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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda hC?rHw H>  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 p8j*m~4B  
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, 06e dVIRr  
BS3{TGn  
> D%  
B+z>$6  
  class filler #, h0K  
  { Nu euCiP  
public : mrBK{@n  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} q6}KOO)  
} ; SqZ .}s  
Dt\rrN:v  
Q CO,f  
这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决: AdRp{^w  
Oh%p1$H  
3taGb>15  
4s@Tn>%SP  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); l,Fn_zO  
GK;IY=8W  
F\^\,hy  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 Q\>mg*79  
lOM8%{.'_x  
Ze <)B *  
zB/VS_^^W:  
二. 战前分析 b1;h6AeL  
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。 \01 kK)  
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 C DoD9Hq,  
#M4LG; B  
+d7 Arg!m  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); w@Asz9Lq%  
  /* --------------------------------------------- */ z$L e,+  
vector < int *> vp( 10 ); ;G[0%z+*  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); {rK]Q! yj  
/* --------------------------------------------- */ 5{#s<%b.  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); /8!n7a7  
/* --------------------------------------------- */ : dNJ2&kJ  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 );  v7Ps-a)  
  /* --------------------------------------------- */ 9dm<(I}  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); \hn$-'=4  
/* --------------------------------------------- */ 6}VFob#h8  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); Bl^ BtE?-b  
*}T|T%L4)  
X8ZO } X  
i+pQ 7wx  
看了之后,我们可以思考一些问题: L62%s[  
1._1, _2是什么? *_7/'0E(3  
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。 e ;^}@X  
2._1 = 1是在做什么? M< .1U?_#  
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。 >#'?}@FWQN  
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。 qj `C6_?  
Fn iht<  
y/kB`Z(Yj  
三. 动工 q VI0?B x  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: }/h&`0z `  
t%J1(H  
$4~Z]-38#A  
BFg&@7.X  
template < typename T > H5&._  
class assignment d0C _:_  
  { /AyxkXq  
T value; Jp%5qBS^  
public : eB=&(ZT  
assignment( const T & v) : value(v) {} V0# Ocq,  
template < typename T2 > , ,ng]&%i  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } LkP :l  
} ; |$e'y x6j  
&6 <a<S  
7S&$M-k  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 -u4")V>  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment B /w&Lo  
Ej 5_d  
uwr7 .\7  
 y1T(R#  
  class holder P9f`<o  
  { |#M|"7;2z  
public : h.F=Fhx/1  
template < typename T > _MLf58  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const rUmP_  
  { lw[c+F7  
  return assignment < T > (t); **kix  
} dFDf/tH  
} ; 6}e*!,2Xj  
kltW  
]d@>vzCO  
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: {\%I;2X  
Up'#OkTx  
  static holder _1; : ?BK A0E  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 qy)~OBY  
~IjID  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); h=:/9O{H  
而不用手动写一个函数对象。 7>BfHb  
h]k $K  
H~nZ=`P9&  
C!Srv 7  
四. 问题分析 ,xVAJ6_#  
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[2~E  
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。 htR.p7&Tn  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 $ P?^GB>u  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 y^}u L|=  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 vno/V#e$WX  
Q N#bd~  
五. 问题1:一致性 Q=xXj'W-  
首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?| Cp"7R&s  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 ^PezV5(  
wN4#j}C  
struct holder BR@m*JGajz  
  { = a60Xv  
  // ?zm]KxIC  
  template < typename T > Z%B6J>;uM  
T &   operator ()( const T & r) const W Eif&<Y  
  { E KV[cq  
  return (T & )r; v#/Gxk9eX  
} D\-\U E/  
} ; 79W^;\3  
#xw*;hW<  
这样的话assignment也必须相应改动: >a<1J(c  
[A!w  
template < typename Left, typename Right > 0~^RHb.NA8  
class assignment pcwYgq#5  
  { mL48L57Z  
Left l; uI/ wR!  
