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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda %g69kizoWi  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 ]$Q@4=fb  
在C++中,STL的很多算法都要求使用者提供一个函数对象。例如for_each函数,会要求用户提供一个表明“行为”的函数对象。以vector<bool>为例,如果想使用for_each对其中的各元素全部赋值为true,一般需要这么一个函数对象, >)k[085t  
""IPaNHQ  
w=^~M[%w  
)( pgJLW  
  class filler L]l?_#*x  
  { s.a@uR^  
public : s+^1\  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} /JIVp_-p  
} ; %v UUx+  
|nU%H=Rs/  
zoBp02j  
这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决: -b34Wz(  
)JU`Z @?8  
olm'_ {{  
99n;%W>  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); O9RnS\  
Nh !U  
R<^E?FI   
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 q(BRJ(  
b,47 EJ}  
W #kLM\2L  
e}s,WC2-  
二. 战前分析 F*Ul#yX  
首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。 DmZ_tuVI  
开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码 J ayax]u7J  
Z/;hbbG  
^P`I"T d  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); '1zC|:,  
  /* --------------------------------------------- */ SN`L@/I  
vector < int *> vp( 10 ); 7 ,Q7`}gBf  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); )=5*iWe  
/* --------------------------------------------- */ -$kbj*b##  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); swMR+F#u*  
/* --------------------------------------------- */ ^}kYJvqA  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); K k^!P*#  
  /* --------------------------------------------- */ *48LQzc  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); i,L"%q)C  
/* --------------------------------------------- */ hJX;/~L  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); F |_mCwA  
\P*%u  
nVGOhYn  
UaHN*@  
看了之后,我们可以思考一些问题: ]ij:>O@{$  
1._1, _2是什么? Iapzhy2l  
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。 3>^B%qg6  
2._1 = 1是在做什么? qLB(Th\&'  
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。 ON"V`_dq+M  
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。 !DKl:8mx4  
0IsnG?"  
eqpnh^0}d  
三. 动工 `$/M\aM%  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: X4"[,:Tw  
DyQvk  
`?T8NK  
|D8c=c%  
template < typename T > x6|QTO  
class assignment > !HC ?  
  { uJ,I6P~9  
T value; -AKbXkc~\  
public : k59.O~0V  
assignment( const T & v) : value(v) {} {dV!sQD  
template < typename T2 > v2mqM5Z  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } U9RpHh`  
} ; 1:"ZS ]i  
E8We2T[^M  
D&8*4>  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 ,q Bu5t  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment ~I%JVX%  
oF0*X$_X  
McU]U 9:z  
Y F W0  
  class holder Zg!E}B:z  
  { `ln= D$  
public : .PJ_1  
template < typename T > sT"{ e7;F;  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const Q__1QUu  
  { O[&G6+  
  return assignment < T > (t); =+wkjTO  
} 4buzx&  
} ; f@IL2DL}\  
=[^_x+x hE  
VW9BQs2w  
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: .{k^ tf4  
<' b%  
  static holder _1; u|E9X[%  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 iI%"]- 0@1  
HKk;oG  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); R)"Y 40nW  
而不用手动写一个函数对象。 37wm[ Z  
0.-2FHc9L  
xGq,hCQHV  
wY2#xD  
四. 问题分析 $Blo`'  
虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。 \w!G  
1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。 /YWoDHL  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 B1oy,'  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 xr) Rx{)3h  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 QW.VAF\6*  
C G~ )`  
五. 问题1:一致性 \Clz#k8l1  
首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?| g_}r)CgG|  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 *s/sF@8<X  
#e0tT+  
struct holder SnRTC<DDh  
  { UB]} j^  
  // \. A~>=:  
  template < typename T > BW}^n  
T &   operator ()( const T & r) const ?w1_.m|8u  
  { O^I~d{M 5I  
  return (T & )r; `?PZvGi  
} v6 DN:!&  
} ; 8@|_];9#.  
