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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda 5xY{Q  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 S{Y zHK  
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, 2[E wN!IZ  
<v"o+  
!e$gp (4  
5J5si<v25  
  class filler DE?v'7cmA  
  { &W `xZyb3  
public : U ZZJtQt  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} 9KSi-2?H  
} ; _IH" SVub  
g7oY1;  
%H{p&ms  
这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决: | HazM9=  
^0VL](bD>  
?KT{H( rU  
E?m~DYnU  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); q76POytV|  
 cby#  
i`,FXF)  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 "S#F I  
MB plhVK8  
Tt;F-  
7#8Gn=g  
二. 战前分析 =x~I'|%3  
首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。 b@:OlZ~ %  
开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码 eH&F gmU  
^aFm6HS1  
GW2\YU^{  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); yMs!6c*  
  /* --------------------------------------------- */ S0$^|/Sr  
vector < int *> vp( 10 ); Sb.8d]DW  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); :t?B)  
/* --------------------------------------------- */ }r}*=;Ea  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); ZWs   
/* --------------------------------------------- */ =TB_|`5;j  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); &H(yLd[  
  /* --------------------------------------------- */ !^J;S%MB:K  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); ^E&PZA\,;  
/* --------------------------------------------- */ \1EuHQ?  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); b*|~F  
7Z-j'pq  
Z%T Ajm  
Sn CwoxK  
看了之后,我们可以思考一些问题: g40Hj Y  
1._1, _2是什么? OATdmHW  
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。 Uj@th  
2._1 = 1是在做什么? _=v#"l  
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。 +z >)'#  
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。 ?H{[u rLn  
)0{`}7X  
QV4|f[Ki%  
三. 动工 @SQsEq+A?\  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: .hTqZvDa  
Q=~"xB8  
PK*Wu<<  
\0$+*ejz  
template < typename T > Q PH=`s  
class assignment [g}Cve#i  
  { _0H oJ  
T value; UBvp3 2p  
public : dj gk7  
assignment( const T & v) : value(v) {} }nx)|J*p  
template < typename T2 > !\4x{Wa]  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } 16NHzAQ  
} ; ?HEqv$n  
\Lx=iKs<  
CK* * RZ  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 ~o}:!y  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment PK\ZRl  
n. %QWhUB  
f}otIf  
a[{$4JpK  
  class holder m*0YMS>Y |  
  { 7vRtTP  
public : =?sG~  
template < typename T > /\J0)V  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const @!ChPl  
  { )ycI.[C  
  return assignment < T > (t); -H| 9 82=  
} .qBc;u  
} ; K7}.#*% ~  
<'Q6\R}:vC  
8NN+Z<  
由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上: ]ua3I}_B6v  
TykT(=  
  static holder _1; &AiAd6  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 ]uXJjS f  
(qn=BP I  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); ~(kEGEF  
而不用手动写一个函数对象。 /ViY:-8s  
J,W<ha*  
yi7.9/;a  
q'D Ts9Bj  
四. 问题分析 *A-_*A  
虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。 U%3N=M  
1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。 6v%yU3l  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 mxNd  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 x#{!hL 5G  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 5K vp%   
/VR~E'Cy%  
五. 问题1:一致性 hgU;7R,?ir  
首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?| ]jT}]9Q$  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 fQ+whGB  
KsDS!O  
struct holder U}92%W?  
  { "t|)Kl  
  // dX(JV' 18A  
  template < typename T > Z |$#  
T &   operator ()( const T & r) const HoI6(t  
  { *WE8J#]d  
  return (T & )r; &raqrY|V  
} 3%vXB=>T!  
