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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda -&zZtDd F  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 A P?R"%  
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, &w_j/nW^'  
YJT&{jYi  
*0Skd  
vApIHI?-  
  class filler G[uK-U  
  { MP Y[X[  
public : <L8'!q}  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} oqO(PU  
} ; @@Kp67Iv  
8V`WO6*  
EE06h-ns  
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: &5B'nk"  
2} /aFR  
3 /g~A{  
f<d`B]$(  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); / *#r`A  
];[}:f  
dO! kk"qn  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 ^BikV  
*av<E  
E Nh l&J  
Q{>+ft U  
二. 战前分析 -b9\=U[  
首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。 @=}0`bE  
开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码 SJn;{X>)q  
[}E='m}u9+  
 M^=zt  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); On9A U:\  
  /* --------------------------------------------- */ 6*78cg Io  
vector < int *> vp( 10 ); Rq'S>#e  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); PR#exm&  
/* --------------------------------------------- */ +>6iYUa  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); 7rc0yB  
/* --------------------------------------------- */ &[?\k>  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); X!TpYUZ '  
  /* --------------------------------------------- */ Tztu}t]N  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); KOk4^#h@  
/* --------------------------------------------- */ ;u_X)  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); l*Gvf_UH  
@<hb6bo,N  
O`IQ(,yef  
'T*&'RQr  
看了之后,我们可以思考一些问题:  dVtG/0  
1._1, _2是什么? 6_GhO@lOG  
显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。 itt3.:y  
2._1 = 1是在做什么? g[' ^L +hd  
既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。 qZ}^;)a^  
Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。 vxBgGl  
C!<Ou6}!b  
XPXIg  
三. 动工 )4e.k$X^  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: vtg !8u4  
x}Eg.S  
\h/H#j ZJ  
i#n0U/  
template < typename T > cKca;SNql1  
class assignment r,73C/*&/  
  { #4 <SAgq  
T value; *SJ_z(CZm  
public : ,aZ[R27rpL  
assignment( const T & v) : value(v) {} >C>.\  
template < typename T2 > ? =Z?6fw  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } UmP/h@8  
} ; @1roe G  
_aSxc)?  
XJ;57n-?  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 X]TG<r  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment J/y83@  
U)o-8OEZ9  
`KoV_2|  
zj{pJOM06  
  class holder gD @){Ip  
  { lgL%u K)  
public : BA:VPTZq  
template < typename T > e8a+2.!&\  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const Hk3sI-XkA  
  { Woy m/[i  
  return assignment < T > (t); I^-Sb=j?Z  
} NIry)'"  
} ; 0 1rK8jX  
03X1d-  
i>`%TW:g  
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: X 'Xx"M  
(=AWOU+  
  static holder _1; W:2( .?  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 ~,Zc%s~|  
+Mb.:_7'  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); dFB]~QEK  
而不用手动写一个函数对象。 GR_-9}jQP  
(mpNcOY<D  
l ukB8  
m=:9+z  
四. 问题分析 'o2Fa_|<#  
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。 Dw.J2>uj  
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。 k1~&x$G  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 e#8Q L  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 H/ HMm{4  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 C ;W"wBz9  
lTgjq:mn  
五. 问题1:一致性 IM'r8 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?| K;G~V\  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 p8O2Z? \  
$7ZX]%<s  
struct holder x|Bf-kc[#Q  
  { 1.GQau~  
  // O,f?YJ9S  
  template < typename T > <iC(`J$D  
T &   operator ()( const T & r) const i-_mTY&M  
  { g*_&  
  return (T & )r; %ntRG !  
} /$?}Y L,  
} ; Xl#ggub?  
E{`fF8]K  
这样的话assignment也必须相应改动: G9cUD[GB  
IOmfF[  
template < typename Left, typename Right > k="i;! G e  
class assignment ]w8(&,PP  
  { KkbDW3-  
Left l; R__OP`!  
Right r; hL{KRRf>  
public : tS=(}2Q  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} ;*Et[}3  
template < typename T2 > "<1{9  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } /(*q}R3Kfo  
} ; !l8PDjAE  
;N0XFjdR  
同时,holder的operator=也需要改动: Wd:uV  
dR,fXQm  
template < typename T > l'_r:b  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const <\^8fn   
  { }Zn}  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); _]H&,</  
} yvB.&<]No  
JK5gQ3C[  
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。 nDxz~8  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 bWU' cw  
VpDbHAg  
return l(rhs) = r; $'M!HJxb  
在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。 iqWQ!r^  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: on `3&0,.  
