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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda  (:o:_U  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 p|NY.N  
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, GN Ewq$  
isdNW l  
xK)<7 63q>  
)siW c_Z4  
  class filler T31F8K3x  
  { hoM%|,0  
public : w{lj'3z I  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} Q`6hJgyL  
} ; N$v_z>6Z  
^i2>Ax&T  
F|y0q:U  
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: #_`p 0wY  
NFtA2EMLu[  
)4-!]NsV  
0v9i43[S|J  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); W`c$2KS?DO  
N6p0`  
TQ :e! 32  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 LR!%iP  
2hso6Oy/v{  
a&2x;diF  
&cTOrG  
二. 战前分析 auX(d -m  
首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。 7HY8 F5Brx  
开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码 z C$F@  
oR!h eCnu  
v@ qDR|?^  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); 'vu]b#l3  
  /* --------------------------------------------- */ ut]UU*g^$  
vector < int *> vp( 10 ); <HTz  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); ePl+ M  
/* --------------------------------------------- */ BB9eQ: xO  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2);  W/u(9  
/* --------------------------------------------- */ $%!06w#u  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); kka{u[ruA  
  /* --------------------------------------------- */ `F1Yfm jZT  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); $Q}L*4?]  
/* --------------------------------------------- */ oOLA&N-A~  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); 8''1H<f  
+t1+1 Zv  
\ K}KnJ  
^&y*=6C  
看了之后,我们可以思考一些问题: uHbbPtk  
1._1, _2是什么? '@WBq!p  
显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。 8tf>G(I{  
2._1 = 1是在做什么? 3D5adI<aq"  
既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。 pFiE2V_aS  
Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。 -:Fr($^  
IG;= |  
$sb@*K}:4  
三. 动工 x*tCm8`{  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: Xt:j~cVA  
BILZ XMf  
5 ';[|f  
Au/'|%2#(  
template < typename T > fpjFO&ML  
class assignment qC& xuu|  
  { KyDd( 'i  
T value; [I'q"yRu]i  
public : -`Zk`s|!  
assignment( const T & v) : value(v) {} ;[g~h |{6  
template < typename T2 > < 0S\P=\  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } B VH)!]m0  
} ; L"?4}U:  
1GLb^:~A  
&Q\k`0vzVB  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 -)bu&  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment V1G5Kph  
}095U(@  
=M4wP3V/  
QZO<'q`L  
  class holder eCg|@d%D  
  { kZ:~m1dd  
public : bZQ_j#{$  
template < typename T > -A:'D8o#f  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const xBw ua;  
  { G"vEtNoV  
  return assignment < T > (t); 3rX8H`R  
} ?ia O6HD  
} ; Zyz)`>cB  
Lr"`OzDz  
,p..h+l  
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: [{ A5BE -  
x^pHP|<3`  
  static holder _1;  |FFM Q"  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写  3+M+5  
%.{xo.`a[  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); L'>0E(D  
而不用手动写一个函数对象。 G#'G9/Tm  
Mt12 1Q&"  
5Ak>/QF9  
{?IUf~<  
四. 问题分析 xT+@0?|F  
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。 lJ4/bL2I/  
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。 3 +D4$Y"  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 f{D~ZC.*  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 s! sG)AR.J  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 }iB>3|\  
KVpQ,x&q~  
五. 问题1:一致性 `{S4_'  
首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?| *eUxarI  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 ]5eZLXM  
NbhQ-  
struct holder :HN\A4=kc(  
  { L0xh?B  
  // 8uetv  
  template < typename T > DEpn>   
T &   operator ()( const T & r) const ]LSlo593  
  { I%ZSh]On  
  return (T & )r; Be0v&Q_NK  
} IeE6?!,)  
} ; }cI _$  
YoRD9M~iG~  
这样的话assignment也必须相应改动: ot,e?lF  
;8<lgZ9H<  
template < typename Left, typename Right > [Z+E_Lbz  
class assignment ^g N?Io  
  { dIvvJk8  
Left l; NE!]  
