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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda /`R dQ<($  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 0QR.   
在C++中,STL的很多算法都要求使用者提供一个函数对象。例如for_each函数,会要求用户提供一个表明“行为”的函数对象。以vector<bool>为例,如果想使用for_each对其中的各元素全部赋值为true,一般需要这么一个函数对象, %}F"*.  
zPQ$\$7xB  
om7`w ]  
 6`"ZsO  
  class filler 4!2SS  
  { f8!l7{2%q  
public : sfC@*Y2XT  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} ;Prg'R[o;  
} ; FT_k^CC  
b]dxlj} <  
)[DpK=[N^p  
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: fNEz  
|E|T%i^}./  
' PL_~  
s?<!&Y  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); +UaO<L  
kv%)K'fU4  
d H_2 o  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。  oUS ,+e  
nh|EZp]  
Spc&X72I  
R`7n^,  
二. 战前分析 c'lIWuL)  
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。 B'/Icg.T  
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 Q=XA"R  
ok=40B99T  
={xqNRVd  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); D JJZJ}7  
  /* --------------------------------------------- */ YlB["@\[B  
vector < int *> vp( 10 ); 5@.zz"o.`  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); 0hZxN2r  
/* --------------------------------------------- */ >%i9oI<)  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); Dtt\~m;AR  
/* --------------------------------------------- */ j@V $Mbv  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); \#_@qHAG  
  /* --------------------------------------------- */ n% U9iwJ.  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); UNY@w=]<  
/* --------------------------------------------- */ k7b(QADqUU  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); 7C YH'DL  
_6J<YQK  
9H8=eJd  
[Z% l.  
看了之后,我们可以思考一些问题: <mn-=#)  
1._1, _2是什么? &X7ttB"#h  
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。 ,{TQ ~LP  
2._1 = 1是在做什么? t*rp3BIG  
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。 EUXV/QV{  
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。 iGyVG41U  
ec`>KuY  
8ipW3~-4  
三. 动工 z,os MS  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: 0c-QIr}m  
2:n|x5\H  
)PHl>0i!  
;_w MWl0F  
template < typename T > ],$6&Cm  
class assignment &?v#| qIh  
  { {z-NlH  
T value; }7&\eV{qU  
public : 4Z],+?.[  
assignment( const T & v) : value(v) {} H7J`]nr6  
template < typename T2 > $TFTIk*uU  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } lWIv(%/@  
} ; I@+lFG   
,$o-C&nC  
_4~k3%w\`l  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 gnYnL8l`J  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment IS .g);Gj  
*;Ak5.du  
}1@n(#|c  
`2sdZ/fO  
  class holder .k p $oAL  
  { ^]KIgGv\  
public : V_{vZ/0e  
template < typename T > 0U9+  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const s%FP6u7[i  
  { E]1\iV  
  return assignment < T > (t); $To 4dJb  
} =tLU]  
} ; Ml8E50t>;  
y}Ck zD  
i:\bqK  
由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上: 6_pDe  
+|)zwe  
  static holder _1; Z<w,UvJa  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 >_n:_  
4b]IazL)  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 );  9F/|`  
而不用手动写一个函数对象。 1g+LF[*-~  
(tgEa{rPAP  
WvIK=fdZ$  
u_h=nk  
四. 问题分析 #^"hqNwA  
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。 (}VuiNY<3  
1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。 U[blq M  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 @F>[DW]O  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 nm<L&11  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 p, !1 3X  
(Be$$W  
五. 问题1:一致性 R %Rv  
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?| N=hSqw[  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 3`mC"a b /  
::kpl2r\c  
struct holder B'NS&7+].  
  { 9)1P+c--  
  // Bb$S^F(Xq  
  template < typename T > Rv0-vH.n  
T &   operator ()( const T & r) const Qf/j:  
  { tzx:*  
  return (T & )r; Rs`Vr_?Hk  
} +>n. T  
} ; sxf}Mmsk  
ADuZ}]  
这样的话assignment也必须相应改动: *'kC8 ZR5  
/W7&U =d9  
template < typename Left, typename Right > aY3pvOV  
class assignment s{b0#[  
  { 1Kp?bwh"u  
Left l; 0V{>)w!Fo  
Right r; $%lHj+(  
public : g{rt^B  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} I8XGU)  
template < typename T2 > yz54:q?  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } c%o5 E%  
} ; I^6c 0`  
L5hQdT/b$  
同时,holder的operator=也需要改动: W66}\&5  
9aW8wYL~b  
template < typename T > R4hav  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const 7Y|Wy Oq  
  { #g5't4zqx  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); "j *fVn  
} _N[^Hl`\  
m-Mhf;  
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。 PX+"" #  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 p\4h$."  