Right r; , i5_4  
public : ~s'tr&+  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} V)>?[  
template < typename T2 > Bso#+v5  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } @nY]S\if  
} ; h7UNmwj  
6~x'~T  
同时,holder的operator=也需要改动: KddCR&  
P8,Ps+  
template < typename T > \toU zTT  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const PU/<7P*  
  { WqCC4R,-  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); m"iA#3l*=  
} F^NK"<tW  
V^5d5Ao  
好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。 j fY7ich  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 WI/tWj0  
7PX`kI  
return l(rhs) = r; k6;bUOo  
在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。 w>&*-}XX  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: (O5Yd 6u  
Z,.Hz\y1D  
template < typename Tp > >Q\Kc=Q|  
class constant_t -V|"T+U  
  { zXn-E  
  const Tp t; 3 c=kYcj  
public : ,|({[ 9jA  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} k||t<&`Ze  
template < typename T > "%gsGtS  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const g 4[Vgmh J  
  { l}))vf=i  
  return t; 6:7[>|okQ  
} o eU i  
} ; YNEwX$)M,B  
20;9XJmjl  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 }'$PYAf6  
下面就可以修改holder的operator=了 hw^&{x  
"]+g5G  
template < typename T > !qt2,V  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const '+PKGmRW  
  { hJ@vlMW  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); j~Aq-8R=  
} w7V\_^&Id  
to'7o8Z  
同时也要修改assignment的operator() BNu >/zGpB  
hH8&g%{2  
template < typename T2 > %=^/^[D  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } hJb2y`,q  
现在代码看起来就很一致了。 Lgg,K//g  
Ttluh *  
六. 问题2:链式操作 \CL8~  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 )/T[Cnx.Nc  
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。 -K64J5|b7  
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。 gxv^=;2C  
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。 JE?rp1.  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct e8F]m`{_"  
`^bP9X_a  
template < typename T > R6+)&:Ab{R  
struct result_1 'NEl`v*<P  
  { [FO4x`  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; sTM;l,  
} ; j9p6 rD  
Kxr@!m"  
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: ^#9385  
u_(~zs.N]  
template < typename T > ,i2-  
struct   ref Hn|W3U  
  { De?VZ2o9"  
typedef T & reference; D)d]o&  
} ; GWA"!~Hu  
template < typename T > (jT)o,IW&  
struct   ref < T &> 1[%3kY-h  
  { ;*A'2ymXUT  
typedef T & reference; 4Yj1Etq.E  
} ; Q_5 l.M/9]  
>>U>'}@Q  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: uO%0rKW  
'!HTE` Aj  
template < typename T > hFrMOc&  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const n6/Ous  
  { GEc6;uz<  
  return l(t) = r(t); mUYRioNj  
} [&)]-2w2  
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。 5^B79A"}  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 O2w-nd74U  
M(%H  
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 ['d9sEv.  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: O0  'iq^g  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 oaIk1U;g  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 |xO*!NR  
最后的布局是: WtT;y|W  
                Add R~vGaxZ$  
              /   \ XiUq#84Q  
            Divide   5 70'OS:J=\  
            /   \ h4Crq Yxa_  
          _1     3 bi<<z-q`wJ  
似乎一切都解决了?不。 X1j8tg  
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。 R9J!}az'  
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。 ]Q^)9uE\D  
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: l_I)d7   
kiTC)S=])  
template < typename Right > tsXKhS;/w  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const Y;i=c6  
Right & rt) const p3s i\Fm!  
  { D"7}&Ry:  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); MIMC(<   
} eqx }]#  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 oC0ndp~+&  
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。 N} EKV  
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。 D,#UJPyg  
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。 d:kB Zrq  
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。 sSM"~_y\  
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? K;F1'5+=D  
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: i%2u>N i^  
8$(I! ;  
template < class Action > 5.rAxdP  
class picker : public Action Lqgrt]L_"  
  { c(Q@5@1y:  
public : ;ALWL~Xm  
picker( const Action & act) : Action(act) {} [WwoGg*)mn  
  // all the operator overloaded 7KC>?F  
} ; +%dXB&9x|Z  
u`MM K4 %  
Picker<T>继承自T,唯一的作用就是给T添加上了各种操作符的重载函数。 >|f"EK}m!  
现在所有参与行动的functor都要套上一层picker, _1被声明为 picker<holder>, 并且holder中所重载的操作符除了operator()之外全部被移到了picker内。而picker中的操作符重载的返回的functor也必须套上一个picker: 0eY!Z._^  
=oAS(7o  
template < typename Right > 05d0p|},  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const 1lw%RM  
  { U1\7Hcs$  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); BP/nK.  
