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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda 4Yj1Etq.E  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 )l3Uf&v^f  
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, z$~x 2<  
o`bch? ]  
F-_u/C]  
d>QFmsh-  
  class filler HBlk~eZ  
  { 50,'z?-_  
public : !nvwRQ  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} FY1iY/\Cn  
} ; E }L Hp  
`|dyT6V0I_  
L)e" qC_-  
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: HQqFrR  
U0x A~5B  
YvR bM  
r/YJ,2!  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); ij" ~]I  
]PXM;w  
A;oHji#*  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 ci0A!wWD  
['d9sEv.  
{v ?Q9  
'p@f5[t  
二. 战前分析 g`Z=Y7jLH  
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。 RRL{a6(?  
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 @!8aZB3odt  
vsY?q8+P  
cD!,ZL  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); &>sbsx\y  
  /* --------------------------------------------- */ As:O|!F  
vector < int *> vp( 10 ); *dl hRa  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); 8&<mg;H,  
/* --------------------------------------------- */ w,UE0i9I  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); JJ: ku&Mb  
/* --------------------------------------------- */ h4Crq Yxa_  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); ?uWUs )9  
  /* --------------------------------------------- */ ,81%8r  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' );  vy<W4  
/* --------------------------------------------- */ +|A`~\@N  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); 9vI~vl l  
w"hd_8cO  
BU`X_Z1)  
;%tFi  
看了之后,我们可以思考一些问题: odv2(\  
1._1, _2是什么? S 'a- E![  
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。 kDmm  
2._1 = 1是在做什么? R9XU7_3B  
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。 t{md&k4  
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。 TW|K.t@5#H  
VkQ@c;C  
}EK{UM9y  
三. 动工 I^NDJdxd  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: !T 6R[  
Oa|c ?|+  
9*q wXU_aV  
c=m'I>A  
template < typename T > D#;7S'C  
class assignment *2AD#yIKC  
  { Uh }PB3WZ  
T value; 2]!@)fio`  
public : xS*UY.>  
assignment( const T & v) : value(v) {} u]p21)m$x  
template < typename T2 > d:kB Zrq  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } ?UnQ?F(+G<  
} ; Jf YgZ\#  
Kz HYh  
lC<;Q*Y  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 ' zyw-1  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment i|:!I)(lh  
-|>~I#vY  
/jv/qk3i  
5.rAxdP  
  class holder $dC`keQM>9  
  { Sd7jd?#9'  
public : !=0h*=NOYt  
template < typename T >  N' hT  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const lY%I("2=  
  { N>mW64_H)  
  return assignment < T > (t); .j}]J:{%  
} ORM>|&  
} ; YWZ;@,W  
@G5T8qwN  
\Y P,}_ ~  
由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上: E7Lqa S  
gV_v5sk  
  static holder _1; q*I*B1p[m  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 UU=]lWib  
0eY!Z._^  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); =oAS(7o  
而不用手动写一个函数对象。 sJ6.3= c  
`TBXJ(Y  
k{' ZaP)  
f$I=o N  
四. 问题分析 { I#>6  
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。 65EMB%  
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。 0 QTI;3  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 YT(N][V  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 kx,.)qKk  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 =p5DT  
]#:WL)@  
五. 问题1:一致性 mx Nd_{n  
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?| K%q5:9m  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 rc_m{.b  
M @5&.  
struct holder ] !/  
  { J0xHpe  
  // &@iOB #H  
  template < typename T > nFnM9 pdMK  
T &   operator ()( const T & r) const ;;0'BdsL`  
  { |UTajEL  
  return (T & )r; o1AbB?%=  
} l=DF)#>w  
} ; AtQ.H-8r  
$*q|}Tvl#  
这样的话assignment也必须相应改动: :ld~9  
*HoRYCL  
template < typename Left, typename Right > ^Jp T8B}  
class assignment qTJhYxm  
  { (&}[2pb!  
