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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda o62gLO]z@  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 hV>Ey^Ty  
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, ^E*C~;^S  
Z6pDQ^Ii  
f89<o#bm7h  
36UW oo  
  class filler Yb/^Qk59  
  { ^>uGbhBp  
public : ^T>.04";x  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} w=2 X[V}  
} ; w` :KexD+  
(b!DJ;(O9  
ePdzQsnVe  
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: k Er7,c  
gRSG[GMV  
4}j}8y2)H  
5@5="lNjS  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); yY|U}]u!V  
LnIJ wD  
UkQocZdZ  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 FiL JF!  
qILr+zH  
5J3kQ;5Q?  
F@3,>~[%I  
二. 战前分析 oaE3Aa  
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。 ]P^ +~  
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 rR;Om1 -,  
jL>r*=K)%  
" WL  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); _bsfM;u.%  
  /* --------------------------------------------- */ IC~D?c0H:  
vector < int *> vp( 10 ); #k, kpL<a  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); 6, ~aV  
/* --------------------------------------------- */ VtFh1FDI\  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); cMAfW3j: ;  
/* --------------------------------------------- */ d~%Rnic6*  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); bN)?szh&Y  
  /* --------------------------------------------- */ TA5M4r6  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); SNFz#*  
/* --------------------------------------------- */ beoMLHp  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); &*~ WK  
`dhK$jYD  
h#9)M  
{D8 IA3w  
看了之后,我们可以思考一些问题: CPG %*E*  
1._1, _2是什么? yKJp37R  
显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。  _>l,%n  
2._1 = 1是在做什么? A 78{b^0*  
既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。 C:cu1Y9  
Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。 =?hlgQ  
#'oKkrl  
NeP1 #  
三. 动工 7)#/I  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: u@Lu.t!],  
FSk:J~Z;  
X:5*LB\/v  
f5v|}gMAX  
template < typename T > suwj1qYJ4  
class assignment g(Nf.hko  
  { To+{9"$,  
T value; 8*ysuL#  
public : xPv&(XZR  
assignment( const T & v) : value(v) {} nq;)!Wry  
template < typename T2 > U_?RN)>j  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } b04~z&Xv  
} ; B~IOM  
`,O^=HBM  
xM,3F jF  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 +TX]~k79Oq  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment =&'j;j  
OZ&aTm :  
KN=Orx7Gy  
a@. /e @p  
  class holder F=H=[pSe  
  { ~jaGf  
public : y;H 3g#  
template < typename T > \<%a`IA!*  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const [+GG Wo  
  { &!=3Fbn  
  return assignment < T > (t); 5P4 >xv[  
} CT : ac64  
} ; zc"eSy< w$  
LY MfoXp  
+}n]A^&I\E  
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: i F Ab"VA  
01$SvL n:  
  static holder _1; $H}Q"^rs  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 K+Qg=vGY  
%-dGK)?  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); 4ET P  
而不用手动写一个函数对象。 =Ev } v  
q b'ka+X  
&uM?DQ`o8  
dxA=gL2  
四. 问题分析 wU3Q  
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。 Q. >"@c[  
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。 = ~yh[@R)  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 ~kL":C>2  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 G7yxCU(I\  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 L2N/DB'{  