z]> 0A  
这样的话assignment也必须相应改动: y@J]busU  
1sZwW P  
template < typename Left, typename Right > K3&v6 #]  
class assignment pJ x88LfR  
  { g6$X {  
Left l; *A`hKx  
Right r; FfN==2:b  
public : %O;"Z`I  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}  B&#TbKp  
template < typename T2 > %-|Po:6  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } b&A+`d  
} ; _r5Q%8J  
S5E mLgnRs  
同时,holder的operator=也需要改动: "g\  
'i_od|19~h  
template < typename T > gk~.u  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const ;g: TsYwM  
  { ,)XT;iGQe  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); {%@zQ|OO0  
} `!DrB08A  
|cJyP9}n  
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。 @D-l_[  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 Mi9A%ZmP  
*@l NL=%R  
return l(rhs) = r; oJR0sbikP  
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。 s2iR  }<  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: 4hg]/X"H#  
d l@  
template < typename Tp > ~qLbyzHaB  
class constant_t I 6a{'c(P  
  { ^Qrdh0j  
  const Tp t; 9M:wUYHT  
public : C 7YZ;{t  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} Z&@X4X"q  
template < typename T > 0tm%Kd  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const ]<A|GY0q1  
  { JSt%L|}Y  
  return t; }]N7CWy  
} tfvX0J  
} ; V"*|`z)  
41mg:xW(J  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 g4&zBn  
下面就可以修改holder的operator=了 1j# ~:=I  
,(}7 ST  
template < typename T > MQ5#6 vJ  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const "X g@X5BG  
  { Fd2Eq&:en$  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); nM34zVy  
} n>)CCf@H  
bdk"7N  
同时也要修改assignment的operator() ooref orr  
mm'n#%\G  
template < typename T2 > }k.-xaj  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } PQ<""_S||  
现在代码看起来就很一致了。 9XX&~GW/  
F(^vD_G  
六. 问题2:链式操作 wo$9$~(  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 n'v[[bmu  
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。 Yvs)H'n=  
事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。 kih;'>H<  
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。 d3_aFs Q  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct ~dC)EG  
c<wsWs 4V  
template < typename T > Mi,yg=V  
struct result_1 $IA(QC_]AO  
  { %RG kXOgp  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; $Lv,e\]  
} ; L&MR%5  
"yXKu)_  
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: 'U.)f@L#w  
/jaTH_Q),:  
template < typename T > fchsn*R%-  
struct   ref #Gx%PQ`  
  { t,M _  
typedef T & reference; "6 |j 0?Q  
} ; yhJH3<  
template < typename T > <iuESeDG  
struct   ref < T &> m.pB]yq&  
  { zR6,?Tzg  
typedef T & reference; 5,})x]'x  
} ; jOa . h  
$~!%Px)  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: i#Io;  
H=9kDP${  
template < typename T > 8om6wALXB  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const ztTj2M"  
  { N4I`6uDgD  
  return l(t) = r(t); >!848J  
} <k!M+}a 9V  
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。 3_|<CE6  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 n/6#rj^$  
H C(Vu  
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 1K?RA*aj  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: ~~a,Fyko2  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 /2l&D~d"  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 :7UC=GKQk  
最后的布局是: h/5|3  
                Add o}$uP5M8q  
              /   \ G d~ v _  
            Divide   5 <*EMcZ  
            /   \ =!)Ye:\Q  
          _1     3 s!,m,l[P  
似乎一切都解决了?不。 {,NGxqhE  
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。 "5 ;fuM1  
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。 uzg(C#sp  
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: waI?X2  
vF@hg)A  
template < typename Right > /Cy4]1dw  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const R d'P\  
Right & rt) const #(swVo:+E  
  { h ` qlI1]  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); n2} (Pt.  
} O+x"c3@Z)D  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 B-^r0/y;  
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。 ]H| O  
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。 yN[aBYJx,M  
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。 oCfO:7  
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。 p3r("\Za,  
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? dUN{@a\R0  
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: b S-o86u  
z]_2lx2e  
template < class Action > U\*]cw  
class picker : public Action ezimQ  
  { PAng(tubl  
public : "5<:Dj/W  
picker( const Action & act) : Action(act) {} ')N[)&&Q{  
  // all the operator overloaded 4Vtu g>  
} ; Hjhgu=  
V>Dqw!  
