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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda p{Gg,.f!HM  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 /`Lki>"  
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, #0WO~wL  
cBA2;5E  
$T0|zPK5  
[%8+Fa~Wa  
  class filler "]`QQT-{0  
  { DD hc^(  
public : j{'@g[HW  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} gB@Wv9 1  
} ; .tb~f@xL  
ARu^hz=  
I1H:h  
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: <cz~q=%v2&  
wB( igPi  
l9.wMs*`X  
O_PC/=m1@  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); $mOK|=tI_  
[ @/[#p  
Va/ p   
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 ~ +$l9~`{  
k\}qCDs  
.9g\WH#qD|  
afc?a-~Z  
二. 战前分析 7_/.a9$G  
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。 &[KFCn  
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 &4DV]9+g  
i,,>@R  
`czXjZE  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); cY>;(x@  
  /* --------------------------------------------- */ s}9aZ  
vector < int *> vp( 10 ); ;o3 .<"  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); ?t} [Wi}7  
/* --------------------------------------------- */ ]yVB66l  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); XW Y0WDh:  
/* --------------------------------------------- */ ^J~}KOH  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); 7F'61}qL  
  /* --------------------------------------------- */ *<#&ne 8  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); a}c(#ZLs  
/* --------------------------------------------- */ 1 )j%]zd2  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); r%'2a+}D  
5#f&WL*U@  
 D#m+w  
oaBfq8,;  
看了之后,我们可以思考一些问题: 8a)EL*LH`  
1._1, _2是什么? ESASsRzk  
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。 $@&bK2@.(  
2._1 = 1是在做什么? ,_lwT}*w  
既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。 @3S2Xb{ra1  
Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。 "ej>1{3Y:=  
uR)@v^$FE  
]-fZeyY$  
三. 动工 Il;'s  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: Z gU;=.  
sX_^H%fd  
!P92e1  
Cm ;N5i  
template < typename T > TPEZ"%=Hg  
class assignment iZyk2kc  
  { \K?./*  
T value; "iZ-AG!C  
public : IW BVfN->}  
assignment( const T & v) : value(v) {} ?n@PZL= ]  
template < typename T2 > (%fGS.TR  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } vP~F+z @g  
} ; Mc6Cte]3|  
nC&rQQFF  
(x$k\H  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 ?I@3`?'  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment wc,y+C#V  
wFd*6%  
X"1<G3m4  
eO9nn9lql  
  class holder ~V|!\CB  
  { "4?hK  
public : g<dCUIbcQ  
template < typename T > ~!nd'{{9  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const #U_u~7?H$  
  { z~Pmh%b  
  return assignment < T > (t); PvB?57wkF  
} F'~/  
} ; i ('EBO  
*HXq`B  
X%F9.<4  
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: RU >vnDaC  
G[^G~U\+!  
  static holder _1; V[bc-m  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 0,A?*CO  
O#U"c5%  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); ) k2NF="o  
而不用手动写一个函数对象。 x> q3w# B  
`k\1vum  
mcXakWmi  
.6;B3  
四. 问题分析 GB+d0 S4  
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。 &T|-K\*  
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。 z g j35  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 Yptsq@s  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 LK%B6-;~-  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 =Ffq =<  
?^!dLW  
五. 问题1:一致性 1!C,pXU#:  
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?| i;xMf5Jz  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。  =*Yc/  
7r<>^j'  
struct holder [ O)Zof  
  { C/vLEpP{(/  
  // jlP7'xt1%  
  template < typename T > ,q HG1#^  
T &   operator ()( const T & r) const xq)/QR  
  { _NZHrN  
  return (T & )r; :58'U|  
} =iQm_g  
} ;  0EB'!  
X]*/]Xx  
这样的话assignment也必须相应改动: U;xWW9  
@iceMD.  
template < typename Left, typename Right > 3d<HIG^W}  
class assignment H44&u](8{  
  { dtBV0$  
Left l; 3# (5Kco  
Right r; I7_D $a=  
public : \xZBu"  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} oQXkMKZ  
template < typename T2 > wE \c?*k  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } Cr%r<*s  
} ; y~=hM   
>PVi 3S  
同时,holder的operator=也需要改动: @[RY8~  
614/wI8(  
template < typename T > 'nS3o.}  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const 6V?RES;X  
  { A(p  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); .Topg.7W  
} \@3  
&NQR*Tn  
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。 fYjsSUnf  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 ]."c4S_)|  
W>bW1h  
return l(rhs) = r; ?t42=nvf  
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。 UhTr<(@  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: k f!/9  
?KXQ)Y/su  
template < typename Tp > x=#5\t9  
class constant_t wg.fo:Q  
  { {wXN kq  
  const Tp t; $:N "*  
public : |Z^g\l.j{  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} ` W>B8  
template < typename T > E|;5Z*  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const vUs7#*  
  { O*{H;7Pv  
  return t; aF"Z!HD  
} Hc%\9{zH  
} ; =M#?*e  
PcHFj+:  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 )YtL=w?L'  
下面就可以修改holder的operator=了 05 Q8`  
Nt-SCLDM  
template < typename T >  ?|J+dW  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const ~&3"Mi&>`  
  { P$>kBW53  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); walRqlo@  
} UeMe4$m  
=hOa 0X=  
同时也要修改assignment的operator() ZC*d^n]x.  