Y9u2:y!LdL  
五. 问题1:一致性 r |(Lb'k  
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?| -4;u|0_  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 lk}x;4]Z  
CH2o[&  
struct holder A-<qr6q  
  { R~b$7jpd  
  // :V [vE h  
  template < typename T > #q-t!C%E  
T &   operator ()( const T & r) const [|3 %~s|Sv  
  { E5rNC/Ul$$  
  return (T & )r; pD{Li\LY  
} Y#G '[N>  
} ; Vj_ $%0  
,70|I{,Km  
这样的话assignment也必须相应改动: .R1)i-^  
#Rs7Ieu+  
template < typename Left, typename Right > OG.`\G|  
class assignment 6 ^p 6v   
  { +um; eL7  
Left l; r8qee$^M  
Right r; 607#d):Y  
public : 6^ ~& sA  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} 0-@waK  
template < typename T2 > g+f{I'j  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } wL*z+>5  
} ; ]}9EBf  
iU &V}p  
同时,holder的operator=也需要改动: :%Bo)0a9  
X(8 ]9  
template < typename T > 2/GH5b(  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const 4CDmq[AVS[  
  { niFjsTA.Z  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); 0Y\u,\GrxW  
} -n6C~Yx  
rh+OgKi  
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。 nX   
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 h"[ ][  
>IRo]-,  
return l(rhs) = r; Ys\l[$_`*  
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。 } nQHP4'  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: %K zURv  
5~qr+la  
template < typename Tp > `/"z.~8  
class constant_t $T1c{T6n}  
  { )%Y$F LB  
  const Tp t; ALFw[1X  
public : <#c2Hg%jh  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} 0^;{b^!(  
template < typename T > xH92=t-w  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const M+Dkn3bx  
  { ;$86.2S>B  
  return t; 9AS,-5;XQ  
} ,7eN m>$  
} ; a+MC[aFr  
}!2|*Y  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 L,R9jMx?_  
下面就可以修改holder的operator=了 LG;xZQx'  
==$Ox6.  
template < typename T > FC(m)S2  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const RVD=CX  
  { &4 ]%&mX)-  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); fz:F*zT1  
} w=OT^d 9n  
wTOB'  
同时也要修改assignment的operator() ;]p#PNQ0  
2(UT;PSI  
template < typename T2 > 0\.y0 K8  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } "3Ec0U \s  
现在代码看起来就很一致了。 n] &fod  
m(9E{;   
六. 问题2:链式操作 L-Z1Xs  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 q+SDJ?v  
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。 ?L|@{RS{|  
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。 p_[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。 a-hF/~84S:  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct ym-212wl  
Hd4&"oeY  
template < typename T > 55hJRm3  
struct result_1 [j&>dE  
  { %uQ^mK  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; #B54p@.}  
} ; F> ..eK  
WWD\EDnS  
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: yfYAA*S!z  
(R.k.,z  
template < typename T > r0_3`; H  
struct   ref +-5CM0*&  
  { bE0cW'6r  
typedef T & reference; a}MOhM6T  
} ; >/Slk {  
template < typename T > F+9|D  
struct   ref < T &> &7}-Xvc  
  { HAP9XC(F]  
typedef T & reference; O75ioO0  
} ; D*heYh  
{ R&F_51)V  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: e -x{7  
,OG sx  
template < typename T > ! G,Ru~j5:  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const nAg|m,gA  
  { ZcIwyh(`  
  return l(t) = r(t); W)o-aX!P  
} OfIml.  