} ; |Xt G9A>  
xAm tm"  
这样的话assignment也必须相应改动: X[Y0r  
|}zWH=6  
template < typename Left, typename Right > ay"jWL-  
class assignment {C |R@S  
  { v,4{:y]p  
Left l; g`fG84  
Right r; *s6 x  
public : dsTX?E<R  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} G e;67  
template < typename T2 > }'[>~&/"  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } bY_'B5$.^2  
} ; C'R9Nn'  
qqDg2,Yb  
同时,holder的operator=也需要改动: )O'LE&kQ|  
-()WTdIy  
template < typename T > c~0kZA6  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const ~aC ?M&  
  { zt.k Nb  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); OqtGKda  
} ^*.[b  
]545:)Q1  
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。 (\\;A?  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 D4%J!L<P  
Y ^^4n$  
return l(rhs) = r; 4m*)("H  
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。 Dka,v  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: C-M_:kQ[U  
+p 6Ty2rz  
template < typename Tp > xHgC':l(0  
class constant_t %QP[/5vQ  
  { *_D/_Rp7  
  const Tp t; hHJiGVJ=V  
public : T zL|{9  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} 0O3O^ 0  
template < typename T > Q-x>yau"  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const D e&,^"%  
  { AVT % AS  
  return t; ^'QO!{7f  
} U]hqRL  
} ; 9f~qD&~  
fPe S;  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 _8G w Mj  
下面就可以修改holder的operator=了 bBIh}aDN  
G'|ql5Zw  
template < typename T > {Y~>&B5  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const W3:j Z:  
  { aoy Be|H~=  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); CR4O#f8\  
} Avx`  
0%%1:W-  
同时也要修改assignment的operator() Jn+-G4h$  
?Q:SVxzUd  
template < typename T2 > mTe3%( LD  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } "ESc^28  
现在代码看起来就很一致了。 )KZMRAT-  
8D.c."q  
六. 问题2:链式操作 ]B>76?2W  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 A f'&, 1=q  
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。 ~5 6&!4  
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。 )>@S8v,(  
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。 ]_ C"A  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct ns~]a:1yh  
?%3dgQB'  
template < typename T > ; Z:[LJd  
struct result_1 Ysm RY=3  
  { fcq8aW/z_  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; `v -[&  
} ; ~'M<S=W  
21TR_0g&<  
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: 8AR8u!;8  
(xgw';g  
template < typename T > ]>M\|,wh  
struct   ref E &9<JS  
  { nDn J}`k  
typedef T & reference; l uP;P&  
} ; .\_):j*  
template < typename T > >pu4G+M  
struct   ref < T &> /3s&??{tv  
  { T0 K!Msz  
typedef T & reference; [8T{=+k  
} ; Y`~B> J  
]I|(/+}M  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: 8 a]'G)(ts  
sVx}(J  
template < typename T > "_/ih1z]  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const HH*y$  
  { 97liSd  
  return l(t) = r(t); dWz?`B{'  
} `W86]ut[  
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。 : UeK0  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 s)Y1%#  
Vh~hfj"  
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 Snk+ZQ-  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: Vn5T Jw  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 7y$\|WG?!r  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 0?54 8yH  
最后的布局是: <vcU5 .K.  
                Add xn*$Ty+  
              /   \ y#Dh)~|k  
            Divide   5 biHacm  
            /   \ G*IP?c>=  
          _1     3 prZ ,4\  
似乎一切都解决了?不。 mx^Ga=: ?  
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。 w_{tS\  
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。 !( lcUdBd  
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: Zv!`R($  
z Rna=h!  
template < typename Right > d+,!>.<3  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const |Gic79b  
Right & rt) const X['9;1Xr  
  { f<8Hvumw  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); +W4}&S  
} OZ\6qMH3e  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 ",,#q  
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。 Mj;V.Y  
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。 H,}&=SCk  
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。 -,bnj^L  
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。 uw\@~ ,d  
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? d?7?tL2  
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: `XxnQng  
&_L%wV|[  
template < class Action > l~E~!MR  
class picker : public Action Ef]Hpjvp  
  { 3en 9TB  
public : mG S4W;  
picker( const Action & act) : Action(act) {} z>W:+W"o  
  // all the operator overloaded %>FtA)  
} ; IV,4BQ$  
G(t:s5:  
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。 x3ZF6)@  
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: c|/HX%Y  
<UGaIb  
template < typename Right > N|DfE{,  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const Gd!-fqNa'x  
  { ? Ek)" l  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); M!,H0( @G  
} D|q~n)TW5  
`n$Ak5f  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > Z1 Nep !  
使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。 u ON(LavB  
r,;ca6>5H  
template < typename T >   struct picker_maker (fpz",[  
  { )'kpO>_G  
typedef picker < constant_t < T >   > result; *$=i1w  
} ; LwB1~fF  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > mGE!,!s}  
  { cK'g2S  
typedef picker < T > result; !Ubm 586!  