NZC<m$')  
return l(rhs) = r; U"jUMOMZ;  
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。 <m|FccvQ  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: Vs2v j  
krnvFZRTQ  
template < typename Tp > N^nDWK  
class constant_t d!a2[2Us  
  { BxW||O|_N"  
  const Tp t; =|DkD- O  
public : $i5G7b  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} s.k`];wo  
template < typename T > _rWTw+ L  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const (7 ]\p  
  { {Tjtj@-  
  return t; K6 PC&+x  
} ^MF=,U'8  
} ; 4AG&z,[  
[qc6Q:  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 z{<q0.^EFh  
下面就可以修改holder的operator=了 Lx4H/[$6D  
l,~ N~?  
template < typename T > ;NvhL|R  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const {Hrr:hC  
  { OP\^c  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); O~c+$(  
} tPMg Z  
r;5 AY  
同时也要修改assignment的operator() ]VO,} `  
]xVL11p  
template < typename T2 > }J4BxBuV8  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } |iF1 A  
现在代码看起来就很一致了。 H f`&&  
l.Lc]ZpB  
六. 问题2:链式操作 tL|L"t_5x  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 p]J]<QaZD  
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。 Cys/1DkE  
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。 u8$~N$L  
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。 PhI{3B/  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct .*clY  
42H#n]Y  
template < typename T > -qr:c9\px  
struct result_1 g*\v}6 h  
  { oG U.U9~!  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; o 2$<>1^  
} ; d<^6hF  
8?]%Q 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: UVvt&=+4  
r.W"@vc>  
template < typename T > Jg?pW:}R  
struct   ref x Ps& CyI  
  { Sd/d [  
typedef T & reference; LqH?3):  
} ; &nY2u-Q  
template < typename T > :5qqu{GL  
struct   ref < T &> e>s.mH6A  
  { ^AC+nko*  
typedef T & reference; lj%;d'  
} ; [s& y_[S  
CH|g   
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: N'q/7jOy  
fjzr8vU}C  
template < typename T > zv3<i (  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const !IrKou)/_  
  { 5juCeG+Z  
  return l(t) = r(t); sC'A_-'  
} TQyFF/K  
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。 +k"8e?/e.  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 q'U-{~q%  
H#d! `  
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 w2mlqy2L  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: S@rsQ@PA  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 FPM}:c4  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 ,_7tRkn  
最后的布局是: r+WPQ`Ar  
                Add #)c;i<Q3S  
              /   \ trNK9@wT)  
            Divide   5 -_H2FlB  
            /   \ qy0_1xT-  
          _1     3 1\9BO:<K  
似乎一切都解决了?不。 {:q9:  
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。 #'{PY r  
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。 laIC}!  
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: P#'DGW&W0  
\6PIw-)  
template < typename Right > g\mrRZ/?  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const SGT-B.  
Right & rt) const "}Sid+)<  
  { f0s<Y  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); ^IegR>  
} [!|d[  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 !t [%'!v  
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。 BsG[#4KM:  
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。 KARQKFp!C>  
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。 LZ<( :S  
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。 >w2WyYJYH  
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? x'PjP1  
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: 'jO-e^qT  
u\\niCNA  
template < class Action > mJ#B<I'  
class picker : public Action j~<iTLM  
  { 4)S?Y"Bs  
public : 7m)ykq:?  
picker( const Action & act) : Action(act) {} zAdVJ58H  
  // all the operator overloaded 9kiy^0 7G  
} ; InGbV+ I  
lb XkZ,  
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。 Z.#glmw^=R  
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: G"R>aw  
`x^,k% :4  
template < typename Right > 6xQe!d3>s3  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const fP4IOlHkE  
  { a5g{.:NfO  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); RwLdV+2\R`  
} ^oZs&+z  
L,ey3i7a\  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > 61;5Yo  
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。 Wn</",Gf  
1OGv+b)  
template < typename T >   struct picker_maker g KY ,G  
  { wEn&zZjx  
typedef picker < constant_t < T >   > result; ktJLp Z<0O  
} ; 79fyn!Iz<  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > SCC/ <o  
  { z Clm'X/  
typedef picker < T > result; \.-y LS.  