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。 %$S.4#G2  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 i |cSO2O+  
XYf;72*  
有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么 ?f:FmgQk  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: _^Rf*G!  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 vfmKYiLp  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 )4"G1R`3  
最后的布局是: D{\hPv  
                Add ASPfzW2  
              /   \ pZF`+6 42  
            Divide   5 lZ'NL bK  
            /   \ ,f4Hl%T;  
          _1     3 e>X&[\T  
似乎一切都解决了?不。 y1FS?hSD0  
你可以想象一下一个完整的Lambda库,它必然能够重载C++几乎所有的操作符。假设其重载了10个操作符,那么至少会有10个代表这些操作符的functor类。大体上来讲,每一种操作符所对应的functor都应当能够由链式操作产生别的任意一种操作符所对应的functor。(例如:*_1 = 2既是由operator*的functor产生operator=的functor)。可想而知这样一共能产生10*10=100种产生方式。这是对编码的一个大挑战。 e~jp< 4  
如何简化这个问题呢?我们不妨假定,任意一种操作符的functor,都能够产生任意一种操作符的functor,这样,每一种操作符的functor都拥有一样的产生方案。如果某种转换确实是不合法的(例如:A/B=C无论如何也不可能合法),那么在试图产生新functor的时候会出现编译错误。幸好C++的模版是如果不使用就不编译的,因此这种编译错误不会干扰到正常的使用,这正是我们所要的。 F~z4T/TN%G  
OK,我们的方法呼之欲出了。既然所有的functor都具有一样的产生方案,那么不如大家都不要实现,等到最后统一的在所有的functor里面加上这么一系列的产生代码吧。例如,如果要添加从某functor XXX到operator=的functor的产生代码: 9^>nZ6  
`nn;E% n  
template < typename Right > BIS5u4  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const q>f1V3  
Right & rt) const kx*=1AfU+Y  
  { vxY7/_]  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); [Nsv]Yz  
} HP"5*C5D  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 *b~$|H-\  
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。 p e |k}{  
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。 rWAJL9M  
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。 ,"5Fw4G6*  
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。 O~Pb u[C  
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? ?tg(X[h{S  
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: LeXu Td  
yLG`tU1  
template < class Action > x~Y]c"'D  
class picker : public Action ,accw}G  
  { tBp dKJn##  
public : _L<IxOZh+  
picker( const Action & act) : Action(act) {} ut fD$8UI  
  // all the operator overloaded H~Hh $-z  
} ; u6$fF=  
>@` D@_v  
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。 ]t(;bD hT  
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: `pOiv&>  
=;`+^  
template < typename Right > c5nl!0XX  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const eBlVb*nmq  
  { CZuV{Oh}?  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); L1 O\PEeT  
} P]bI".A8  
pk:YjJs  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > xOp8[6Ga'  
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。 1-Sc@WXd  
f@]4udc e  
template < typename T >   struct picker_maker 'OK)[\  
  { t9;yyZh  
typedef picker < constant_t < T >   > result; Yx>=(B  
} ; 7 `thM/fN  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > c>,|[zP{  
  { BRhAL1  
typedef picker < T > result; $i7iv  
} ; gk1I1)p  
YP5V~-O/  
下面总的结构就有了: .r[kNh@ b%  
functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。 8fY1~\G:\  
picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。 [f!sBJ!  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 OjcxD5"v9  
至此链式操作完美实现。 =I-SQI8  
^/h,C^/;  
aq@/sMn  
七. 问题3 ` zeZ7:  
如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。 }YfM <  
I&,gCZ#  
template < typename T1, typename T2 > * _)xlpy  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const [yF>W$Bn%  
  { ep>*]'  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); 7`9J.L&,;  
} {R5Q{]dK3  
w z}BH  
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: .BuXg<`  
pdUrVmW"'  
template < typename T1, typename T2 > _VFl.U,   
struct result_2 0O5(\8jM  
  { $DuX1T  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; 4 Z.G  
} ; *fQ$s  
IV]s!  
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? EZ15  
这个差事就留给了holder自己。 5|._K(M  
    f5.rzrU  
FJ#:RC  
template < int Order > XT~!dq5  
class holder; Vv8e"S  
template <> YII1 Z'q  
class holder < 1 > ?j6?KR@#  
  { yj13>"nh  
public : @*`9!K%  
template < typename T > =87.6Ai  
  struct result_1 6`Zx\bPDm  
  { ;5urIYd  
  typedef T & result; xXp$Nm]:  
} ; )u)]#z  
template < typename T1, typename T2 > jq#uBU %  
  struct result_2 U bUl]  
  { ? BtWM4Id8  
  typedef T1 & result; ?=}~]A5N  
} ; ]A+q:kP  
template < typename T > B U |]4  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const o&g-0!"  
  { 5Arx"=c  
  return (T & )r; \3a(8Em  
} 0.7* 2s-  
template < typename T1, typename T2 > *.nC'$-2r  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const c((^l&  
  { Vj(}'h-c\  
  return (T1 & )r1; " lar~  
} 1#9qP~#]'{  
} ; kq xX!  
