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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda I}6DoLbV  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 \O8Y3|<  
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, ?Zc/upd:$N  
d~togTs1  
pDLu+ }@  
c n\k`8  
  class filler f_Wkg)g  
  { cq'}2pob  
public : [ HC8-N^.}  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} N/`TrWVF  
} ; \;3B?8wbIl  
 ;'2`M  
hLDch5J5~  
这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决: c+,7Zu!  
CT$& zEIm  
wGov|[X  
dv1x 78xG>  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); ?.rH;:9To  
,7n;|1`  
}}4 sh5z  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 4yJ*85e]  
@%I_&!d  
>?\v@   
zIAu3  
二. 战前分析 EI?d(K  
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。 X/- W8  
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 = )JVT$]w  
yr/]xc$  
Rye ~w6  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); O<eWq]  
  /* --------------------------------------------- */ ~$?y1Yv  
vector < int *> vp( 10 ); 4 ~MJ4:  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); Zq\RNZ}  
/* --------------------------------------------- */ 2$j Ot}  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); 1sIy*z  
/* --------------------------------------------- */ QK``tWLIg7  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); L5-T6CD  
  /* --------------------------------------------- */ $'J6#Vs  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); RTPq8S"  
/* --------------------------------------------- */ Ef,7zKG  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); !]{1h  
uFm(R/V  
'XZI{q2i  
A-Q{*{^#  
看了之后,我们可以思考一些问题: .pB8=_e:  
1._1, _2是什么? ${E[pT  
显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。 0gwm gc/#  
2._1 = 1是在做什么? ?d>P+).  
既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。 ^\7 x5gO  
Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。 2$SofG6D}  
]RJb;  
`Q1WVd29  
三. 动工 q{9X.-]}  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: lgv-)5|O+H  
K c2OLz#  
$ +GFOO  
6 h0U  
template < typename T > 9rpg10/T  
class assignment ABq{<2iYN  
  { T/Wm S?  
T value; 7 BnenHD  
public : <y\ Z#z  
assignment( const T & v) : value(v) {} Y?&DEKFbD  
template < typename T2 > AihL>a%  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } qmue!Fv#g  
} ; R$T[%AGZ.  
&k_wqV  
; $ ?jR c  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 oM18aR&  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment #iR yjD  
U&]p!DV&;  
+LI*!(T|lm  
kYI(<oTY~  
  class holder zT4ulXN  
  { 9znx1AsN  
public : 8}pcanPg  
template < typename T > ?5r2j3mqgv  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const 9pl_V WrQ  
  { 4I:JaRT d  
  return assignment < T > (t); O yH!V&w  
} @F3-Ugm  
} ; Qa7S'(  
cyHak u+  
WFeMr%Zqh>  
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: ].<sAmL^  
#<tWYE  
  static holder _1; jL7MmR#y5"  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 $!l2=^\3  
eUKl Co  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); rjpafGCp  
而不用手动写一个函数对象。 ExOB P  
]"7DV3_  
u7Y'3x,`  
Io4:$w  
四. 问题分析 ?lET45'  
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。 }x#P<d(  
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。  wc+N  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 T956L'.+G  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 nnd-pf-  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 1{Alj27  
Gs=a(0 0i?  
五. 问题1:一致性 OJ_2z|f<  
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?| @R OY}CZ{/  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 ev: !,}]w  
,~j$rs`Z  
struct holder &TkbnDuYd~  
  { uVuToMCp  
  // -o!,,XYj .  
  template < typename T > ap'kxOf"1  
T &   operator ()( const T & r) const L(1,W<kYg  
  { kX ,FQG>  
  return (T & )r; &zh+:TRm  
}  oRbYna?J  
} ; MZP><Je&  
j]?0}Z*  
这样的话assignment也必须相应改动: PRk%C0`  
^; V>}08  
template < typename Left, typename Right > 4h_4jqf=pU  
class assignment !NAX6m  
  { 7f\^VG  
Left l; MMA@J  
Right r; ;\*Od?1  
public : ,@>rubUz  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} HsgTHe  
template < typename T2 > w)m0Z4*  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } k>0cTBY&  
} ; 55\X\> 0C7  
uQ%HLL-W/  
同时,holder的operator=也需要改动: {!g.255+  
V\M!]Nnxr  
template < typename T > >ya-  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const ?n9$,-^v  
  { J,=E5T}U^  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); hTtp-e`   
} W];6u  
_g`0td>N  
好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。 dzv,)X  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 ~"r wP=<}  
e>zk3\D!  
