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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda v^fOT5\  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 ]_8I_V cQ  
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, 6 JYOe  
I>Fh*2  
\|` Pul$  
T k&9Klo  
  class filler z|)1l`  
  { !13 /+ u  
public : l>Ja[`X@  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} @|%ICG c  
} ; JBAK*g  
M|e n>P  
|o=ST  
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: luk2fi<$  
+\vY;!^  
-Bv1}xf=6  
{0WID D  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); ]f-'A>MC  
4~YQ\4h=  
SliQwm5  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 E/$@ud|l"  
^i)Q CDU7  
*N e2l`!1m  
Tc5OI'-V  
二. 战前分析 8;f<qu|w  
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。 qS}RFM5|  
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  / !  
x][9ptr h  
bTy)0ta>AF  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); <ZC^H  
  /* --------------------------------------------- */ {^5<{j3e  
vector < int *> vp( 10 ); G^@Jgx3n  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); u+'@>%7  
/* --------------------------------------------- */ 5@t uo`k  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); ^npS==Y]!.  
/* --------------------------------------------- */ $0 S#d@v}  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); `e'o~ oSu  
  /* --------------------------------------------- */ ;@YF}%!+W  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); 3et2\wOX1x  
/* --------------------------------------------- */ 5QFXj)hR+4  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); eTRx6Fri(  
YEPG[W<kg  
p2c=;5|/Q  
,#jhKnk2e  
看了之后,我们可以思考一些问题: m/c&/6nk  
1._1, _2是什么? Nk7eiQ  
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。 R ms01m>Y  
2._1 = 1是在做什么? !0csNg!  
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。 a.&#dxgW[  
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。 E<#4G9O<  
L8w76|  
KgTGxCH  
三. 动工 ,dj* p ,J  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: "kBqY+:Cn  
w]Ko/;;^2  
0.BUfuuh  
*v nxP9<  
template < typename T > zhX`~){N6  
class assignment a[74%L?  
  { Y K?*7  
T value; L^ #<HQ  
public : 7fW=5wc  
assignment( const T & v) : value(v) {} ~Ri u*<  
template < typename T2 > o&XMgY~  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } +G!jKta7B  
} ; C=dx4U~   
S-LZ(o{ZL  
!G"9xrr1  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 aa0`y  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment 7tfivIj)e  
|1QbO`f/F  
A M1C $  
5e/qgI)M5  
  class holder >\?z37 :T  
  { (+gL#/u  
public : +i`Q 7+d  
template < typename T > jqX@&}3@  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const =,C9O  
  { V@f6Lj  
  return assignment < T > (t); hM36QOdm  
} s?@)a,C%k  
} ; F[7Kw"~J  
DD@)z0W  
U7]<U-.&  
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: Xb<DpBrk  
}#ep}h  
  static holder _1; J~iOP  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 S7UZGGjTk  
"^9[OgE:  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); {HIR>])o  
而不用手动写一个函数对象。 ] ;pf  
$c@w$2  
ol$2sI=.s  
p |\%:#  
四. 问题分析 _}I(U?Q-C  
虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。 d`9W  
1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。 /lS+J(I  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 ?~aZ#%*i8  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 atLV`U&t  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 1jH7<%y  
zd*3R+>U'>  
五. 问题1:一致性 @,x_i8  
首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?| 49+ >f  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 ;m@1Ec@* p  
o~v_PD[S  
struct holder ET,Q3X\Oe  
  { =ze FK_S!  
  // eeW' [  
  template < typename T > 5:Yck<  
T &   operator ()( const T & r) const >aEL;V=}P  
  { XJx,9trH  
  return (T & )r; I#|ocz  
} _ yfdj[Ot`  
} ; K<@[_W+  
\C]i|]tl  
这样的话assignment也必须相应改动: I?_E,.)[ I  
"El^38Ho  
template < typename Left, typename Right > U/T4i#  
class assignment u.Mqj"o\  
  { uy/y wm/?=  
Left l; :8p&#M  
Right r; HQq`pG%m6  
public : mD9STuA$H  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} "'['(e+7  
template < typename T2 > Wgxn`6  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } I"Q#IvNw  
} ; a @6^8B?w;  
{5T0RL{\N  
同时,holder的operator=也需要改动: K*_-5e  
: @'fpN  
template < typename T > mJ)tHv"7  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const ?n!lUr$:y  
  { yh S#&)O  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); BjM+0[HC  
} CV'&4oq  
+'-rTi\  
好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。 t,RyeS/  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 \X&]FZ(*  
 cp$.,V  
return l(rhs) = r; [}z?1Gj;W(  
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。 CE)*qFs  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: l;Q >b]DZ  
/:U1!9.y  
template < typename Tp > S|HY+Z6n'  
class constant_t )AOPiC$jL  
  { Hw Z^D= A  
  const Tp t; g;8M<`qvf  
public : DlDB=N0@S  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} 0f1H8zV  
template < typename T > 'f 3HKn<L  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const hHpx?9O+!  