} ; E !!,JnU  
`/sNX<mp  
下面总的结构就有了: &D3]O9a0;  
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。 &3SS.&g4W  
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。 IHTim T?  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 p{Q6g>?[  
至此链式操作完美实现。 ?;,;  
h~>1 -T8  
}StzhV{GS  
七. 问题3 akvi^]x  
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。 -+E.I*st  
^xHKoOTj[  
template < typename T1, typename T2 > Xc-["y64  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const YF{MXK}  
  { .\caRb[  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); "VZ1LVI  
} y`RzcXblIZ  
dgP e H8_  
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: ;g0s1nz  
bqbG+ g  
template < typename T1, typename T2 > ]q"&V\b  
struct result_2 hF$`=hE,F~  
  { 1h@qcom9K_  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; @JGmOwZ  
} ; Ql{#dcRx  
r<0E[ ~  
显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢? ^ 9+ Qxv  
这个差事就留给了holder自己。 v*.R<- X:  
    )=f}vHg$  
O?OAXPK2  
template < int Order > 7$<pdayd  
class holder; hJM& rM7  
template <> L62'Amml  
class holder < 1 > KSs1EmB  
  { rf0Z5.  
public : <)ZQRE@  
template < typename T > |5vcT, A  
  struct result_1 <ww D*t  
  { c+l1 l0BA  
  typedef T & result; ZuGSRGX'  
} ; qe.QF."y  
template < typename T1, typename T2 > e_b,{l#  
  struct result_2 Ii+3yE@c  
  { w Q[|D2;  
  typedef T1 & result; "5N4 of 8  
} ; y11^q*}  
template < typename T > I<2`wL=  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const ?J2{6,}O*.  
  { Xy(QK2|  
  return (T & )r; O::FB.k  
}  J#` 7!  
template < typename T1, typename T2 > Vq3NjN!+5  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const <.)=CK  
  { c';~bYZ  
  return (T1 & )r1; d~8U1}dP  
} =>'8<"M5z  
} ; `sm Cfh}j6  
]\yB,  
template <> THwM',6  
class holder < 2 > ]KuM's  
  { PzPNvV/o  
public : 437Wy+Q|e  
template < typename T > +nR("Il  
  struct result_1 Kyh6QA^  
  { ]-t )wGr  
  typedef T & result; \udB4O  
} ; P8c_GEna  
template < typename T1, typename T2 > Y @ v][Q  
  struct result_2 0'd@8]|H  
  { Vs 5 &X+k  
  typedef T2 & result; [6TI_U~  
} ; 3X(^`lAf)  
template < typename T > ZSNbf|ldiE  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const Vu(NP\Wm  
  { 6 :4GI  
  return (T & )r; | +;ZC y  
} DG;u_6;JR  
template < typename T1, typename T2 > :kHk'.V1(  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const lH3.q4D 5  
  { -=lm`X<:  
  return (T2 & )r2; /6rjGc  
} XI`_PQco  
} ; a >fA-@  
.45wwouZkc  
Z kw-a  
新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。 c&T5C, ]  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: DAq H  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: W,~*pyLdO  
W^elzN(  
return l(i, j) = r(i, j); 1tXc7NA<  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) d*+}_EV)Y3  
"dCIg{j   
  return ( int & )i; b!g)/%C  
  return ( int & )j; 9-n]_AF`0  
最后执行i = j; t'F$/mx.  
可见,参数被正确的选择了。 >IQ&*Bb  
#xmiUN,|  
^(&2  
|6NvByc,  
:vi %7  
八. 中期总结 ]/ !*^;cY(  
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: Q+f |.0r  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 !}c D e12  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 @16y%]Q-E#  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor Jha*BaD~N  
U+VJiz<!  
<@`K^g;W  
~6#mVP5sU)  
s;h`n$  
S*}GW-)oA  
九. 简化 =3,<(F5Y[  
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。 cY} jPDH  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 t>]W+Lx#  
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: K/(LF}  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 07^.Z[(pCt  
  +-*/&|^等 M(8xwo-W  
2. 返回引用。 4`~OxL  
  =,各种复合赋值等 ,dba:D= l  
3. 返回固定类型。 `*CoVx~fk  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) /,7#%D  
4. 原样返回。 *Iw19o-I  
  operator, j 1'H|4  
5. 返回解引用的类型。 NHZMH!=4:n  
  operator*(单目) crd|r."  
