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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda as6YjE.Yy  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 9y"*H2$#  
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, _[.3I1kG  
[Y]\sF;J  
y"SVZ} ;|  
qS|t7*  
  class filler sIh,@b  
  { +V6N/{^ 5  
public : $n?@zd@53  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} ,;yiV<AD  
} ;  OL|UOG  
d^WEfH  
NrdbXPHceN  
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: .DSmy\FI5  
L?e N(L  
%<w)#eV?  
`8%2F}x}qD  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); ;  u0 MY  
$k|k5cP8x  
}l>0m  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 &8 ~+^P1w  
o4CgtqRs  
|,89zTk'  
Fh4kd>1 D  
二. 战前分析 a$SGFA}V  
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。 14p <0BG  
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 fWywegh  
0x\bDWZ_  
gUB%6vG\I  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); -&* 4~  
  /* --------------------------------------------- */ SablF2doa  
vector < int *> vp( 10 ); BVX6  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); &i,xod6$  
/* --------------------------------------------- */ gzthM8A  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); ?HBNd&gZ1G  
/* --------------------------------------------- */ 0;j)rmt  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); ~P85Or  
  /* --------------------------------------------- */ hYMo5?  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); V!F# ek:  
/* --------------------------------------------- */ <m#ov G6  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); "$*&bC#dE  
B#_<?  
Vs)Pg\B?  
#?Z>o16,u  
看了之后,我们可以思考一些问题: rn7eY  
1._1, _2是什么? {]/}3t  
显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。 %(,Kj ~0  
2._1 = 1是在做什么? XP"lqyAi  
既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。 =r=YV-D.  
Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。 <T[ wZ[l  
[kIiKLX  
ZzNp#FrX"  
三. 动工 x4PA~R  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: c_ e2'K:  
fG107{!g=  
db%o3>>e  
]4m;NId  
template < typename T > ;x*_h  
class assignment ~5[#c27E9  
  { 9H9 P'lx9  
T value; LwV4p6A  
public : tO$/|B74Bz  
assignment( const T & v) : value(v) {} h|tdK;)  
template < typename T2 > F(J6 XnQ  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } 0L_ JP9e  
} ; O9#8%p% )  
_s/ 5oRHA  
v&p|9C@  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 HrH-e= j  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment 5J^S-K^r  
;N4A9/)  
Wp" +\{@)  
Z6eM~$Y  
  class holder N,9W18 @  
  { nCZ&FNi{O~  
public : 5G"DgG*<  
template < typename T > u:Fa1 !4JR  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const E)l0`83~^  
  { Nr?Z[6O|  
  return assignment < T > (t); wJs #rkW  
} 7{%_6b"  
} ; );o2e V  
~)X yrKw  
u]K&H&AxT  
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: *w> dT  
E-Nc|A  
  static holder _1; Cku#[?G  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 {k4)f ad\  
/a}F ;^  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); e5/f%4YX  
而不用手动写一个函数对象。 w\o?p.drp=  
)YE3n-~7{  
P;7JK=~k  
q#RUL!WF7U  
四. 问题分析 lxIo P  
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。 s9R#rwIc  
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。 J!40` 8i  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 YIjY?  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 f;AQw_{  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 $]v=2j  
CatbEXO  
五. 问题1:一致性 $on"@l%U  
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?| wldv^n hM  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 cZB?_[Cp  
N~rA/B]T  
struct holder PE $sF ]/  
  { vS#Y,H:yAj  
  // S{HAFrkm7  
  template < typename T > 5f;6BP  
T &   operator ()( const T & r) const zl?Gd4  
  { hk6(y?#  
  return (T & )r; a8D7n Ea  
} :w|ef;  
} ; kiYHJ\a  
 GtR!a  
这样的话assignment也必须相应改动: !=(OvX_<  
HSXv_  
template < typename Left, typename Right > S$~T8_m^U  
class assignment #0HZ"n  
  { d 8YP<"V&  
Left l; MI^@p`s  
Right r; ~s3X&!#   
public : L|B/'  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} Iw)}YZmn  
template < typename T2 > =geopktpf  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } Yatd$`,hW  
} ; 5`Q*  
t zn1|  
同时,holder的operator=也需要改动: ]ySm|&aU  
> 2)@(f~g  
template < typename T > \9 ,a"g  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const !3O8B0K)v  
  { O52B  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); x*H,eY3  
} * {avx  
6,wi81F,}  
好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。 V{jQ=<)@e  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 JRti2Mu  
b suGZ  