  { 't7Z] G  
  return t; 29%=:*R$  
} cST\~SUm  
} ; d>&\V)E  
D}MoNE[r  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 B22b&0  
下面就可以修改holder的operator=了 {B3(HiC  
Vn'?3Eb<  
template < typename T > >rKhlUD  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const +$PFHXB  
  { o5P&JBX<  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); r&SO:#rOSM  
} 4Q;<Q"  
H<,bq*@  
同时也要修改assignment的operator() y`rL=N#  
V{0%xz #  
template < typename T2 > mbyih+amCr  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } 8)pB_en3sO  
现在代码看起来就很一致了。 &3I$8v|!?  
QWw"K$l  
六. 问题2:链式操作 .3@Ng  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 -,^WaB7u\  
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。 Ir/:d]N*  
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。 !N1J@LT5h  
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。 Atd1qJ  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct ]U[&uymax  
!Av1Leb9$  
template < typename T > Y''6NGf  
struct result_1 x6ahZ  
  { =:gjz4}_8  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; ^>^ \CP]  
} ; ")ED)&e  
KaW~ERx5  
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: zw]3Vg{T  
p.C1nh  
template < typename T > jn$j^ 51`C  
struct   ref '00J~j~  
  { ^X &)'H  
typedef T & reference; c;wA  
} ; ;g9%&  
template < typename T > -L8Y J8J6  
struct   ref < T &> `VZZ^K9zR  
  { Fc'[+L--Q  
typedef T & reference; dF e4K"  
} ; | 3giZ{  
1~@|e Wr|  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: PBrnzkoY  
o@3B(j;J`  
template < typename T > rz.IoQo  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const hJ[UB  
  { HN68!v}C|  
  return l(t) = r(t); Lm|al.Z  
} fa{@$ppx  
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。 M/#U2!iFk  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 h$Tr sO  
h<Wg3o  
有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么 b[srG6{ &  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: + |C=ZU  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 Gw{+xz KJ  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 L\L"mc|O  
最后的布局是: oLS7`+b$  
                Add iyj3QLqE  
              /   \ j"hASBTgp  
            Divide   5 hVUIBJ/5(-  
            /   \ QNArZ6UQ  
          _1     3 <hv7s,i  
似乎一切都解决了?不。 *1bzg/T<  
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。 e$|VG* d  
如何简化这个问题呢?我们不妨假定,任意一种操作符的functor,都能够产生任意一种操作符的functor,这样,每一种操作符的functor都拥有一样的产生方案。如果某种转换确实是不合法的(例如:A/B=C无论如何也不可能合法),那么在试图产生新functor的时候会出现编译错误。幸好C++的模版是如果不使用就不编译的,因此这种编译错误不会干扰到正常的使用,这正是我们所要的。 \_VmY!I5\  
OK,我们的方法呼之欲出了。既然所有的functor都具有一样的产生方案,那么不如大家都不要实现,等到最后统一的在所有的functor里面加上这么一系列的产生代码吧。例如,如果要添加从某functor XXX到operator=的functor的产生代码: m*oc)x7'  
T3z(k la  
template < typename Right > Yy h=G  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const ? )_7U  
Right & rt) const Y<Q\d[3^F  
  { d>!p=O`>{q  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); yX! #a>d"H  
} Qra>}e%*  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 zfjw;sUX  
XXX指的是原来的functor的类型,picker_maker<T>是一个类型变换的trait,如果T是一个常量,那么他会返回constant_t<T>,否则返回T本身。 bulboyA&#  
因此如果该函数声明在assignment的内部,那么就实现了连等,如果声明在的dereference(解引用)的内部,就允许(*A = B)的行为发生。 V]c5 Z$Bd  
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。 "EH,J  
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。 2xTT)9Tq*  
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? m r4b  
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: A5XR3$5P  
|ym%| B  
template < class Action > {?i)K X^  
class picker : public Action qks|d_   
  { wiE]z  
public : ;'3]{BGcU  
picker( const Action & act) : Action(act) {} wL2XNdo}<  
  // all the operator overloaded p)/ p!d[T/  
} ; ^,V[nfQR  
ow.j+ <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。 #T\  
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: J#7y< s  
p4wr`" Zz  
template < typename Right > !kXeO6X@m  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const m:{tgcE  
  { ;fGx;D  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); %MJ;Q?KB  
} 2jA%[L9d^  
(1){A8=?o  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > / L~u0 2?  
