC  
Left l; "yaxHd  
  SXOAa<u5  
public : PLc5m5  
D @*<O=_D(  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} f;zNNx< ;  
m3lz#Pm'0  
template < typename T > r%ES#\L6+|  
  struct result_1 @>(KEjQTz  
  { &9#m] Mz  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; 6- i.*!I 8  
} ; YoKyiO!   
+)jll#}?  
template < typename T1, typename T2 > _q27 3QG/"  
  struct result_2 !EB<N<P"t  
  { ob{'Z]-V  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; X&qx4 DL  
} ; !`Rh2g*o9  
/;Tc]  
template < typename T1, typename T2 > ([u|j  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const  XTJD>  
  { |0y#} |/  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); U+)p'%f;  
} y3dk4s77  
L EgP-s W  
template < typename T > FRrp@hE  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const \@:,A]  
  { YS9RfK/  
  return OpClass::execute(lt(t)); NFs5XpZ~  
} N"ga -u  
;Y`Y1  
} ; &&X,1/  
M`Er&nQs  
b]+F/@h~]  
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 e /JQ #A  
好啦,现在才真正完美了。 %x$U(I}  
现在在picker里面就可以这么添加了: #]@HsVXh7  
~-BF7f 6C  
template < typename Right > ^hC'\09=c  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const 2nd n8_l  
  { \j>7x  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); 37/n"\4  
} `@h|+`h  
有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。 +tqErh?Al  
aKbmj  
%T{]l;5  
}Q/onB t  
WVbrbs4  
十. bind fSuykbZ  
既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。 7Gc{&hp*  
先来分析一下一段例子 8vY-bm,e  
>d2Fa4u3  
5~JT*Ny  
int foo( int x, int y) { return x - y;} H$(bSw$  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 zN4OrG 0  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 EiW|+@1  
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。 /fr>Fd  
我们来写个简单的。 u]J@65~'b  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: *x"80UXL  
对于函数对象类的版本: #.bW9j/  
$"^K~5Q  
template < typename Func > u*l|MIi6J  
struct functor_trait fGo4&( U  
  { =?fz-HB  
typedef typename Func::result_type result_type; $<^t][{  
} ; Dm>"c;2  
对于无参数函数的版本: IU%|K~_n  
fd\RS1[  
template < typename Ret > ):D"L C  
struct functor_trait < Ret ( * )() > ,^#Jw`w^  
  { y/lF1{}5  
typedef Ret result_type; S(Yd.Sp  
} ; E $@W~).!  
对于单参数函数的版本: u/zBz*zh  
:S+K\  
template < typename Ret, typename V1 > e3?=1ZB  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > :]^e-p!z  
  { ~&?bU]F  
typedef Ret result_type; x*Lt]]A  
} ; ff"wg\O4  
对于双参数函数的版本: tgK I  
'$K E= Jy  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > jVj5; }  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > XIeLu"TSL  
  { ]A#lV$  
typedef Ret result_type; ^:eZpQ [,  
} ; ;;Q^/rkC  
等等。。。 )O]T}eI  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy WSkGVQu  
=l ,P'E  
template < typename Func > AlSO  
struct func_return xt{'Be&Ya+  
  { +L(amq;S  
template < typename T > &NE e-cb[  
  struct result_1 EdJL&*  
  { )D)5 `n)  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; ^QB[;g.O  
} ; D6sw"V#  
p*Bty@CRi  
template < typename T1, typename T2 > hRcb}>pr  
  struct result_2 c?p^!zG  
  { g,Z A\R~  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; NR{wq|"  
} ; &1xCPKIr  
} ; xvr5$x|h  
2ej7Ql_@c  
|y\Km  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 (!os &/",  
lq/2Y4LE)  
template < typename Func, typename aPicker > 5Wt){rG0Z  
class binder_1 pm&TH d  
  { Ac7^JXh%  
Func fn; kX 1}/l  
aPicker pk; IUcL*  
public : NWBYpGZx  
d"$8-_K  
template < typename T > "n-'?W!  