return l(rhs) = r; z) :LF<  
在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。 b/[$bZD5o  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: voX4A p l  
O0Z !*Hy  
template < typename Tp > ^/6LVB*  
class constant_t =Msr+P9Ai  
  { 6zbqv6  
  const Tp t; h^QLvOuR  
public : 6 zyxGJ(  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} ]A? (OA  
template < typename T > KgD sqwy  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const [ TX1\*W  
  { GZefeBi  
  return t; Nm{+!}cC  
} YR'dl_  
} ; Wi U-syNh  
e1<9:h+  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 =EJ8J;y_f  
下面就可以修改holder的operator=了 \wjT|z1+Y  
V;pR w`  
template < typename T > 1tZ7%0R\g]  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const X%C`('"R  
  { ZVX1@p  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); B4 k5IS  
} *A&A V||q  
Z=+Tw!wR>  
同时也要修改assignment的operator() @23?II$=@  
"?*B2*|}`  
template < typename T2 > ,=a+;D]'  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } b6%[?k  
现在代码看起来就很一致了。 vRhI:E)So#  
SO|!x}GfI  
六. 问题2:链式操作 D6I-:{ws  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 m|uVmg!*  
其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。 FOyANN'  
事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。 wC>}9OM  
比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。 7v']wA r]  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct Wq2 Bo*[*  
K ' ?`'7  
template < typename T > _^Z v[P  
struct result_1  2S  
  { 7+NBcZuG9  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; awU! 3)B  
} ; (^HU|   
PIHix{YR  
那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为: <)$e*HrI  
XQ'$J_hC  
template < typename T > ,Gi%D3lA  
struct   ref o[aP+O Md  
  { 9oj#5Hq  
typedef T & reference; 9GX'+$R]  
} ; FfRvi8  
template < typename T > A(D>Zh6o@  
struct   ref < T &> Gh5 3 Pne  
  { eK[9wEdn  
typedef T & reference; *ZkOZ  
} ; P<CPA7K  
2RU/oqmR  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: ~v@.YJoZ4Z  
wzj :PS  
template < typename T > HIq e~Vc  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const FrsXLUY  
  { &c^tJ-s  
  return l(t) = r(t); *snY|hF  
} %$<v:eMAs  
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。 XI '.L ~  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 tXCgRU  
%oOSmt  
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 v t_lM  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: {,=U]^A  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 2Rqpok4  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 "]bOpk T  
最后的布局是: $ba*=/{[q  
                Add 782 oXyD  
              /   \ #[&9~za'"m  
            Divide   5 (GoxiX l  
            /   \ jL{k!V`s  
          _1     3 84lT# ^q  
似乎一切都解决了?不。 I{$TMkh[  
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。 I.gF38Mx  
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。 3>v-,S+  
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: y&A&d-  
z%;_h-  
template < typename Right > lMmP]{.>$  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const 7/HX!y{WP  
Right & rt) const v]'\]U^  
  { *&z !y/  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); RGLJaEl !  
} 7sU+:a  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 qL?$u07<9'  
XXX指的是原来的functor的类型,picker_maker<T>是一个类型变换的trait,如果T是一个常量,那么他会返回constant_t<T>,否则返回T本身。 FMtg7+Q|>  
因此如果该函数声明在assignment的内部,那么就实现了连等,如果声明在的dereference(解引用)的内部,就允许(*A = B)的行为发生。 C1uV7t*\  
最后,如何把这些函数塞到各个functor的声明里边呢?当然可以用宏,但是。。。大家都知道这样不好。 t=\ ffpA  
除了宏之外还可以用的方式就是继承。我们可以写一个类叫做picker,该类实现了所有的如上的产生函数。然后让所有的functor继承自它。 Mn 8| K nh  
且慢,也许立刻就有人跳出来说:这样的话那个XXX怎么写呢?这样不是会导致循环依赖么?这样不是会有downcast么? G '%ZPh89  
正解,让picker做基类确实不是一个好主意。反过来,让picker继承functor却是一个不错的方法。下面是picker的声明: u f1s}/M  
x9o(q`N  
template < class Action > t~|`RMn"  
class picker : public Action ?@^gpVK{  
  { "H9q%S,FH  
public : 5`6U:MDq  
picker( const Action & act) : Action(act) {} RNopx3  
  // all the operator overloaded R_=fH\c;  
} ; _ mgu r  
p@?ud%  
Picker<T>继承自T,唯一的作用就是给T添加上了各种操作符的重载函数。 *Oq& g\K)  
现在所有参与行动的functor都要套上一层picker, _1被声明为 picker<holder>, 并且holder中所重载的操作符除了operator()之外全部被移到了picker内。而picker中的操作符重载的返回的functor也必须套上一个picker: F;MACu;x  
OGcW]i  
template < typename Right > ,ZZ5A;)  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const h05BZrE  
  { mYqLqezAA  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); On(.(7sNc  
} jFl!<ooCo  
T3Sz<K$E  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > Jv8VM\ *  
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。 VHLt, ?G  
yuhY )T  
template < typename T >   struct picker_maker xJin %:O  
  { <r)5jf  
typedef picker < constant_t < T >   > result; Zul@aS !  