<>rneHl8  
template < typename Tp > m;QMQeGz  
class constant_t hz@bW2S.  
  { rg!r[1c  
  const Tp t; rjYJs*#  
public : Q p3_f8  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} OQJ6e:BGt  
template < typename T > <0!):zraS  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const W/h[A3 `3N  
  { }K|oicpUg  
  return t; |@d\S[~^G  
} NC(~l  
} ; zQd 2  
64tvP^kp  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 8{sGNCvU  
下面就可以修改holder的operator=了 x7[BK_SY  
0\P1; ak%  
template < typename T > Ad_h K O  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const %Q|Atgp  
  { zK@@p+n_#.  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); HG^'I+Yn  
} &Z%?!.4j@  
`b$.%S8uj=  
同时也要修改assignment的operator() ~Mxvq9vaD  
VMWf>ZU  
template < typename T2 > 0@oJFJrO  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } ud('0 r',D  
现在代码看起来就很一致了。 *$g-:ILRuZ  
vr =#3>  
六. 问题2:链式操作 +CNv l  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 X'iWJ8  
其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。 wFZP,fQ9l  
事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。 &tj!*k'  
比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。 4.t-i5  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct %EB/b  
Ysv" 6b}  
template < typename T > vdwsJPFbc  
struct result_1 a&? :P1$  
  { >z@0.pN]7  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; jse&DQ  
} ; S)@j6(HC4  
sQZhXaMa $  
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: 9G2FsM|,  
I; rGD^  
template < typename T > c]!V'#U  
struct   ref WH^%:4  
  { a\*yZlXKs  
typedef T & reference; 0</);g}  
} ; UkFC~17P  
template < typename T > Z,PPu&lmE/  
struct   ref < T &> =rdV ]{Wc  
  { Zj'9rXhrM1  
typedef T & reference; Z *x'+X  
} ; j0q&&9/Jj  
DN6Mo<H  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: #%O0[kd  
l.M0`Cn-%  
template < typename T > Iu=(qU  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const f3y=Wxk[  
  { c-sfg>0^  
  return l(t) = r(t); El8,,E  
} c7H^$_^=  
可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。 y?3; 06y|  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 K{+2G&i  
KMax$  
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 t%8BK>AHvw  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: G 01ON0  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 A,!-{/wc  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 5|)W.*Q  
最后的布局是: d&>^&>?$zh  
                Add 5)X=*I  
              /   \ -XG@'P_  
            Divide   5 GTHt'[t@;  
            /   \ } ^\oCR@  
          _1     3 ~a2}(]  
似乎一切都解决了?不。 !dq.KwL  
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。 kyV8K#}%8  
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}ve,  
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: E!F^H^~$8  
J<lW<:!3]  
template < typename Right > #AY&BWS$  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const {P-):  
Right & rt) const ~&uHbTq  
  { Dw"\/p:-3  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); 7zj{wp!  