Right r; 0[SrRpD  
public : I~U;M+n*y  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} mF] 8  
template < typename T2 > gS ^Y?  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } Zk 9i}H  
} ; YU%U  
^o6&|q  
同时,holder的operator=也需要改动: WzO[-csy  
&GLe4zEh  
template < typename T > Ng<oz*>U  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const cP(is!  
  { a6.0 $'  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); G_n~1?  
} .ID9Xd$fky  
Eg|C  
好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。 A LnE[}N6,  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 _'DZoOH|VE  
sBm/9vu  
return l(rhs) = r; @k,}>Tk  
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。 [^E{Yz=8,  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: ! V;glx[  
@c#M^:9Dc  
template < typename Tp > #`{L_n$c  
class constant_t dW>$C_`?  
  { 1q;r4$n  
  const Tp t; .LHzaeJCX  
public : >4eZ%</D5  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} XP!7@:  
template < typename T > i5^U1K\M  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const 8ORr  
  { /A~+32 B  
  return t;  #mcU);s  
} 0I@Cx {$  
} ; &C7HG^;W9  
/C)FS?=  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 X-=J7G`\h#  
下面就可以修改holder的operator=了 @s/0 .7  
[?Ub =sp  
template < typename T > 5!)_" u3  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const "sU  ~|  
  { =C.WM*='  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); =c(3EI'w  
} {Lm%zdk*k  
mjz<,s`D  
同时也要修改assignment的operator() eEG]JH  
tug\X  
template < typename T2 > r@m2foaO  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } qEbzF#a-:  
现在代码看起来就很一致了。 hPHrq{YZ  
v/B:n   
六. 问题2:链式操作 CAD:ifV  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 #UpxF?A(  
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。 d(-$ { c  
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。 b_JW3l  
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。 E5b JIC(  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct -'OO6mU  
GxIw4m9  
template < typename T > Z/ypWoV(  
struct result_1 *jF VYg  
  { 8>|@O<2\  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; 0w_2E  
} ; G$D6#/rR  
E|A,NPf%I  
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: hoQ?8}r:  
q|A-h'  
template < typename T > %Jpb&CEY  
struct   ref 6v9{ $:  
  { &Tf R].  
typedef T & reference; KrFV4J[  
} ; -~HlME *~f  
template < typename T > '*KP{"3\  
struct   ref < T &> PUN.nt  
  { \JLiA>@@  
typedef T & reference; [i'\d}  
} ; !\NKu1ta  
ibOXh U  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: 2,>q(M6,EA  
pP'-}%  
template < typename T > ^w<:UE2a!  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const i`g>Y5   
  { [^gSWU  
  return l(t) = r(t); IpxFME%!  
} C%P"Ds=w0N  
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。 tc{23Rf%  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 7#,+Q(2  
FVsNOU  
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 w?AE8n$8  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: |jV4]7Luq  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 YV 9*B  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 LwUvM  
最后的布局是: ,gU9y wg  
                Add )^!-Aj\x  
              /   \ 0nAeeVz|  
            Divide   5 ,Z%!38gGsu  
            /   \ \Mlj 7.u]  
          _1     3 >?e*;f$VdJ  
似乎一切都解决了?不。 7$GP#V1r/  
你可以想象一下一个完整的Lambda库,它必然能够重载C++几乎所有的操作符。假设其重载了10个操作符,那么至少会有10个代表这些操作符的functor类。大体上来讲,每一种操作符所对应的functor都应当能够由链式操作产生别的任意一种操作符所对应的functor。(例如:*_1 = 2既是由operator*的functor产生operator=的functor)。可想而知这样一共能产生10*10=100种产生方式。这是对编码的一个大挑战。 Smk]G))o{  