} YT(N][V  
t.P@Ba^  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > FnvpnU",  
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。 br I;}m  
M @5&.  
template < typename T >   struct picker_maker 0jTReY-W  
  { O}M-6!%<,  
typedef picker < constant_t < T >   > result; aOD h5  
} ; (W}F\P  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > 2` o @L  
  { ,s8/6n#  
typedef picker < T > result; *.W3V;K  
} ; JR!-1tnc  
VF`!ks  
下面总的结构就有了: ]]j^  
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。 Q-7?'\h  
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。 )qy?x7   
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 EBy7wU`S  
至此链式操作完美实现。 'Lu<2=a~  
'=dQ$fs  
O= S[ n  
七. 问题3 )eZK/>L&  
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。 "&6vFmr  
wf8{v  
template < typename T1, typename T2 > P:{Aq n~zR  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const c p"K?)  
  { gFR}WBl/  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); q?!HzZ  
} g,,wG k  
M9iX_4  
很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2: oU\]#e^  
?+zFa2J  
template < typename T1, typename T2 > ^ 4`aONydl  
struct result_2 r=Xo;d*TE  
  { 2uj .*  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; ,L& yKS@  
} ; |Y3w6!$  
Fb{N>*l.  
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? p%DU1+SA  
这个差事就留给了holder自己。 JSL&` `  
    TiD#t+g  
4R'CL N |t  
template < int Order > w)7y{ya$  
class holder; 2 7)If E  
template <> ,p|Q/M^  
class holder < 1 > UFj H8jSBx  
  { _r:Fmn_%-  
public : in>+D|q c  
template < typename T > hO"!q;<eS  
  struct result_1 /@\`Ibe  
  { k[f2`o=  
  typedef T & result; .i*oZ'[X  
} ; kL DpZ{  
template < typename T1, typename T2 > {Z2nc)|7C  
  struct result_2 }+@!c%TCx~  
  { <tvLKx  
  typedef T1 & result; Jl_W6gY"Z  
} ; 8:0/Cj  
template < typename T > _y4O2n[e  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const t=B1yvE "  
  { .Y6v#VI  
  return (T & )r; [q|W*[B:@  
} Ch]d\GM  
template < typename T1, typename T2 > B@*b 9  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const -=5~h  
  {  26p[x'W  
  return (T1 & )r1; {&+M.Xn  
} k9%o{Uzy  
} ; cF 5|Pf  
wG49|!l6T  
template <> ht>%O7  
class holder < 2 > *QQeK# $s  
  { 3Y Mqp~4  
public : r#OPW7mhE  
template < typename T > 0B(s+#s  
  struct result_1 _M%>Qm  
  { UN'n~d @~  
  typedef T & result; opH!sa@U  
} ; Xqw}O2QQ1  
template < typename T1, typename T2 > Z3JUYEAS  
  struct result_2 qFWN._R  
  { ]A2E2~~G  
  typedef T2 & result; MsXw 8D  
} ; nG<oae6z"  
template < typename T > KRL.TLgq)  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const ~vA{I%z5~  
  { F q~uuQ  
  return (T & )r; 'S3<' X  
} '^TeV=  
template < typename T1, typename T2 > HThZ4Kg+  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const a U\|ZCH\]  
  { %>$<s<y  
  return (T2 & )r2; GqHW.s5  
} {R ),7U8  
} ; Nbr$G=U  
V~/G,3:0y%  
bVzi^R"  
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> >。 ],SQD3~9  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: <kFLwF?PM'  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: b;b,t0wS  
$Wj= V  
return l(i, j) = r(i, j); u0L-xC$L  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) R1H^CJ=v0  
aG]>{(~cL  
  return ( int & )i; UiG/Rn  
  return ( int & )j; 14 & KE3`  
最后执行i = j; qf(mJlU  
可见,参数被正确的选择了。 cuN]}=D  
83c2y;|8  
_H]^7`;  
{[2o  
#Kb /tOp1  
八. 中期总结 m'N AM%$}J  
目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事: .v+JV6!u  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 N; }$!sNIm  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 F_*']:p  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor 96^aI1:  
8vVE  
S-Y{Vi"2  
8Nzn%0(Q  
a|FkU%sjzZ  
_uO$=4Sd  
九. 简化 [8 Pt$5]^  
很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。 0 SSdp<  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 1w=.vj<d8  
首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种: B!/kC)bF:  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 OV]xo8a;  
  +-*/&|^等 k K=VG< :M  
2. 返回引用。 !}!KT(% %  
  =,各种复合赋值等 R0=f`;  
3. 返回固定类型。 y5sH7`2+5  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) <'4Wne.z!  