I<K/d  
template < typename T2 > `>EvT7u  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } 5 hadA>d  
现在代码看起来就很一致了。 U(=9&c@]  
O9X:1>a@i  
六. 问题2:链式操作 D>e\OfTR:  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 C'2 =0oou  
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。 Pq>[q?>?  
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。 I 47GQho  
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。 HHTsHb{7  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct >m1V9A  
(zDk68=v  
template < typename T > Su$1 t  
struct result_1 G?d,$NMo|  
  { b ]&zDo|8  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; F'$S!K58  
} ; $jh>zf  
)9*3^v  
那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为: EJ ~k Z3  
Q9xx/tUW  
template < typename T > )$h9Y   
struct   ref U"Hquo  
  { 3t{leuO'  
typedef T & reference; lO:{tV  
} ;  M .`  
template < typename T > K!c@aD:#  
struct   ref < T &> eu]iwOc&p  
  { ls7A5 <  
typedef T & reference; U.7y8#qf3R  
} ; :U.)YHY  
?b7g9 G4  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: Q_0x6]/!  
h4\6h  
template < typename T > LsQ8sFP_"  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const * m&: Yje  
  { `-EH0'w~"  
  return l(t) = r(t); %"[dGB$S  
} _+ 04M)q0  
可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。 }t%>_  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 _6UAeZ*M  
<I%9O:R  
有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么 +aw>p_\  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: wV[V#KpX8-  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 k\#-6evT  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 7 Y>`-\  
最后的布局是: MR_bq_)  
                Add :6j :9lYL2  
              /   \ *Z]WaDw  
            Divide   5 /4 LR0`A'  
            /   \ W _,;eyo  
          _1     3 iqednk%  
似乎一切都解决了?不。 [x<6v}fRn  
你可以想象一下一个完整的Lambda库,它必然能够重载C++几乎所有的操作符。假设其重载了10个操作符,那么至少会有10个代表这些操作符的functor类。大体上来讲,每一种操作符所对应的functor都应当能够由链式操作产生别的任意一种操作符所对应的functor。(例如:*_1 = 2既是由operator*的functor产生operator=的functor)。可想而知这样一共能产生10*10=100种产生方式。这是对编码的一个大挑战。 OW^2S_H5  
如何简化这个问题呢?我们不妨假定,任意一种操作符的functor,都能够产生任意一种操作符的functor,这样,每一种操作符的functor都拥有一样的产生方案。如果某种转换确实是不合法的(例如:A/B=C无论如何也不可能合法),那么在试图产生新functor的时候会出现编译错误。幸好C++的模版是如果不使用就不编译的,因此这种编译错误不会干扰到正常的使用,这正是我们所要的。 hJ[mf1je=  
OK,我们的方法呼之欲出了。既然所有的functor都具有一样的产生方案,那么不如大家都不要实现,等到最后统一的在所有的functor里面加上这么一系列的产生代码吧。例如,如果要添加从某functor XXX到operator=的functor的产生代码: R=?po=  
"c/s/$k//  
template < typename Right > Ryq"\Q>+  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const ZutB_uW  
Right & rt) const loUl$X.u  
  { fEw=I7{Y  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); y /:T(tk$  
} $C05iD  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 L=HVdeE  
XXX指的是原来的functor的类型,picker_maker<T>是一个类型变换的trait,如果T是一个常量,那么他会返回constant_t<T>,否则返回T本身。 ?5yH'9zE  
因此如果该函数声明在assignment的内部,那么就实现了连等,如果声明在的dereference(解引用)的内部,就允许(*A = B)的行为发生。 sjzXJ`s  
最后,如何把这些函数塞到各个functor的声明里边呢?当然可以用宏,但是。。。大家都知道这样不好。 Sn0gTsZ  
除了宏之外还可以用的方式就是继承。我们可以写一个类叫做picker,该类实现了所有的如上的产生函数。然后让所有的functor继承自它。 0)oN[  
且慢,也许立刻就有人跳出来说:这样的话那个XXX怎么写呢?这样不是会导致循环依赖么?这样不是会有downcast么? l/ rZcf8z  
正解,让picker做基类确实不是一个好主意。反过来,让picker继承functor却是一个不错的方法。下面是picker的声明: G4`Ut1g ^  
ytve1<.Ff  
template < class Action > XJ h:U0  
class picker : public Action 7 ZL#f![{  
  { IjDT'p_  
public : crNjI`%tw  
picker( const Action & act) : Action(act) {} _MdZDhtm  
  // all the operator overloaded W>0"CUp  
} ; [Yy\>  
B8 0odU&  
Picker<T>继承自T,唯一的作用就是给T添加上了各种操作符的重载函数。 9vp%6[  
现在所有参与行动的functor都要套上一层picker, _1被声明为 picker<holder>, 并且holder中所重载的操作符除了operator()之外全部被移到了picker内。而picker中的操作符重载的返回的functor也必须套上一个picker: PyMVTP4  
`B'4"=(  
template < typename Right > !rXcGj(k  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const >WGP{  