如何简化这个问题呢?我们不妨假定,任意一种操作符的functor,都能够产生任意一种操作符的functor,这样,每一种操作符的functor都拥有一样的产生方案。如果某种转换确实是不合法的(例如:A/B=C无论如何也不可能合法),那么在试图产生新functor的时候会出现编译错误。幸好C++的模版是如果不使用就不编译的,因此这种编译错误不会干扰到正常的使用,这正是我们所要的。 =]E1T8|  
OK,我们的方法呼之欲出了。既然所有的functor都具有一样的产生方案,那么不如大家都不要实现,等到最后统一的在所有的functor里面加上这么一系列的产生代码吧。例如,如果要添加从某functor XXX到operator=的functor的产生代码: ]dDyz[NuvD  
:B- ,*@EU  
template < typename Right > RpLm'~N'  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const @F7QQs3  
Right & rt) const xDr *|d  
  { of& vQ  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); bM^'q  
} Mdwh-Cis/  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 cDTDim1F  
XXX指的是原来的functor的类型,picker_maker<T>是一个类型变换的trait,如果T是一个常量,那么他会返回constant_t<T>,否则返回T本身。 NHc+QMbou(  
因此如果该函数声明在assignment的内部,那么就实现了连等,如果声明在的dereference(解引用)的内部,就允许(*A = B)的行为发生。 v!`M=0k  
最后,如何把这些函数塞到各个functor的声明里边呢?当然可以用宏,但是。。。大家都知道这样不好。 71/6=aq>n  
除了宏之外还可以用的方式就是继承。我们可以写一个类叫做picker,该类实现了所有的如上的产生函数。然后让所有的functor继承自它。 >Ft jrEB  
且慢,也许立刻就有人跳出来说:这样的话那个XXX怎么写呢?这样不是会导致循环依赖么?这样不是会有downcast么? 5WZLB =  
正解,让picker做基类确实不是一个好主意。反过来,让picker继承functor却是一个不错的方法。下面是picker的声明: m d C. FO-  
6 *8Ge  
template < class Action > 8'cDK[L  
class picker : public Action sox 90o 7  
  { <b Ta88,)  
public : Bv=Z*"Fv  
picker( const Action & act) : Action(act) {} n6uobo-  
  // all the operator overloaded 5!cplx=<  
} ; P7Y[?='v  
N]=.I   
Picker<T>继承自T,唯一的作用就是给T添加上了各种操作符的重载函数。 =C:0 ='a  
现在所有参与行动的functor都要套上一层picker, _1被声明为 picker<holder>, 并且holder中所重载的操作符除了operator()之外全部被移到了picker内。而picker中的操作符重载的返回的functor也必须套上一个picker: "1#,d#Q$  
xjX5PQu  
template < typename Right > nEn2!)$  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const 9SFiL#1  
  { T@S+5(  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); da<1,hF  
} HxM-VK '  
QWP_8$Q  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > ^Ta"Uk'  
使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。 -J6}7>4^8}  
(HJ60Hj  
template < typename T >   struct picker_maker IWQ8e$N  
  { 7:;V[/  
typedef picker < constant_t < T >   > result; a[JgR/E@x  
} ; lubS{3<  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > bIhL!Ty T.  
  { PQs9@]w[  
typedef picker < T > result; f[ywC$en  
} ; >pYgF =J  
&S{F"z  
下面总的结构就有了: k{#:O=  
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。 &vn9l#\(  
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。 qjFgy)qV  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 aqN.5'2\  
至此链式操作完美实现。 R3<+z  
GQQ!3LwP\O  
.6hH}BM  
七. 问题3 I F@M  
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。 #-`lLI:w0  
x{- caOH  
template < typename T1, typename T2 > ;CrA  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const nZ*P:K t:  
  { /IC' R"V a  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); )<|TEp4r-  
} QJ /SP  
s6$3[9Vh&9  
很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2: j0GI[#  
,y>Na{@Y  
template < typename T1, typename T2 > ZUu^==a  
struct result_2 A"'MRYT`  
  { = `^jz}  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; oxzNV&D[{`  
} ; A0XFu}  
DHAWUS6  
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? Yx"z&J9 p  
这个差事就留给了holder自己。 =T-w.}27O  
    qEAF!iB]L  
/\#5\dHj  
template < int Order > CytpL`&^]  
class holder; R+K[/AA  
template <> >=V+X"\Z  
class holder < 1 > 3\{Sf /#  
  { xeI{i{8  
public : e0L;V@R  
template < typename T > qo@dFKy  
  struct result_1 :m d3@r']  
  { $ZS9CkN  
  typedef T & result; OL rD4 e  
} ; R%%`wmG)"  
template < typename T1, typename T2 > lQ/XJw  
  struct result_2 f[I c hCwX  
  { HhvG#Sam!  