4Y2l]86  
template <> 4Qh\3UL~  
class holder < 2 > -b'93_ZTu:  
  { >U?HXu/TJr  
public : P4@<`Eb  
template < typename T > hYO UuC  
  struct result_1 tu {y  
  { b~uz\%'3  
  typedef T & result; $Pv;>fHu  
} ; \i%h/Ao  
template < typename T1, typename T2 > `3GC}u>}  
  struct result_2 vF,\{sgW  
  { .b'hVOs{  
  typedef T2 & result; #Q320}]{  
} ; DWT4D)C,U  
template < typename T > OJ0Dw*K<  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const KFd !wZ @e  
  { 7[aSP5e>T  
  return (T & )r; 1xAZ0X#  
} *tkbC2D  
template < typename T1, typename T2 > 'oNY4.[  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const qo{2 CYG\+  
  { AWSe!\b  
  return (T2 & )r2; ,QW>M$g{  
} g!%C_AI   
} ; G,,c,  
rWk4)+Tk  
@w:6m&KL9  
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> >。 NgH"jg-  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: *p )1c_  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: p<%76H A  
<~ E'% 60;  
return l(i, j) = r(i, j); m E<n=g=  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) m<]b]FQ  
3e~X`K1Q<  
  return ( int & )i; 96M?tTa  
  return ( int & )j; %heX06  
最后执行i = j; [;O 6)W  
可见,参数被正确的选择了。 Ji %6/zV  
QI\&D)  
@k.j6LKbc  
GMD>Ih.k:9  
gHCk;dmq81  
八. 中期总结 oB$7m4xO\  
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: -?)` OHc^  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 w s(9@  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 Zr!he$8(2  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor (W.euQy  
F^Q[P4>m\  
)./pS~  
/y2upu*!  
e> "/Uii  
"n'LF?/H'  
九. 简化 K.CwtUt`54  
很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。 #)im9LLC#  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 6OeRBD&  
首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种: .^]=h#[e  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 >C|/%$kk:f  
  +-*/&|^等 WHh=ht s\  
2. 返回引用。 +;nADl+Q  
  =,各种复合赋值等 n|,kL!++.  
3. 返回固定类型。 |UbwPL_L  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) xxnMvL;  
4. 原样返回。 $O|J8;"v  
  operator, Rx e sK  
5. 返回解引用的类型。 F,B,D^WD  
  operator*(单目) S(;3gQ77  
6. 返回地址。 `9%Q2Al  
  operator&(单目) Mq7d*Bgb  
7. 下表访问返回类型。 [;5?=X,LD  
  operator[] mRI W9V  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 U?dd+2^};t  
  operator<<和operator>> adEcIvN$  
0Me *X  
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。 9p,<<5{  
例如针对第一条,我们实现一个policy类:  %trtP  
T?=[6  
template < typename Left > F[ca4_lK  
struct value_return RU`m|<  
  { ~ ;aSE  
template < typename T > neC]\B[Xm  
  struct result_1 e<|'   
  { enu",wC3  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; dm4dT59  
} ; 7X|M\WUq  
}^J&D=J5V  
template < typename T1, typename T2 > UYu 54`'kg  
  struct result_2 -:txmM T  
  { @=jcdn!\M  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; LGb.>O^  
} ; ebF},Q(48  
} ; k]*DuVCOX  
#]`ejr:2O  
qwka77nNT  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait 8'+XR`g:ax  
M5OH-'  
下面我们来剥离functor中的operator() oh{!u!L`]  
首先operator里面的代码全是下面的形式: z_XI,u}  
!/0XoIf"  
return l(t) op r(t) .^s%Nh2jM  
return l(t1, t2) op r(t1, t2)  5" U8|  
return op l(t) h[d|y_)f  
return op l(t1, t2) IQK__)  
return l(t) op Z+"%MkX0  
return l(t1, t2) op ?k4O)?28  
return l(t)[r(t)] lyzMKla"  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] GiBq1U-Q  
Z@j$i\,`  
很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式: E&k{ubcT  
单目: return f(l(t), r(t)); 6ju+#]T  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); 45` Gv  
双目: return f(l(t)); 5gq3 >qo  
return f(l(t1, t2)); {rr ED  
下面就是f的实现,以operator/为例 ~Ra1Zc$o:  
o{\@7'G  
struct meta_divide bA#E8dlC_  
  { 1{+Ni{  
template < typename T1, typename T2 > [.P~-6~  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)  /A|cO   