4. 原样返回。 hTDGgSG^  
  operator, T!H(Y4A  
5. 返回解引用的类型。 mEJ7e#  
  operator*(单目) q8$t4_pF  
6. 返回地址。 "\@J0 |ppb  
  operator&(单目) "IU}>y>J  
7. 下表访问返回类型。 B!Wp=9)G  
  operator[] Ixn|BCi60A  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 ?V2P]|  
  operator<<和operator>> zls^JTE  
~ =u8H  
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。 rT` sY  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: hA ){>B<;  
:=B.)]F.)  
template < typename Left > ''9]`B,:a0  
struct value_return '^)'q\v'k  
  { c$  /.Xp  
template < typename T > Z@euO~e~  
  struct result_1 zh2<!MH  
  { 1e[?}q]*  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; g}hUCx(  
} ; }p?,J8=-  
+1wEoU.l2  
template < typename T1, typename T2 > _9=87u0  
  struct result_2 >l 0aME@-0  
  { Y)k"KRW+  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; cgG*7E  
} ; %/3+:}@G  
} ; RP2$(%  
dlo`](5m  
+}m`$B}mJ  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait |$/#,Dv7  
f1:>H.m`  
下面我们来剥离functor中的operator() FZgf"XM>  
首先operator里面的代码全是下面的形式: B-LV/WJ_  
)$p36dWl  
return l(t) op r(t) U)'YR$2<  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) (^~a1@f,J  
return op l(t) }uMu8)Q  
return op l(t1, t2) }N9PV/a  
return l(t) op jkl dr@t  
return l(t1, t2) op s[7$%|~W  
return l(t)[r(t)] s>L-0vG  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] Uhvy 2}w  
}'vQUG u8z  
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: z@UH[>^gj  
单目: return f(l(t), r(t)); IgJG,!>h  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); #.u &2eyqQ  
双目: return f(l(t)); i+S%e,U*  
return f(l(t1, t2)); jA^yUd-  
下面就是f的实现,以operator/为例 5q4wREh  
Ew]&~:$Ki  
struct meta_divide V?t*c [  
  { [.l,#-vp  
template < typename T1, typename T2 > [|$C2Dhw=  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) 9/8+R%  
  { UHV"<9tk  
  return t1 / t2; |9i[*]  
} L|{vkkBo  
} ; O\q6T7bfRW  
"uZ^zV`"  
这个工作可以让宏来做: _$A?  
%a8e_  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ D|Tz{DRG  
template < typename T1, typename T2 > \ d?5oJ'JU  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; <bJ|WS|  
以后可以直接用 \*5z0A9)5)  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) `<@ "WSn  
来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数 j<WsFVS  
(ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。) `+."X1  
fM& fqI  
,WsG,Q(K  
下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体 owa&HW/_  
Cw!tB1D  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > Ta3* G  
class unary_op : public Rettype 1.,KN:qe  
  { asQ^33g z  
    Left l; hw`pi6  
public : 6[FXgCb  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} `)8S Ix  
?]*"S{Cqv  
template < typename T > .LM|@OeaD!  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const u>] )q7s  
      { =^zGn+@z  
      return FuncType::execute(l(t)); m1K4_a)^[  
    } r^E(GmW  
]T40VGJ:h  
    template < typename T1, typename T2 > CG35\b;Q  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const Vv`94aQTD  
      { [\0>@j}Z  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); Q"!GdKM  
    } @d8Nr:  
} ; @5 ??`n  
%<|<%~l&  
Ag{)?5/d_  
同样还可以申明一个binary_op %LqT>HXJ  
b!/-9{  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > A58P$#)?  
class binary_op : public Rettype rNm_w>bq  
  { hq&9S{Ep  
    Left l; ]R^xO;g'  
Right r; ".pQM.T  
public : EZp >Cf7  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} ~XXNzz ]?  
t,A=B(W  
template < typename T > Jh4pY#aF  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const mYk~ ]a-  
      { l%u8Lq  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); 3:c6x kaw  
    } !F Zg' 9  
y34<B)Wy  
    template < typename T1, typename T2 > &- My[t  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const U9\w)D|+eE  
      { ^FTS'/Q  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); s I0:<6W  
    } m3(p7Z^Bq  
} ; cQ`0d3  
# x X  
[CAFh:o  
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 OeZ"WO  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 k2#|^N  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) p%#'`*<a_  
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。 j(>xP*il  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! V he$vH  
如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。 <1QXZfQ"  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 /z}b1m+  
这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan) 9.9B#?  