  struct result_1 S;Bk/\2  
  { y}Ky<%A!P  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; )s2] -n}W  
} ; 0&.CAHb}  
A KNx~!%2  
template < typename T1, typename T2 > v\0G`&^1  
  struct result_2 v0^9 "V:y  
  { LSo!_tY  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; 8!g `bC#%  
} ; S)rZE*~2  
Nd_fjB  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} bQAznd0  
KaGUpHw  
template < typename T > &c`-/8c  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const TBhM^\z  
  { "q4tvcK.  
  return fn(pk(t)); B{-7  
} D7ex{SVA)  
template < typename T1, typename T2 > # kI>  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const R#(0C(FI^  
  { F /b`[  
  return fn(pk(t1, t2)); X>%nzY]m  
} W+XWS,(  
} ; 7\u+%i;YZ  
zd?@xno  
jjpYg  
一目了然不是么? *OVB;]D3+  
最后实现bind 6Z/`p~e  
+)Te)^&v%  
Z5{a7U4z_  
template < typename Func, typename aPicker > &dtk&P{  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) <G"cgN#]  
  { bRC243]g*A  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); @nxo Bc !P  
} #u<Qc T@  
)fH Q7  
2个以上参数的bind可以同理实现。 qZoDeN-CC  
另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。 -@uFRQ t  
b^Hr zn  
十一. phoenix p:,Y6[gMo  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: ~Eut_d  
^S#;   
for_each(v.begin(), v.end(), yTaMlT|  
( ffCDO\i({  
do_ E'5*w6  
[ f49kf**  
  cout << _1 <<   " , " O9gq <d  
] ;rh.6Dl  
.while_( -- _1), A'qe2]  
cout << var( " \n " ) ^-;S&=  
) E(qYCafC  
); iP/v "g"g  
U%{GLO   
是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧: G#iQX`  
首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor A#u U ]S  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 WlL(NrVA@@  
那么我们就照着这个思路来实现吧: l,wlxh$}(  
tz1@s nes  
>hKsj{=R7  
template < typename Cond, typename Actor > ^Fk;t  
class do_while Q&m85'r5X  
  { Jx*cq;`Vee  
Cond cd; c? ::l+  
Actor act; 77e*9/6@  
public : ^df wWP  
template < typename T > U~ {k_'-i  
  struct result_1 +^I0> \  
  { GqFx^dY4*  
  typedef int result_type; ;yH>A ;,K%  
} ; CjdM*#9lW  
 CB7dr&>  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} =j]y?;7q  
w+o5iPLX  
template < typename T > ];r! M0  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const |5@Ra@0  
  { lED!}h'4  
  do M 8^ID #  
    { {%jAp11y+O  
  act(t); 9rB3h`AVF  
  } I?KN7(9u?  
  while (cd(t)); ~W'DEpq_  
  return   0 ; gv!8' DKn  
} Z0|5VLk,<{  
} ; -15e  
s8j |>R|k  
5zuwqOD*  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). sYTz6-  
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。 r}U6LE?>  
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。 C*`WMP*  
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。 l,ny=Q$[1'  
下面就是产生这个functor的类: tzI|vVT,  
,n|si#  
<y 4(!z"  
template < typename Actor > `RTxc  
class do_while_actor t Zxx#v`  
  { Jcw^Z,  
Actor act; 6#w>6g4V~R  
public : G,8mFH  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} RK# 6JfC3X  
!E70e$Th  
template < typename Cond > B`pBIUu  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; ;W|kc</R*  
} ; UhB +c  
?7\V)$00(&  
UG1<Xfu|  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 xBHf~:!  
最后,是那个do_ PZ[-a-p40  
xL* psj  
Khq\@`RaT  
class do_while_invoker ci,(]T +!  
  { $`pf!b2Z  
public : UBo0c?,4  
template < typename Actor > x0 7 =  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const }2 S.  
  { HG]ARgOB  
  return do_while_actor < Actor > (act); FlO?E3d  
} h*%p%t<  
} do_; :@w~*eK~  
:J;U~emq  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? ~Nh6po{  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 F`}'^>  
最后来说说怎么处理break和continue )! [B(  
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。 #83   
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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