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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda k*\=IacX0  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 EAq/Yw2$  
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, 8cy#[{u`;  
?\:ysTVu  
F9]j{'#  
Y7)YJI  
  class filler k3se<NL[  
  { Zs!)w9y&V  
public : xKz^J SF  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} ;pdW7  
} ; emb~l{K$  
OL*EY:]  
9I/o;Js  
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: +` B m  
H@er"boi  
+O:Qw[BL/Z  
@= )_PG  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); Ftj3`Mu  
S~`& K  
u79.`,Ad&  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 z%t>z9hU  
+u*WUw! %  
]J)WcM:  
r?d601(fa  
二. 战前分析 d; \x 'h2  
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。 NMY~f (x  
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 @#ih;F  
39?iX'*p  
PL<q|y  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); *nDyB. (  
  /* --------------------------------------------- */ f+Nq?GvwBQ  
vector < int *> vp( 10 ); z7F~;IB*u  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); '6u;KIG  
/* --------------------------------------------- */ I'G$:GX  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); o9~Z! &p  
/* --------------------------------------------- */ KcP86H52I  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); ZbCu -a{v  
  /* --------------------------------------------- */ DGdSu6s$  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); ~q#UH'=%  
/* --------------------------------------------- */ zLue j'  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); @Y*ONnl  
ihKnZcI$i  
y1^<!I  
RH^8"%\  
看了之后,我们可以思考一些问题: VN|P(S6  
1._1, _2是什么? "y/GK1C  
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。 YVZm^@ZVV  
2._1 = 1是在做什么? {$4fRxj  
既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。 6w<jg/5t  
Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。 NMmk,  
_QfA'32S  
Ph2jj,K  
三. 动工 k2N[B(&4J  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: I(ds]E ;_E  
Z6SM7? d  
d_Ll,*J9  
9f;\fe  
template < typename T > ~:Dr]kt  
class assignment Q u2W  
  { QNzI  
T value; /og2+!  
public : l,HMm|oU  
assignment( const T & v) : value(v) {} azz6_qk8  
template < typename T2 > u\-xlp?"o  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } ( du<0J|PT  
} ; D_`MeqF}C  
tlu-zUsi  
PoY+Y3  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 fb4/LVg'J  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment e?3 S0}  
D#508{)  
UyBI;k^]  
Z.<OtsQN  
  class holder t.c XrX`k  
  { &%L1n?>Q}  
public : ^rjICF e  
template < typename T > \kZxys!4  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const cF3V{b|bU  
  { y^=\w?d  
  return assignment < T > (t); &V$_u#<  
} QRhR.:M\  
} ; bNp RGhlV  
a_w# ,^/P  
~\<Fq\.x  
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: ?8fa/e  
v/\l  
  static holder _1; :CNWHF4$  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 HlgF%\@a+U  
4StiYfae  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); 0RN]_z$;H  
而不用手动写一个函数对象。 z%(m:/N70  
9a"[-B:  
WE 'afxgV  
^aN;M\  
四. 问题分析 Eic/#j{4  
虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。 w_q{C>- cR  
1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。 _n@#Lufx  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 J7/"8S_#N  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 1om:SHw  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 i5w  
]re1$ W#*  
五. 问题1:一致性 )t{?7wy  
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?| L0Bcx|)"$`  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 _5EM<Ux  
W'eF | hu  
struct holder j8WnXp_  
  { \I1+J9Gl  
  // ZGf R:a)wc  
  template < typename T > 3|8\,fO?  