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。 5aj%<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: v[;R(pt?  
mR["xDHD  
template < typename Right > zh{,.c  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const lfvt9!SJ+/  
  { wZ4w`|'  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); mR|L'[l  
} &F- \t5X=i  
wE[gp+X~  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > n6AA%? 5  
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。 r7)qr%n  
ziDvDu=  
template < typename T >   struct picker_maker xU/7}='T  
  { uMx6:   
typedef picker < constant_t < T >   > result; :V3z`}Rl  
} ; J>l?HK  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > H )51J:4  
  { arIEd VfNa  
typedef picker < T > result; eFh7#~m  
} ; xi51,y+(5  
[rkw k\m*  
下面总的结构就有了: >.M>,m\  
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。 Vwu dNjL  
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。 IM% ,A5u  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 {J1iheuS}  
至此链式操作完美实现。 O 1D|T"@  
Zg$S% 1(Q  
Ptz## o'{5  
七. 问题3 PYBE?td  
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。 He,, bq  
v,C~5J3h)  
template < typename T1, typename T2 > G6QD`ED  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const I8a3:)  
  { ,<N{Y[n]e  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); ;L,i">_%u[  
} ]5K+W  
M^*\ $K%  
很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2: )s,LFIy<A  
),CKuq>  
template < typename T1, typename T2 > pd B\D  
struct result_2 Y)@Y$_  
  { DK eB%k  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; w3ATsIw  
} ; ZNne 8  
C{,^4Eh3r  
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? J/fnSy  
这个差事就留给了holder自己。 NT0n [o^  
    /o%VjP"<  
{nXygg J  
template < int Order > WW.@&#S5  
class holder; U(0FL6sPC  
template <> 5JhvYsf3_  
class holder < 1 > `LNhamp  
  { 67hfve  
public : ;W+8X-B  
template < typename T > PWZd<  
  struct result_1 ~;?<OOt|wG  
  { J^`5L7CO  
  typedef T & result; q8&l%-d`  
} ; a _+?#m  
template < typename T1, typename T2 > x&*f5Y9hCi  
  struct result_2 `<yQ`Y_X  
  { nj0sh"~+  
  typedef T1 & result; $&&E[JY  
} ; ^P^%Q)QXl  
template < typename T > [nZIV  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const 9sT5l"?g  
  { mM72>1~L*  
  return (T & )r; I-Z|FKh_C  
} aUzCKX%>C  
template < typename T1, typename T2 > DrKB;6  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const #H w(w  
  { u*v<dsGQ  
  return (T1 & )r1; ZaU8eg7  
} r":anR( ;  
} ; Kc?4q=7q  
Fu_I0z  
template <> oR&z,%0wMK  
class holder < 2 > iW^J>aKy  
  { hK{H7Ey*  
public : gr*CN<  
template < typename T > k1q/L|')  
  struct result_1 gr SF}y!3  
  { N"G aQ  
  typedef T & result; /3,Lp-kp  
} ; <- !1`@l>  
template < typename T1, typename T2 > # G 77q$  
  struct result_2  vUJ; D  
  { /@k#tdj  
  typedef T2 & result; 0o=HOCL\  
} ; \jtA8o%n  
template < typename T > Ha`N  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const }I&.xzJ  
  { (MI>7| ';  
  return (T & )r; h<U?WtWT-p  
} Q !;syJBb.  
template < typename T1, typename T2 > xKG7d8=  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const CpO_p%P  
  { mkn1LzE|F  
  return (T2 & )r2; Nv7-6C6<  
} z}ar$}T  
} ; A/>Q5)  
VTu#)I7A^@  
!k)6r6  
新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。 G kjfDY:  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: cRVL1ne  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: y4Jc|)  
#[#evlr=  
return l(i, j) = r(i, j); [yXmnrxA  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) CJ\a7=*i  
'RMUjJ-!  
  return ( int & )i; 'dwT&v]@  
  return ( int & )j; XMuZ}u[U  
最后执行i = j; /l*v *tl  
可见,参数被正确的选择了。 G%erh}0~  
fY!?rZ)$  
f+^6.%  
h=7q;-@7  
@f-X/q]P  
八. 中期总结 "CT}34l  
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:  VGV-t  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 bmv8nal<Y  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 Jj-\Eb?  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor I}4 PB+yu  
zuvPV{ X  
%#x4wi  
OUv<a `0  
>!=@TK(~  
egaX[ j r  
九. 简化 #d-({blo<  
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。 qVn<c,8#  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 IOl_J>D]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: rwF$aR>9  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 PftK>,+,  
  +-*/&|^等 3f7zW3F  
2. 返回引用。 0|P=S|%~  
  =,各种复合赋值等 KZppQ0  
3. 返回固定类型。 9F/I",EA  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) <7^|@L 6  
4. 原样返回。 UBaXS_c\  
  operator, b#6S8C+@  
5. 返回解引用的类型。 t? GH V3V  
  operator*(单目) 3B1\-ry1M  
6. 返回地址。 75# 8P?i  
  operator&(单目) 0'Pjnk-i  
7. 下表访问返回类型。 _?c.m*)A  
  operator[] nGF +a[Z  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 X1^VdJE  
  operator<<和operator>> yfG;OnkZ  
*g(d}C!  
OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。 7Jn%XxHq  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: {iD/0q  
UQl?_ [G  
template < typename Left > #1<m\z7l  
struct value_return n7!T{+ge  
  { 4=yzf  
template < typename T > ,!:c6F+  
  struct result_1 YdhTjvx  
  { ea 3w  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; %SmOP sz  
} ; [3Q0KCZ0(  
*rq*li;  
template < typename T1, typename T2 > qezWfR`  
  struct result_2 A({czHLhN5  
  { q[$>\Nfg>B  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; ^#_gk uyd!  
} ; 8~'cP?  
} ; 7<j!qWm0  
w  S  
`c Gks  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait F-;JN  
bQaRl=:[:  
下面我们来剥离functor中的operator() Id=20og  
首先operator里面的代码全是下面的形式: ;As~TGiT  
eb_.@.a  
return l(t) op r(t) P y'BMk  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) M^kaik  
return op l(t) ~>:JwTy  
return op l(t1, t2) 0)dpU1B#M  
return l(t) op ?_]Y8f  
return l(t1, t2) op zdP?HJ=F  
return l(t)[r(t)] nDrRK  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)]  4!!|P  
A;U c&G  
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^r g-E[L  
单目: return f(l(t), r(t)); sUF$eVAT  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); `gl?y;xC  
双目: return f(l(t)); *"^X)Y{c+l  
return f(l(t1, t2)); ?qQ{]_q1&.  
下面就是f的实现,以operator/为例 Jk.x^  
A+/Lt>+AS  
struct meta_divide nDkG}Jk B!  
  { %`~4rf"7  
template < typename T1, typename T2 >  V FM[-  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) &OU.BR >  
  { 7] y3<t  
  return t1 / t2; _kD5pC =  
} .\ bJ,of9  
} ; lr&2,p<  
:lu!%p<$  
这个工作可以让宏来做: v8-szW).  
<(E)M@2  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ }%KQrlbHJl  
template < typename T1, typename T2 > \ =o@}~G&HA  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; RlfI]uCDM  
以后可以直接用 i%yKyfD  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) %[n5mF*`  
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 %\it4 r3  
(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。。。) t(}Y/'  
eGMw:H  
{:cGt2*~^  
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 u<P^CE  
-Ua5anzB  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > 8h ol4'B  
class unary_op : public Rettype <_/etw86Z  
  { DvWBvs,  
    Left l; 0Cc3NNdz  
public : %YxKWZ/?  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} K`=U5vG^  
[<+T@"y  
template < typename T > qRT5|\l  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const aR6~r^jB  
      { 2Jo|P A` 9  
      return FuncType::execute(l(t)); ~,W|i  
    } V xN!Ki=  
b?k,_; \  
    template < typename T1, typename T2 > .t ^1e  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ,ig`'U  
      { .9DhD=8aIO  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); h<IAH Cz;(  
    } i?>>%juK  
} ; <a CzB7x  
r 8N<<^  
8U#14U5rS  
同样还可以申明一个binary_op ml~ )7J  
Z'AjeZyyE  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > EhW@iYL  
class binary_op : public Rettype i39_( )X  
  { a#0*#&?7@  
    Left l; iR4"I7J  
Right r; f`}u9!jVR  
public : e{: -N  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} RaiYq#X/  
_J>Ik2EF  
template < typename T > JpQV7}$  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const Nj;(QhYZ  
      { L#Ve [  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); ]<},[s  
    } 8v)Z/R-  
&sq q+&ao  
    template < typename T1, typename T2 > N,)rrBD  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const i;2V   
      { +SFo2Wdr43  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); k%RQf0`T  
    } pfk)_;>,  
} ; (i)O@Jve  
6%VRQ#g!  