Left l; )Q2IYCj{  
Right r; gN/<g8  
public : ]]j^  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} yE}\4_0I/  
template < typename T2 > &8$v~  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } *5)UIRd  
} ; >Hf{Mx{<  
\jfK']P/H  
同时,holder的operator=也需要改动: (/:m*x*6  
{JE [  
template < typename T > eiMP:  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const *yBVZD|?H  
  { %8*:VR  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); PaCC UF  
} BA@E  
56;u 7  
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。 Oe5rRQ$O  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 $d<NN2  
>@vu;j\*E5  
return l(rhs) = r; b-u@?G|<  
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。 q5;dQ8Y ?  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: eHr0],  
b A+_/1C  
template < typename Tp > $Q*R/MY  
class constant_t ,rMf;/[  
  { sVHF\{<  
  const Tp t; 4*XNk;Dx  
public : E'x"EN  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} M9iX_4  
template < typename T > #,#`< h!  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const SBxpJsW >  
  { #pvq9fss,}  
  return t; [F6 )Z[uG  
} 'K7\[if{  
} ; M%E<]H2;S  
M<-Q8 a~  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 x,gk]Cf  
下面就可以修改holder的operator=了 Ark]>4x>  
qPDNDkjDD  
template < typename T > Xb"i/gfxt  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const eoiz]L  
  { 5,Fq:j)MxW  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); Skr (C5T  
} r#zcl)rbU  
wAHuPQ&_Q  
同时也要修改assignment的operator() JSL&` `  
I=!kPuw  
template < typename T2 > @2E52$zu  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } )Cy>'l*Og7  
现在代码看起来就很一致了。 /a\i  
jg]KE8(  
六. 问题2:链式操作 h*Fv~j'p  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 ?lC>E[  
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。 gTj,I=3$?e  
事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。 ,p|Q/M^  
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。 yrxX[Hg?@  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct Lm[,^k  
M-@RgWvF  
template < typename T > JwI99I'  
struct result_1 2Qe&FeT  
  { A4zI1QF  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; M'%4BOpI6`  
} ; W&hW N9iR  
m7^f%<l  
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: #Th)^Is  
.i*oZ'[X  
template < typename T > JC cYFtW  
struct   ref _Q+c'q Zkl  
  { 8H7#[?F  
typedef T & reference; }+@!c%TCx~  
} ; l8G1N[  
template < typename T > +u|"q+p  
struct   ref < T &> Ar<5UnT  
  { L6h<B :l  
typedef T & reference; g+B7~Z5,  
} ; ]N 9N][n  
[H*JFKpx  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: 9"#C%~=+  
v~ >Bbe  
template < typename T > k2 Ju*W&  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const `,}7LfY  
  { ^BA I/WP  
  return l(t) = r(t); Lg<h54X  
} ==Egy:<:Q  
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。 Ph yIea  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 xt|^~~ /  
 v@EErF  
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 3CD#OCz7&  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: ),yar9C  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 dFBFXy  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 sFM$O232  
最后的布局是: &|x7T<,)  
                Add \Y!#Y#c  
              /   \ PA'&]piPl:  
            Divide   5 |$\K/]q -  
            /   \ 1["i,8zB  
          _1     3 w=#'8ZuU  
似乎一切都解决了?不。 sJZ2e6?n  
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。 ].s;Yxz  
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。 >B6* `3v  
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: vv.E6D^x(  
=mXC,<]  
template < typename Right > $wAR cS  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const JU17]gQ  
Right & rt) const iyn9[>j e  
  { Xf4~e(O  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); fG1iq<~  
} # >k|^*\  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 X\`']\l  
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。 (iq>]-=<  
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。 9s<4`oa  