} ; fjMmlp  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > xP 7mP+D  
  { It]GlxMX  
typedef picker < T > result; JH#p;7;  
} ; ^}UFtL i  
ny0]Q@  
下面总的结构就有了: P=a&>i  
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。 ";upu  
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。 xg4wtfAbS  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 )Wk&c8|y  
至此链式操作完美实现。 ?weuq"*a  
}%c0EY'  
&w{z  
七. 问题3 "$3~):o  
如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。 B}@CtVWFz  
Lie= DD  
template < typename T1, typename T2 > `,Fc271`  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const /Ri-iC >  
  { 6%V#_]  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); dFZh1*1  
} A~;.9{6J[t  
3x=NSe|f  
很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2: yQq|!'MKk  
`j'gt&  
template < typename T1, typename T2 > id)J;!^;J  
struct result_2 H{uR+&<  
  { P )[QC  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; WHr:M/qD  
} ; v?o("I[ C  
aN';_tGvK  
显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢? } : T }N]  
这个差事就留给了holder自己。 gu1n0N`b  
    !N/?b^y  
u&'&E   
template < int Order > =j@8/  
class holder; K,!f7KKo  
template <> {DX1/49  
class holder < 1 > o}Zl/&(  
  { 0L \vi  
public : p+;x&h)[l  
template < typename T > '<h@h*R  
  struct result_1 -AXMT3p=1  
  { ^AT#A<{1(  
  typedef T & result; nIl<2H]F`  
} ; #B__-"cRv  
template < typename T1, typename T2 > DCgiTT\  
  struct result_2 7??j}ob>  
  { ( `d_DQ  
  typedef T1 & result; hOe$h,E']  
} ; qX]ej 2  
template < typename T > _<jccQ  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const ! 6_tdZ  
  { *jl_,0g]  
  return (T & )r; {/XU[rn  
} 7mYBxE/  
template < typename T1, typename T2 > /?C6 oj1  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const J!:v`gb#@A  
  { 2vW@d[<J  
  return (T1 & )r1; wQU-r|  
} r]%.,i7~8  
} ; 30h1)nQ$h}  
R[2h!.O8  
template <> yjucR Fl  
class holder < 2 > d-"[-+)-  
  { y9Q"3LLic`  
public : _LLE~nUK"/  
template < typename T > {N0ky=u d  
  struct result_1 mh~n#bah  
  { @"`{Sh`Y$  
  typedef T & result; Ay\!ohIS3  
} ; Mp^U)S+  
template < typename T1, typename T2 > nHB`<B  
  struct result_2 yXA]E.K!  
  { Xqas[:)7+  
  typedef T2 & result; LiD-su D  
} ; (ZEDDV2  
template < typename T > D"n 3If%  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const dUpOg{I.x  
  { B'D 4]EB  
  return (T & )r; \8S HX  
} 4?e7s.9N  
template < typename T1, typename T2 > ,DbT4Ul c  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const Vt U  
  { o #F03  
  return (T2 & )r2; %suXp,j  
} 3WF6bJN  
} ; hH@pA:`s  
p%*! ]JRS  
7 m!e\x8  
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,d|!B#L  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: evHKq}{  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: wB W]w  
PRF^<%mkI  
return l(i, j) = r(i, j); (`Q_^Bfyl  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) 5P <  F  
{~:F1J~=  
  return ( int & )i; VUGVIy.  
  return ( int & )j; 5>[ j^g+@  
最后执行i = j; >a1 ovKF  
可见,参数被正确的选择了。 AT,?dxP J  
c95{Xy  
%Tv^BYQAZ  
#-u?+Nk/  
p uLQ_MNV  
八. 中期总结 pxs`g&3yd  
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*;/Cah]k  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 x kebel`%  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 g3uI1]QXLg  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor EYF]&+ 9  
@uI_4a  
v:$Y |mh  
+']S  
!U !}*clYL  
ceqYyVy  
九. 简化 !ZlNPPrq}  
很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。 IT0*~WMZ  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 G#A& Y$  
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: Sud5F4S  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 v><uHjP  
  +-*/&|^等 UZ+FV;<  
2. 返回引用。 +EBoFeeIG  
  =,各种复合赋值等 ,*@6NK,.  