`)jAdad-s  
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 yX\~ {%  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 &>@EfW](  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) BBoVn^Z*R  
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。 =rNI&K_<  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! #1>c)_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。。。 r2;+ACwWf_  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 EU7mP MxJ  
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) n\scOM)3  
下面是修改过的unary_op uQkFFWS  
CJLfpvV  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > } AHR7mu=  
class unary_op c+TCC%AJQI  
  { o 3 G*   
Left l; "CQ:<$|$  
  K30{Fcb< h  
public : bq}o#d5p-_  
]\%u9,b%!  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} c(S66lp  
wtro'r3  
template < typename T > pL'+sW  
  struct result_1 `oH6'+fT`;  
  { 7gbu7"Qc  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; jTz~ V&^  
} ; k'{Bhi4  
pj'[ H  
template < typename T1, typename T2 > Bt-2S,c,o  
  struct result_2 sZPA(N?  
  { 7%^ /Jm  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; g)~"-uQQ  
} ; ER$qL"H U  
h>'Mh;+  
template < typename T1, typename T2 > KP]{=~(  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ;l=ZW  
  { uY|-: =  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); m&8'O\$  
}  [E|%  
OAZ5I)D>  
template < typename T > 'e06QMp@  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const qm=N@@R&  
  { uz;z+Bd^  
  return OpClass::execute(lt(t)); x.~AvJ  
} BO)Q$*G~JD  
rOd~sa-H  
} ; |.Y}2>{  
K.K=\ Y2  
E#m|Sq  
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 o79EDPX  
好啦,现在才真正完美了。 VsM~$ )  
现在在picker里面就可以这么添加了: %gE*x #  
jou741  
template < typename Right > w4e(p3  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const ijR,%qg  
  { }grel5lq  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); ~*Kk+w9H<  
} B)}.%G*  
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。 of k@.TmO  
' (1`iQ;  
U^.kp#x#  
U sS"WflB  
(Ld,<!eN0  
十. bind HSsG0&'-Y  
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。 FH}2wO~_  
先来分析一下一段例子 #XPY\n^k  
yO`HL'SMo  
9#X"m,SB  
int foo( int x, int y) { return x - y;} p,K]`pt=  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 `}Z`aK  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 VHihC]ks,  
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。 qzt.k^'-^  
我们来写个简单的。 waI:w,  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: Uop`)  
对于函数对象类的版本: ]Ll<Z  
>j$y@"+  
template < typename Func > 3BzC'nplm  
struct functor_trait \]=''C=J  
  { LX2Re ]&  
typedef typename Func::result_type result_type; rZSD)I  
} ; C_ 4(- OWq  
对于无参数函数的版本: FZ~^cK9g:  
]]^eIjg>a6  
template < typename Ret > 3JJEj1O  
struct functor_trait < Ret ( * )() > {|D7H=f  
  { sm?V%NX&  
typedef Ret result_type; =d M'n}@U  
} ; h1AZ+9  
对于单参数函数的版本: [.j&~\AG  
s5cY>  
template < typename Ret, typename V1 > rctGa ,l  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > ')#!M\1,HQ  
  { ;\48Q;  
typedef Ret result_type; [wv;CUmgc  
} ; KqhE=2,  
对于双参数函数的版本: fIwG9cR  
/k O <o&  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > 1 ` ={* *  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > V3v/h V:  
  { :-)H tyzf  
typedef Ret result_type; 3K{G=WE$  
} ; }$X/HK  
等等。。。  ;U<}2M!g  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy p|9Eue3j2  
~;/}D0k$x  
template < typename Func > 8ZL9>"%l  
struct func_return w gU2q|  
  { &Fy})/F3v  
template < typename T > :&`,T.N.vK  
  struct result_1 (t_%8Eu  
  { Cr>YpWm  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; $*q^7ME  
} ; tLSM]Q  
Pe?=M[u2  
template < typename T1, typename T2 > o_R_  
  struct result_2 &<oJw TC  
  { V_"UiN"o  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; *c>B,  
} ; C7Ny-rj}IA  
} ; b`& :`  
Gc*p%2c  
dh K<5E  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 \w@V7~vA  
ul^VGW>i  
template < typename Func, typename aPicker > T0v{qQ  
class binder_1 qW 2'?B3<  
  { &e)V!o@wJV  
Func fn; ,%d?gi"&  
aPicker pk; Gy6PS{yY6t  
public : y#v<V1b]  
SL 5QhP  
template < typename T > yt[*4gF4  
  struct result_1 s_#6^_  
  { ^{g('BQx  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; 0HPqoen$  
} ; 5ggsOqH  
JIU8~D  
template < typename T1, typename T2 > <`")Zxf+  
  struct result_2 #u/5 nm  
  { 4_W*LG~2s  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; $SfYO!n7Q  
} ; d7P' c!@+  
S+7u,%n/  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} +j(7.6ia  
)R6-]TkA_  
template < typename T > Lk2;\D>  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const qQp;i{X  
  { `=P=i>,  
  return fn(pk(t)); RC~C}  
} Aa}Nr5{O|  
template < typename T1, typename T2 > a\*_b2 ^n  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const IiM=Z=2  
  { CPci 'SO  
  return fn(pk(t1, t2)); tQ,3nI!|xF  
} {xRO.699  
} ; Mz: "p.  