  typedef T1 & result; ZhsZy wM  
} ; O[ !o1.  
template < typename T > !)O$Q}'\  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const [Ni4[\  
  {  qR qy  
  return (T & )r; {0 ~0  
} O@iW?9C+  
template < typename T1, typename T2 > ~t={ \,X\  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const ^{:jY, ?]  
  { QCR-lxO1  
  return (T1 & )r1; $VWzv4^:  
} v=tj.Vg  
} ;  3Mx@  
#-T.@a1X  
template <> u4@e=vW I  
class holder < 2 > 2HXKz7da  
  { 4_+Pv6  
public : 5vf t}f  
template < typename T > v9U(sEDq  
  struct result_1 fm%RNAPvc  
  { Jv <$AI  
  typedef T & result; :(>9u.>l?5  
} ; rxj@NwAno  
template < typename T1, typename T2 > 9T2A)a]0  
  struct result_2 *W12Rb2  
  { br  Z, s  
  typedef T2 & result; 5 xDN&su  
} ; *Ca)RgM  
template < typename T > `t0f L\T  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const k%}89glm  
  { cEc,eq|  
  return (T & )r; U}w+`ZLN  
} ,|X+/|gm  
template < typename T1, typename T2 > T_?nd T2  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const +xfW`[.{  
  { x$GsDV  
  return (T2 & )r2; ej%;%`C-  
} W Gw!Y1wq  
} ; g'ZMV6b?K  
& 8' (  
PKR $I  
新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。 H [Lt%:r  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: ^8NLe9~p3?  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: rS )b1nPA  
eR-=<0Iw;  
return l(i, j) = r(i, j); pzq; vMr  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) Bw<zc=%  
t {SMSp  
  return ( int & )i; dA1 C)gLi  
  return ( int & )j; U2V^T'Y[  
最后执行i = j; BKQIo)g.G  
可见,参数被正确的选择了。 qX{X4b$  
?,:#8.9  
oY%"2PW1B  
0^9:KZ.!  
h zZ-$IX X  
八. 中期总结 hA*Z'.[  
目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事: LMFK3Gd[  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 H+VO.s.a  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 ^+*GbY$'  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor lC=N:=Mu  
[O7w =  
l*K I  
>; &s['H  
%9T~8L @.  
hIVI\U,  
九. 简化 N^ h |h  
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。 cX %:  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 7`IUMYl#~  
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: Q`S iV  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 X!o[RJY  
  +-*/&|^等 K`Bq(z?/  
2. 返回引用。 J}Qs"+x  
  =,各种复合赋值等 48tcgFg[  
3. 返回固定类型。 EkJVFHfh  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) }_{y|NW  
4. 原样返回。 /Jxq 3D)v  
  operator, JFkN=YR8  
5. 返回解引用的类型。 +"cRhVR  
  operator*(单目) fav5e'[$  
6. 返回地址。 c ]>DI&$;J  
  operator&(单目) <nDNiM#  
7. 下表访问返回类型。 "7=bL7wM&  
  operator[] |DN^NhtE  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 f).*NX  
  operator<<和operator>> 5>k>L*5J  
{(rf/:X!p  
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。 7:n?PN(p6a  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: \un sh^M  
]SFWt/<  
template < typename Left > $hh+0hs  
struct value_return 8r,9OM  
  { WgE@89  
template < typename T > >n]oB~P%  
  struct result_1 oJ^C]E  
  { ?4^} ;wDb2  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; zhNQuK,L  
} ; cZqfz  
2(pLxVl  
template < typename T1, typename T2 > swt tp`  
  struct result_2 Te# ]Cn|  
  { K[kds`  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; 2Kjrw;  
} ; k@S)j<  
} ; _ w/_(k  
[w!C*_V 9  
jh[ #p?:  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait ~p:?QB>1]  
/iplU  
下面我们来剥离functor中的operator() u t$c)_  
首先operator里面的代码全是下面的形式: vd`O aM}#U  
:$Q`>k7A  
return l(t) op r(t) J,??x0GDx,  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) !v0"$V5+i  
return op l(t) D&/I1=\(  
return op l(t1, t2) 2HD:JdL  
return l(t) op 1w`2Dt  
return l(t1, t2) op \^jjK,OK  
return l(t)[r(t)] /,!<Va;~  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] w8p8 ;@  
