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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda ~JT`q: l-q  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 p< 7rF_?W0  
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, Pvc)-A  
gD9CA*  
-TF},V~  
I{89chi  
  class filler q`1tUd4G  
  { #kv9$  
public : }_nBegv  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} rRRh-%.RU  
} ; .V hU:_u  
t`8Jz~G`  
JKZVd`fF  
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: G`!,>n 3  
a51(ySC}<s  
v WXo#  
th{f|fm62  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); G3_7e A#;  
=`3r'c  
l ms^|?  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 i{fw?))+  
=MqEbQn{C3  
D`p2aeI  
RnkV)ed(  
二. 战前分析 zIF1A*UH  
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。 %@PcQJg U<  
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 N/o?\q8  
dHY@V> D'-  
PA^*|^;Xh  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); > SZ95@Oh  
  /* --------------------------------------------- */ <9]"p2  
vector < int *> vp( 10 ); E <yQB39  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); (d &" @  
/* --------------------------------------------- */ 4BMu0["6|s  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); f/sz/KC]~  
/* --------------------------------------------- */ &MX&5@ Vu  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); U<=TAWZ@  
  /* --------------------------------------------- */ gveGBi  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); |B (,53  
/* --------------------------------------------- */ aG7Lm2{c"  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); OAkqPG&w  
GG#-x$jK  
vE[d& b[  
vu.ug$T  
看了之后,我们可以思考一些问题: Aa9l-:R  
1._1, _2是什么? `lY-/Ty  
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.?dT |A  
2._1 = 1是在做什么? a0ms9%Y;Q[  
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。 pss')YP.  
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。 UT@Qo}:  
t XzuP_0  
<IZr..|O  
三. 动工 t 9(,JC0  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: q,sO<1wAT\  
D!* SA  
CRo @+p10  
QO$18MBcc  
template < typename T > <@M5 C -hH  
class assignment ^h_rE |c  
  { KYTXf+oh  
T value; Zdrniae ah  
public : e[fld,s  
assignment( const T & v) : value(v) {} i`i`Hu>  
template < typename T2 > htYfIy{5w  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } =4)8a"7#.  
} ; w%wVB/(  
[ (Y@  
%Ok#~>c  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 7 :\J2$P  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment pp|$y\ZzB  
6U).vg<  
MZ)lNU l  
|3k r*#  
  class holder .P8m%$'N  
  { k'X"jon  
public : xRZ K&vkKE  
template < typename T > "X<V>q$0~c  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const p+Yy"wH:h{  
  { iu=@ h>C  
  return assignment < T > (t);  =glG |  
} + $M<ck?Bo  
} ; XFFm 'W6@  
+v%+E{F$+  
.5HD i-  
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: Zp/P/97p  
UaG&HGg]!  
  static holder _1; "wVisL2+.  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 yTc&C)Jba  
HZ(giAyjq  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); FS7D  
而不用手动写一个函数对象。 >uJu!+#  
UJS vtD{g  
F`;q9<NYRW  
W G3 _(mM  
四. 问题分析 [g==#[  
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。 :EPe,v RT  
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。 7LaRFL.,kO  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 M3eSj`c3  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 BD$Lf,_  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 J^WX^".E  
dRs\e(H'  
五. 问题1:一致性 # - L<  
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?| ;Zf7|i`R3  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 ./ tZ*sP:  
9AWP` ~l`  
struct holder ']!wc8m1"  
  { [$6YPM>Ee  
  // ;Gp9 ?0  
  template < typename T > }w=|"a|,  
T &   operator ()( const T & r) const a'q&[08  
  { {h|kx/4{m  
  return (T & )r; CT\rx>[J.6  
} s4Jy96<  
} ; W T @XHwt  
Vf(..8  
这样的话assignment也必须相应改动: OHY|< &*  
\"I418T K  
template < typename Left, typename Right > 9qq6P!  