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。 s;{K!L@  
Qb`C)Nh:  
template < typename T >   struct picker_maker AyTx'u  
  { jTSOnF}C~+  
typedef picker < constant_t < T >   > result; SLoo:)  
} ; tt4+m>/T  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > FC}oL"kk  
  { k/lFRi-i  
typedef picker < T > result; np6HUH  
} ; $(q8y/,R*-  
\9/1L ?@  
下面总的结构就有了: )|]Z>>%t  
functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。 qY# d+F,t  
picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。 CV^c",b_  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 8(xw?|D7  
至此链式操作完美实现。 Z2p> n`D  
r4;Bu<PQN1  
-7`-wu  
七. 问题3 ]d'^Xs  
如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。 '6zd;l9Z  
Q$=*aUU%G  
template < typename T1, typename T2 > RJc%, ]:  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const HDS"F.l5  
  { x / XkD]Hq  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); nNn56&N]  
} Oif,|:  
[Ox(.  
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: [7W(NeMk  
&" h]y?Q  
template < typename T1, typename T2 > Alz~-hqQ  
struct result_2 0BTLcEqgZ  
  { X?df cS*!n  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; H(qm>h$bU  
} ; p`>d7S>"  
')o0O9/;  
显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢? _t-7$d"  
这个差事就留给了holder自己。 6 = gp:I  
    i\p:#'zk5  
)HVcG0H1  
template < int Order > r!K|E95oj9  
class holder; Hj~O49%j&  
template <> arj$dAW  
class holder < 1 > 5(J^N  
  { - L~Uu^o  
public : PqEAqP  
template < typename T > -p8e  
  struct result_1 E`xU m9F  
  { t[2i$%NVM  
  typedef T & result; {;k_!v{  
} ; +,_c/(P  
template < typename T1, typename T2 > X8CVY0<o  
  struct result_2 _01Px a2.  
  { T]71lRY5  
  typedef T1 & result; zM59UQU;  
} ; M+aEma  
template < typename T > Yx1 D)  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const :s*>W$Wp4  
  { [ud|dwP"  
  return (T & )r; ;.s: X  
} AMT slo  
template < typename T1, typename T2 > ?}sOG?{  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const KO,_6>8]U  
  { 295w.X(J  
  return (T1 & )r1; 4VFc|g  
} ( V4G<-jG  
} ; {A3 m+_8  
F]5\YYXO  
template <> >&hX&,hG  
class holder < 2 > q^Inb)FeN  
  { u(hC^T1  
public : =|0/Ynfe  
template < typename T > h7?.2Q&S  
  struct result_1 ,qy&|4Jz  
  { RgGA$HN/  
  typedef T & result; Cef7+fa  
} ; J@` 8(\(  
template < typename T1, typename T2 > &@; RI~  
  struct result_2 \n0gTwiO%  
  { bp%S62Dj  
  typedef T2 & result; mP!N<K  
} ; U;gp)=JNT  
template < typename T > q6&67u0  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const ,?y7 ,nb  
  { (C\r&N  
  return (T & )r; K:w]> a  
} {^wdJZ~QLK  
template < typename T1, typename T2 > ~4^p}{  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const {!t=n   
  { o)!m$Q~v  
  return (T2 & )r2; b~as64  
} >zR14VO`_|  
} ; s3< F  
`,Zb2"  
[; @):28"  
新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。 ^ LbGH<#J  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: w\DspF  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: ,s? dAy5  
4:3_ER]J  
return l(i, j) = r(i, j); bK7.St  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) R&!]Rl9hf  
gvo?([j-m  
  return ( int & )i; \n(ROf^'  
  return ( int & )j; D1ZC&B_}-  
最后执行i = j; LP?P=c  
可见,参数被正确的选择了。 yjd(UWE  
h--45`cE  
MCHOK=G  
QQ~23TlA  
O+vcs4  
八. 中期总结 *|poxT G  
目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事: k}<<bm*f  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 [Q:f-<nH  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 EW9b*r7./  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor 0Jg+sUs{  
_XWnS9  
a7 =YG6[  
jYk5~<\k  
~4+8p9f  
19&)Yd1  
九. 简化 WP!il(Gr  
很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。  feN!_ -  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 oX*b<d{\N  
首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种: 8? F 2jv  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 ;L$,gn5H  
  +-*/&|^等 e3pnk =u  
2. 返回引用。 {s9<ej~<R  
  =,各种复合赋值等 aPt{C3<  
3. 返回固定类型。 SlN"(nq  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) 2$Wo&Q^_  
4. 原样返回。 ,0,Oe=d  
  operator, 4`6< {  
5. 返回解引用的类型。 g<a<{|  
  operator*(单目) UT~4Cfb  
6. 返回地址。 G1TANy  
  operator&(单目) w O89&XZ<  
7. 下表访问返回类型。 _E (x2BS?  