T &   operator ()( const T & r) const qd(C%Wk  
  { AK%`EsI^  
  return (T & )r; l_5]~N  
} PsMoH/+"  
} ; 4,!#E0  
ob05:D_bc9  
这样的话assignment也必须相应改动: n.n;'p9t@  
0#0[E,  
template < typename Left, typename Right > !#` .Mv Z  
class assignment YvL5>;  
  { >VM@9Cph  
Left l; 4\a KC%5  
Right r; 4UT %z}[!  
public : BZP}0  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} pZUckQ  
template < typename T2 > n=WwB(}q  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } vx62u29m  
} ; |RS9N_eRt  
+KgLe>-}  
同时,holder的operator=也需要改动: FY+0r67]  
AX,V* s  
template < typename T > =v]\{ .  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const eG* <=.E  
  { Y|FF ;[  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); }m0* w3  
} =~6A c}$  
{fFZ%$  
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。 {z> fe }  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 jU.z{(s  
d*$$E  
return l(rhs) = r; /#lhRNX  
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。 g|ewc'y  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: jI %v[]V  
#N9^C@  
template < typename Tp > 8'[g?  
class constant_t Ndq/n21j  
  { I ,8   
  const Tp t; d"o5uo  
public : rT7W_[&P  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} 6RV42r^pf  
template < typename T > lHQ:LI  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const 6U~AKq"+f  
  { E7X6Shng  
  return t; + 2 v6fan  
} p)v|t/7  
} ; pW$ZcnU  
?_)b[-N!  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 V,:^@ 7d  
下面就可以修改holder的operator=了 Tq{+9+  
dZ}gf}.v  
template < typename T > t66Cx  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const g<U\7Vp\1  
  { NU[{ANbl  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); '/M9V{DD88  
} Wd "<u2  
:0N} K}  
同时也要修改assignment的operator() VZuluV  
!*Ex}K99  
template < typename T2 > (:Di/{i&r5  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } Rr#Zcs!G  
现在代码看起来就很一致了。 San3^uX  
QL/I/EgqC  
六. 问题2:链式操作 %d?.v_Hu0  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 S;@nPzhc  
其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。 XzLB#0  
事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。 &?X0;,5)  
比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。 BwOIdz%]OY  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct `|kW%L4  
?-M?{De   
template < typename T > .5$"qb ?  
struct result_1 J]G] <)  
  { TL u+5f  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; 0C!f/EZK  
} ;  wO<.wPa`  
N)yCGo  
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: oVlh4"y#Lf  
EZs"?A  
template < typename T > zI-]K,!  
struct   ref Gbj^oo  
  { vYl2_\,Y?  
typedef T & reference; by}C;eN  
} ; ~]f6@n  
template < typename T > ($QQuM=  
struct   ref < T &> RZMR2fP%  
  { I;xSd.-  
typedef T & reference; {:=sCY!  
} ; [}>!$::Y  
h;TN$ /  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: -sjyv/%_  
7:/gO~g I  
template < typename T > <|-da&7  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const pW&K=,7|  
  { $'*q]]  
  return l(t) = r(t); B^;"<2b*  
} +/+>:  
可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。 P;8nC:zL  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 vJ,r}$H3  
I<+EXH%1,  
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 lKdd3W"o  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: WwDd62g  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 @ T.+:U@S  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 XXD LbT'J  
最后的布局是: XrUc`  
                Add HQkK8'\LP  
              /   \ nh XVc((  
            Divide   5 7q%xF#mK=  
            /   \ 'G>$W+lT^  
          _1     3 i0}f@pCB?X  
似乎一切都解决了?不。 0RZ[]:(  
你可以想象一下一个完整的Lambda库,它必然能够重载C++几乎所有的操作符。假设其重载了10个操作符,那么至少会有10个代表这些操作符的functor类。大体上来讲,每一种操作符所对应的functor都应当能够由链式操作产生别的任意一种操作符所对应的functor。(例如:*_1 = 2既是由operator*的functor产生operator=的functor)。可想而知这样一共能产生10*10=100种产生方式。这是对编码的一个大挑战。 Oa.84a  
如何简化这个问题呢?我们不妨假定,任意一种操作符的functor,都能够产生任意一种操作符的functor,这样,每一种操作符的functor都拥有一样的产生方案。如果某种转换确实是不合法的(例如:A/B=C无论如何也不可能合法),那么在试图产生新functor的时候会出现编译错误。幸好C++的模版是如果不使用就不编译的,因此这种编译错误不会干扰到正常的使用,这正是我们所要的。 VW`SqUl  
OK,我们的方法呼之欲出了。既然所有的functor都具有一样的产生方案,那么不如大家都不要实现,等到最后统一的在所有的functor里面加上这么一系列的产生代码吧。例如,如果要添加从某functor XXX到operator=的functor的产生代码: WuuF &0?8C  
X 0vcBHh  
template < typename Right > g1kYL$o4  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const %T6 sm  
Right & rt) const <uG6!P  
  { 5Z@0XI  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); )L/0X40<.  