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。 Cn/WNCzst&  
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。 %T]$kF++&  
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? 1 tOslP@  
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: hEHd$tH06  
PIU@ }:}  
template < class Action > H^|TV]^;N  
class picker : public Action Ah1 9#0  
  { t#"0^$l=  
public : SV o?o|<  
picker( const Action & act) : Action(act) {} x/?ET1iGt  
  // all the operator overloaded 36Lkcda[  
} ; l7g'z'G  
~vA{I%z5~  
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。 !S=YM<Ad  
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: ?# w} S%  
ktrIi5B  
template < typename Right > Xr  <H^X  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const l_}d Q&R  
  { IW~wO  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); `h@fW- r  
} \96\!7$@O  
Zp)=l Td  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > $w*L' <  
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。 4|K\pCw  
UF7h{V})  
template < typename T >   struct picker_maker ]L~NYe9  
  { {_N9<i{T  
typedef picker < constant_t < T >   > result; wPM&N@Pf  
} ; d@ K-ZMq  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > O2>c|=#  
  { 5TJd9:\Af  
typedef picker < T > result; o6vnl  
} ; opa}z-7>^  
MS\vrq'_  
下面总的结构就有了: )'~Jsg-  
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。 y.A3hV%6b  
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。 41<~_+-@  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 n725hY6}<l  
至此链式操作完美实现。 X8ulaa  
d#E&,^@M  
!hq2AY&H)  
七. 问题3 7(1`,Y  
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。 %_W4\  
0{b} 1D  
template < typename T1, typename T2 > T [$-])iK  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const -8^qtB  
  { mcQL>7ts  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); SO6)FiPy!n  
} _CHzwNU  
AtJ{d^  
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: qS\#MMsTd  
kL1<H%1'  
template < typename T1, typename T2 > ?5EH/yV;  
struct result_2 [XY%<P3D  
  { J- S.m(  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; ;(?tlFc  
} ; Dsm1@/"i|7  
s21} a,eB  
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? 67iI wY*8'  
这个差事就留给了holder自己。 xuv W6Q;  
    G{!er:Vwdh  
5csh8i'V  
template < int Order > O?X[&t  
class holder; (|BY<Ac3  
template <> d#v@NuO6 h  
class holder < 1 > CIIjZ)T  
  { nx'c=gp  
public : O=3/ qs6m  
template < typename T > \I!mzo  
  struct result_1 0 cycnOd  
  { m}'_Poc  
  typedef T & result; XX/gS=NE#.  
} ; \Sd8PGl*'  
template < typename T1, typename T2 > ;Xt <\^e  
  struct result_2 % [$HX'Y  
  { 7,SQz6]  
  typedef T1 & result; Kd-1EU  
} ;  )bF l-  
template < typename T > yus3GqPI  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const N; }$!sNIm  
  { ZwDL  
  return (T & )r; lfj5?y  
} OL 0YjU@  
template < typename T1, typename T2 > w6s[|i)&  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const 8vVE  
  { q2X::Yqk  
  return (T1 & )r1; AfA"QCyO  
} 1@v <  
} ; <}J !_$A  
`xzKRId0  
template <> B4b'0p  
class holder < 2 > |H t5a.  
  { z&gma Ywq  
public : (S!UnBb&  
template < typename T > `2 <:$]  
  struct result_1 59oTU  
  { B2[f1IMI  
  typedef T & result; }i!+d,|f  
} ; .rK0C)  
template < typename T1, typename T2 > geR :FO;\  
  struct result_2 yq-~5ui  
  { E /H%q|q  
  typedef T2 & result; K}CgFBk  
} ; ? uYO]!VC  
template < typename T > ;NA5G:eQ  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const `9r{z;UQ  
  { Be|! S_Y P  
  return (T & )r; 6RbDc *  
} Qbv@}[f  
template < typename T1, typename T2 > =c@hE'{  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const \< .BN;t{  
  { y[XD=j  
  return (T2 & )r2; st) is4  
} 0ZjT.Ep  
} ; q8$t4_pF  
 NAD^10  
~5HT _B U=  
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> >。 %<>:$4U@]  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: $L^%*DkM  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: 5$ =[x!x  
tKt}]KHV  
return l(i, j) = r(i, j); ]00s o`  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) \$_02:#  