} ; Y:Tt$EQ  
nylIP */  
下面总的结构就有了: ~Am %%$  
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。 5m;wMW<  
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。 zEL[%(fnc  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 Ljs(<Gm)-  
至此链式操作完美实现。 p%qL0   
B=xZkc  
Cjb p-  
七. 问题3 !ef)Ra-W  
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。 V0&QEul  
t|XC4:/>T  
template < typename T1, typename T2 > by3kfY]4s  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const x \{jWR%  
  { -5B([jHgR  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); `6F8Kqltr  
} 9W r(w  
~Q\uP(!D  
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%$.D(/  
DcM+K@1E4^  
template < typename T1, typename T2 > `SbX`a0p2  
struct result_2 T$B4DQ  
  { ;a77YL TQ  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; &3/H P)*<]  
} ; YLd%"H $n  
`I<|*vW u  
显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢? #FM 'S|  
这个差事就留给了holder自己。 E8 )*HOT_T  
    30-w TcG  
fxa^SV   
template < int Order > / 1GZN *I  
class holder; FAGVpO[  
template <> U9OF0=g  
class holder < 1 > aM1JG$+7G  
  { cHd39H9  
public : d$ 7 b  
template < typename T > )y Y;%  
  struct result_1 a"N_zGf2$  
  { Vp94mi#L }  
  typedef T & result; 1T`"/*!  
} ; L{Zy7O]"d  
template < typename T1, typename T2 > M:M<bz Vu  
  struct result_2 0Jif.<  
  { zW&W`(  
  typedef T1 & result; ^(B*AE.  
} ; "61n?Z#,M[  
template < typename T > sZ$ ~abX  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const D(GHkS*0q  
  { >FhBl\oIi  
  return (T & )r;  X;g|-<  
} v2g+o KO]  
template < typename T1, typename T2 > tr+~@]I+  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const ~+ur*3X  
  { /PS]AM  
  return (T1 & )r1; sP8B?Tn1W  
} arrcHf 4O  
} ; o%7yhCY  
?2Dz1#%D  
template <> p.olXP  
class holder < 2 > ?uv%E*TU  
  { 2F]MzeW  
public : s o s&  
template < typename T > 34+}u,=  
  struct result_1 Fb-TCq1y#  
  { 6<6_W#  
  typedef T & result; +r"$?bw '  
} ; ,iy   
template < typename T1, typename T2 > k$/].P*!  
  struct result_2 <GEn9;\  
  { BW[K/l~"$:  
  typedef T2 & result; K.Ir+SB  
} ; 548BM^^"r  
template < typename T > djM=QafB:C  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const "yk%/:G+  
  { 2 {0VyLx  
  return (T & )r; {F[Xe_=#"  
} Pl>t\`1:|A  
template < typename T1, typename T2 > BO|Jrr>  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const -Ox HQ  
  { a#=-Aj-  
  return (T2 & )r2; =7> ~u  
} l{g( z !  
} ; >kT~X ,o  
=uTV\)  
>Fh@:M7z  
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> >。 '@P[fSQ  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: Ckp=d  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: Qa+gtGtJ  
UQ?8dw:E~  
return l(i, j) = r(i, j); ?HTwTi 5!)  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) /|f]L9)2<  
e^TF.D?RS  
  return ( int & )i; +V^_ksi\  
  return ( int & )j; f ;JSP  
最后执行i = j; RCr:2 Iz  
可见,参数被正确的选择了。 i :72FVo  
8!fw Xm  
|Rc#Q<Vh|  
0XNb@ogo  
&2J|v#$F  
八. 中期总结 :W"ITY(  
目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事: 2)YLs5>W%  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 5**xU+&  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 ua-p^X`w  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor W#Z]mt B  
R >TtAm0N  
FqfeH_-U  
Yaqim<j  
fz*6 B NJ  
kCV OeXv  
九. 简化 DQd&:J@?  
很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。 8*X8U:.0o  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 K"61i:F  
首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种: ececN{U/  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 =*I9qjla[?  