} qdnwaJ;&  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 &J?:wC=E  
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。 /hN;\Z[@  
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。 ]?G|:Kx$y%  
最后,如何把这些函数塞到各个functor的声明里边呢?当然可以用宏,但是。。。大家都知道这样不好。 xmNs%  
除了宏之外还可以用的方式就是继承。我们可以写一个类叫做picker,该类实现了所有的如上的产生函数。然后让所有的functor继承自它。 V O\g"Yc  
且慢,也许立刻就有人跳出来说:这样的话那个XXX怎么写呢?这样不是会导致循环依赖么?这样不是会有downcast么? c_4K  
正解,让picker做基类确实不是一个好主意。反过来,让picker继承functor却是一个不错的方法。下面是picker的声明: rnyXMt.q  
do.AesdXaq  
template < class Action > FUVp}>#U  
class picker : public Action "5HSCl$r%  
  { oRZ98?Y\B  
public : < k?pnBI_  
picker( const Action & act) : Action(act) {} vnN 0o5  
  // all the operator overloaded H)k V8wU  
} ; QHXA?nBX  
baoyU#X9  
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。 +)hxYLk&I  
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: uf^HDr r<L  
xp?YM35  
template < typename Right >  ;kzjx%h  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const {E[t(Ig  
  { s*Nb=v.e9  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); VUi> ]v/e  
} )+Y"4?z~  
H+{@V B  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > uH&B=w  
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。 t6uYFxE  
b>2{F6F  
template < typename T >   struct picker_maker ZkJLq[:cM  
  { A.vf)hO  
typedef picker < constant_t < T >   > result;  PI.Zd1r  
} ; Z;<:=#  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > KKq%'y)u^  
  { $cW t^B'  
typedef picker < T > result; %*NED zy  
} ; -7KoR}Ck!  
P;`Awp?  
下面总的结构就有了: jF-:e;-  
functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。 &,P; 7R  
picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。 a&2UDl%K  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 [vY#9W"!  
至此链式操作完美实现。 5Gs>rq" #  
[D+,I1u2h  
TSD7R  
七. 问题3 : *XAQb0  
如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。 RFLfvD<  
Uc,MZV4  
template < typename T1, typename T2 > 0xx4rp H  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const <+-=j  
  { "}"/d(  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); qSGM6kb  
} mW$Oi++'d  
:R`e<g~4  
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: x6)qs-  
H:|.e)$i  
template < typename T1, typename T2 > ^RJ @9`P&t  
struct result_2 * RyU*au  
  { +_L]d6  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; OwT_W)$  
} ; A=0{}B#  
a>6D3n W  
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? Q6HghG  
这个差事就留给了holder自己。 ^mg:<_p  
    I 12Zh7Cc:  
cQ]c!G|a4  
template < int Order > 74ho=  
class holder; r.'xqzF/  
template <> sv!zY= 6  
class holder < 1 > n5%\FFG0M  
  { dk^jv +  
public : ] s^7c  
template < typename T > <(@Z#%O9)  
  struct result_1 i\_LLXc  
  { suzK)rJ9i  
  typedef T & result; kia[d984w  
} ; gD51N()s,  
template < typename T1, typename T2 > R[14scV  
  struct result_2  H~TuQ  
  { <S=( `D  
  typedef T1 & result; MhR`  
} ; s1E 0atT  
template < typename T > tfe]=_U  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const 0%Le*C'yk  
  { F b?^+V]9  
  return (T & )r; {_-T!yb  
} ">G*hS  
template < typename T1, typename T2 > 4/%fpU2  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const "P0!cY8r  
  { `<|tC#<z  
  return (T1 & )r1; 0zA;%oP  
} ilde<!?  