} 'Pbr v  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 #5uOx(>  
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。 uXiN~j &Be  
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。 #O&8A  
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。 uQzXfOq  
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。 m]&SNz=  
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? t6t!t*jO  
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: 7d\QB (~  
K (|}dl:  
template < class Action > C,eu9wOT  
class picker : public Action l U]nd[x  
  { 7t3!) a|lI  
public : +ZX{>:vo   
picker( const Action & act) : Action(act) {} }6ldjCT/,  
  // all the operator overloaded Vjpy~iP4B  
} ; vP,n(reM  
7xR\kL.,  
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。 _#8MkW#]~  
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: "J1 4C9u   
"r2 r   
template < typename Right > 2fS:- 8N  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const \b>] 8Un"  
  { ~VB1OLgv#.  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); ?q [T  
} 5:?! =<=  
J .%IfN  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > \{D" !e  
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。 7j{?aza  
),!qTjD  
template < typename T >   struct picker_maker B-mowmJ3dg  
  { )U# K  
typedef picker < constant_t < T >   > result; |':{lH6+1  
} ; _"{Xi2@H  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > .RL=xb|[  
  { {4PwLCy  
typedef picker < T > result; 9tnD=A<PS  
} ; !n%j)`0M  
nr3==21Om4  
下面总的结构就有了: z@j8lv2j1  
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。 H,NF;QPPC  
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。 HbIF^LeY|R  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 Alq(QDs  
至此链式操作完美实现。 @}ZVtrz  
6dYMwMH  
"Y.y:Vv;  
七. 问题3 p K$`$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。 R|Q?KCI&  
8?C5L8)  
template < typename T1, typename T2 > 47B&s   
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 5-A\9UC*@  
  { & nK<:^n  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); ./~(7o$  
} *K; ~!P  
I`#JwMU;m  
很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2: J~- 4C)  
 AOx[  
template < typename T1, typename T2 > " Yy n/  
struct result_2 t`QENXA}  
  { Bbp|!+KP{(  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; q cno^8R  
} ; LH6 vLuf  
}PpUAt~g  
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? _ x*3PE  
这个差事就留给了holder自己。 T^q 0'#/  
    3 gf1ownC  
Qwc"[N4H  
template < int Order > ?h2}#wg  
class holder; 8;X-)&R  
template <> y+q5UC|  
class holder < 1 > WEpoBP CL  
  { V43H /hl  
public : )`}:8y?  
template < typename T > aQ~s`^D  
  struct result_1 D)Dr__x  
  { wA.\i  
  typedef T & result; :@&/kyGH  
} ; y?# Loe  
template < typename T1, typename T2 > DTs;{c  
  struct result_2 +/\6=).\  
  { B erwI 7!=  
  typedef T1 & result; [Nq*BrzF  
} ; 2?i7 UvV  
template < typename T > L0]_X#s>#  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const eQ}4;^;M-  
  { <-0]i_4sK  
  return (T & )r; WPDyu.QD  
} ^C%<l( b  
template < typename T1, typename T2 > ctV,Q3'Z  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const cj@koA'  
  { DL.!G  
  return (T1 & )r1; 'f|o{  
} 3M=  
} ; y?!"6t7&  
T 1t6p&  
template <> J^/p(  
class holder < 2 > CQ2jP G*py  
  { },[}$m %  
public : YoE3<[KD(  
template < typename T > ]R? 4{t4  
  struct result_1 O9p|a%o  
  { uVU)d1N  
  typedef T & result; &?RQZHtg  
} ; P>6{&(  
template < typename T1, typename T2 > aN=B]{!  
  struct result_2 r%N)bNk~  
  { J-4:H gx  
  typedef T2 & result; 'W#D(l9nI  
} ; 1nOCQ\$l  
template < typename T > bN88ua}k{  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const |Ds=)S" K  
  { O1kl70,`R  
  return (T & )r; ]{LjRSV  
} +^<](z  
template < typename T1, typename T2 > cGD(.=  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const \C1nZk?3  
  { ,=N.FS  
  return (T2 & )r2; $7uA%|\  
} HorDNRyu  
} ; p<;0g9,1  
#D|p2L$  
iyog`s c  
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> >。 Xry4 7a )  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: %07SFu#  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: l@:0e]8|o  
$mB;K]m  
return l(i, j) = r(i, j); .{KVMc  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) Lh<).<S  
6aV_@no.C  
  return ( int & )i; hpJ-r  
  return ( int & )j; PYzvCf`?  