3. 返回固定类型。 <U]#722  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) L3- tD67oa  
4. 原样返回。 nY<hfqof  
  operator, MM%c   
5. 返回解引用的类型。 vMOit,{  
  operator*(单目) 1JoRP~mMxa  
6. 返回地址。 #5x[Z[m  
  operator&(单目) N;6WfdA-  
7. 下表访问返回类型。 H A(e  
  operator[] Lqv5"r7eV  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 ]n:)W.|`R  
  operator<<和operator>> r:Xui-  
1(**JTe  
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。 i XI:yE;  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: $dLPvN  
If_S_A c  
template < typename Left > JOIbxU{U_  
struct value_return &~7b-foCq  
  { A@0%7xm  
template < typename T > h4^ a#%$  
  struct result_1 zk@K uBLL  
  { ]l'W=_XDg  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; }9xEA[@;  
} ; J$?*qZ(oO  
8vcV-+x  
template < typename T1, typename T2 > {>c O&eiCt  
  struct result_2 ivbuS-f =r  
  { O`hOVHD Q  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; jo4*,B1x  
} ; _KkLH\1g$  
} ; V4OhdcW{  
/*bS~7f1  
?Q]{d'g(sx  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait j[h4F"`-  
_azg 0.)  
下面我们来剥离functor中的operator() l*]*.?m/5  
首先operator里面的代码全是下面的形式: GiN\nu<!  
ccJ@jpXI  
return l(t) op r(t) \S@;>A<J  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) '%`W y@  
return op l(t) D/Y.'P:j  
return op l(t1, t2) .sA?}H#wb  
return l(t) op -zd*tujx  
return l(t1, t2) op zZ|Si  
return l(t)[r(t)] 1;[\xqJ  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] o~F @1  
DH_Mll>  
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: Vet7a_  
单目: return f(l(t), r(t)); XX,iT~+-  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); 2hRaYX,g  
双目: return f(l(t)); EIwTx:{F  
return f(l(t1, t2)); V>j6Juh  
下面就是f的实现,以operator/为例 gaC^<\J  
u><gmp&  
struct meta_divide ,iU ]zN//  
  { HZdmL-1Z^+  
template < typename T1, typename T2 > N(@'L43$V  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) Dm6}$v'0  
  { tqE LF  
  return t1 / t2; +xwz.:::  
} p IXBJk  
} ; 5yO6szg  
j3rBEQ,R  
这个工作可以让宏来做: +'?p $@d  
:xfD>K  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ s,Cm}4L6  
template < typename T1, typename T2 > \ Pt?]JJxl-  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; DEaO= p|  
以后可以直接用 *lg1iP{]  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) a2*WZc`  
来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数 {hX. R  
(ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。) dx@#6Fhy  
t#~r'5va  
nv(Pwb3B  
下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体 N G1]!Vz5  
dfe 9)m>  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > /b20!3  
class unary_op : public Rettype glh2CRUj  
  { "';'*x  
    Left l; zqqpBwk#  
public : uRKCvsisX  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} n\5` JNCb  
]?xF'3#  
template < typename T > viAvD6e  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const FK{ YRt  
      { ~!'%m(g  
      return FuncType::execute(l(t)); 0,(U_+ n  
    } -@G |i$!  
]6</{b  
    template < typename T1, typename T2 > V{fYMgv  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const gy _86y@  
      { 8<k0j&~J  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); J1Mm,LTO  
    } jcN84AaRFI  
} ; MwL' H<  
*J?QXsg  
mUzNrkG(G  
同样还可以申明一个binary_op 7[QU *1bk  
__$IbF5  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > =A<kDxqH  
class binary_op : public Rettype }#q9>gx  
  { *8U+2zgfC  
    Left l; b/'fC%o,  
Right r; t/_w}  
public : -c%GlpZw  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} <dDGV>n4;  
} O9q$-8!  