class assignment ra ,.vJuT  
  { K6F05h 5S  
Left l; t[HsqnP  
Right r; pgUjje>#  
public : *>GRU8_}  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} %U[H`E  
template < typename T2 > B<|Vm.D  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } 5IgO4<B  
} ; 6!6R3Za$  
5rtE/ {A  
同时,holder的operator=也需要改动: XB[EJGaX  
=OrVaZ0  
template < typename T > DLq'V.M:  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const .5~3D97X&  
  { -Zg.o$  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); Lm^vS u  
} |@B|o-  
V2yX;u  
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。 G[d]t$f=  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 T7Y+ WfYh  
$|@-u0sv  
return l(rhs) = r; ;iN [du  
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。 1yS: `  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: R-k~\vCW  
*\0h^^|@  
template < typename Tp > x9]vhR/av  
class constant_t A0ZU #"'/  
  { ASSe;+yp  
  const Tp t; X=jD^"-  
public : ;wHyX)&X $  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} ey:%Zy [~  
template < typename T > ##" Hui  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const h5n@SE>G  
  { $F/xv&t  
  return t; PmE 8O  
} <pFbm  
} ; xjYH[PgfX  
O^~nf%  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 a0k/R<4  
下面就可以修改holder的operator=了 $}H,g}@0  
nbv}Q-C  
template < typename T > z wn#E  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const :@Ml-ZE  
  { t#!AfTY$w  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); LmKY$~5P  
} 4`sW_ ks  
kb\\F:w(W  
同时也要修改assignment的operator() Eb&=$4c=  
Q ~eh_>"  
template < typename T2 > RRpCWc Iv"  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } yx<-M  
现在代码看起来就很一致了。 /W{^hVkvC  
jU{~3Gn?  
六. 问题2:链式操作 94lz?-j  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 ~'Korxa  
其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。 US<l4  
事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。 _Q*,~ z~  
比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。 OL.{lKJ3DV  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct cVaGgP}\  
0c&DSL}6  
template < typename T > ,y)V5 c1  
struct result_1 T|--ZRYn  
  { i@=(Y~tD`  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; Xk:_aJ  
} ; a!&<jM  
DU@SXb  
那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为: ~qE:Nz0@  
!#4b#l(e6  
template < typename T > 1#XZVp;M  
struct   ref ddlF4L_  
  { -c[fg+L9  
typedef T & reference; 2FM}" g<8  
} ; ZQsVSz( 1  
template < typename T > Bl+PJ 0  
struct   ref < T &> m*14n_m'  
  { o#-^Lg&  
typedef T & reference; ^HWa owy=  
} ; .p78 \T  
Hr(%y&0  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: Dyj>dh-  
+@+*sVb  
template < typename T > O}z-g&e.U  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const AZ. j>+0xx  
  { F{eI[A  
  return l(t) = r(t); iG{xDj{CKv  
} wYd{X 8$  
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。 xeRoif\4c  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 SM.KM_%K  
L}t P_ *  
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 I9sQPa  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: .bNG:y>  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 we33GMxHl`  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 u"U7aYGkY  
最后的布局是: cE*d(g  
                Add 'Z6x\p  
              /   \ gAK"ShOhG=  
            Divide   5 ]&"01M~+K  
            /   \ C|S~>4`  
          _1     3 N LSJ D  
似乎一切都解决了?不。 kq> I?wg  
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。 &iaS3x  
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。 Pu,2a+0N  
OK,我们的方法呼之欲出了。既然所有的functor都具有一样的产生方案,那么不如大家都不要实现,等到最后统一的在所有的functor里面加上这么一系列的产生代码吧。例如,如果要添加从某functor XXX到operator=的functor的产生代码: 3 t+1M  
V?n=yg  
template < typename Right > ]4,eCT  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const YN7JJJ/~T  
Right & rt) const .|KBQMI  
  { /Uni6O)oc  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); OyIIJ!(  
} dlioaYc  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 d*LW32B@  
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。 zCmx1Djz  
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。 .i3_D??  