最后执行i = j; {}x^ri~  
可见,参数被正确的选择了。 ]+$?u&0?w  
[trwBZ^D~  
bJ;'`sw1  
=I~mKn  
E.>4C[O  
八. 中期总结 2Hv+W-6v  
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: YAmb`CP  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 >"<Wjr8W!$  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 3yXY.>'  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor EZ`{Wnbq  
{}Za_(Y,]  
s|ITsz0,td  
b_):MQ1{  
xP,hTE  
jNy.Y8E&  
九. 简化 FsryEHz  
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。 n-OL0$Xu  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 "g#i'"qnW  
首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种: k;L6R!V  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 D#)b+7N-  
  +-*/&|^等 E+JqWR5  
2. 返回引用。 d^6M9lGU  
  =,各种复合赋值等 MqUH',\3  
3. 返回固定类型。 1!gbTeVlY  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) S Z$Kz n  
4. 原样返回。 *WT`o>  
  operator, >dG[G>  
5. 返回解引用的类型。 N.{D$"  
  operator*(单目) 6MkP |vr6  
6. 返回地址。 ;w[0t}dPl  
  operator&(单目) OydwE  
7. 下表访问返回类型。 #C3.Jef  
  operator[] -D$8  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 m9Hit8f@Q  
  operator<<和operator>> #1G:lhkC  
""|Qtubv  
OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。 ?K\axf>F  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: ZQ0F$J)2~  
:08,JL{  
template < typename Left > }Z,x~G  
struct value_return IB7E}56l  
  { # Vha7  
template < typename T > b>N8F^}~O  
  struct result_1 uR r o?m<  
  { <A'$%`6m  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; # 4PVVu<  
} ; &pp|U}  
d<N:[Y\4l  
template < typename T1, typename T2 > aAA U{EWW  
  struct result_2 o.l- 7  
  { e@OX_t_  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; 9 |vLwQ  
} ; \} :PLCKT  
} ; 5o8EC" 0  
,nB5/Lx  
xlg9TvvI  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait }~e%J(  
H+Sz=tg5  
下面我们来剥离functor中的operator() 3;s\OW`  
首先operator里面的代码全是下面的形式: .h4 \Y A  
Np0u,t%vs  
return l(t) op r(t) ~`:L?Jkb6H  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) 5N&?KA-  
return op l(t) J~UuS+Ufv  
return op l(t1, t2) Tyf`j,=  
return l(t) op Eg3q!J&Z  
return l(t1, t2) op C-[eaHJ'$  
return l(t)[r(t)] 'ub@]ru|  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] $'hEz/  
:A'y+MnK<  
很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式: =zKM=qba  
单目: return f(l(t), r(t)); =$Nq   
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); e;}7G  
双目: return f(l(t)); q(2'\ _`u  
return f(l(t1, t2)); nK%LRcAs  
下面就是f的实现,以operator/为例 QW(Mz Hg  
}@+:\   
struct meta_divide ~1vDV>dpE  
  { [^98fAlz6  
template < typename T1, typename T2 > 7Da`   
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) }2<7%FL  
  { SJ>vwmA4  
  return t1 / t2; d,n 'n  
} [e}]}t8m  
} ; (c &mCJN  
>e[i5  
这个工作可以让宏来做: (jl D+Y_  
6MMOf\   
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ BeoDKdAwY  
template < typename T1, typename T2 > \ JHTSUq  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; Hn+~5@.  
以后可以直接用 !NvI:C_4|  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) l3I:Q^x@  
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 r:ptQo`1-  
(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。。。) >_"an~Ss  
|Uh  
"]b<uV  
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 D!-g&HBTC  
FZslv"F  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > <s<n  
class unary_op : public Rettype KEjWRwN  
  { O5nD+qTQ#  
    Left l; .MoU1n{Yc  
public : RO/FF<f  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} GH:jH]u!V  
{go;C}  
template < typename T > Xg!{K3OS  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const MC.) 2B7  
      { ofw3S |F6  
      return FuncType::execute(l(t)); qm8B8&-  
    } JNXq.;:`Q  
CSq4x5!_7>  
    template < typename T1, typename T2 > \B,@`dw  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const iE^84l68  
      { G.a bql  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); h-<81"}j1  
    } pm0{R[:T7  
} ; Ata:^qI  
UJ7*j%XQz_  
%oa-WmWm  
同样还可以申明一个binary_op 3>`mI8 $t  
}"%?et(  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > ARwD~ Tr  
class binary_op : public Rettype HjD8u`qQ  
  { hxd`OG<gF  
    Left l; Eq9x2  
Right r; ;m{1 _1  
public : BdblLUGK#  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} cZU=o\  
k(7&N0V%zz  
template < typename T > iYm-tsER;  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ']z{{UNUN  
      { YdC6k?tzS  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); rkCx{pe9  
    } n QZwC  
hwBfdZ  
    template < typename T1, typename T2 > 9YQb &  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const e+ BQww  
      { Z|j>gq  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); [KaAXv .X  
    } P& -Qc  
} ; <~'"<HwtK  
`FDiX7M  
'+!1Y o'G  
很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮 suiS&$-E  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 A,hJIe  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) cyv`B3}  
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。 Z=Y& B>:[  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! JZ*/,|1}EC  
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。。。 BmMGx8P  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 6x[}g  
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) A_ N;   
下面是修改过的unary_op ZC`wO%,  
KNpl:g3{<Q  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > yyRiP|hJ  
class unary_op Ln<`E|[29  
  { =eXU@B  
Left l; A) %/[GD2  
  )j(7]uX`  
public : OXSmt DvJ  
1;r|g)VM  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} [-k  
m^f0V2M_  
template < typename T > (%e .:W${  
  struct result_1 9_rYBX  
  { NAQAU *yP  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; #Z`q+@@ ]A  
} ; AFDq}*2Qb  
G"U9E5O  
template < typename T1, typename T2 > YYl4"l  
  struct result_2 ~tUl}  
  { kmsb hYM)  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; eH3JyzzP,  
} ; &5spTMw8  
O-~ 7b(Z  
template < typename T1, typename T2 > &<5zqsNJ\a  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const EZy)A$|  
  { QP^Cx=  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); l7259Ro~  
} ]&xk30  
otl0J Ht*+  
template < typename T > _jI,)sr4ic  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const AOWmzu{zw  
  { |\<`Ib4j  
  return OpClass::execute(lt(t)); ~'iHo]9O  
} '()xHEGl3  
}=UHbU.n~!  