} ; ImG8v[Q E  
;<q 2  
template <> ! d<R =L  
class holder < 2 > =%<, ^2o  
  { eM{u>n+`F0  
public : ?QmtZG.$  
template < typename T > !qp$Xtf+  
  struct result_1 "0uM%*2  
  { .;Mb4"7=  
  typedef T & result; tewp-M KA  
} ; <$yA*  
template < typename T1, typename T2 > `u}_O(A1pA  
  struct result_2 24nNRTI  
  { :o' |%JE  
  typedef T2 & result; wgIm{;T[u  
} ; #Lpw8b6  
template < typename T > >I0;MNX  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const %VFoK-a  
  { .Sn{a }XP4  
  return (T & )r; u4IK7[=  
} $K!Jm7O\  
template < typename T1, typename T2 > -yB}(69  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const ;&n iZKoe  
  { y%ij)vQY  
  return (T2 & )r2; jhf# gdz%  
} HA8A}d~  
} ; \#(1IC`as  
SGSyO0O  
0uIY6e0E  
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> >。 Y ~g\peG7  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: jan}}7Dly  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: 41Z@_J|&  
,|d9lK`"P  
return l(i, j) = r(i, j); _Iminet  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) iMJt8sd  
:P}3cl_  
  return ( int & )i; :Rb\Ca  
  return ( int & )j; j &,Gv@  
最后执行i = j; 'x{oAtCP9  
可见,参数被正确的选择了。 {=3A@/vM  
zwZvKV/g  
#lrwKHZ+  
OA*O =  
cFw-JM<  
八. 中期总结 SFRP ?s  
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: ,\J 8(,%L  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 <wk  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 6`O,mpPu4G  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor ed`"xm  
\894 Jqh  
#?Kw y  
0: a2ER|J  
;.Bz'Q  
ns%gb!FBJX  
九. 简化 :-}K:ucaj  
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。 pe vXixl  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 {o5|(^l  
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: k7Bh[ ..!  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 )`rD]0ua;  
  +-*/&|^等 zI4rAsysL  
2. 返回引用。  y Ne?a{  
  =,各种复合赋值等 Tk?uJIS :  
3. 返回固定类型。 RbL?(  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) {6H[[7i  
4. 原样返回。 }lIc{R@H  
  operator, V*b/N  
5. 返回解引用的类型。 *sOb I(&  
  operator*(单目) 3~T ~Bs  
6. 返回地址。 ekvs3a^  
  operator&(单目) B^/MwD>%  
7. 下表访问返回类型。 #zTy7ZS,0  
  operator[] a*y9@RC}  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 a~7D4G  
  operator<<和operator>> `s)4F~aVo  
&Gjpc>d  
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。 ?{qUn8f2  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: g %mCg P  
)]j3-#  
template < typename Left > (DO'iCxlNh  
struct value_return s{@R|5  
  { G<e+sDQ2  
template < typename T > q13fmK(n-5  
  struct result_1 -*' ?D@l  
  { %`C*8fc&  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; BQ0?B*yqd  
} ; >8_y-74  
Cw+boB_tip  
template < typename T1, typename T2 > ?YW~7zG  
  struct result_2 3W7^,ir  
  { :awkhx  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; bFX{|&tHU  
} ; KAClV%jP  
} ; qR'FbI  
/eQAGFG  
p75o1RU  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait LZn'+{\`  
:|s8v2am  
下面我们来剥离functor中的operator() \Ip)Lm0  
首先operator里面的代码全是下面的形式: W_2;j)i  
oRCc8&  
return l(t) op r(t) 'nq=xi@RC  
return l(t1, t2) op r(t1, t2)  Y${'  
return op l(t) {!|4JquE_  
return op l(t1, t2) 3[ [oAp  
return l(t) op DzGUKJh6  
return l(t1, t2) op ~pRgTXbz  
return l(t)[r(t)] #SHeK 4  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] R xMsP;be  
*)Qv;'U=rn  
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: Z6zV 9hn  
单目: return f(l(t), r(t)); %XG m\p  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); 5)RZJrN]  
双目: return f(l(t)); !d N[9}  
return f(l(t1, t2)); mLuNl^)3  
下面就是f的实现,以operator/为例 =sYILe[  
pJ] Ix *M  
struct meta_divide 0(7 IsG=t  
  { >}V?GK36  