  { kWs+2j  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); 9y^kb+  
} ?cO8'4 bq  
L8dU (P  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > l7'{OB L  
使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。 lkg"'p{  
R#/?AD&  
template < typename T >   struct picker_maker o'eI(@{F=  
  { G;Wkm|  
typedef picker < constant_t < T >   > result; 7V=MRf&xQ  
} ; 9si}WqAw  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   >   ^RV  
  { _3.G\/>[K  
typedef picker < T > result; p/hvQy E  
} ; w<Yv`$-`  
CzSZ>E$%U  
下面总的结构就有了: fK'.wX9  
functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。 7<3U?]0  
picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。 z+k=|RMau  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 ,!I?)hwOC  
至此链式操作完美实现。 p?V ?nCv1O  
/^'Bgnez  
MyH[vE^b  
七. 问题3 G'O/JM  
如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。 5 o#<`_=J  
{Z#e{~m#  
template < typename T1, typename T2 > >I4p9y(u  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const |.(CIu~b  
  { 4bi NGl~  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); zj>aaY  
} q]eFd6  
[0&'cu>  
很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2: M@~~f   
ym|NT0_0  
template < typename T1, typename T2 > +}^|dkc  
struct result_2 1yBt/U2  
  { :xFu_%7  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; hIuMHq7h  
} ; .hX0c"f]b  
6 Wpxp\  
显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢? WR/o @$/  
这个差事就留给了holder自己。 u^Nxvx3l0  
    <vB<`   
}bf=Ntk  
template < int Order > D<U 9m3  
class holder; bmOqeUgB  
template <> OXHvT/L`  
class holder < 1 > C$<"w,  
  { r{\BbUnf)  
public : TN35CaSmq  
template < typename T > F{k$Atb?g/  
  struct result_1 BXg!zW%+  
  { >Mvka;T]  
  typedef T & result; yiV G ]s  
} ; (j' {~FB  
template < typename T1, typename T2 > #:J: YMv  
  struct result_2 *@_u4T7|{  
  { keLR1qf  
  typedef T1 & result; Y?yo\(Cdx  
} ; D~#Ei?aH  
template < typename T > %K[daXw6E8  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const ZFS7{:  
  {  nbI= r+  
  return (T & )r; AGOx@;w  
} (CdJ;-@D  
template < typename T1, typename T2 > VF)uu[ f9  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const Y1{B c<tC  
  { 0"EoC  
  return (T1 & )r1; "S5S|dBc  
} XTJvV  
} ; vSOT*0r  
01udlW.  
template <> bfgz1 `u  
class holder < 2 > ao#!7F  
  { M[, D  *  
public : 4% HGMr  
template < typename T > AL$W+')  
  struct result_1 bGv* -;*  
  { L#D9@V'z  
  typedef T & result; ZJ;LD*  
} ; *'D=1{WZ!  
template < typename T1, typename T2 > )^4hQ3BS  
  struct result_2 AZ[75>  
  { 57~Uqt  
  typedef T2 & result; NbtGlSs8  
} ; AoBoFZLl3  
template < typename T > 9)`amhf>  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const }g`Gh|C  
  { 8L%M<JRg~  
  return (T & )r; ?^ZXU0IkP  
} jM~Bu.7 i6  
template < typename T1, typename T2 > TyF{tuF  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const 2i\Q@h  
  { <I; 5wv  
  return (T2 & )r2; B2 c@kru  
} e,HMwD  
} ; wW:7y>z)  
Wta]BX  
~-TOsRvxR  
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> >。 o0ZIsrr  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: ?aBj#  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: P;vxT}1  
e+'%!w"B  
return l(i, j) = r(i, j); 62[8xn=(%  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) 740B\pc0  
GWsd| kxU  
  return ( int & )i; {.st`n|xz  
  return ( int & )j; Nt]qVwUm'Y  
最后执行i = j; #;[Bl=3(  
可见,参数被正确的选择了。 @%1IkvJV  
MRfb[p3Cx  
B**Nn!}0  
5 L/x-i  
$&hN*7Ts  
八. 中期总结 p3c"ZPO~z  
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: %r%So_^  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 .2.qR,"j  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 _qn?2u3mnR  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor \M{[f=6llh  
@w\I qr  
3e%nA8?  