  +-*/&|^等 E;N8{Ye_  
2. 返回引用。 F(9T;F  
  =,各种复合赋值等 <Coh &g_  
3. 返回固定类型。 *0@e_h  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) /VQ<}S[k}-  
4. 原样返回。 x,+zw9  
  operator,  hT[O5  
5. 返回解引用的类型。 vEkz 5$  
  operator*(单目) vjb{h'v  
6. 返回地址。 :Pv{ E  
  operator&(单目) js j" W&J  
7. 下表访问返回类型。 LCt m@oN  
  operator[] o <y7Ut  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 .?qS8:yA  
  operator<<和operator>> c<=1,TB"-_  
'E9jv4E$n  
OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。 'JydaF~>  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: !VW#hc \A5  
?`xId;}J#7  
template < typename Left > Ty m!7H2  
struct value_return '@FKgy;B)-  
  { sx;1V{|g  
template < typename T > y< 84Gw_  
  struct result_1 5o?bF3  
  { R= l/EK  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; .gB*Y!c7  
} ; 9ccEF6o0=  
VCIG+Gz  
template < typename T1, typename T2 > uv$y"1'g  
  struct result_2 >}iYZ[ V  
  { 51A>eU|  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; j<[<qU:  
} ; uAP|ASH9T  
} ; Lqt]  
[ 6M8a8C  
rv+"=g  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait kciH  
{pqm&PB04  
下面我们来剥离functor中的operator() 8r5j~Df  
首先operator里面的代码全是下面的形式: WE3l*7<@  
<H.Ml>q:r  
return l(t) op r(t) Z1&8 U=pax  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) \6o ~ i  
return op l(t) d%<Uh(+:  
return op l(t1, t2) 8p5u1 ;2  
return l(t) op <B)lV'!Bd  
return l(t1, t2) op QS[%`-dR2  
return l(t)[r(t)] *N't ;  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] 5%9& 7  
^;'3(m=  
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: 3KGDS9I  
单目: return f(l(t), r(t)); _\[Zr.y  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); 3Cpix,Dc  
双目: return f(l(t)); /<@oUv  
return f(l(t1, t2)); ?D#Vha  
下面就是f的实现,以operator/为例 ']V 2V)t  
 h /on  
struct meta_divide fQ<V_loP.@  
  { 'vXrA  
template < typename T1, typename T2 > 7w9) ^  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) b3Do{1BV  
  { *@yYqI<1a  
  return t1 / t2; Kh27[@s  
} PpbW+}aCF  
} ; F](kU#3"S  
"*UHit;"+{  
这个工作可以让宏来做: 1iUy*p65:  
BQm H9g|2  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\  `=oN&!  
template < typename T1, typename T2 > \ R{.ku!w  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; DY1o!thz)  
以后可以直接用 bygwoZ<E  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) !=ZbBUJF  
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 WHU& 9N  
(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。。。) .; :[sv)  
)%*uMuF  
IE3GM^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 ^CX~>j\(  
J=() A+  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > uvT]MgT  
class unary_op : public Rettype `jP6;i  
  { DJeG  
    Left l; b.$Gc!g  
public : rK];2[U  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} u+hzCCwtR  
T\OLysc  
template < typename T > z*:^*,  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const u ; I5n  
      { }lhJt|qc  
      return FuncType::execute(l(t)); /q8n_NR  
    } \OOj]gAe  
vQA: \!  
    template < typename T1, typename T2 > tvP"t{C6,  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const JTx&_Ok#  
      { 't wMvm  
      return FuncType::execute(l(t1, t2));  pCv=rK@  
    } 2+0'vIw}  
} ; Hf#/o{=~}  
A\WgtM  
%6 Bt%H  
同样还可以申明一个binary_op fuQ? @F  
Ehg5u'cj  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >  Y]P]^3  
class binary_op : public Rettype R:11w#m7w  
  { HdVGkv/  
    Left l; 6zyozJA  
Right r; I9_tD@s"(  
public : )PZ'{S  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} e KET8v[  
0?k/vV4  
template < typename T > JrO2"S  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const O GSJR`yT  
      { <UeO+M(  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); /z6NJ2jb  
    } ]e R1 +Nl  
|FH/Q-7[  
    template < typename T1, typename T2 > an.)2*u  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const jh9^5"vQ  
      { "{|9Yis=  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); r%F{1.  