6. 返回地址。 yYOV:3!"  
  operator&(单目) yzpa\[^  
7. 下表访问返回类型。 3>(~5  
  operator[] WL% T nux  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 BCExhp  
  operator<<和operator>> )FB<gCh7X  
:x q^T  
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^,Z&X:  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: pnz@;+f  
D vEII'-h  
template < typename Left > Wm8BhO  
struct value_return WV}pE~  
  { k'$7RjCu  
template < typename T > lItr*,A]  
  struct result_1 |RpZr!3V  
  { qyyLU@hd  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; M]\"]H?  
} ; oQyMs>g  
tSDp>0yZ3  
template < typename T1, typename T2 > E3Z>R=s  
  struct result_2 -NG9?sI\U  
  { =L$RY2S"  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; "z.!h(Eq  
} ; y^p%/p%  
} ; 17Q* <iCs  
j@Us7Q)A(  
nkkGJV!  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait suj}A  
GmGq69]J*  
下面我们来剥离functor中的operator() n;b 9f|&z  
首先operator里面的代码全是下面的形式: fZd~},X  
:+DAzjwO<  
return l(t) op r(t) >fR#U"KPAB  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) 0@f7`D  
return op l(t) ,Ur~DXY  
return op l(t1, t2) {iq{<;)U?U  
return l(t) op HSl$ U0  
return l(t1, t2) op ]*S_fme  
return l(t)[r(t)] uuh vd h=  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] 9.goO|~B~  
4ri)%dl1  
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: 9]8M {L  
单目: return f(l(t), r(t)); N~arxe (K  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); ,KibP_<%&P  
双目: return f(l(t)); \b88=^  
return f(l(t1, t2)); 8&f"")m  
下面就是f的实现,以operator/为例 4d'tK^X  
Q;$/&Y*  
struct meta_divide ZoC?9=k  
  { ;Wr,VU]  
template < typename T1, typename T2 > Vo2frWF$  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) UE\@7  
  { ]*;+ U6/?  
  return t1 / t2; "=!QSb  
} {&(bKQ  
} ; ]O&A:Us  
Ip0@Q}^  
这个工作可以让宏来做: 'E8dkVlI  
OEGAwP?F  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ oB Bdk@  
template < typename T1, typename T2 > \ 5p{tt;9[  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; s: q15"  
以后可以直接用 $t </{]iX  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) B 9]sSx  
来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数 !r!Mq~X<=  
(ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。) 7!N5uR  
g9"_BG  
1y8:tri>N  
下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体 7#|NQ=yd  
Sdt2D  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > &FvNz  
class unary_op : public Rettype s9:2aLZ {  
  { Y.*lO  
    Left l; Q}Vho.N@=  
public : !%M-w0vC9  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} 1aMBCh<}JN  
|QgXSe7  
template < typename T > ;%z0iZmg  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 0Rk'sEX,  
      { 5BCaE)J  
      return FuncType::execute(l(t)); 'Jl.fN  
    } s3kEux^  
u]MF r2  
    template < typename T1, typename T2 > G7/LYTT)  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const Z/RUrYeb  
      { Tx_(^K  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); Iq}h}Wd  
    } |~CnELF)  
} ; a@r K%Iff  
hA\8&pI;  
Q#r 0DWo\  
同样还可以申明一个binary_op /eMZTh*1P  
qiF~I0_0  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > %Z5k8  
class binary_op : public Rettype ?RzT0HRd  
  { X9gC2iSs]  
    Left l; Z "=(u wM  
Right r; dO//  
public : yEqmB4^-  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} yaR;  
V= *J9~K  
template < typename T > }Voh5*$E`  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const <d5vVn  
      { I !<v$  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); Qy/bzO  
    } #f~a\}$I  
9G8QzIac  
    template < typename T1, typename T2 > EH "g`r  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const M>J ADt_]  
      { o%QQ7S3 P  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); HgBg,1  
    } -pGt ;  
} ; *(MvNN*  
*_wef/==  
dGteYt_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 )|a9Z~#x  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 9c7 }-Go  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) udZ: OU<  
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。 hw'2q9J|  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! S7q &|nI  
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。。。 "qm>z@K  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 mfN@tMp  
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) rWs5s!l,  
下面是修改过的unary_op KJ)&(Yx  
N]<gHGj}  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > GDB>!ukg  
class unary_op h*9o_  
  { .>'Z9.Xnk  
Left l; 9h(hx 7]  
  dJ^`9W  
public : G0Eq }MyF  
YcV~S#b  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} h^*{chm]  
k0IU~y%  
template < typename T > ] zY  
  struct result_1 WO9/rF_  
  { Wu&Di8GhP  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; M<srJ8|'  
} ; dR+$7N$  
kZ9pgdI  
template < typename T1, typename T2 > ,s76]$%4  
  struct result_2 Q8q_w2s,  
  { _D4}[`  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; S%fBt?-Cm  
} ; z.^ )r  
k-e@G'  
template < typename T1, typename T2 > T_Y}1n|7[  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const {@$3bQ  
  { dSZ#,Ea"  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); 5w1[KO#K|  
} X8x>oV;8  
~\G3 l,4  
template < typename T > sD3|Qj;  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 8!SiTOzR?  