"zcAYg^U  
  return ( int & )i; $jMA(e`Ye0  
  return ( int & )j; ~ =u8H  
最后执行i = j; 4;L|Ua  
可见,参数被正确的选择了。 Z+ k) N  
hA ){>B<;  
o:#jvi84F  
MUl`0H"tR  
B[ZQn]y  
八. 中期总结 &^$@LH3  
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: PaSwfjOnqr  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 qefp3&ls  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 Gt*<Awn8  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor :z8/iD y  
zh2<!MH  
'f{13-# X@  
q(qm3OxYo  
c= t4 gf  
C?|sQcCE  
九. 简化 }p?,J8=-  
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。 Kk}, PU=  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 0cG[<\qT  
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: ?>+uO0*S  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 ]izHn;+  
  +-*/&|^等 ) r.Wge  
2. 返回引用。 m^oG9&";  
  =,各种复合赋值等 LhAN( [  
3. 返回固定类型。 p1'q{E+o*  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) Yuv=<V  
4. 原样返回。 _zDS-e@  
  operator, jP<6J(  
5. 返回解引用的类型。 g ba1R  
  operator*(单目) rCa]T@=  
6. 返回地址。 3YLK?X8  
  operator&(单目) P1OYS\  
7. 下表访问返回类型。 drAJ-ii  
  operator[] :WWHEZK  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 h.?<( I  
  operator<<和operator>> 93n%:?l"<W  
B-LV/WJ_  
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。 M;XU"8  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: fa]8v6  
Ia%cc L=  
template < typename Left > Mc c%&j  
struct value_return 3DO*kM1s@  
  { oPs asa  
template < typename T > B4un6-<i  
  struct result_1 2`Bb9&ut>  
  { ,$!fyi[;C  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; =A5i84y.2u  
} ; #^RIp>NN9  
$z OV*O2  
template < typename T1, typename T2 > N=u( 3So  
  struct result_2 qf K gNZ  
  { dUB;ZB7  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; =eY  
} ; cl`kd)"v  
} ; /mJb$5=1  
\ 3E%6L  
\#biwX  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait 8cfsl lI  
n=b!c@f4  
下面我们来剥离functor中的operator() $~q{MX&J  
首先operator里面的代码全是下面的形式: 6DHZ,gWq  
1g=T"O&=  
return l(t) op r(t) CHS}tCfos>  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) y=9fuGL6  
return op l(t) j(I(0Yyh  
return op l(t1, t2) %J6>Vc!ix=  
return l(t) op EiD41N  
return l(t1, t2) op 0<uL0FOT  
return l(t)[r(t)] A]iT uu5p  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] !JdZ0l  
0Bgj.?l  
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: a:P+HU:  
单目: return f(l(t), r(t)); %d:cC:`  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); vZQraY nJ  
双目: return f(l(t)); R,.qQF\*  
return f(l(t1, t2)); yuq o ^i  
下面就是f的实现,以operator/为例 lw8t#_P  
Jm=3 %H  
struct meta_divide 0XljFQ  
  { .`KzA]&#  
template < typename T1, typename T2 > \|vo@E  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) p}~Sgi  
  { ymrnu-p o  
  return t1 / t2; ,4,Bc<  
} F'wG%  
} ; 9[~.{{Y  
DQ$m@_/4w  
这个工作可以让宏来做: l^tRy_T:-  
Z[ !kEW  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ bOYM-\ {y  
template < typename T1, typename T2 > \ dM}c-=w`  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; u=PLjrB~}  
以后可以直接用 8fQfu'LyjY  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) fM& fqI  
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 ) F -8  
(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。。。) wtL=^  
2ETv H~23  
Cw!tB1D  
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 "KCG']DF  
I=Y_EjZ D  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > 7<:o4\q?m  
class unary_op : public Rettype eF0FQlMe[  
  { U |eh  
    Left l; AH#a+<;a  
public : *k&V;?x|wt  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} 6[FXgCb  
<D&  Ep  
template < typename T > V~8]ag4  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const Ya jAz5N  
      { ( ?e Et&  
      return FuncType::execute(l(t)); jU 3ceXV  
    } ijcF[bm E  
> B;YYj~f}  
    template < typename T1, typename T2 > -jNnx*  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const B}zBbB  
      { ;*Mr(#R  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); !gsrPM  
    } ^!O!HMX0  
} ; O|Y`:xvc  
J}-e9vK-#  
4F -<j!  