下面是修改过的unary_op nYBa+>3BDf  
X]W(  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > R$Qhu xT|  
class unary_op e)XnS'  
  { |v 1* [(  
Left l; )tS;gn  
  U+[ "b-c  
public : .F$cR^i5u  
aej'cbO  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} bV"t;R9  
##alzC  
template < typename T > /wP2Wnq$  
  struct result_1 V:+z3)qF  
  { fILvEf4b  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; qN Ut&#  
} ; 7 Z? Hyv  
W|s" ;EAM  
template < typename T1, typename T2 > pEW~zl  
  struct result_2 ovi^bNQ  
  { Z B!~@Vf  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; /fAAQ7  
} ; ip1gCH/?_+  
dB:c2  
template < typename T1, typename T2 > y3PrLBTz  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 3od16{YH  
  { }-u%6KZ   
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); h[<l2fy  
} Imq-5To#  
7QoMroR  
template < typename T > Tb8r+~HK  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const +F2X2e)g"  
  { !?+q7U  
  return OpClass::execute(lt(t)); P|C5k5  
} i` ay9J8N  
 Wu8^Z Z{  
} ; AD@ {7  
6GqC]rd*:  
>vO+k^'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 3=*ur( Qy  
好啦,现在才真正完美了。 cL~YQJYp  
现在在picker里面就可以这么添加了: W,_2JqQp  
uv^x  
template < typename Right > m - hZ5 i  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const t*u#4I1  
  { 1i'y0]f  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); Z_ Y'#5o#  
} gFT lP  
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。 $J&c1  
Wcm8,?*  
O}p<"3Ub  
~P;A 9A(k  
;-;lM6zP  
十. bind {t!7r_hj  
既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。 @2 *Q*  
先来分析一下一段例子 ~!cxRd5;F  
XD't)B(q  
i" )_Xb_1  
int foo( int x, int y) { return x - y;} n=AcN  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 x}V&v?1{5  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 =;b3i1'U  
可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。 ~131|e`C  
我们来写个简单的。 k}NM]9EAE  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: 9cU9'r# h  
对于函数对象类的版本: J_-fs#[x  
!6@'H4cb=  
template < typename Func > 7mMMVz2  
struct functor_trait >xq. bG  
  { HEIg_6sb  
typedef typename Func::result_type result_type; F *r)  
} ; ;ko6igx)+  
对于无参数函数的版本: i. (Af$  
<c:H u{D  
template < typename Ret > "k{so',7z  
struct functor_trait < Ret ( * )() > SgehOu  
  { k+ w Ji  
typedef Ret result_type; o[i N/  
} ;  0yq  
对于单参数函数的版本: kc't  
Y?3tf0t/  
template < typename Ret, typename V1 > f.+1Ubq!5  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > 5g/,VMe  
  { }u=Oi@~  
typedef Ret result_type; }(|gC,  
} ; 5)eM0,:  
对于双参数函数的版本: g$?^bu dxv  
!2l2;?jM  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > (;%T]?<9#  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > >X' -J{4R  
  { yNP4Ey  
typedef Ret result_type; ?4Rd4sIM$u  
} ; FiUwy/,ZV  
等等。。。 j-W$)c3X  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy ^jwzCo-  
ipbhjK$  
template < typename Func > Y%;X7VxU*  
struct func_return FpA t  
  { >(S)aug$1  
template < typename T > %oTBh*K'o  
  struct result_1 AJxN9[Z!N  
  { jqc}mI\#  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; %HoD)OJe  
} ; j9h fW'  
"8ellKh  
template < typename T1, typename T2 > 3?]81v/  
  struct result_2 i#t-p\Tcz  
  { Td'(RV  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; M-Efe_VRQc  
} ; BO w[*hM  
} ; m{ !$_z8:  
wTU$jd1;+  
TZt;-t`  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 "5~?`5Ff  
$jE<n/8  
template < typename Func, typename aPicker > EHm*~Sd  
class binder_1 @qp6Y_,E[  
  { [07E-TT2U  
Func fn; *u"%hXR  
aPicker pk; ~rdS#f&R2  
public : *m+FMyr  
x-CjxU3  
template < typename T > M=pQx$%a  
  struct result_1 A'z]?xQR  
  { D!,5j_,j%  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; &'W7-Z\j-  
} ; 1Ys=KA-!_x  
M*gvYo  
template < typename T1, typename T2 > )2?]c  
  struct result_2 Ne Y*l  
  { y,x 2f%x  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; =f!A o:Uc  
} ; Cy$~H  
>ceC8"}J5M  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} m 1; Htw  
uD=Kar  
template < typename T > q=5aHH% |  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const vkTu:3Qe  
  { {L7Pha  
  return fn(pk(t)); M^:JhX{  
} %"mI["{  
template < typename T1, typename T2 > 5WHz_'c  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const  YFm%W@  
  { @rbd`7$%  
  return fn(pk(t1, t2)); GuR^L@+ -.  