  { 3"'|Ql.H  
  return t1 / t2; ]3#_BL)M8p  
} U[~BW[[@f  
} ; ~..h=  
5v8&C2Jy@  
这个工作可以让宏来做: Ch ` Omq  
(mHFyEG  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ m,e1:Nk<  
template < typename T1, typename T2 > \ <wTkPErUG  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; qv3L@"Ub  
以后可以直接用 AX8;x1t^.  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) _-g:T&#  
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 Ai iOs?  
(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。。。) v F L{j  
DC`6g#*<  
hD\C[C,  
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 Cm}ZeQ  
Jg|3Wjq5  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > }}~ ^!  
class unary_op : public Rettype K)GC&%_$O  
  { 2q# t/oN3T  
    Left l; Q>}I@eyJ  
public : ~I/7{B|yX  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} B dm<<<  
n[WXIE<  
template < typename T > J8a4.prqI  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const Z.m.Uyz{7  
      { HkxFDU-K  
      return FuncType::execute(l(t)); ;,*U,eV  
    } B!< {s'  
BU:s&+LYUv  
    template < typename T1, typename T2 > 451C2 %y  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const L~ V 63K  
      { DC*|tHl  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); UR-e'Z&]  
    } u ` 9Eh;  
} ; D4[5}NYU  
I}Q3B3Byg  
Fg4eIE-/M  
同样还可以申明一个binary_op wr*A%:  
/H^bDUC :r  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > (m3p28Q?  
class binary_op : public Rettype [ sz#*IJ  
  { : M0LAN  
    Left l; y>8!qVX  
Right r; Iu0K#.s_  
public : LEVNywk[  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}  wb4 4  
ZH:#~Zyj  
template < typename T > 21 cB_"  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const z!Jce}mx  
      { 3SQ 5C' E  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); )X\3bPDJR  
    } y9\s[}c_  
_* 4 <  
    template < typename T1, typename T2 > :'GTCo$3  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const K r]!BI?z  
      {  =sG(l  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); 3 ;.{ O%bX  
    } Jc9SHCJ  
} ; #_7}O0?c3  
WF-imI:EK  
B5B'H3@  
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 &;9<a^td  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 [W{`L_"  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) x+yt| &B  
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。 Q'~;RE%T  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! "@` mPe/  
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。。。 ,\}V.:THF  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 ;5y4v  
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) IRo[|&c  
下面是修改过的unary_op 0]>p|m9K^<  
V^L;Nw5h  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > HdWghxz?)  
class unary_op =#%e'\)a  
  { aKCCFHq t!  
Left l; WlZ[9,:p1  
   ^r ;}6  
public : o}WbW }&  
3L>V-RPiM  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} aeUm,'Y$  
JpS:}yyJ>N  
template < typename T > Pn7oQA\  
  struct result_1 d:sUh  
  { Gq-U}r  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; @gX@mT"  
} ; wK#UFOp  
8n~@Rj5  
template < typename T1, typename T2 > ,5r 2!d  
  struct result_2 D"1ciO8^I]  
  { ]]%C\Ryy}  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; 0TA/ExJ-LT  
} ; nsgNIE{>gO  
Vp5qul%  
template < typename T1, typename T2 > I8^z\ef&  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const j-{WPJa4\  
  { 8-8= \  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); #On1Q:d  
} L**!$k"{5  
I[t)V*L9  
template < typename T > 2~]c`/M3  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const e`}|*^-  
  { 3Q`'C7Pi  
  return OpClass::execute(lt(t)); >Ckb9A  
} $ HUCp9  
3'&]v6|  
} ; iQa Q"s  
2? !b!  