return l(rhs) = r; 4tTZkJc  
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。 q'V{vFfY%  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: 33KPo0g7  
U)/Ul>dY  
template < typename Tp > rDx],O _  
class constant_t NdSxWrD`m  
  { np\Q&  
  const Tp t; tEX~72v  
public : sV'.Bomq  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} &?g!}Ky \  
template < typename T > CG>2 ,pP,  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const &N7:k+E  
  { <:{[Zvl'k  
  return t; ?a0}^:6  
} +e]b,9.sR  
} ; 8}#Lo9:,d  
_}D?+x,C8  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 Dw ;vDK  
下面就可以修改holder的operator=了 oplA'Jgnv  
4p.{G%h  
template < typename T > U}wq~fD  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const -Lf6]5$2'  
  { iM/0Yp-v'>  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); Nt^&YE7d:  
} >(6\ C  
^%X\ }><  
同时也要修改assignment的operator() 8(f0|@x^  
(l P4D:X  
template < typename T2 > YxkEAb!+  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } KP7RrgOan&  
现在代码看起来就很一致了。 dDn4nwH  
PRlo"kN  
六. 问题2:链式操作 8v=47G  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 taEMr> /  
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。 f>+}U;)EF  
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。 wG?kcfu  
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。 JiLrwPex[  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct @?=)}2=|?i  
kJeOlO[  
template < typename T > U1|4vd9  
struct result_1 )* nbEZm@  
  { '*ICGKoT  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; WblV`"~e  
} ; FC(cXPX}  
I64:-P[\  
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: #:zPpMAl  
D&m"~wI  
template < typename T > LXF%~^^@d  
struct   ref j6HbJ#]  
  { yaXa8v'oC  
typedef T & reference; # +]! u%n  
} ; t RyGxqiG  
template < typename T > 6Vzc:8o>  
struct   ref < T &> $q$\GOQ 9  
  { . _t,OX$  
typedef T & reference; jTgh+j]AP  
} ; ; <@O^_+  
X$&Sw3c  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: _r|yt Q)  
!skiD}zd1  
template < typename T > BrcXn@tl  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const BXv)zE=j  
  { 6ch[B`[h,  
  return l(t) = r(t); QIV~)`;  
} $K5s)!  
可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。 {=4:Tgw  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 q8bS@\i  
`oWjq6  
有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么 y]Tn#4 ,/  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: c@B%`6kF  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 (g:W|hS  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 <\~#\A=;  
最后的布局是: B@vH1T  
                Add OjEA;;qq  
              /   \ @VS5Mg8  
            Divide   5 knzED~ v@(  
            /   \ )-"L4TC)  
          _1     3 K$GXXE`  
似乎一切都解决了?不。 J+gsmP-_  
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。 :{uUc  
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。 s(.-bjR  
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: @N{Ht)1r  
|+~2sbM  
template < typename Right > q;Pz B4#  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const |3@Pt>Ikl  
Right & rt) const kj=2+)!E7  
  { &LQab>{*K  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); TC#B^m`'p  
} q.F1Jj  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 B "zg85 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。 [eP]8G\ W  
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。 #7T={mh  
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。 J5IJy3d  
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。 eSBf;lr=  
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? s? #lhI  
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: d$~b`  
OBSJbDqT  
template < class Action > GZX!iT  
class picker : public Action ~(]DNXB8I`  
  { ,ToEK Id  
public : qM !q,Q  
picker( const Action & act) : Action(act) {} U7eQ-r  
  // all the operator overloaded *)D*iU&  
} ; kP@OIhRe  
8|Y^Jn\p5u  
Picker<T>继承自T,唯一的作用就是给T添加上了各种操作符的重载函数。 W3rvKqdw5  
现在所有参与行动的functor都要套上一层picker, _1被声明为 picker<holder>, 并且holder中所重载的操作符除了operator()之外全部被移到了picker内。而picker中的操作符重载的返回的functor也必须套上一个picker: Cjk AQ(9  
;<<IXXKU  
template < typename Right > IfCqezd  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const kxwm08/|f  
  { O^% ace1  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); /k"P4\P`+Q  
} ^v|!(h\ZC  
8E%*o  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > x,_Ucc.  