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。 xC 4L`\  
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(^nG_eX  
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? 2I_~] X53[  
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: 3yLJWHO%W  
U<6+2y P  
template < class Action > 9[:TWvd  
class picker : public Action #1p\\Av  
  { 3qy4nPg  
public : ;e W\41w  
picker( const Action & act) : Action(act) {} |Zdl[|kX  
  // all the operator overloaded }qBmt>#  
} ; 5I/lFoy7  
fN6n2*wr(  
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。 "Ve9\$_s  
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: $-paYQ4  
a[E}o<{  
template < typename Right > 1/J6<FVq  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const f8)fm2^09  
  { L fZF  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); ;]W@W1)$  
} =OFx4#6a  
<sls1,  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > 0CK3jdZ+X  
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。 k\-h-0[|  
-]Q\G  
template < typename T >   struct picker_maker &W{v(@  
  { ^p3W}D  
typedef picker < constant_t < T >   > result; Sv!JA#Ag  
} ; 22 feYm|  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > E[<*Al +N  
  { mB"1QtD  
typedef picker < T > result; d-T pY*v  
} ; >+):eB L  
T@a|*.V  
下面总的结构就有了: z#2n+hwE  
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。  |^"0bu"  
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。 S:1g(f*85  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 ,( NN)Oj  
至此链式操作完美实现。 h=B= J  
>~_)2_j  
eg24.W9c  
七. 问题3 N! I$Qtr,  
如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。 ;3o7>yEv  
L[!||5y  
template < typename T1, typename T2 > .AZwVP<  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const w1 eFm:'  
  { n/S+0uT  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); 8#/y`ul  
} -F MonM  
.h(iyCxP  
很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2: <LN7+7}  
%*#+(A"V  
template < typename T1, typename T2 > `@#rAW D  
struct result_2 b7B|$T,  
  { nlA:C>=  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; (p<pF].  
} ; }b/P\1#z  
$=) Pky-~  
显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢? {(I":rt#  
这个差事就留给了holder自己。 (%mV,2|:20  
    Z58{YCY  
Pb sxjP  
template < int Order > n]i#&[*A(  
class holder; mi[8O$^iJ  
template <> l]OzE-*$b  
class holder < 1 > c=X+uO-  
  { mhB2l/  
public : ij;P5OA  
template < typename T > 8|zOgn{  
  struct result_1 ?wFL\C  
  { Z B`d&!W>  
  typedef T & result; 6@eF|GoP  
} ;  :>U+HQll  
template < typename T1, typename T2 > E;[Uhh|78!  
  struct result_2 GP^.h kVs  
  { 'b y+hXk  
  typedef T1 & result; 4u+0 )<  
} ; uqLP$At  
template < typename T > dCe LW  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const Nd&UWk^  
  { qG ? :Q  
  return (T & )r; 8:> V'j  
} P^tTg  
template < typename T1, typename T2 > V1~@   
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const DTSf[zP/  
  { #'0Yzh]qc  
  return (T1 & )r1; " m13HS  
} keFH CC  
} ; 2t PfIg  
{Ay dt8  
template <> ~9E_L?TW*  
class holder < 2 > D~#%^a+Aq_  
  { [:cvy[}v@  
public : =E<H_cUS  
template < typename T > Rc &m4|cw7  
  struct result_1 C511 hbF  
  { aYDo0?kF'  
  typedef T & result; ?)186dp  
} ; T6QRr}8`/J  
template < typename T1, typename T2 > M&/%qF15  
  struct result_2 ?{e}ouKYX1  
  { 5OzEY7K)  
  typedef T2 & result; !&9(D^  
} ; }}i'8  
template < typename T > Y~e)3e  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const <fM}Kk  
  { Fm,` ]CO  
  return (T & )r; 0Qq<h;8xEc  
} =*"8N-FU  
template < typename T1, typename T2 > ]Yw$A  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const ts9wSx~[+  
  { a[ayr$Hk?  
  return (T2 & )r2; ^ nI2<P  
} "r* `*1  
} ; QXN_ ?E,g/  
*BdH &U  
y.c6r> }  
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> >。 RB4 +"QUh  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: _+'!l'`  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: -Ep#q&\  
%,~?;JAj  
return l(i, j) = r(i, j); 28`s+sH  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) 3%5a&b  
p@nj6N.--  
  return ( int & )i; {:|3V 7X  
  return ( int & )j; f:ObI  
最后执行i = j; /s} "0/Y\  
可见,参数被正确的选择了。 {(!JYz~P  
1 l"2 ~k  
rM"27ud[`_  
d?T!)w  
b5LToy:  
八. 中期总结 `Y5LAt:  
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: -(]C FnD_N  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 f!`? _  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 *LU/3H|}  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor .<F46?HS  
`SsoRPW&$  
Dws) 4hH  
yV )fJ_  
0hV#]`9`gN  
{;u,04OVK  
九. 简化 PPr Pj^%z=  
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。 M{{kO@P"9  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 Z )M "`2Ur  
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: _eOC,J<-~  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 ;=jF9mV.  