template < typename T > +GgWd=X.Y  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const Oe^3YOR#j{  
      { Vy{=Y(cpF2  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); `ItMn&P  
    } U}6'_ PRQ  
kYz)h  
    template < typename T1, typename T2 > X\hD 4r"  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const '+Dn~8Y+9  
      { FJv=5L  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); &7T0nB/)  
    } $.cNY+  k  
} ; [Ym?"YwVX  
`Qv7aY  
OqY8\>f-  
很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮 gCgMmD=AZ  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 18Vtk"j  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) >c\'4M8Cz  
那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。 i=reJ(y-  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! 75@){ :  
如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。 !~m)_Q5?~  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 tk<dp7y7  
这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan) -Duy: C6W  
下面是修改过的unary_op +%6{>C+bZo  
S3:Pjz}t  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > 0(Z ER sP  
class unary_op -fz |  
  { .jZmQtc  
Left l; >; nE.]  
  De4UGX  
public : IQoz8!guh:  
85m[^WGyh  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} #DwTm~V0"  
cuBOE2vB.  
template < typename T > R"Hhc(H  
  struct result_1 : +/V  
  { cG,B;kMjo  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; 1s=M3m&H  
} ; II)\rVP5  
PLKp<kg  
template < typename T1, typename T2 > IBf&'/ 8\  
  struct result_2 rv&(yA  
  {  ]P(:z  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; 6/wAvPB$  
} ; CwTx7 ^qa  
<O?iJ=$  
template < typename T1, typename T2 > qWHH% L;  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const za1MSR  
  { Y;p _ff  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); |J'@-*5?[8  
} X7?p$!M6;B  
9loWh5_1Z  
template < typename T > |zKe*H/  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 4Ucg<Z&%  
  { \kvd;T#t6  
  return OpClass::execute(lt(t)); rm;'/l8Y-E  
} VThcG( NF  
uo_Y"QiKEH  
} ; L|qQZ=  
wW1aG  
gV):3mWC  
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 :mX c|W3  
好啦,现在才真正完美了。 ~_QZiuq&  
现在在picker里面就可以这么添加了: X_ne#ZPl  
iP~5=  
template < typename Right > LpGplD lB  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const 7u6o~(  
  { >t)vQ&:;u  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); U>IllNd  
} !Sy._NE`z  
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。 |[CsLn;  
xpx Un8.  
<M B]W`5  
9s6@AJf  
II3)Cz}xRG  
十. bind $/Gvz)M  
既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。 VJDF/)X3$  
先来分析一下一段例子 >E|@3g +2  
}Xr-xh \v  
w0)V3  
int foo( int x, int y) { return x - y;} 4[ M!x  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 {2vk<  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 lTv I;zy  
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。 od{Y` .<  
我们来写个简单的。 ^o_2=91  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: =dHM)OXD"  
对于函数对象类的版本: d=o|)kV  
dQYb)4ir  
template < typename Func > ^ ~:f02[D  
struct functor_trait ,a eQXI#@  
  { =MEv{9_  
typedef typename Func::result_type result_type; 5DK>4H:  
} ; K}tl,MMU  
对于无参数函数的版本: /1F%w8Iqh  
cTCo~Pk4  
template < typename Ret > MIo<sJuv  
struct functor_trait < Ret ( * )() > k*(c8/<.d  
  { u pg?  
typedef Ret result_type; K]Q#B|_T  
} ; PEac0rSW  
对于单参数函数的版本: ];Z)=y,vM  
<gF=$u|}3[  
template < typename Ret, typename V1 > P9p:x6  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > SUINV_>7  
  { iZ<^p1i  
typedef Ret result_type; "CLoM\M)  
} ; ym9Z:2g  
对于双参数函数的版本: Ve*NM|jg  
E0!}~Z)  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > vH%AXz IA  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > K#rfQ0QK/!  
  { OSQZ5:g|  
typedef Ret result_type; S<rdPS*P  
} ; 4 sasf94  
等等。。。 SeN4gr*  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy $,v '>  
Zk4Hs%n  
template < typename Func > GR@!mf  
struct func_return +~?ze,Di  
  { N+ZDQa[  
template < typename T > )uC],CbW{  
  struct result_1 k"\%x =#  
  { T$T:~8tK3  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; Aayh'xQ  
} ; gKeqf-UWKJ  
NdGIH/Y;M  
template < typename T1, typename T2 > p4C w#)BaS  
  struct result_2 ZQXv-"  
  { u?5 d%]*  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; 0{^vqh.La  
} ; _x&;Fa%  
} ; T]Z|Wq`bot  
Se<]g$eK?5  
"[2CV!_  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 l*>t@:2J  
'KB\K)cD=3  
template < typename Func, typename aPicker > ("Z;)s4q  
class binder_1 s0uI;WMg  
  { SF$7WG3Q  
Func fn; >$S P2(Y~  
aPicker pk; &[:MTK?x!  