    } 'H:lR1(,  
} ; !qT.D:!@zF  
b bX2D/  
6M F%$K3  
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 tFXG4+$D  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 Ot5 $~o  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) .hnGHX  
那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。 8\/E/o3  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! ^KmyB6Yg  
如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。 BT >8  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 Z3=t"  
这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan) Es1Yx\/:  
下面是修改过的unary_op }wz )"  
zS]Yd9;X1  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > B$aboL2  
class unary_op  !1;DRF  
  { J %URg=r  
Left l; u JGYXlLE  
  }Z"<KF  
public : ^2XoYgv  
&H<-joZ)Z\  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} ` Y"Rh[C  
!ZHPR:k|  
template < typename T > FX 0^I 0  
  struct result_1 n~k;9`  
  { uG~%/7Qt{  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; 'Q?nU^:F#  
} ; IKH#[jW'IB  
5Tkh6s  
template < typename T1, typename T2 > =]E;wWC  
  struct result_2 j?#S M!f  
  { e$fxC-sZ  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; c(i-~_  
} ; s9zdg"c'  
0O|T\E8 e  
template < typename T1, typename T2 > e%o6s+"  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const >DpnIWn  
  { rQ LNo,  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); pO4}6\1\  
} ?E=&LAI#  
3T%WfS+  
template < typename T > aa8WRf  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const /&Khk #  
  { 8tY],  
  return OpClass::execute(lt(t)); rer=o S  
} iE0A-;:5  
y;3vr1?  
} ; S2w|\"  
G/bWn@  
5,|^4 ZA  
该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug -aXV}ZY"  
好啦,现在才真正完美了。 Rq<T2}K  
现在在picker里面就可以这么添加了: eZk [6H  
7?dB&m6W  
template < typename Right > n@Y`g{{e~  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const z{7&=$  
  { fOF02WP^  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); ~W_m<#K(  
} #92 :h6  
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。 A !x" *  
8J7 xs6@  
]@)X3}"!  
z ~T[%RjO  
@_YlHe&W  
十. bind y!h$Z6.  
既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。 g < M\zD  
先来分析一下一段例子 l!EfvqWX  
,0[bzk  
==l p\  
int foo( int x, int y) { return x - y;} YR=<xn;m.  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 cL7je  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 p9y "0A|  
可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。 RgZBh04q  
我们来写个简单的。 &NL=Bd  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: pdngM 8n  
对于函数对象类的版本: w$u=_  
dc|"34;^"  
template < typename Func > T4F}MVK  
struct functor_trait { %vX/Ek  
  { ;lB%N t<,  
typedef typename Func::result_type result_type; t:9}~%~  
} ; g~S>_~WL  
对于无参数函数的版本: Eo!1 WRruF  
a]Bm0gdrO  
template < typename Ret > 9N:Bu'j&/  
struct functor_trait < Ret ( * )() > u I}S9  
  { "@;q! B.qo  
typedef Ret result_type; (dLt$<F  
} ; c5+oP j  
对于单参数函数的版本: pej/9{*xg(  
ICN>8|O`&  
template < typename Ret, typename V1 > }3!83~Qbx  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > snK$? 9vh  
  { &HNJ '  
typedef Ret result_type; wWKC.N  
} ; }5z6b>EI9a  
对于双参数函数的版本: FVPhk2  
@0;9.jml,  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > y{0`+/\`  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > ! k)}p_e  
  { ;XMbjWc  
typedef Ret result_type; Zrr3='^s  
} ; cZuZfMDM  
等等。。。 4_ztIrw  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy q.yS j  
x }[/A;N  
template < typename Func > <UQaRI[55  
struct func_return / V+&#N  
  { tO~DA>R  
template < typename T > M}k )Ep9  
  struct result_1 mL?9AxO  
  { >0k7#q}O  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; 7hZCh,O  
} ; 2Vxr  
@NWjYHM[`  
template < typename T1, typename T2 > 2`Ub;Nn29  
  struct result_2 4_Tx FulX.  