同样还可以申明一个binary_op $Ups9pQ  
i6FJG\d  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > CG35\b;Q  
class binary_op : public Rettype =Y^K   
  { U0W2  
    Left l; S6JWsi4C:,  
Right r; ]:n9MFv  
public : );S8`V  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} b"Nd8f[  
h*hkl#  
template < typename T > Wj)v,v2&  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const (bpxj3@R  
      { 19[.&-u"  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); JS?%zj&@  
    } C!1)3w|  
5|}u25J  
    template < typename T1, typename T2 > +~==qLsU  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const b'4}=Xpn  
      { tr A ^JY  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); l"h6e$dP  
    } /,< s9 :  
} ; p? w^|V  
))X"bFP!3  
Q 4L7{^[X  
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 "fN 6_*  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 PgP\v-.  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) 1=X1<@*  
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。 qx0F*EH|  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! A[F@rUZp  
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。。。 0a!|*Z  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 W8-vF++R  
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) t3v_o4`&  
下面是修改过的unary_op s`yg?CR`,  
N]ebKe  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > WXf[W  
class unary_op y\9#"=+  
  { E KJ2P$  
Left l; hoiC J}us  
  Hkf]=kPy*  
public : zlkW-rRkR  
R%9,.g <  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} w%oa={x  
n b*`GE  
template < typename T > '!MKZKer  
  struct result_1 s gZlk9x!Q  
  { 6 !Mm")  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; qd'Z|'j  
} ; ts,V+cEA  
*k?y+}E_f  
template < typename T1, typename T2 > Hh&qjf  
  struct result_2 Osy_C<O  
  { JPZH%#E(  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; # x X  
} ; @'Pay)P  
`0+-:sXZ6  
template < typename T1, typename T2 > +'VYqu/  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const On[yL$?  
  { zW`a]n.  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); SC3_S.  
} YKOj  
SUvrOl   
template < typename T > yKz%-6cpSl  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const YPKB4p#  
  { <1QXZfQ"  
  return OpClass::execute(lt(t)); ]{t!J^Xn  
} HRCnjem/v\  
* ]D{[hV  
} ; mM{cH=  
Jt}#,I,B  
~g@}A  
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 M[u6+`  
好啦,现在才真正完美了。 ]$-<< N{}'  
现在在picker里面就可以这么添加了: N>)Db  
: Hu {MN\  
template < typename Right > i{Du6j^j  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const gC_KT,=H;  
  { N&$ ,uhmO  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); {#pw rWG  
} Wn?),=WQ{  
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。 r{*BJi.b  
yGV>22vv M  
<q I!Dj{  
b9v<Jk  
P%!=Rj^2m  
十. bind ['K}p24,  
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。 N9rAosO*  
先来分析一下一段例子 bu08`P9  
l<7SB5  
[1z.JfC :S  
int foo( int x, int y) { return x - y;} :" @-Bcln  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 =NNxe"Kd;U  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 y(^\]-fE  
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。 .t&G^i'n  
我们来写个简单的。 Zzb?Nbf  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: G9GLRdP  
对于函数对象类的版本: ekmWYQ ~  
uK ,W  
template < typename Func > :V_UJ3xf  
struct functor_trait Fw}|c  
  { <zAYq=IU  
typedef typename Func::result_type result_type; ip1gCH/?_+  
} ; N8J(RR9O  
对于无参数函数的版本: 2Je]dj4  
-_O j iQ R  
template < typename Ret > 3od16{YH  
struct functor_trait < Ret ( * )() > NBLjBa%eL  
  { -YrMVoZl  
typedef Ret result_type; !E)|[:$XT  
} ; f=S2O_Ee  
对于单参数函数的版本: Imq-5To#  
t-<BRnxhE  
template < typename Ret, typename V1 > {lg iH+:  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > ,]Xn9 W  
  { o-;/ x)  
typedef Ret result_type; +F2X2e)g"  
} ; |y+_BZ5  
对于双参数函数的版本: x]3[0K5;  
]I zD`  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > K{B|  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > e,W,NnCICj  
  { "7j E&I  
typedef Ret result_type; 4G XS(  
} ; <z>oY2%  
等等。。。 $q .}eb0  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy QBN\wL8g  
v53|)]V  
template < typename Func > ~03MH'  
struct func_return RAuVRm=E  
  { w8 `1'*HG  
template < typename T > k_Y7<z0G  
  struct result_1 BL"7_phM,  
  { Ki&a"Fu3  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; YBF$/W+=9|  
} ; < $otBC/%  
Htln <N  
template < typename T1, typename T2 > & Y2xO  
  struct result_2 Bvh{|tP4  
  { 1i'y0]f  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; 1uB$@a\  
} ; k,f/9e+#  
} ; \<G"9w  
|{_>H '  
$J&c1  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 hhFO,  
7T t!h f  
template < typename Func, typename aPicker > ]]3rSXs2}J  
class binder_1 j]vEo~Bbh  
  { Nd{U|k3pL  
Func fn; j2.7b1s  
aPicker pk; S kB*w'k  
public : yf4L0.  