public : ;Pf |\q  
[ -"o5!0<  
template < typename T > i!+D ,O  
  struct result_1 F1)B-wW  
  { vQ/}E@?u  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; yI/2 e[  
} ; }P(RGKQ Z"  
:xJ]# t..  
template < typename T1, typename T2 > qX{"R.d  
  struct result_2 oNQ;9&Z,^2  
  { wgfA\7Z  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; R,R[.2Vi  
} ; 9qN4f8R  
~,+n_KST;  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} YL-/z4g  
Z?X0:WK  
template < typename T > /WlK*8C  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const @Gp=9\L  
  { x{{QS$6v  
  return fn(pk(t)); !$Aijd s5  
} ]T|9>o!  
template < typename T1, typename T2 > Xou1X$$z  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const [p[nK=&r  
  { j(^ot001%v  
  return fn(pk(t1, t2)); maAZI-H{  
} {6{y"8  
} ; &7Frg`B&:  
AzAD76iNv  
\$:KfN>WY  
一目了然不是么? Fx,08  
最后实现bind ?~~sOf AP  
!<r+h, C  
hoY.2 B_  
template < typename Func, typename aPicker > a h<1&UG,  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk)  o&uO]  
  { I@Zd<Rn  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); <X[TjP  
} h/~:}Bof  
Dy6uWv,P  
2个以上参数的bind可以同理实现。 f!6oW(r-L  
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。 2WQKj9iyN  
].F7. zi  
十一. phoenix zRTR  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: :#D?b.=  
Vp8t8X1`  
for_each(v.begin(), v.end(), }s)MDq9  
( )"k>}&'  
do_ ~^d. zIN!  
[ UjibQl 3:m  
  cout << _1 <<   " , " 272j$T  
] C yg e  
.while_( -- _1), #o Rm-yDr  
cout << var( " \n " ) )E;+C2G  
) dFY]~_P472  
); 3TUW+#[Gu  
] jbQou@  
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: GMmz`O XN  
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 g8^\|  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 W>C!V  
那么我们就照着这个思路来实现吧: v*Tliw`-U  
hsV+?#I  
)aoB -Lu  
template < typename Cond, typename Actor > \zj _6Os  
class do_while s_]p6M  
  { $=dp)  
Cond cd; V]b1cDx{  
Actor act; 5.gM]si  
public : (<sZ8n=AD  
template < typename T > bqug o  
  struct result_1 s2Gi4fY?  
  { UeWEncN(  
  typedef int result_type; 1I({2@C  
} ; G| 7\[!R  
~wnTl[:  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} B;9"=0  
fDc>E+,  
template < typename T > [8*Ovd  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const cBf9-k  
  { ;t!n%SnK9!  
  do  w0QN5?  
    { e&[gde(  
  act(t); qW]gp7jK4  
  }  >)ZX  
  while (cd(t)); Enee\!@v  
  return   0 ; ~;St,Fw<<  
} +EJwWDJ!%  
} ; +|.}oL^}G  
!_GY\@}  
4)D#kP  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). mhnjY K9  
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。 Zu(eYH=Q  
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。 8@%Xd^  
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。 [% chN /  
下面就是产生这个functor的类: }Ictnb  
"=4`RM  
`-zdjc d  
template < typename Actor > *]2LN$  
class do_while_actor $>E\3npV  
  { SQ#6~zxl  
Actor act; d q=>-^o  
public : l@` D;m  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} MWf]U  
l,uYp"F,ps  
template < typename Cond > eeIh }t>[  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; x4v@Kk/  
} ; w+Ve T@  
}HS:3Dt  
?]gZg[  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 @C)O[&Sk  
最后,是那个do_ lhg3 }dW  
T!$7:% D  
zb9^ii$g  
class do_while_invoker ".L+gn}u-  
  { 9fD4xkRS  
public : )/k0*:OMyO  
template < typename Actor > 0z?b5D;  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const %VYQz)yW  
  { G)gf +)W  
  return do_while_actor < Actor > (act); A(duUl~  
} `}o4&$  
} do_; ~^/zCPy[w  
f uojf+i  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? ja$>>5<q  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 WujIaJt-  
最后来说说怎么处理break和continue }_XW?^/8  
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。 sh.xp8^)^>  
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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