  +-*/&|^等 V< W;[#"  
2. 返回引用。 ]JYE#F  
  =,各种复合赋值等 ,>h"~X  
3. 返回固定类型。  o+'|j#P  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) 5P%#5Yr2  
4. 原样返回。 +tT"  
  operator, } &B6  
5. 返回解引用的类型。 M|mfkIk0MB  
  operator*(单目) {tUe(  
6. 返回地址。  E|"SM A,  
  operator&(单目) 9hfg/3t('  
7. 下表访问返回类型。 z3K$gEve  
  operator[] R ~kO5jpW  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 ( .cA'f?h  
  operator<<和operator>> :J]'c}  
$jg[6`L$  
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。 Ee2P]4_d  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: u,So+%  
B[GC@]HE  
template < typename Left > ~ p? ArZb  
struct value_return @6>Q&G Yqt  
  { qqf`z,u  
template < typename T > EGUlLqP6e  
  struct result_1 .EL3}6"A  
  { N7_eLhPt*8  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; k773h`;  
} ; ly17FLJ].  
.cHgYHa  
template < typename T1, typename T2 > |VWT4*K  
  struct result_2 at_*Zh(  
  { YQ G<Q  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; 6MT (k:  
} ; z}!g2d  
} ; wS*r<zj  
^[x cfTN  
#y:D{%Wp  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait &L+uu',M0c  
<#C,66k  
下面我们来剥离functor中的operator() H~+A6g]T  
首先operator里面的代码全是下面的形式: "#r)NYq`"|  
~V8z%s@  
return l(t) op r(t) U"k$qZ[  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) 8Agg%*Qs}  
return op l(t) Ik0g(-d  
return op l(t1, t2) 0hemXvv1  
return l(t) op P }sr  
return l(t1, t2) op ?uq`|1`  
return l(t)[r(t)] - eG~  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] N;g@lyo  
6eV#x%z@v'  
很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式: .HS6DOQ  
单目: return f(l(t), r(t)); N y'\Q"Y]  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); 5daq}hsQs  
双目: return f(l(t)); 'I]XX==_  
return f(l(t1, t2)); t WI-  
下面就是f的实现,以operator/为例 Q1,sjLO-a  
U g"W6`  
struct meta_divide xqG<R5k>>  
  { m-Eh0Zl>Z  
template < typename T1, typename T2 > JXB)'d0  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) %\m"Yi]  
  { p~$cwbQ!  
  return t1 / t2; &jP1Q3  
} _ %nz-I  
} ; N[e,){v  
|\,OlX,  
这个工作可以让宏来做: .{V"Gn9!  
p%Z:SZZ  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ 3Qy@^"  
template < typename T1, typename T2 > \ n=.P46|  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; xa~]t<2  
以后可以直接用 4ijtx)SA  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) oW3"J6,S  
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 'UX.Q7W  
(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。。。) {X!OK3e  
;k<dp7^  
^D+J k8  
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 I!sT=w8V  
9kL,69d2  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > y{ ur'**l  
class unary_op : public Rettype b,xZY1a  
  { :X0L6y)u  
    Left l; p `"k=tZ{  
public : @aIgif+v  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} @5>#<LV=E#  
cLtVj2Wb  
template < typename T > /LD3Bb)O  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const t3;Zx+Br  
      { lzEynMO+  
      return FuncType::execute(l(t)); qe0D[L  
    } M8/a laoT  
76nH)^%l<  
    template < typename T1, typename T2 > GK@OdurAR  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 6r)P&J  
      { w#"\*SKK  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); ^tB 1Nu %  
    } M+/G>U  
} ; Vj*-E  
^CkMk 1  
H1bR+2s  
同样还可以申明一个binary_op y9:4n1fg  
( S[z  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > d][ Wm  
class binary_op : public Rettype oZ'a}kF  
  { N^L@MR-  
    Left l; p+d-7'?I  
Right r; x?h/e;  
public : 9K+> ;`  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} 2\xw2VQ@P  
~7]V^tG  
template < typename T > *8}b&4O~  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const t-\+t<;  
      { Q0U~s\<  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); wI%M3XaBws  
    } \[MAa:/  
I ]m  
    template < typename T1, typename T2 > y'R}  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const fUT[tkb/!  