|jsb@  
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: |d[5l^6  
单目: return f(l(t), r(t)); e4DMO*6  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); 8f|98T"  
双目: return f(l(t)); Nar>FR7ut  
return f(l(t1, t2)); 7tRi"\[5  
下面就是f的实现,以operator/为例 1fH<VgF`  
Huc|6~X  
struct meta_divide \9`#]#1bx5  
  { dxK9:IX  
template < typename T1, typename T2 > V^TbP.  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) le8 #Z}p  
  { \9/RAY_G  
  return t1 / t2; gv|"OlB  
} kJT+  
} ; Qs%B'9")  
p $Hi[upy  
这个工作可以让宏来做: >&Y-u%}U  
:5b0np!  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ yz8jU*H  
template < typename T1, typename T2 > \ #$E)b:xj  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; q9]IIv  
以后可以直接用 ~e-z,:Af  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) 0 ipN8Pg+  
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 .UQE{.?  
(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。。。) pr&=n;_ n  
wNYg$d0M  
r@kP*  
下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体 p*20-!{A  
l63hLz  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > R#W&ery  
class unary_op : public Rettype tU :EN;H  
  { R[jEvyD>(  
    Left l; c{Ou^.yR  
public : ba@ctkCW  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} Uz dc  
m@Rtlb  
template < typename T > _S`o1^Ad  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const yN6>VD{F  
      { j Ux z  
      return FuncType::execute(l(t)); t0)<$At6J  
    } /.z;\=;[n!  
~xLJe`"JUx  
    template < typename T1, typename T2 > aZ|=(]  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 3W_PE+:Kr  
      { O"G >wv  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); UVQ7L9%?f  
    } tjT>VwqH  
} ; cV{o?3<:B  
2lVHZ\G  
"vZ!vt#'Y  
同样还可以申明一个binary_op U}k9 Py  
H1n1-!%d  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > H<EQu|f&x  
class binary_op : public Rettype Q[F}r`  
  { .iX# A<E}  
    Left l; 3&&9_`r&_  
Right r; <FI-zca  
public : mZz="ZLa:  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} R:Q0=PzDi#  
XxIHoX&  
template < typename T >  -!W<DJ*  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const )B,|@ynu  
      { u VyGk~  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); UhA"nt0  
    } :0 & X^]\  
QTX8 L  
    template < typename T1, typename T2 > yeDsJ/L  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const W"^wnGa@a  
      { X3'H `/  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); s*U1  
    } WOuEWw=  
} ; NT@;N/I  
tyaA\F57  
^WBuMCe  
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 ]BR,M4   
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 #Zrlp.M4  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) V,rq0xW  
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。 y6]vl=^L  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! Xp0F [>h  
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。。。 5onm]V]  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 ,^#yo6-  
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) 3U_2!zF3_  
下面是修改过的unary_op .tD*2  
;2B{9{  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > ~ vqa7~}m  
class unary_op p<M\U"5Ye  
  { u\eEh*<7q  
Left l; gz3pX#S  
  x?&$ci  
public : +TXX$)3%  
M)SEn/T-  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} fW?o@vlO  
l\C.",CEcc  
template < typename T > _3ZYtmn.  
  struct result_1 i':C)7  
  { hP15qKy  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; K'GBMnjD  
} ; VNY%R,6  
7Hs%Cc"  
template < typename T1, typename T2 > ~c\e'&sc;  
  struct result_2 Hro-d 1J7  
  { 6fw(T.Pe  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; '*3h!lW1.  