} ; ?'Xj g#}<  
F2dHH^  
ogtEAv~e7N  
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 rEnQYz  
好啦,现在才真正完美了。 U;V7 u/{  
现在在picker里面就可以这么添加了: 9T}pT{~V  
4(~L#}:r!  
template < typename Right > 8'.Hyy@;  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const ?'#` nx(!  
  { !M]uL&:  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); `H_3Uc  
} $L>@Ed<  
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。 pV +|o.<C  
+0%w ;'9z  
HU }7zK2  
_ Yx]_Y9I  
YTX,cj#D^&  
十. bind i]y<|W)Q3  
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。 :O?MSS;~  
先来分析一下一段例子 FLCexlv^  
a| x.C6P e  
axRV:w;E<  
int foo( int x, int y) { return x - y;} [b<oDX#  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 |zNX=mAV  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 _AYK435>N  
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。 o\<ULW*  
我们来写个简单的。 *@r/5pM2}  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: }bpQq6ZF  
对于函数对象类的版本: +L| ?~p`V  
M~#gRAUJ  
template < typename Func > %@ODs6 R0  
struct functor_trait mpEK (p  
  { nFg~< $d  
typedef typename Func::result_type result_type; !/*\}\'4  
} ; r CHl?J  
对于无参数函数的版本: )!Z*.?  
?|C2*?hZ+  
template < typename Ret > H8^(GUhyp  
struct functor_trait < Ret ( * )() > eRstD>r  
  { uk]$#TV*q>  
typedef Ret result_type; ua Gk6S  
} ; +I:Unp  
对于单参数函数的版本: };bEU wGWf  
C12Fl  
template < typename Ret, typename V1 > Nw/  ku  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > eKLZt%=  
  { `$<.pOm  
typedef Ret result_type; |'8Nh  
} ; Nk 8B_{  
对于双参数函数的版本: c|B('3h  
18d4fR   
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > 4 Y9`IgQ  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > #u(^0' P  
  { ]G= L=D^cK  
typedef Ret result_type; UWJ8amA  
} ; IH&|Tcf\  
等等。。。 7P5)Z-K[  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy VT`^W Hu  
F>6|3bOR  
template < typename Func > b:m88AG  
struct func_return gNrjo=  
  { [{,T.;'<j  
template < typename T > wY % }  
  struct result_1 \?ZB]*Fu  
  { sA/D]W.P  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; "]x'PI 4J  
} ; 5iw<>9X*  
fLD, 5SN  
template < typename T1, typename T2 > ~i{(<.he  
  struct result_2 >d*@_ kJM  
  { !bx;Ta.  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; e8!5 I,I  
} ; 8oseYH  
} ; ")5":V~fN  
Al^d$FaF  
J26 VnK  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 {n.PF8A5X  
:$|HNeDO  
template < typename Func, typename aPicker > ;_I8^?d  
class binder_1 S-b/S5  
  { ?V.cOR`6  
Func fn; w\u=)3qyVV  
aPicker pk; 8)3*6+D  
public : cN6X#D  
EhvX)s  
template < typename T > %y[h5*y*  
  struct result_1 DGF5CK.O  
  { CL;}IBd a  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; ~2N"#b&J  
} ; J#(LlCs?@c  
j#x6  
template < typename T1, typename T2 > RFcv^Xf  
  struct result_2 9uO 2Mm  
  { IGQFtO/x  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; .bg~>T+<  
} ; ~?Pw& K2  
6OIte -c  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} fu ,}1Mq#  
, WYPU  
template < typename T > 70nqD>M4  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const u@M,qo`  
  { ]Sz:|%JP1  
  return fn(pk(t)); e}7lBLK]*  
} n\'4  