使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。 MA6%g} o  
obolDh a  
template < typename T >   struct picker_maker S c Kfr  
  { tb\pjLB][  
typedef picker < constant_t < T >   > result; 8!>pFVNJf  
} ; AR3=G>hO,  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > L"/ato  
  { e,UgTxZ  
typedef picker < T > result; ^D[;JV  
} ; i=QhX CM  
iUBni&B  
下面总的结构就有了: U.(_n  
functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。 BIyG[y?qO  
picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。 o2jB~}VMl  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 hDMp^^$  
至此链式操作完美实现。 =oDrN7`,B  
"iGc'?/+  
-h`0v  
七. 问题3 .&.CbE8K[  
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。 our5k   
qJj5J;k  
template < typename T1, typename T2 > f BOG#-a}  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const P'~3WL4MKs  
  { s%|J(0  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); `BD`pa7.%  
} gMn)<u>  
jQ}| ]pj+  
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: sTyGi1  
mIodD)?{  
template < typename T1, typename T2 > ^%JWc 3jZ  
struct result_2 tH(#nx8  
  { q% 9oGYjvQ  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; /WVMT]T6^,  
} ; t%@ pyK  
rzLl M  
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? miSC'!  
这个差事就留给了holder自己。 B=`!  
    Yg.u8{H  
+8I0.,'  
template < int Order > }3lF;k(2g  
class holder; 7yl'!uz)9  
template <> 92Iv'(1ba  
class holder < 1 > "O "@HVF@  
  { f}eVfAf  
public : 5GkM7Zu!{j  
template < typename T > Z5A<TC/:  
  struct result_1 w2[R&hJ  
  { 74#@F{w  
  typedef T & result; Lp=B? H  
} ; DYK|"@  
template < typename T1, typename T2 > ^XVa!s,d  
  struct result_2 (tN$G:+")F  
  { UxtZBNn8  
  typedef T1 & result; m=V2xoMw6  
} ; [y>.)BU  
template < typename T > Cj9Tj'0@I+  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const XZGyhX7  
  { BW 7[JD  
  return (T & )r; 'QU ?O[CH  
} W9~datIh>  
template < typename T1, typename T2 > 17d$gZ1O:  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const ;@hP*7Lm  
  { r1]^#&V;MC  
  return (T1 & )r1; lc7]=,qyF  
} qa0Zgn5q  
} ; H l@rS  
b}*hodzF  
template <> 6:pN?|=6X  
class holder < 2 > Y~!@  
  { v%^H9aK_  
public : }=FQKqtC  
template < typename T > fHi+PEbR  
  struct result_1 PV2904  
  { *TkABUL  
  typedef T & result; NQ!F`  
} ; bX1ip2X lk  
template < typename T1, typename T2 > FC#Q tu~J  
  struct result_2 9h8G2J o  
  { /([aD~.  
  typedef T2 & result; x;Q2/YZ#  
} ; uItKsu  
template < typename T > hlZjk0ez  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const J4i0+u  
  { /'&L M\  
  return (T & )r; /xzL!~g`6<  
} RP9||PFS~~  
template < typename T1, typename T2 > |IvX7%*]~  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const F/Xhm91 ^  
  { &Is%I<'o  
  return (T2 & )r2; vI@8DWs  
} we9AB_y  
} ; JiR|+6"7  
79DC]48M  
rIb{=';  
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> >。 :.,I4>b2  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: ghl9gFFj  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: .^23qCs  
AdNsY/Y(  
return l(i, j) = r(i, j); @[Th{HTc.G  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) <PxEl4  
QZfnoKz  
  return ( int & )i; h! <8=V(  
  return ( int & )j; q'q{M-U<  
最后执行i = j; 5cU8GgN`  
可见,参数被正确的选择了。 g2I@j3  
.(-3L9T}  
Sy_M!`B  
7vFqO;  
sMx\WTyz  
八. 中期总结 "`k[ 4C  
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: YS*t7  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 oS4ag  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 va0 a4s1O  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor y~fy0P:T  
__M}50^  
+j,;g#d  
Syk^7l  
nL? B  
Xqy{=:0  
九. 简化 !`gg$9  
很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。 ` T!O )5  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 ^RyrUb  
首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种: ,x/j&S9!  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 "'Q:%_;  
  +-*/&|^等 ]x|sT Kv2  
2. 返回引用。 @."R9s  
  =,各种复合赋值等 /%)J+K)  
3. 返回固定类型。 rZEu@63  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) xM:dFS  
4. 原样返回。 .1@5*xQ5O  
  operator, KR*/yeG!E  
5. 返回解引用的类型。 e/6oC~#]  
  operator*(单目) 3-05y!vbcE  
6. 返回地址。 +vP1DXtj(  
  operator&(单目) w%ForDB>P  
7. 下表访问返回类型。 epnDvz\   
  operator[] O  tr@jgw  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 ]q j%6tz  
  operator<<和operator>> L2$%h1  
E=y#~W  
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。 7>nA;F 8_  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: !q X 7   
"elh~K  
template < typename Left > vv u((b  
struct value_return {9)f~EbM!  