template < typename T1, typename T2 > I1fpX |  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) j+_fHADq  
  { BX?DI-o^h  
  return t1 / t2; _iJ~O1qx,w  
} 8z1z<\  
} ; j9NF|  
3^UdB9j;  
这个工作可以让宏来做: rRq60A  
Cq2Wpu-u  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ `DY yK?R  
template < typename T1, typename T2 > \ ,s~l; Gkj  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; 5?-HQoT)G  
以后可以直接用 "ioO_  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) wmr?ANk  
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 N_c44[z 1  
(ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。) M1kA-Xr  
{]Zan'{PCO  
5.6tVr  
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 (!nkv^]  
yNns6  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > }YDi/b7  
class unary_op : public Rettype 5tlR rf  
  { 1tNL)x"w  
    Left l; % Ln`c.C  
public : :.x(( FU  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} "|8oFf)l@B  
|R9Lben',  
template < typename T > *C*ZmC5  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const MLWHO$C~T  
      { y&$n[j  
      return FuncType::execute(l(t)); =p@`bx  
    } <VxA&bb7c  
w<9rTHG8,  
    template < typename T1, typename T2 > cZh0\Dy U  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const XKjrS 9:  
      { [{7#IZL  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); t$!zgUJ  
    } !zE{`H a~  
} ; ~~/,2^   
@Go_5X(  
WN'AQ~qA  
同样还可以申明一个binary_op ?J:w,,4m  
P~\rP6 ;  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > I0}.!  
class binary_op : public Rettype +_]Ui| l  
  { A 6S0dX  
    Left l; 9lYKG ^#D  
Right r; PF~@@j  
public : x4q}xwH  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} ' ##?PQ*u  
xvTtA61Vp  
template < typename T > V"#0\ |]m  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const Nn05me"X  
      { O\=Z;}<N  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); 2w.FC  
    } X?_rD'3  
CPJ<A,V  
    template < typename T1, typename T2 > ZG=]b%  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const tyR?A>F4  
      { }3*<sxw7<  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); ^OY$ W  
    } ^OV; P[  
} ; Dmh$@Uu#F  
8&@=Anc&q  
zVE" 6  
很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮 wiN0|h>,  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 M1Q&)am  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) P#A,(Bke3  
那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。 s$#64"F  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! JT 7WZc)  
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。。。 o26Y }W  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 Gld~GyB\k  
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) /4r2B. 91O  
下面是修改过的unary_op XC3)#D#HGh  
n5QO'Jr%[  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > 5Dkb/Iagi  
class unary_op )?jFz'<r  
  { Q6(~VvC-  
Left l; Y(,RJ&7  
  M ygCg(h  
public : Gpu[<Z4  
s,_+5ukv  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} ]xvA2!) Q  
I$"Z\c8;  
template < typename T > .F ?ww}2p]  
  struct result_1 ?xaUWD  
  { ?A@y4<8R|  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; q[Ai^79  
} ; aqSOC(jU  
oRbWqN`F.  
template < typename T1, typename T2 > g]f<k2  
  struct result_2 ranem0KQ)]  
  { phDIUhL$z  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; 1L <TzQ  
} ; U 4d7-&U  
dC6>&@ VX  
template < typename T1, typename T2 > I!/EQO|  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const %E%=Za  
  { .w4|$.H  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); z_'^=9m  
} QbdXt%gZe  
dg|+?M^9`  
template < typename T > g+o$&'\  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const rai'x/Ut}+  
  { qK'mF#n0#  
  return OpClass::execute(lt(t)); s`x2Go  
} e,s  S.  