  operator[] _^-D _y  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 w#rVSSXQ3  
  operator<<和operator>> g kn)V~ij  
<irpmRQr  
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。 _C5nApb  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: Z]7tjRvq)  
q6Rw4  
template < typename Left > yduuFK  
struct value_return }\ EL;sT  
  { 0yKh p: ^  
template < typename T > @H6%G>K,  
  struct result_1 !L/tLHk+  
  { A^t"MYX@  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; &D^e<j}RQ  
} ; $8=(I2&TW  
5e)i!;7Uv  
template < typename T1, typename T2 > k}#@8n|b  
  struct result_2 0xLkyt0  
  { aI 7Xq3  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; y&h~Oa?,;  
} ; r<v_CFJ  
} ; JOPTc]  
["<5?!bU  
A_aO }oBX  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait 4I z.fAw  
*Q0lC1GQ  
下面我们来剥离functor中的operator() =?^-P{:\?  
首先operator里面的代码全是下面的形式: + 2OZJVJ  
?,!uA)({n  
return l(t) op r(t) a!&bc8J7  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) _@7(g(pY 3  
return op l(t) 2UQN*_  
return op l(t1, t2)  GsI[N%  
return l(t) op LMt0'Ml9  
return l(t1, t2) op `Y0fst<,  
return l(t)[r(t)] aD0Q0C+  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] GpScc'a7  
$tEdBnf^ca  
很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式: x,}ez  
单目: return f(l(t), r(t)); F_K  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); BEFe~* ~  
双目: return f(l(t));  MK<  
return f(l(t1, t2)); gh.w Li$+  
下面就是f的实现,以operator/为例 !,I7 ?O  
c]S+70!n  
struct meta_divide ',:3>{9  
  { er#8D6*  
template < typename T1, typename T2 > '9f6ZAnYpQ  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) K<D`(voL  
  { dBsRm{aS  
  return t1 / t2; 2*N&q|ED  
} )Uc$t${en  
} ; M?QQr~a  
!IfI-Q  
这个工作可以让宏来做: 0TpBSyx.  
U f=vs(  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ pK-_R#  
template < typename T1, typename T2 > \ ?ykVfO'  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; K-N]h  
以后可以直接用 (xI)"{   
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) Pn~pej5'K  
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 xgZV0!%  
(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。。。) d;;>4}XJ]  
%@M00~-  
=x|##7  
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 3?a0 +]  
lCM6T;2ID  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > dt`9RB$  
class unary_op : public Rettype QCZ,K" y  
  { Ukk-(gjX  
    Left l; h;cB_6vt  
public : 2+c>O%L  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} Q `J,dzY  
MAm1w'ol"  
template < typename T > fvAh?<Ul  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const WZ-4^WM=!  
      { z&>9 s)^-  
      return FuncType::execute(l(t)); q/W{PBb-2k  
    } r6gt9u:  
YyQf  
    template < typename T1, typename T2 > 'sT}DX(7M  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const T! &[  
      {  [%gK^Zt  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); [[Jv)?jm  
    } EOd.Tyb!/  
} ; rw}5nv  
bc0)'a\  
rR),~ @]sL  
同样还可以申明一个binary_op w@ gl  
>#"jfjDuR  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > V7K tbL#  
class binary_op : public Rettype j. ks UJ  
  { X:xC>4]gG'  
    Left l; z[0LU]b<  
Right r; dw{#||  
public : MA/"UV&M(  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} Pq[0vZ_}dN  
vV:M S O'r  
template < typename T > @4 Os?_gJ\  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const aPY>fy^8D  
      { Y*5@|Q  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); <'o'H  
    } !~w6"%2+7  
(DEL xE  
    template < typename T1, typename T2 > 61s2bt#  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ~Uwr68 9N  
      { C>k;MvqO  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); }jyS\drJ  
    } @kCD.  