  { __iyBaX  
  return OpClass::execute(lt(t)); pb Ie)nK  
} o?FUVK  
@GtZK  
} ; (d#Z-w-  
vNSf:5H$  
TMCA?r%Y\  
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 >2 qP  
好啦,现在才真正完美了。 RWo B7{G  
现在在picker里面就可以这么添加了: !S-U8KI|  
[ d7]&i}*|  
template < typename Right > 1[`<JCFClc  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const c7IR06E  
  { hob$eWgr  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); *^Y0}?]qT  
} 3raA^d3!?  
有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。 ^b %8_?2m  
gu[dw3L  
"J{zfWr  
a4RFn\4?  
b1]_e'jj  
十. bind n;`L5  
既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。 5z ^UQ q  
先来分析一下一段例子 9%14k  
~{G: ,|`  
]Hy PJ  
int foo( int x, int y) { return x - y;} <,4(3 >js  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 veg!mY2&  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 /$,=>  
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。 Z<<gz[$+p  
我们来写个简单的。 1T,PC?vr{  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: by[i"!RCu  
对于函数对象类的版本: i%4k5[f.:  
-z$2pXT ^  
template < typename Func > ?(8%SPRk  
struct functor_trait y?#J`o- O  
  { B!ibE<7,  
typedef typename Func::result_type result_type; g+)\ /n|  
} ; lkg*AAR?'  
对于无参数函数的版本: Z[S+L"0  
hyfnIb@~}  
template < typename Ret > PZRn6Tc  
struct functor_trait < Ret ( * )() > .{ a2z*o  
  { *;E+9^:V  
typedef Ret result_type; {b0&qV   
} ; 'A!/pUML  
对于单参数函数的版本: F(~_L.  
/&as)  
template < typename Ret, typename V1 > */y]!<\v!k  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > fbTw6Fde$  
  { dHF$T33It  
typedef Ret result_type; 3,L3C9V'  
} ; qK vr*xlC  
对于双参数函数的版本: _JTxm>  
uo'31V0  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > S5u#g`I]  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > poYAiq_3T  
  { `{lAhZ5  
typedef Ret result_type; Guw|00w,Q$  
} ; ,]_(-tyN|  
等等。。。 v#]v,C-*  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy KI@    
xf"5<PTW</  
template < typename Func > E+ 3yN\X(  
struct func_return *8.@aX3  
  { ]_: TrH  
template < typename T > kefv=n*]l  
  struct result_1 I#E(r>KW*  
  { Vy^yV|`v  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; 2, "q_d'V  
} ; ,,gLrV k  
vF6*c  
template < typename T1, typename T2 > vd7N&c9  
  struct result_2 0$L0fhw.  