#. Dl1L/  
} ; r8(oTx  
O+-+=W  
fS}Eu4Xe  
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 ](oeMl18R  
好啦,现在才真正完美了。 tM5(&cQ!d  
现在在picker里面就可以这么添加了: z 4}"oQk:r  
)nHMXZ>Td  
template < typename Right > M Q =x:p{  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const Z&^vEQ  
  { \B')2phE  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); 3JD62wtx  
} pKLcg"{[F  
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。 "pt[Nm76)8  
,q*|R O  
(U5XB [r_P  
ZvuY] =^3  
ywm"{ U? 8  
十. bind 7UBW3{d/u5  
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。 -F`gRAr-  
先来分析一下一段例子 .;?ha'  
,GWa3.&.d  
yMW3mx301j  
int foo( int x, int y) { return x - y;} -}@C9Ja[?  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 ,% yC4  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 +!@xH];  
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。 h6~xz0,u  
我们来写个简单的。 =)y$&Ydj  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: T \34<+n1N  
对于函数对象类的版本: d)48m}[:  
70avr)OM  
template < typename Func > Cdl"TZ<  
struct functor_trait jGLmgJG-P  
  { ~H''RzN  
typedef typename Func::result_type result_type; ="T}mc  
} ; -)J*(7F(6^  
对于无参数函数的版本: tDAX pi(  
`LFT"qnp  
template < typename Ret > 5@.8O VPz  
struct functor_trait < Ret ( * )() > KUW )F  
  { <> =(BAw  
typedef Ret result_type; 9on$0  
} ; ?z`yNx6  
对于单参数函数的版本: v*excl~  
KXTk.\c  
template < typename Ret, typename V1 > hpOY&7QUTD  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > G} [$M"}  
  { G]l/L\{  
typedef Ret result_type; |x.[*'X@  
} ; J{Ij  
对于双参数函数的版本: XPYf1H  
lN.&46 e  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > F\+9u$=  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > 6jr}l  
  { O0^Y1l  
typedef Ret result_type; 1|*%  
} ; *mWS+xcU(L  
等等。。。 !OV+2suu1  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy fpNq  
2wU,k(F_  
template < typename Func > S@\&^1;4Hv  
struct func_return un6W|{4]  
  { 4xx?x/q  
template < typename T > 5'Mw{`  
  struct result_1 aS3-A 4  
  { g7%vI8Y)@  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; ;rJ#>7K  
} ; OwC{ Ad{  
@zR_[s  
template < typename T1, typename T2 > };(2 na  
  struct result_2 o) eW5s,6  
  { .Xta;Py|J  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; cCtd\/ \  
} ;  qzD  
} ; K(mzt[n(  
Qe[ai?iJkt  
k:s86q  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 -% B)+yq>  
k<*1mS8  
template < typename Func, typename aPicker > t I +]x]m+  
class binder_1 ^YPw'cZZ&  
  { :B/u>  
Func fn; 7Il /+l(  
aPicker pk; {flxZ}  
public : hEFn>  
A|L-;P NP  
template < typename T > My9fbT  
  struct result_1 p'SY 2xq-,  
  { \LS s@\$ g  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; bir tA{q  
} ; kJXy )  
Re\V<\$J  
template < typename T1, typename T2 > "'8o8g  
  struct result_2 o AS 'Z|  
  { ?IG+U TI  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; 4pu>f.  