} ; mvL0F%\.\  
<L!~f`nH2  
>zfZw"mEP  
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 **w*hd]  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 'WM~ bm+N  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) %x'bo>h@  
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。 \/x)BE,  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! ~H yyq-  
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。。。 :y O,  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 _]?Dt%MkD  
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) bH WvKv+  
下面是修改过的unary_op Cr V2 V)|G  
NbdMec  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > 5>4A}hSe  
class unary_op 23u1nU[0  
  {  z7.C\l  
Left l; 0imqj7L  
  S'%cf7Z  
public : e2Kpx8kWj  
#iqhm,u7D  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} @L>NN>?SGQ  
J:mu%N`  
template < typename T > (-Ct!aW|  
  struct result_1 +N(YR3  
  { RwE*0 T  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; 2t`9_zqLw  
} ; XB!`*vZ/<  
He71h(BHm  
template < typename T1, typename T2 > O.up%' %,  
  struct result_2 Zh~Lm  
  { O3w_vm'  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; g%q?2Nv  
} ; ,C@hTOT  
W1vAK  
template < typename T1, typename T2 > <{z3p:\  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const J:-TINeB  
  { 4pTu P /  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); (.XDf3   
} f{ 4G  
WJh;p: q[  
template < typename T > )zLS,/pk^  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 8hdAXWPn  
  { g7}z &S ;_  
  return OpClass::execute(lt(t)); I.\f0I'.  
} T~~$=vP9  
':R3._tw\  
} ; pv?17(w(\  
ZEyGqCf3  
oQjB&0k4  
该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug ~ :b:_ 5"  
好啦,现在才真正完美了。 !9<RWNKV)Y  
现在在picker里面就可以这么添加了: d @kLLDP  
~G ^}2#5  
template < typename Right > 0qd;'r<  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const 6RT0\^X*:  
  { I&NpN~AU  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); c'Tu,-  
} RWPd S  
有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。 674oL,  
q fH~hg  
Qx,$)|_  
0S5C7df  
2:5gMt  
十. bind JO^ [@  
既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。 Q|H cg|  
先来分析一下一段例子 NUnc"@  
a*8.^SdzR  
 nIDsCu=A  
int foo( int x, int y) { return x - y;} g*c\'~f;  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 sv6U%qV  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 }nY^T&?`  
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。 Oi[9b  
我们来写个简单的。 ?G>TaTiK#  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: [ EID27P  
对于函数对象类的版本: jhbH6=f4]^  
iai4$Y(%  
template < typename Func > wfTv<WG,.E  
struct functor_trait tc2GI6]e'  
  { a<"& RnG(  
typedef typename Func::result_type result_type; ,p`b Wm  
} ; 59Q Q_#>  
对于无参数函数的版本: YB1DL ^ :  
n@,eZ!  
template < typename Ret > OmjT`,/  
struct functor_trait < Ret ( * )() > GJt9hDM$0  
  { cBF%])!  
typedef Ret result_type; L{,7(C=  
} ; lnSE+YJ>  
对于单参数函数的版本: ;xtb2c8HT  
14YV#o:  
template < typename Ret, typename V1 > uvv-lAbjw  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > f#Cdx"  
  { $5CY<,f  
typedef Ret result_type; p}|wO&4h  
} ; G/3lX^Z>  
对于双参数函数的版本: ]JPPL4wAT  
lbU+a$  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > 5 ^J8<s@_  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) >  KP-z  
  { zp-~'kIJ  
typedef Ret result_type; [#6Esy8|  
} ; PH%gX`N  
等等。。。 HF[%/Tu  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy d]~1.i  
pz}hh^]t  
template < typename Func > :BxYaAVt^  
struct func_return X&oy.Roo  
  { U9sub6w6  
template < typename T > =V]i?31[  
  struct result_1 6@ ^`-N;  
  { kR?n%`&k  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; cD@lor j  
} ; 6-}e-H  
{&qsh9ob  
template < typename T1, typename T2 > V="f)'S$  
  struct result_2 G/44gKl  
  { yzb&   
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; ~0GX~{;r  
} ; ibUPd."W  
} ; Nh/ArugP5P  
#f;1f8yrN  
:Zo2@8@7  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 [7w_.(f#  
~6i mkv^ F  