      { ?UXF z'  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); !_Lmrs  
    } Sc<dxY@w7-  
} ; }icCp)b>v  
'/d51  
pj>R9zpn_  
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 qmrT d G  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 _#8hgwf>  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) aacy5E  
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。 }`tSRB7  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! ;+Jx,{ )  
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。。。 0Hnj<|HL  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 8D*7{Q  
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) ? x)^f+:9|  
下面是修改过的unary_op !]4u"e  
zoq;3a5cqB  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType >  E]V, @  
class unary_op vW+6_41ZM  
  { oRV}Nz7hr  
Left l; Rh=" <'d  
  e5L+NPeM6v  
public : l<=;IMWd  
59E9K)c3  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} I7ao2aS  
1Bytu >2  
template < typename T > A  6(`  
  struct result_1 z:QDWH  
  { bZu'5+(@  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; R"nB4R0Uh  
} ; g4?2'G5m?  
Oa[  
template < typename T1, typename T2 > %|-N{>wKy  
  struct result_2 |XyX%5p*  
  { QPlU+5Cx  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; i<QDV W9  
} ; "[) G{VzT  
egoR])2>  
template < typename T1, typename T2 > "{0G,tdA  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const Ot=>~(u0  
  { .3 EZk86  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); ;n&95t1$  
} o[C^z7WG0  
r%,?uim#  
template < typename T > N ,~O+  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const {cK<iQJ  
  { u0C:q`;z  
  return OpClass::execute(lt(t)); EC+t-:a]  
} CK_dEh2c  
j7I=2xnTWu  
} ; R7::f\I   
>* -I Io  
9b. kso9.  
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 Ob0sB@  
好啦,现在才真正完美了。 M.}9)ho   
现在在picker里面就可以这么添加了: =G-OIu+H!U  
.:S/x{~  
template < typename Right > l}nVWuD  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const (i&+=+"wn  
  { "x,lL  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); 8ro`lX*F@2  
} 8Km&3nCv$Q  
有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。 Gek?+|m  
q"d9C)Md  
8hGyh#  
y_X6{}Ke  
oz!)x\m*H  
十. bind `z!AjAT-G  
既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。 iI GK "}  
先来分析一下一段例子 *|rdR2R!  
.UK0bxoa  
O&Y;/$w  
int foo( int x, int y) { return x - y;} %ZVYgtk;*  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 h+km?j  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 }k-V(  
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。 axQ>~v WN/  
我们来写个简单的。 '6N)sqTR  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: j>k ;Z j  
对于函数对象类的版本: z{XB_j6\=  
/@Lk H$  
template < typename Func > ing'' _  
struct functor_trait o"z()w~  
  { u>>|ZPe  
typedef typename Func::result_type result_type; ;*%rFt9FK  
} ; %\'=Y/yP  
对于无参数函数的版本: ;c 7I "?@z  
prJd'  
template < typename Ret > ne#dEUD  
struct functor_trait < Ret ( * )() > '|C%X7  
  { !Dd'*ee-;  
typedef Ret result_type; . ,|C>^  
} ; e@3SF  
对于单参数函数的版本: !LK xZ"  
:= V?;  
template < typename Ret, typename V1 > k+J3Kl09hM  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > geQ!}zXWi  
  { l*ltS(?  
typedef Ret result_type; ,TBOEu."4  
} ; _c>iux;  
对于双参数函数的版本: BM :x`JY  
N*gJu  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > I~7iIUD  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > 'F W?   
  { f3UCELJ  
typedef Ret result_type; KhjC'CU,  
} ; `Vvi]>,cg`  
等等。。。 ^G4YvS(  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy 4"&-a1N  
(\:Rnl  
template < typename Func > 4Kj.o  
struct func_return c=sV"r?  