template < typename T1, typename T2 > yYYSeH  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const E GS)b  
  { (gU!=F?#m  
  return fn(pk(t1, t2)); T/~f~Zz  
} Bahm]2  
} ; |F[+k e  
k5e;fA/w  
50wulGJud  
一目了然不是么? ]7BvvQ  
最后实现bind 5d^sA;c  
5m 4P\y^a  
MrFQ5:=  
template < typename Func, typename aPicker > Y =I'czg  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk)  A,<E\  
  { fOGFq1D  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); P>D)7 V9Hh  
} R| , g<  
8MtGlW%Eh  
2个以上参数的bind可以同理实现。 "m8^zg hL  
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。 @n /nH?L  
$( kF#  
十一. phoenix "|q& ea rc  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: M"Hf :9Rk  
ZJJY8k `  
for_each(v.begin(), v.end(), hWLA<wdb  
( lgy <?LI\  
do_ !i}w~U<  
[ 8/cX]J  
  cout << _1 <<   " , " 5Ln,{vsv  
] G~[x 3L'  
.while_( -- _1), 1n8/r}q'H  
cout << var( " \n " ) [ l??A3G  
) H$t_Xw==  
); &PHTpkaam  
-@2iaQ(5a2  
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: ltSU fI  
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 k]|~>9eY]  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 $8h%a 8I  
那么我们就照着这个思路来实现吧: o5PO =AN  
/Cr%{'Pzk  
xLajso1g69  
template < typename Cond, typename Actor > o:'MpKm  
class do_while )dw'BNz5hT  
  { *:7rdzn  
Cond cd; }R2u@%n{  
Actor act; J]'zIOQ  
public : ^uc=f2=>,  
template < typename T > {}n^cq  
  struct result_1 iWkWR"ys y  
  { h,N?Ab'S  
  typedef int result_type; adcE'fA<_  
} ; EME|k{W  
;JT-kw6l5K  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} `$ 9x1dx  
Ll't>)  
template < typename T > qInR1r<  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 9W5lSX#^;  
  { *N<]Xy @  
  do ,ZNq,$j  
    { ;igIZ$&  
  act(t); "HIRTE;&  
  } sl l\g  
  while (cd(t)); Z5n1@a __  
  return   0 ; 9$w.9`Py  
} qe#tj/aZ  
} ; 0[(8   
? OM!+O  
!f [_+CD  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). <'oQ \eB  
代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。 H*R"ntI?w  
其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。 Bsvr?|L\  
因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。 IEi^kJflU  
下面就是产生这个functor的类: uGGt\.$]s  
90rol~M&  
=UQ3HQD  
template < typename Actor > \}b%E'+_T  
class do_while_actor vvMT}-!  
  { CAhXQ7w'Z  
Actor act; r l%  
public : 7JH6A'&  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} wwZ,;\  
$s:aW^k  
template < typename Cond > \M^bD4';>  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; rM%1GPVob  
} ; 4+8@`f>s  
f$$/H>MJ  
"KpGlY?^  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 H7n>Vx:L-  
最后,是那个do_ Q)h(nbbVak  
C1)!f j=  
J ZS:MFA  
class do_while_invoker r#a=@  
  { oG\Vxg*  
public : 2[W&s&  
template < typename Actor > a;+9mDXx:  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const lL3U8}vn  
  { +r2-S~f3N  
  return do_while_actor < Actor > (act); CA~-rv  
} ?6U0PChy  
} do_; {EQOP]  
g) jYFfGfH  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? chX"O 0?"  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 }Sv:`9=  
最后来说说怎么处理break和continue T0)@pt7>  
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。 DTL.Bsc-.  
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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