  { &Wba2fD  
template < typename T > D|xSO~M5  
  struct result_1 pnD#RvmW2e  
  { .f}I$ "2  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; EQ28pAZ  
} ; bke 1 F '  
iG ;6e~p  
template < typename T1, typename T2 > x~W&a*WNT  
  struct result_2 2eNm2;  
  { 7G/"!ePW6`  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; pO^ 6p%  
} ; (<ejJPWT  
} ; vq{:=:5'P  
R1nctA:  
8wBns)wy@  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait vn8Ez6<27  
qRUz;M4  
下面我们来剥离functor中的operator() yoH6g?!O  
首先operator里面的代码全是下面的形式: 4avM:h  
j_}e%,}  
return l(t) op r(t) eRGip2^cq+  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) cX*^PSM  
return op l(t) 7 MfpZgC  
return op l(t1, t2) u$0>K,f  
return l(t) op 8S0)_L#S  
return l(t1, t2) op w4OVfTlN  
return l(t)[r(t)] K46\Rm_:B;  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] g$< @!  
 np~oF  
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: {f!mm3'2v  
单目: return f(l(t), r(t)); MG~^>  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); o5)U3U1|  
双目: return f(l(t)); A`@we  
return f(l(t1, t2)); f.,-KIiF  
下面就是f的实现,以operator/为例 9+L! A  
Q/< $ (Y  
struct meta_divide ?D.] c;PR  
  { 3}H94H)]a  
template < typename T1, typename T2 > !u^(<.xJ   
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) k8h$#@^  
  { ?0%lB=qQ  
  return t1 / t2; O6`@'N>6P  
} *P_TG"^{W  
} ; -X |G  
43/|[  
这个工作可以让宏来做: f[.]JC+,  
UZ<!(g.  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ _uRgKoiy  
template < typename T1, typename T2 > \ W4Eo1 E  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; 'Ct+0X:D  
以后可以直接用 k\EMO\je  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) jtZ@`io  
来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数 4 0Du*5M  
(ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。) ?-(E$ll  
T-27E$0  
 @]A4{  
下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体 {&/q\UQ  
4b4nFRnH  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > D3I;5m`_  
class unary_op : public Rettype <uA|nYpp  
  { 7OT}V}iP  
    Left l; d/;oNC+  
public : }ulFW]A^7  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} A}$A~g5 Ap  
8Uc#>Ae'_  
template < typename T > 5H<rI?  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const N^)L@6  
      { _$1W:!f4  
      return FuncType::execute(l(t)); ><$hFrR!  
    } f~E'0f_  
M'*  Y  
    template < typename T1, typename T2 > & K7+V  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const qwnC{  
      { 9#1lxT4%  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); cP(/+ /9  
    } BM:je(*p  
} ; o\2#o5#  
Fm*O&6W\@A  
s7=]!7QGS!  
同样还可以申明一个binary_op +lE 9*Gs_$  
yaeX-'(Fv[  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > k{9s>l~'  
class binary_op : public Rettype 5HmX-+XpK  
  { Xmtq~}K>  
    Left l; c/pT2/y  
Right r; lqu1H&  
public : &C?]n.A  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} 5?QR  
@ j' I  
template < typename T > ji">} -  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const h(>4%hF  
      { ^f>+5G  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); Y0U:i.)  