7^Onq0ym T  
该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug |Q:`:ODy`5  
好啦,现在才真正完美了。 ]Dx?HBM"DC  
现在在picker里面就可以这么添加了: ? # G_ &  
RI*Q-n{  
template < typename Right > 2! wz#EC  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const 3U:0,-j"  
  { M6?Qw=  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); @RaMO#  
} wp*;F#: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。 GB[W'QGiq  
U}Hmzb  
M>I}^Zp!  
+%gh?  
4a)qn?<z  
十. bind s_1]&0<  
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。 ^u Z%d  
先来分析一下一段例子 o)-Qd3d%S  
)UJ]IB-Q|1  
^jCkM29eu  
int foo( int x, int y) { return x - y;} 8:M~m]Z+|  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 _bMs~%?~/  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 'Y"q=@Ei9  
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。 vkR"A\:  
我们来写个简单的。 \*_a#4a  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: [|F.*06SK  
对于函数对象类的版本: Uw)K [T  
"sHD8TUX  
template < typename Func > Bq@G@Qi  
struct functor_trait $6oLiYFX;  
  { bt j\v[D  
typedef typename Func::result_type result_type; 9Xm"kVqd/  
} ; |`O7> (h  
对于无参数函数的版本: F` ?pZ  
Za01z^  
template < typename Ret > o} %  
struct functor_trait < Ret ( * )() > 6s|C:1](b  
  { O9>/ WmLe  
typedef Ret result_type; CF>NyY:_  
} ; iWtWT1n8n  
对于单参数函数的版本: E|^a7-}|  
9'4cqR  
template < typename Ret, typename V1 > ~sA}.7  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > Bq$bxuhV  
  { cc^V~-ph  
typedef Ret result_type; 3cOXtDV YT  
} ; *YDx6\><  
对于双参数函数的版本: }D|"$*  
u(REEc~nj  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > /Hd\VI  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > O~xc> w  
  { ;CU3CLn  
typedef Ret result_type; ="I]D I  
} ; Pp.X Du  
等等。。。 HWs?,AJNxB  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy (,<?Pg7v:f  
8}S|iM  
template < typename Func > x&?35B i  
struct func_return Ii,L6c  
  { ZsV'-gu  
template < typename T > *~-~kv4-  
  struct result_1 E&"bgwav{(  
  { xwz2N5  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; &t6L8[#yd  
} ; nq$^}L3&~  
L:%h]-  
template < typename T1, typename T2 > 0,VbB7 z  
  struct result_2 thq(tK7  
  { %_/_klxnO  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; ?EtK/6dJZt  
} ; 4l z9z>J.V  
} ; 2 K` hH  
g4~{#P^i  
:/1WJG:!  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 IXC: Q  
7qnw.7p  
template < typename Func, typename aPicker > ]p$fEW g  
class binder_1 _/PjeEm $p  
  { `@Qq<T}V  
Func fn; p-Q1abl  
aPicker pk; ^LnCxA&QH  
public :  /h   
#%E~I A%  
template < typename T > ~>qcV=F^d,  
  struct result_1 =MoPOib\n  
  { 8# 9.a]AX  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; *VL-b8'A<  
} ; T T29 LC@  
%3~jg  
template < typename T1, typename T2 > N b+zP[C  
  struct result_2 1s1$J2LX  
  { rVZk G,Q  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; ZgzrA&6  
} ; *!B,|]wq=  
.Z9Bbab:  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} %40|7 O  
`XI1,&Wp7  
template < typename T > 0] 5QX/I  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const kkh#VGh"  
  { &:Raf5G-E  
  return fn(pk(t)); /y NU0/  
} 4S+P]U*jW  