template < typename Func, typename aPicker > S%#Mu|  
class binder_1 eG>Fn6G<g  
  { "dOY_@kg  
Func fn; -vAG5x/,  
aPicker pk; D|'Z c &  
public : R:x04!}  
3-%~{(T/  
template < typename T > #|E. y^IC  
  struct result_1 , )3+hnFY  
  { iGNKf|8{  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; 8^i,M^f^{  
} ; c2:kZxT  
4>`w9   
template < typename T1, typename T2 > Z i&X ,K~  
  struct result_2 Q[tz)99~  
  { RVy87_J1  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; 90D.G_45  
} ; gipRVd*TA  
m]pvJJ@  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} A1T;9`E  
Kx!|4ya,  
template < typename T > 74wa  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const YP97D n  
  { vbJMgdHFR  
  return fn(pk(t)); T5G+^XDA  
} 5|z[%x~f  
template < typename T1, typename T2 > f 2f $aZ  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const )A;<'{t #L  
  { X~!?t }  
  return fn(pk(t1, t2)); ]xs\,}I%  
} `?m(Z6'  
} ; :7*\|2zA  
(b!DJ;(O9  
y+h=x4t  
一目了然不是么? JDlIf  
最后实现bind e#{L ~3  
NYRNop( N#  
I !~Omr@P  
template < typename Func, typename aPicker > cH ?]uu(  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) ypVr"fWB  
  { 2Z |kf9  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); rR;Om1 -,  
} EQ-~e   
G9Ezm*I;:  
2个以上参数的bind可以同理实现。 9rz"@LM  
另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。 H& +s&F{%  
cMAfW3j: ;  
十一. phoenix p%'((!a2  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: c8MNo'h  
~46ed3eGzi  
for_each(v.begin(), v.end(), 6 h):o  
( c:5BQr '  
do_ Joj8'  
[ )vzT\dQ|  
  cout << _1 <<   " , " l71\II  
] LA5rr}<K  
.while_( -- _1), G#>X~qk()  
cout << var( " \n " ) ;2}Gqh)Yr  
) J4; ".Y=  
); - Zh+5;8g  
7 5u*ZMK  
是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧: A`Nb"N$H13  
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 `{":*V   
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 usi p>y  
那么我们就照着这个思路来实现吧: e2Dj%=`EU  
@ ri. r1  
2o;M:+KQ)  
template < typename Cond, typename Actor > ~qF9*{~!  
class do_while M?o`tWLhF  
  { s zg1.&  
Cond cd; M DpXth7  
Actor act; ADDpm-]  
public : F=H=[pSe  
template < typename T > rX[R`,`>Z[  
  struct result_1 K!X8KPo  
  { ~i4@sz&  
  typedef int result_type; !p2&$s"N.  
} ; LO229`ARr|  
+}n]A^&I\E  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} Z3d&I]Tf  
6lPGop]js]  
template < typename T > WJ@,f%=<~  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 2iu;7/  
  { q b'ka+X  
  do K67x.PZ  
    { >jcNo3S  
  act(t); sXUM,h8$!+  
  } x;I*Ho  
  while (cd(t)); <8Ad\MU  
  return   0 ; r |(Lb'k  
} 4%p vw;r  
} ; 2yNlQP8%  
X qh+  
qxq ~9\My  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). !tVV +vT#  
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。 )wC>Hq[mhW  
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。 uZNR]+Yu@  
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。 Gr_I/+<  
下面就是产生这个functor的类: r8qee$^M  
</eh^<_~  
l4; LV7Ji  
template < typename Actor > eI@O9<.&  
class do_while_actor jN[Z mJz'  
  { (Az^st/_  
Actor act; T+\BX$w/4e  
public : 4CDmq[AVS[  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} k;%}%"EVZ  
dsh}-'>  
template < typename Cond > Jyd%!v  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; }MoCUN)I  
} ; *yB!^O  
I(2ID +  
5K8\hoW{  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 JL <}9K  
最后,是那个do_ +q3W t|  
;m\E9ple  
RvVnVcn^#  
class do_while_invoker ohwQ%NDl  
  { 3T_-_5[c  
public : ?&?y-&.5-  
template < typename Actor > Tux~4W  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const >~6 ;9{@  
  { Blu^\:?#z-  
  return do_while_actor < Actor > (act); e Q0bx&  
} *FO']D  
} do_; rt"\\sOlMB  
 ?9AByg  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? aFhsRE?YC=  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 2(UT;PSI  
最后来说说怎么处理break和continue ,]o32@   
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。 o'W &gkb9  
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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