  { F:o #  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; I,4-  
} ; ,o@~OTja*  
} ; -F+P;S  
O0wCb  
?t0zsq  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 tG2OVRx8u  
' q<EZ {  
template < typename Func, typename aPicker > \btR^;_\A  
class binder_1 #>m, Cm  
  {  ;[KriW  
Func fn; Jhsv2,8 {  
aPicker pk; q X%vRf0  
public : n~)HfY  
rH&r6Xv[  
template < typename T > %:w% o$  
  struct result_1 "4ozlWx  
  { s w.AfRQP  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; EhIV(q9x  
} ; 0YpiHoM  
Yl&tkSw46  
template < typename T1, typename T2 > FfxX)p1t  
  struct result_2 SQt|(r)  
  { GtM( Y  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; 7}'A)C>J;  
} ; od}EM_  
vf'cx:m  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} OVUs]uK  
{nQ)4.e6  
template < typename T > ?#*  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const Le` /  
  { ?VZ11?u  
  return fn(pk(t)); k)5_1y  
} _iGU|$a  
template < typename T1, typename T2 > h-La'}>?  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const fEj9R@u+h  
  { g>!:U6K  
  return fn(pk(t1, t2)); lbB.*oQ  
} ^5;vx  
} ; Cv>yAt.3  
3_L1Wm  
%[Zqr;~l  
一目了然不是么? ^)OZ`u8  
最后实现bind r}oURy,5  
4FIV  
3"'# |6O9  
template < typename Func, typename aPicker > MjQ[^%lfL  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) QOT)x4!)  
  { Ns.3s7&  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); (}{_]X|e  
} ;V(H7 ZM  
){+[$@9  
2个以上参数的bind可以同理实现。 a IpPL8a  
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。 KbwTj*k[  
m%oGzx+  
十一. phoenix 2#AeN6\@  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: 7`b lGzP_  
}iua] 4 |  
for_each(v.begin(), v.end(), 9u ?)vR[@e  
( NV} RRs  
do_ =de<WoKnu2  
[ +z:CZ(fb  
  cout << _1 <<   " , " b|sc'eP#?  
] O->_/_  
.while_( -- _1), (ve+,H6w\  
cout << var( " \n " ) ]~ !X iCqu  
) *?_qE  
); cc|CC Zl  
*.m{jgi1X  
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: r"{Is?yKe  
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 6kt]`H`cfJ  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 ,4H;P/xsb  
那么我们就照着这个思路来实现吧: i1qS ns  
Jo{ zy  
~~C6)N~1  
template < typename Cond, typename Actor > 0).fBBNG  
class do_while T!l mO?Q  
  { [3j$ 4rP  
Cond cd; Lw>-7)  
Actor act; F8{ldzh  
public : M`0(!Q}  
template < typename T > ]u rK$   
  struct result_1 2#z=z d  
  { ";PG%_(  
  typedef int result_type; N9i}p^F<_  
} ; 5%<TF .;-J  
7$(_j<o`  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} 'FShNY5  
|x &Z~y  
template < typename T > XVQL.A7  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const O.*jR`l  
  { { EA2   
  do O6y @G .+  
    { ~TYbP  
  act(t); C _8j:Z&  
  } i{gDW+N  
  while (cd(t)); 7w "sJ  
  return   0 ; R{*_1cyW  
} p{NPcT%&  
} ; ^DBD63 N"  
L~*u4  
!xkj30O(G  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). EVR! @6@  
代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。 r2RBrZ@1  
其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。 n}19?K]g  
因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。 I+0c8T(:  
下面就是产生这个functor的类: 3PfiQ|/b  
eh$G.-2N  
XjX 2[*l  
template < typename Actor > +x(YG(5\w  
class do_while_actor aSRjFL^  
  { gf+o1\5t@  
Actor act; F?7u~b|@{  
public : Q"A_bdg5  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} :I2H&,JT  
uu}'i\Q  
template < typename Cond > 8{oZi]ob  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; F4Rr26M  
} ; );=Q] >  
sNL+F  
4 GUA&qs  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 ,1,&b_  
最后,是那个do_ x@h tx?   
J;S-+  
(FuEd11R  
class do_while_invoker {`a(Tl8V  
  { +|6`E3j%  
public : O{~KR/  
template < typename Actor > (I[s3EnhS  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const UanEzx%  
  { W/sY#"  
  return do_while_actor < Actor > (act); RF:04d  
} L/~D<V  
} do_; 6_WmCtvF  
Z%#^xCz;w>  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? jDkm:X}:  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 {t&*>ma6)  
最后来说说怎么处理break和continue d [r-k 2  
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。 J<rlz5':  
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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