} ; H- $)3"K  
t2)rUWg  
template < typename T1, typename T2 > P?k0zwOlBl  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const Ftr5k^!  
  { bD?VU<)3  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); -PfX0y9n  
} B8}Nvz /  
3U0`,c\ao*  
template < typename T > 3xaR@xjS  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 5rU[ T ir  
  { z*!%g[3I  
  return OpClass::execute(lt(t)); X"fb;sGT  
} rogT~G}q  
2I,^YWR  
} ; ++^l]8  
j3{D^|0bP  
?k(7 LX0j  
该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug q-}Fvel u  
好啦,现在才真正完美了。 Q|#W#LV,K  
现在在picker里面就可以这么添加了: f,kZ\Ia'r  
8; 0A g  
template < typename Right > (pv+c,  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const 6">+ ~ G  
  { ,[P{HrHx  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); &E.^jR~*  
} YoBDvV":@  
有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。 X:vghOt?  
wAf\|{Vn  
HTX?,C_  
1;Ou7T9w  
n>BkTaI  
十. bind Vf] "L .G  
既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。 %C| n9*  
先来分析一下一段例子 fSK]|"c  
]:XoRyIZ1[  
]>=}*=  
int foo( int x, int y) { return x - y;} (nf~x  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 :~Wrf8 UQ  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 D1zBsi94D  
可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。 F\KjEl0  
我们来写个简单的。 jB%lB1Q|  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现:  zv0l,-o  
对于函数对象类的版本: 2$+bJJM  
49GkPy#]L=  
template < typename Func > [q?<Qe  
struct functor_trait g jDh?I  
  { ,)Me  
typedef typename Func::result_type result_type; X' H[7 ^W  
} ; mF*2#]%dx  
对于无参数函数的版本: 3x{ t(  
CZud& <  
template < typename Ret > We$:&K0  
struct functor_trait < Ret ( * )() > *|%@6I(  
  { *W,]>v0%T  
typedef Ret result_type; LlX{#R  
} ; [$0p+1  
对于单参数函数的版本: T!+5[  
+)!YrKuu  
template < typename Ret, typename V1 > BLfTsNzmt  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > UQ)W%Y;[0  
  { PF)jdcX  
typedef Ret result_type; rI= v  
} ; _<k\FU r  
对于双参数函数的版本: "6MVvpy"  
;X?}x%$  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > $?Yry. 2  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > [~-9i &Z  
  { G`SUxhCk  
typedef Ret result_type; Sj]T   
} ; Oft-w)cYz,  
等等。。。 hL/)|N~  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy O@u?h9?cf>  
$7O}S.x  
template < typename Func > !}YAdZJ  
struct func_return {P*pk c  
  { C7rNV0.Fq  
template < typename T > {G U&a  
  struct result_1 3LAIl913  
  { }YB*]<]  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; $bW3_rl%X  
} ; "@%7-nu  
Q\^O64geD  
template < typename T1, typename T2 > S{]x  
  struct result_2 U &C!}  
  { 9!6f-K  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; 'Q|M'5'  
} ; JLnH&(O  
} ; #xho[\  
.:@Ykdm4I  
C`$n[kCJ  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 d;zai]]  
/ : L?~  
template < typename Func, typename aPicker > n,jKmA  
class binder_1 "U e. @>  
  { P^ A!.}d  
Func fn; tz5e"+Tz  
aPicker pk; -K q5i  
public : w$+&3t  
KV]X@7`@  
template < typename T > ".W8)  
  struct result_1 rX4j*u2u  
  { RP~|PtLw_  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; gnFr}L&j  
} ; % W=b? :  
=:&ly'QB&  
template < typename T1, typename T2 > w\(.3W7  
  struct result_2 0O9Ni='Tn  
  { *C5R}9O5  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; v/](yT  
} ; :e_V7t)o  
le1}0 L  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} '9S8}q  
x,rlrxI  
template < typename T > gG]Eeu+z   
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const E8pB;\Z(  
  { v:!Z=I}>  
  return fn(pk(t)); ] Bcp;D  
} C"!gZ8*\!9  
template < typename T1, typename T2 > I$<<(VWH  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const eZSNNgD<:  
  { *]AdUEV?  