template < typename T1, typename T2 > WJ/&Ag1  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const HhIa=,VY  
  { tn:tM5m  
  return fn(pk(t1, t2)); M|e@N  
} cp]\<p('A  
} ; edbzg #wy  
iao_w'tJ  
Y2Y/laD  
一目了然不是么? :5p`H  
最后实现bind W${0#qq  
Xi$uK-AHpj  
z+Y0Zh";/#  
template < typename Func, typename aPicker > +AXui|mn  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) %m{h1UQQ +  
  { WG1x:,-  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); l? 7D0  
} d)9=hp;,V  
o2&mhT  
2个以上参数的bind可以同理实现。 , @(lYeD"  
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。 z!?xz  
$1/yc#w u  
十一. phoenix |"\A5v|1  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: 4fp}`U  
Y+lZT4w  
for_each(v.begin(), v.end(), _?mu2!X  
( V\4'Hd  
do_ 'V } -0  
[ 3-z57f,}6~  
  cout << _1 <<   " , " o5A@U0c_  
] T&cf6soo  
.while_( -- _1), /_>S0  
cout << var( " \n " )  ig jr=e  
) Pv/$ ;R%  
); <08)G7  
>'7Icx  
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: 8,=,'gFO  
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 #sN]6  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 #8rLB(  
那么我们就照着这个思路来实现吧: =5',obYN>c  
:[,-wZiT~6  
D8G5,s-.  
template < typename Cond, typename Actor > ;MR8E9  
class do_while f{G ^b&x  
  { AwUcU;"9>  
Cond cd; h 5<46!P  
Actor act; RMDzPda.  
public : !CY: XQm  
template < typename T > ~"#qG6dP  
  struct result_1 ?7*.S Lt  
  { Qw}uB$S>  
  typedef int result_type; V*}ft@GPD  
} ; 4ba[*R2  
,F!zZNW9  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} Z<@0~t_:?p  
-LhO </l  
template < typename T > J<yt/V]  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const o7;lR?  
  { lvY[E9I0  
  do W2&o'(P\  
    {  6g576  
  act(t); +<a-;e{  
  } `1{Y9JdQ  
  while (cd(t)); gE\&[;)DB  
  return   0 ; jEVDz  
} g1Ed:V]_  
} ; -U.>K,M  
9sJ=Nldq  
Q V)>+6\  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). &N:Iirg  
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。 <A^sg?s<'  
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。 kUGOkSP8[  
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。 C.].HQ  
下面就是产生这个functor的类:  k{d]  
N:x--,2  
[MhKR }a  
template < typename Actor > +saXN6  
class do_while_actor ;-#2p^  
  { G5vp(%j  
Actor act; FUzN }"\1  
public : t-B5,,`  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} \2)D  
xsu9DzPf&{  
template < typename Cond > :y'EIf  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; EM QGP<[  
} ; fG9 ;7KG  
@ <(4J   
$>Qq 7  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 g&z8t;@  
最后,是那个do_ {ppzg`G\  
FJ,"a%m/Q  
}C4wED.  
class do_while_invoker s|IY t^  
  { 6~c#G{kc  
public : ,_iq$I;  
template < typename Actor > `OFW^Esc  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const 17$'r^t,S  
  { jaw&[f 7  
  return do_while_actor < Actor > (act); xP4}LL9)  
} qYoB;gp  
} do_; ^G|* =~_  
vMd3#@  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? o1`\*]A7J  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 I+=+ ,iXhB  
最后来说说怎么处理break和continue p<1y$=zS  
显然break的语义超出了我们的能力范围,然而却是有一个东西很适合模拟其行为,那就是异常。 `+z^#3l  
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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