0r8Wv,7Bo  
template < typename T > @2 *Q*  
  struct result_1 =)gdxywoC  
  { WIpV'F|t]`  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; fGRV]6?V  
} ; 4"\cA:9a  
.aVtd [  
template < typename T1, typename T2 > 3d olrW  
  struct result_2 Re %dNxJ=  
  { M]/DKo  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; a ~W  
} ; U%[ye0@:  
lBAu@M  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} m]vV.pwv  
9cU9'r# h  
template < typename T > J_m@YkK  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const `Pc<0*`a  
  { r\Yh'cRW{  
  return fn(pk(t));  KLE)+|  
} \iP@|ay9  
template < typename T1, typename T2 > Ym! e}`A\F  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const Eh|,[ D!E  
  { BenyA:W"  
  return fn(pk(t1, t2)); ~id:Rh>o  
} g.vE%zKL  
} ; %'Q2c'r  
uoeZb=<  
n|XheG7:  
一目了然不是么?  (/,l0  
最后实现bind 0\X<vrW  
i1-%#YYF(  
/]MelW  
template < typename Func, typename aPicker > %Ta"H3ZW  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) x\f~Gtt7Y  
  { Gn_DIFa  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); (V]3w  
} P)J-'2{  
js@L%1r#L  
2个以上参数的bind可以同理实现。 6Io}3}3  
另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。 L/`1K_\l  
w D r/T3  
十一. phoenix "42/P4:  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: |%mZ|,[  
FO:L+&hr?>  
for_each(v.begin(), v.end(), ^\?Rh(pu  
( s&-MJ05y  
do_ aekke//y  
[ *kg->J  
  cout << _1 <<   " , " ?+^p$'5  
] a.}#nSYP  
.while_( -- _1), {\P%J:s#9  
cout << var( " \n " ) r~ 2*'zB  
) x3+ {Y  
); ^879sI  
6w, "i#E!  
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: WKlyOK=}  
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 kP ,8[r  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 [H>u'fy:C  
那么我们就照着这个思路来实现吧: 3 ?I!  
FiUwy/,ZV  
"QxULiw  
template < typename Cond, typename Actor > \y]K]iv  
class do_while R_KDY  
  { e5P9P%1w  
Cond cd; ipbhjK$  
Actor act; z[v4(pO 6  
public : ^MF 2Q+  
template < typename T > L\:m)g,F.  
  struct result_1 orH6R8P]  
  { >(S)aug$1  
  typedef int result_type; D5snaGss9a  
} ; '5De1K.\`  
Q47R`"  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} h-?yed*?  
jqc}mI\#  
template < typename T > _lwKa, }  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const a*U[;(  
  { jTIG#J)  
  do ~$5XiY8A  
    { *qy \%A  
  act(t); 9n{Y6I x:  
  } +KIz#uqF8Z  
  while (cd(t)); X~0 -WBz  
  return   0 ; OB$Jv<C@  
} nH6SA1$kW  
} ; `cXLa=B)9  
>RkaFcq  
8X"4RyNSn  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). 6{=U= *  
代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。 Af]zv~uM  
其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。 }3X/"2SW^  
因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。 8T T#b?d  
下面就是产生这个functor的类: Cd 2<r6i  
;'8P/a$  
phjM(lmCo  
template < typename Actor > EHm*~Sd  
class do_while_actor e,_Sj(R8  
  { 0lg'QG>  
Actor act; (4/"uj5  
public : $Z#~wsw  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} o?>0WSLlm  
]$r]GVeN}H  
template < typename Cond > yVmp,""a  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; aO&{.DO2  
} ; 1bCE~,tD  
!6=;dX  
&|GH@^)@  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 G&{yM2:E  
最后,是那个do_ p7;K] AW  
@gK`RmhGE5  
@M4c/k}  
class do_while_invoker y1%OH#:duD  
  { Q:megU'u  
public : %Tp k1  
template < typename Actor > 3Z9Yzv)A  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const 92<+ug=  
  { )2?]c  
  return do_while_actor < Actor > (act); zMbFh_dcq  
} sPvs}}Z]P  
} do_; mB_?N $K  
B+Qf? 1f  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? Et N,  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 %QEBY>|lI  
最后来说说怎么处理break和continue >ceC8"}J5M  
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。 N'ER!=l)  
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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