  return fn(pk(t1, t2)); Jll-`b 1  
} }])oM|fgO  
} ; b\3Oyp>  
1`(tf6op  
jFASX2.p  
一目了然不是么? i(AT8Bo2  
最后实现bind *pSQU=dmS  
:+qF8t[L  
%/|9@er  
template < typename Func, typename aPicker > s$cK(S#  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) znxnL,-  
  { XZ sz/#  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); 4x  
} 1DE1.1  
#~7ip\Uf[  
2个以上参数的bind可以同理实现。 ?AJKBW^  
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。 EB2w0a5  
vRs,zL$W  
十一. phoenix %k;|\%B`  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: 0w)^)  
n/SwP  
for_each(v.begin(), v.end(), %kS(LlL+6  
( 1guJG_;z  
do_ _H j!2 '  
[ k< y>)  
  cout << _1 <<   " , " .NYbi@bk(<  
] 3BtaH#ZY  
.while_( -- _1), , Wk?I%>  
cout << var( " \n " ) ~]nSSD)\  
) c(!6^qk]!`  
); sg$rzT-S4  
1JztFix  
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: .(^ ,z&  
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 n ~shK<!C  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 ,.OERw  
那么我们就照着这个思路来实现吧: @GdbTd  
vUohtS*  
,N!o  
template < typename Cond, typename Actor > VXR>]HUF  
class do_while CF?1R  
  { "nw;NIp!  
Cond cd; n:yTeZ=-s4  
Actor act; `HZ;NRr  
public : ;\14b?TUH  
template < typename T >  |8My42yf  
  struct result_1 ^/\Of{OZ-  
  { ;[=8B \?  
  typedef int result_type; ^j31S*f&:  
} ; d$ x"/A]<  
kBD>-5Sn_T  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} \=:~ki=@B  
{^\+iK4bS  
template < typename T > M%2+y5  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const y5 *Z 3"<  
  { I %sFqh>  
  do }:us:%  
    { KKiE@_z  
  act(t); s$Z _48  
  } ~Y|*`C_)  
  while (cd(t)); DU5c=rxW  
  return   0 ; `*_mP<Ag  
} ]rWgSID  
} ; 5=v}W:^v.  
a yCY~=i  
y(CS5v#FG  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). g;qx">xJ`o  
代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。 m[~V/N3  
其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。 jL%x7?*U0  
因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。 +av@$}  
下面就是产生这个functor的类: ]x RM&=)<  
E"qRw_ ~t  
3RYpJAH  
template < typename Actor > p "n$!ilbm  
class do_while_actor YG3J$_?y0  
  { i V'k}rXC  
Actor act; i BF|&h(\  
public : =e9>FWf>  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} 9$cWU_q{  
6$kqaS##  
template < typename Cond > nuk*.Su  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; B8f8w)m  
} ; QEz? w}b*  
p1Jh0o8  
JmxH"7hTE  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 Fv~20G (O  
最后,是那个do_ ;j[>9g  
,?>s>bHV  
9oYgl1}d  
class do_while_invoker W42 iu"@  
  { 7gf05Z'=  
public : `uOT+B%R  
template < typename Actor > )J2mM  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const ;Lc Z`1  
  { 0 ?s|i :  
  return do_while_actor < Actor > (act); ',9V|jvK  
} /rWd=~[MO  
} do_; U#lCj0iUt,  
4!Fo$9  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? >0/i[k-dk  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 .~~nUu+M  
最后来说说怎么处理break和continue 2BQ j  
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。 z[b@ V  
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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