    } p=eSHs{>A  
M,6m*  
    template < typename T1, typename T2 > W| ~Ehg  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const U{HJNftdpm  
      { sHKT]^7  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); ca-|G'q  
    } ?(hdV ?8)P  
} ; yay{lP}b"  
RzNv|   
7ej"q  
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 LR}b^QU7  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 ~`T3 i  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) \U,.!'+  
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。 GYCc)Guc  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! eFbr1IV  
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。。。 g3j@o/Y  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 :tNH Cx  
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) v2dCna\  
下面是修改过的unary_op jiz"`,-},O  
8{@#N:SY  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > iYBs )  
class unary_op r\a9<nZ{  
  { wn5CaP(]8  
Left l; ->:G+<  
  2{g~6 U.  
public : YG<?|AS/  
~- JkuRJ\  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} +.5 /4?  
|no '^  
template < typename T > *cJ GrLC  
  struct result_1 9aYCU/3  
  {  H 2\KI(  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; d+Pfi)+(I  
} ; KZJ;O7'`  
aw {?UvL&  
template < typename T1, typename T2 > ]uj6-0q){W  
  struct result_2 <Sb W QbN  
  { $D\SueZ  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; G5?Dt-;I  
} ; wSnY;Z9W_  
@~xNax&^  
template < typename T1, typename T2 > 4)i/B99k  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const (?D47^F &  
  { b$H{|[  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); 1]m]b4]  
} M+9G^o)u  
o%5^dX&[  
template < typename T > 2t*@P"e!  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const "\U$aaF  
  { o"J}@nF  
  return OpClass::execute(lt(t)); \XhzaM   
} w SBDJvI  
v 4DF #O  
} ; ZWxq<& Cg  
rhsSV3iM  
TnCN2#BO  
该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug l+Uy  
好啦,现在才真正完美了。 :6./yj(  
现在在picker里面就可以这么添加了: d7qHUx'=z  
X~G!{TT_x6  
template < typename Right > &%$r3ePwc  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const 2mWW0txil  
  { `)/G5 fB  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); /T!S)FD\/v  
} |#Z:v1]"  
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。 '/J}T -,Z  
a$l  
+K])&}Dw  
)E'iC  
g,@0 ;uVq  
十. bind +x\b- '  
既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。 *am.NH\  
先来分析一下一段例子 F$N"&<[c  
S9U,so?  
]4ya$%A  
int foo( int x, int y) { return x - y;} )#N)w5DU  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 " +'E  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 RU|{'zC\v  
可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。 i"p)%q~ z  
我们来写个简单的。 TL U^ad#9E  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: _p"nR  
对于函数对象类的版本: hS/oOeG<Y  
6Xu8~%i  
template < typename Func > b7^VWX%  
struct functor_trait Y.$ '<1  
  { FY|.eY_7 {  
typedef typename Func::result_type result_type; y'(l]F1]  
} ; PF+v[h;,  
对于无参数函数的版本: " qY Pi  
l\vtz5L  
template < typename Ret > Py3Xvudv  
struct functor_trait < Ret ( * )() > A]id*RtY  
  { *tC]Z&5  
typedef Ret result_type; ]L@VpHEj  
} ; -^`]tF`M  
对于单参数函数的版本: ]cdKd)  
o$8v8="p  
template < typename Ret, typename V1 > :UGc6  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > &'uFy0d,  
  { Pwn"!pk  
typedef Ret result_type; 5*l~7R  
} ; (,#Rj$W  
对于双参数函数的版本: /f@VRME  
nw){}g  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > BWamF{\d1a  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > O]o `! c  
  { hqd}L~o:  
typedef Ret result_type; `j{q$Y=AG  
} ; uO%G,b  
等等。。。 \$n?J(N  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy YKk?BQ"  
;cgc\xm>  
template < typename Func > @0S3`[/U  
struct func_return S\RjP*H*  
  { 8.3888  
template < typename T > lS&$86Jo(  
  struct result_1 -]\cUQ0  
  { :_E q(r  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; x2(!r3a  
} ; .>NhC"  
Yj99[ c#]  
template < typename T1, typename T2 > z;yb;),  
  struct result_2 !r]elX  
  { (=c R;\s<  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; +`O8cHx  
} ; :oh(M|;/2  
} ; zA4m !l*eM  
BQq,,i8H  
bU9B2'%E  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 ;gfY_MXnF  
JDrh-6Zgj  
template < typename Func, typename aPicker > #-?pY"N,  
class binder_1 )xYv$6=  
  { m22M[L(q  
Func fn; WD c2Qt  
aPicker pk; *&]x-p1m  
public : bI/d(Q%#<  
H7bdL 8/  
template < typename T > {-;lcOD  
  struct result_1 C50&SrnBU1  
  { lL_M=td8W  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; GInU7y904  
} ; W&23M26"{  
*T\- iICw  
template < typename T1, typename T2 > 0O+[z9  
  struct result_2 YcW[BMy5h  
  { gU1E6V-Jm  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; -S5M>W.Qb{  
} ; vX|ZPn#  
C,T9xm  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} HH =sq  
|_ZD[v S  
template < typename T > J`}5bnFP  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 6yEYX'_  
  { (%*CfR:>  
  return fn(pk(t)); v3SH+Ej4  
} # hvLv  
template < typename T1, typename T2 > D5x }V  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 0T-y]&uo  
  { v).V&":  
  return fn(pk(t1, t2)); <\uz",e}  
} /Qi;'h]  
} ; 3NRxf8  
mNS7/I\  
U%oh ?g  
一目了然不是么? l1BbL5#1Q>  
最后实现bind JQ|qg\[  
%H OMX{~}#  
k{_ Op/k}V  
template < typename Func, typename aPicker > .R5[bXxe7  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) dE R#)bGj  
  { z<2!|  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); t}r`~AEa!  