} T"vf   
} ; Ip{R'HG/  
3oLF^^^g  
q"2APvsvp  
一目了然不是么? yHw @Z  
最后实现bind 3(V0,L'1  
tJ;qZyy(  
90W= v*  
template < typename Func, typename aPicker > vK)'3%  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) 1<_][u@  
  { CjpGo}a/  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); n/1t UF  
} J"AR3b@,$?  
qBBCnT  
2个以上参数的bind可以同理实现。 g}<jn'@{  
另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。 8 8_ef7w  
.?6p~  
十一. phoenix WBWW7HK  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: )v;O2z  
O^~IY/[  
for_each(v.begin(), v.end(), Mn ,hmIz  
( <Tgy$Hm  
do_ /";tkad^  
[ gvT}UNqL  
  cout << _1 <<   " , " _rYW|*cIF  
] 5wVJ.B~s  
.while_( -- _1), h}SZ+G/L  
cout << var( " \n " ) !2!Zhw2u  
) ~7ZZb*].(  
); Yg.[R] UC  
ZXb|3|D  
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: x[{\Aw>$.  
首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor 6ncwa<q5  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 z9S (<  
那么我们就照着这个思路来实现吧: ly` A,dh  
bfA>kn0C  
b+qd' ,.Z  
template < typename Cond, typename Actor > 9 o,` peH  
class do_while a 4ViVy  
  { UPGUJ>2Z  
Cond cd; pSlc (M>  
Actor act; 0V3dc+t)O  
public : r gIWM"  
template < typename T > i5TGK#3o  
  struct result_1 GV0@We~  
  { A*DN/lG  
  typedef int result_type; 2ul8]=  
} ; I4@XOwl{P  
iz-z?)%  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} U 2YY   
BmV `<Q,  
template < typename T > +ytP5K7  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const m'}`+#C%)  
  { nRBS&&V  
  do v)O0i2  
    { \Vx^u}3O  
  act(t);  E& cC2(w  
  } K^<?LXJF  
  while (cd(t)); n}a`|Nbk  
  return   0 ; ^Saf z8-3o  
} !+3&%vQ)  
} ; }T$BU>z33N  
fd *XK/h  
\ 86 g y/  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). i FZGfar?  
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。 =7}1NeC`  
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。 "mBM<rEn*  
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。 mQ`atFz:Z  
下面就是产生这个functor的类: %mss{p!d6  
*l`yxz@U  
S~:uOm2t\  
template < typename Actor > A<|9</9z  
class do_while_actor V7U*09 0*5  
  { y%vAEQ2j=  
Actor act; Brxnl,%\  
public : 8lx}0U  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} 1_{e*=/y  
6Tmz!E0  
template < typename Cond > 3?j: M]fR  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; o}r_+\n  
} ; .iR<5.  
M <JX  
wA$?e}  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 @>(JC]HtR  
最后,是那个do_ >8{w0hh;  
<b"^\]l  
ahg P"Qz  
class do_while_invoker +i}H $.  
  { 5rLx b  
public : %iNgHoH  
template < typename Actor > ?<.a>"!  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const B ZU@W%E  
  { 873 bg|^hs  
  return do_while_actor < Actor > (act); yg8= G vO  
} 7Ku&Q<mi  
} do_; (L4llZ;q  
JZ`u?ZaJ/s  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? c*\i%I#f2  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 O1jiD_Y!9  
最后来说说怎么处理break和continue 9LPXhxNwB  
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。 Y.I~.66s  
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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