  { [ dpd-s  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; s#/JMvQ#  
} ; s^TF+d?B  
} ; \rY|l  
iNUisl  
.]6_  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 CkE@ Ll3Z  
9$c0<~B\  
template < typename Func, typename aPicker > P%z\^\p"5  
class binder_1 <W2}^q7F^  
  { }L^Yoq]  
Func fn; IsxPm9P2<  
aPicker pk; (cAv :EKpo  
public : ^W5rL@h_  
bo '  
template < typename T > a,b ;H(em  
  struct result_1 i[`nu#n/  
  { Q6 @}t&k4C  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; =G]} L<  
} ; GMU.Kt  
$~`a,[e<  
template < typename T1, typename T2 > =24)`Lyb  
  struct result_2  TOdH  
  { A)Wp W M  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; "#z4  
} ; ck>|p09q'9  
5V!L~#  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} TS^(<+'  
l~!Tnp\M  
template < typename T > 7Te`#"  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const C(Ujx=G+3  
  { "(PJh\S>S  
  return fn(pk(t)); 3Q*K+(`{  
} r5%K2q{  
template < typename T1, typename T2 > #F@53N  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const !f-mC,d  
  { 5\8Ig f>  
  return fn(pk(t1, t2)); m8,P-m  
} H_sLviYLu  
} ; {>tgNW>)  
qUA&XUJ  
VJJGTkm  
一目了然不是么? I~H:-"2  
最后实现bind +8Yt91   
; 29q  
!SEHDRp  
template < typename Func, typename aPicker > $'btfo4H  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) LbOjKM^-  
  { &>\E >mJ  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); x^^;/%p  
} O9wZx%<  
-U)6o"O_CV  
2个以上参数的bind可以同理实现。 aF2 eGh  
另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。 #~*fZ|sq+3  
+6@".<  
十一. phoenix hAi50q;z  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: fp|!LU  
EQ1wyKZS2g  
for_each(v.begin(), v.end(), 28JWQ%-  
( &1YAPxX  
do_ A]`63@-.  
[ wr,X@y%(!  
  cout << _1 <<   " , " i`Fg kABw  
] |B<+Y<)f^  
.while_( -- _1), VJ;n0*/  
cout << var( " \n " ) *X8<hYKZq  
) vT"T*FKh:  
); J @C8;]  
|VbF&*v`  
是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧: rD<G_%hP  
首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor N(q%|h<Z/=  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 9:"%j  
那么我们就照着这个思路来实现吧: He}qgE>Us  
0M(\xO  
li;Np5P  
template < typename Cond, typename Actor > +RQlMAB  
class do_while -1d2Qed  
  { sCU<1=   
Cond cd; u'M \m7  
Actor act; 3$[!BPLFO  
public : :"7V,UP @  
template < typename T > }+G6`Zd  
  struct result_1 5 BR9f3}  
  { gfG Mu0FjB  
  typedef int result_type; )pLde_ k  
} ; Zc(uK{3W-  
wG6>.`:  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} hd1(q33  
iI ji[>qz  
template < typename T > Tn,'*D@l  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const S {gB~W  
  { &l2oyQEF)  
  do }md[hiJ  
    { .P+om<~B  
  act(t); PCDsj_e  
  } <3zA|  
  while (cd(t)); +F$c_ \>  
  return   0 ; n,}\;Bp  
} Fl<|/DCg  
} ; fBBNP)  
7.-Q9xv  
f{MXH&d 1\  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). ,<s'/8Ik  
代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。 [t/7hx"2t  
其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。 pYIm43r H  
因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。 VSP6osX{  
下面就是产生这个functor的类: Wcd;B7OH  
4^\5]d!  
8gWifx #N  
template < typename Actor > CIAHsbn.A  
class do_while_actor Lb;:<  
  { SVWtKc<  
Actor act; 4%>iIPXi.(  
public : d6,SZ*AE  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} 2iC7c6hc  
_]:wltPv  
template < typename Cond > U;p"x^U`  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; Lpd q^X  
} ; 2<53y~Yi%  
g>)&Q >}=W  
:@# '&(#~  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 c+$alw L~  
最后,是那个do_ O& k+;r  
? hU0S  
GyQu?`  
class do_while_invoker s)X'PJ0&Bs  
  { ``KimeA~  
public : 'oSs5lW  
template < typename Actor > k/bY>FY2r  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const MebL Y $&8  
  { F_0vh;Jo  
  return do_while_actor < Actor > (act); TY}9;QL:  
} ' k[d&sR  
} do_; +EG?8L,z  
[)UL}vAO\q  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? VsEMF i=  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 F;$z[z  
最后来说说怎么处理break和continue 7 -yf  
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。 pv);LjF  
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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