  { *Y>w0k  
template < typename T > ,_V V;P  
  struct result_1 &}DfIP<  
  { #:6-O  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; 7Ae`>5B#  
} ; X,Ql6uO  
D||0c"E  
template < typename T1, typename T2 > s&7 3g0$$  
  struct result_2 (~~m8VJ>  
  { w:\} B'u  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; !5,C"r  
} ; ~RR!~q  
} ; ':.Hz]]/A  
:1+Aj (  
@.;+WQE  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 }geb959  
,dRaV</2  
template < typename Func, typename aPicker > 93*csO?Db  
class binder_1 \[9VeqMU  
  { )^:H{1'  
Func fn; m]qw8BoU`F  
aPicker pk; A-Ba%Fv  
public : :jTSO d[r  
O84]J:b  
template < typename T > hQ#e;1uD  
  struct result_1 l>6tEOXt  
  { #*h\U]=VS  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; R3B+vLGX  
} ; oN032o?S  
TgkVd]4%  
template < typename T1, typename T2 > 6]7csOE  
  struct result_2 .SC *!,  
  { xs= ~N  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; 7I3_$uF  
} ; <Km9Mq  
4  OPY  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} *'((_ NZ>  
'#6e Ub  
template < typename T > DI\=udN  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const eiK_JPFA-  
  { *PF<J/Pr  
  return fn(pk(t)); .n<vhLDQn  
} $zP5Hzx  
template < typename T1, typename T2 > )Do 0  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const s#?ZwD,=  
  { sK2N3 B&6  
  return fn(pk(t1, t2)); UhH#> 2r_  
} HA'~1$#z  
} ; &y!?R$?b  
z0[@O)Sj  
ggD T5hb  
一目了然不是么? bRvGetX  
最后实现bind @&\Y:aRO%i  
K<P d.:  
QFP9"FM5F  
template < typename Func, typename aPicker > H )ej]DXy  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) ACyK#5E  
  { Mj@2=c  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); 7 $y;-[E[  
} 'AA9F$Dz  
atyvo0fNd  
2个以上参数的bind可以同理实现。 4!dc/K  
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。 XPdmz!,b  
kqBZsfF  
十一. phoenix U3_${  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: xF8r+{_J)  
&M13F>!  
for_each(v.begin(), v.end(), V\`Z|'WIQD  
( W,4!"*+  
do_ vT?^#  
[ (=j;rfvP  
  cout << _1 <<   " , " b~aM=71  
] ](Fey0@  
.while_( -- _1), /DAR'9@h  
cout << var( " \n " ) ,@ '^3u  
) G*9(O:  
); 2+9VDf2  
jR%*,IeB  
是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧: gG?@_ie  
首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor E@GYl85fI  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 1_+ h"LE  
那么我们就照着这个思路来实现吧: V,-we|"  
|N/d }  
M@ U >@x;  
template < typename Cond, typename Actor >  \0)jWCK  
class do_while c5ij2X|I  
  { D0Q9A]bD;  
Cond cd; [lzd'  
Actor act; B%tF|KKj  
public : 5m1J&TZ0  
template < typename T > hhU_kI  
  struct result_1 4Fg2/O_3  
  { |Y uf/G%/  
  typedef int result_type; AYn65Ly  
} ; DP{nvsF  
+[G9PP6  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} T8+[R2_  
%axr@o[  
template < typename T > <D a-rv8  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const iwF_'I$#N  
  { d6MWgg  
  do FI^Wh7J  
    { AlQhKL}|s  
  act(t); _V"0g=&Hc  
  } j!4{+&Laq  
  while (cd(t)); -lo?16w  
  return   0 ; uU^DYgs  
} x17:~[c']  
} ; w;,34qbf  
|S!R Q-CF  
Wep^He\:  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). {4S UG 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。 MG=E 6:  
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。 *H/>96  
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。 uZl d9u  
下面就是产生这个functor的类: FtTq*[a  
S/E&&{`ls  
3H,x4L5j  
template < typename Actor > > 'R{,1# U  
class do_while_actor {]\7 M|9\  
  { )^(gwE  
Actor act; Ll KO(Q{"  
public : :A8r{`R'N  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} 2G8w&dtu  
@ZISv'F  
template < typename Cond > Ae7FtJO  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; lc <V_8  
} ; <6(0ZO%,C!  
[l-o*@  
N[cIr{XBGN  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 +mrLMbBiD  
最后,是那个do_ J|I*n   
 N}5  
d}O\:\}y  
class do_while_invoker 2WS*c7Ct  
  { &h/r]KrZ  
public : {z>!Fw  
template < typename Actor > $6n J+  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const wNUT0+  
  { _WNbuk0  
  return do_while_actor < Actor > (act); S]@;`_?m{  
} @K <Onh`  
} do_; OP\jO DX  
\lg ^rfj  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? 7I ~O| Mw  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 $ 5"  
最后来说说怎么处理break和continue WD%(RC"Q  
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。 &-*l{"7p+%  
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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