} ; /i~n**HeF?  
+fF4]WF P  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} h8SK8sK<  
l&Fx< W  
template < typename T > =uR[Jewa  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const Cvs4dd%)i  
  { ;S>ml   
  return fn(pk(t)); fl9J  
} N'5!4JUI  
template < typename T1, typename T2 > M\9p-%"L  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const {u7_<G7  
  { [\i1I`7pE  
  return fn(pk(t1, t2)); 9%Ftln6  
} bDcWPwe  
} ; bO{wQ1)Z_  
o@\q6xl.  
mK7egAo  
一目了然不是么? ^nL_*+V`f  
最后实现bind x:Tm4V{  
Ps MCs|*  
_1Iw"K49Qx  
template < typename Func, typename aPicker > nIP*yb}5  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) QXT *O  
  { oY%NDTVN  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); Jo ]8?U(^  
} _q\w9gN  
,e>N9\*  
2个以上参数的bind可以同理实现。 (OK;*ZH+T@  
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。 G0h7MO%x  
bl B00   
十一. phoenix n47v5.Wn  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: b{d@:"  
t?kbN\,  
for_each(v.begin(), v.end(), n|iO)L\9aB  
( ~); 7D'[  
do_ yX8$LOjE  
[ 5SY(:!  
  cout << _1 <<   " , " VJ(#FA2  
] w+owx(mN@  
.while_( -- _1), =:=uV0jX\  
cout << var( " \n " ) Ih0kd i  
) bjJ212J  
); $'VFb=?XrK  
wg,w;Gle  
是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧: <[GkhPfZ  
首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor -i?-Xj#%  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 |q\:3R_0  
那么我们就照着这个思路来实现吧: S-6 %mYf  
:u53zX[v  
Q<pL5[00fD  
template < typename Cond, typename Actor > 6jtnH'E/  
class do_while Ol]+l]  
  { 5Y97?n+6  
Cond cd; jz;"]k  
Actor act; Dos`lh  
public : F\;G'dm  
template < typename T > }%9A+w}o  
  struct result_1 Lm}:`  
  { Hi<5jl  
  typedef int result_type; cA4xx^~  
} ; 7].FdjT.  
W`-AN}C#  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} !8O*)=RA  
*G#W],~0  
template < typename T > 3Ga! )  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const y\&`A:^[ A  
  { 9q -9UC!g  
  do _YW1Mk1  
    { 7,2bR  
  act(t); Ie~#k[X  
  } J_A5,K*r|  
  while (cd(t)); I vQ]-A}N  
  return   0 ; zj^Ys`nl  
} Rs cU=oaKi  
} ; 0)'^vJe  
<k&Q"X:"  
}Z_w8+BZ  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). N?h=Zl|  
代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。 0ZXG{Gp9S  
其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。 AVA hS}*t  
因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。 j9YI6X"  
下面就是产生这个functor的类: gG^K\+S  
-Ug  
g3(fhfR'RN  
template < typename Actor > T0ebW w  
class do_while_actor (P[:g  
  { !e >EDYbY  
Actor act; Xj&fWu A  
public : [s4lSGh  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} w"O^CR)  
V\"x#uB  
template < typename Cond > K -!YD}OF  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; XOzd{  
} ; S& % G B  
%klC& _g~_  
mh"&KX86W  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 #s)Wzv%OX  
最后,是那个do_ FaC;vuSpy  
M3350  
S3u>a\  
class do_while_invoker &oTUj'$  
  { geL)v7t+#  
public :  DKu4e  
template < typename Actor > 8-c1q*q)  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const Bg*Oj)NM  
  { }^;Tt-*k  
  return do_while_actor < Actor > (act); bBBW7',[a  
} #]'#\d#i  
} do_; 3PLv;@!#j}  
(8u.Xbdh  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? HgP9evz,0  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 oq4*m[  
最后来说说怎么处理break和continue vcnUb$%  
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。 k1HukGa  
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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