} &E|2-)  
d3Dw[4  
2个以上参数的bind可以同理实现。 gx+bKGB`  
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。 F)P"UQ!\  
_cra_(b  
十一. phoenix $U=E7JO  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: ZNb;2 4  
<-KHy`u  
for_each(v.begin(), v.end(), m>dZ n  
( Sj?u^L8es}  
do_ `tZu~ n  
[ bH+x `]{A  
  cout << _1 <<   " , " +76{S_CZ  
] 34S|[PX d  
.while_( -- _1), 7-a[W   
cout << var( " \n " ) ($a ?zJr  
) x;A"S  
); gD&/ k  
E#3KWp#M  
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: ]iu}5]?)  
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 +oKp>-  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 Fe8JsB-  
那么我们就照着这个思路来实现吧: l(X8 cHAi  
Bx R% \  
z"/Mva3|  
template < typename Cond, typename Actor > 4u} "ng   
class do_while |GPR3%9  
  { 8vFt<k}G  
Cond cd; O:02LHE   
Actor act; |<nS<x  
public : I,4t;4;Zk  
template < typename T > 1~BDtHW7`n  
  struct result_1 8\,|T2w,X  
  { A)9[.fhx  
  typedef int result_type; *Z0Y:"  
} ; ,>"rcd  
CNwYQe-i  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} 'u@_4wWp  
5Z2E))UU  
template < typename T > c2M-/ x-:  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const aq-`Bar  
  {  ut6M$d4  
  do F O"8B  
    { 3V")~ m  
  act(t); fQ>=\*b9x^  
  } (_&W@:"z  
  while (cd(t)); '[u=q -Lv  
  return   0 ; VayU   
} \QF\Bh  
} ; R#j -Z#/"  
rMDo5Z2  
Hya  ";'  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). 5rG&Z5  
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。 t;BvKH77  
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。 K:}~8 P>^  
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。 Be"Swz(n  
下面就是产生这个functor的类: QuuR_Ao?c'  
|ocIp/ $  
$HjKELoJ<  
template < typename Actor > ?Y6MC:l<  
class do_while_actor om3$=  
  { -rE_pV;  
Actor act; } sTo,F$  
public : uP,{yna(  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} s|3@\9\  
]8,:E ]`O  
template < typename Cond > B35zmFX|}N  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; 9G8n'jWyY  
} ; cY/!z  
W}+f}/&l  
.<`W2*1  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 x+~IXi>Ig  
最后,是那个do_ |12Cg>;j*n  
g@WGd(o0)  
a`}b'X:  
class do_while_invoker >FtW~J"X  
  { C N9lK29F)  
public : m9*Lo[EXO  
template < typename Actor > \EH:FM}l,  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const u3{gX{so  
  { Y-(),k_Q:  
  return do_while_actor < Actor > (act); (s?`*i:2  
} EZvB#cuL-  
} do_; X]'Hz@$N  
BKoc;20;  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? 1FfdW>ay*  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 $V"NB`T  
最后来说说怎么处理break和continue qX'w}nJ}H}  
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。 xl5n(~g)p  
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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