@cB6,iUr  
*]*0uo  
一目了然不是么? -0>s`ruor  
最后实现bind 5%]O'h  
[7Liken  
Y*0j/91  
template < typename Func, typename aPicker > @y8) "m"  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) ?/}-&A"  
  { [sZ ,nB/  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); k-I U}|Xz  
} @umn#*  
yX%NFXD  
2个以上参数的bind可以同理实现。 ^_t7{z%sA[  
另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。 ~(}n d  
TJUYd9O4[  
十一. phoenix @me ( pnD  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: +6s6QeNS8  
]23+ d/  
for_each(v.begin(), v.end(), ZVDi;   
( 9`cj9zz7  
do_ C:p`  
[ 6ag0c&k  
  cout << _1 <<   " , " rO]2we/B,4  
] G8lTIs4u;  
.while_( -- _1), =8A L>:_  
cout << var( " \n " ) <])kO`+G  
) C ett*jm_  
); og`g]Z<I  
T/ P   
是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧: bA07zI2  
首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor Da ]zbz%%  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 H=6-@+ !o  
那么我们就照着这个思路来实现吧: jH[{V[<# X  
VEx )  
8Ud.}< Zi  
template < typename Cond, typename Actor > Q1RUmIe_&  
class do_while ,'byJlw_pv  
  { ntn ~=oL  
Cond cd; &H/3@A3  
Actor act; qRCUkw} fs  
public : }b+$S'`Bv  
template < typename T > K_-S`-eH  
  struct result_1 &{S@v9~IT  
  { B3Ws)nF"  
  typedef int result_type; H={5>;8G  
} ; a 1~@m[  
* & : J  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} smPZ%P}P+c  
oiItQ4{<  
template < typename T > JnS@}m  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ; Z2  
  { !=]cASPGD  
  do E+P-)bRa  
    { 95*=& d  
  act(t); |M|>/U 8  
  } 'h>CgR^NM1  
  while (cd(t)); Z@bKYfGM  
  return   0 ; A[H"(E#k  
} 1WAps#b.  
} ; 8[x{]l[  
s\.\z[1  
i*e'eZ;)  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). O[ug7\cl+  
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。 W"H(HA  
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。 F+/#ugI  
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。 43Ua@KNi  
下面就是产生这个functor的类: k.wm{d]J  
A5,(P$@ k  
;& zBNj  
template < typename Actor > lGX8kAv?  
class do_while_actor 838@jip  
  { ]EEac  
Actor act;  #{zF~/Qq  
public : `}#n#C)  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} 2Jqr"|sw  
66HxwY3a  
template < typename Cond > Nh+XlgXG  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; ~;I'.TW  
} ; @O HsM?nW  
]?s^{  
8 )= "Ee  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 Cf3<;Mp<  
最后,是那个do_ %] !xr6d  
#X*=oG  
GoPK. E$  
class do_while_invoker 2 5I a  
  { G,XUMZ  
public : iM"L%6*I^  
template < typename Actor > ?A~a}bFZ  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const <4%PT2R  
  { goc"+ K  
  return do_while_actor < Actor > (act); NQ,2pM<*-  
} 9C|-|mo  
} do_; nOK1Wc%/'  
^o Q^/v~  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? hc]5f3Z  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 Yw,LEXLY  
最后来说说怎么处理break和continue /\5u-o)  
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。 92Rm{n   
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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