wv?RO*E  
BcQEG *N  
E{4 e<%Y,  
九. 简化 gbDX7r-  
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。 m:uPEpcU  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 +dk f cG  
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: 9sSN<7  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 =su]w2,Iy  
  +-*/&|^等 g # S0V  
2. 返回引用。 ^s&W>hTX:  
  =,各种复合赋值等 u%3i0BajY  
3. 返回固定类型。  fRB5U'  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) +m)q%I>  
4. 原样返回。 &]F3#^!^  
  operator, @MiH(.Dq  
5. 返回解引用的类型。 }4&/VvN  
  operator*(单目) P(,?#+]-  
6. 返回地址。 w##^}nHOR  
  operator&(单目) nirDMw[  
7. 下表访问返回类型。 1vnYogL   
  operator[] , sjh^-;  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 thc <xxRP  
  operator<<和operator>> #Exp51  
;),"M{"v  
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。 Es!Q8.  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: k GHQ`h  
F]EBD8/b  
template < typename Left > fBhoGA{=g  
struct value_return !m;H@KR{  
  { ml6u1+v5  
template < typename T > -MBV $:_R  
  struct result_1 > Lft9e   
  { 8`=v.   
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; s@8w-]"  
} ; -TO\'^][X  
",yc0 2<  
template < typename T1, typename T2 > `JB?c  
  struct result_2 q_V0+qH  
  { PL X>-7@  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; =-"c*^$]  
} ; NX[4PKJ0C  
} ; /Fgw$ ^H  
dOFD5}_   
YJ_\Ns+Ow  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait )5_jmW`n  
^7^N}x@  
下面我们来剥离functor中的operator() !cSq+eD  
首先operator里面的代码全是下面的形式: - +> 1r  
:o46rBs  
return l(t) op r(t) q?):oJ  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) 1yQejw  
return op l(t) =LkR!R=  
return op l(t1, t2) 'Gl&Pa1g?  
return l(t) op k D5!}+y  
return l(t1, t2) op |'d>JT:  
return l(t)[r(t)] ^uBxgWIC  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] ? *>]")[>  
*.#oxcll  
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: >UDd @  
单目: return f(l(t), r(t)); ~PnTaAPJ  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); Fv74bC %  
双目: return f(l(t)); h[o6-f<D  
return f(l(t1, t2)); 1vzb8.  
下面就是f的实现,以operator/为例 #bX9Tu0  
99xEm  
struct meta_divide -fS.9+k0/  
  { EV pi^>M  
template < typename T1, typename T2 > #|[ M?3  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) 6eFp8bANN#  
  { 7 aV%=_  
  return t1 / t2; ;&V s4  
} >J9oH=S6  
} ; }%7 NF*  
#Tw@wfaq)  
这个工作可以让宏来做: c;?fMX  
ZJPmR/OV_  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ HpZ1xT  
template < typename T1, typename T2 > \ z2_6??tS/c  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; qz?mh4Oh  
以后可以直接用 eI45PMP  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) rf~Y6U?7  
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 8N&+7FK  
(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。。。) ^XbU~3(  
}}v9 `F  
WHXj8*]6  
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 SZaS;hhhHu  
[S5\#=_4S  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > gzoEUp =s  
class unary_op : public Rettype >zAUW[]C:I  
  { 86]p#n_>Fv  
    Left l; g0R~&AN!g  
public : ktIi$v  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} 2 3OC2|  
wE+${B03  
template < typename T > .*m>\>Gsgw  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const J'$>Gk]  
      { @)o^uU T  
      return FuncType::execute(l(t)); fU=B4V4@  
    } 8Nu=^[qwQM  
/xtq_*I1S  
    template < typename T1, typename T2 > I:K"'R^  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const PB;eHy  
      { 3k#~yaoI  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); ]vwW]O7  
    } !*R qCS,  
} ; VD_$$Gn*q  
-py@DzK  
FEVEp  
同样还可以申明一个binary_op Tg!m`9s+  
~e6Brq  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > 1UPC e  
class binary_op : public Rettype '>r7V  
  { EoK~S\dS  
    Left l; 94B\5I}  
Right r; hzkcP  
public : UQ{L{H   
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} Z&;uh_EC  
vZ.x{"n'~  
template < typename T > <HbcNE~  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const g+J-Zg6  
      { 0u\GO;  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); y;s`P .  
    } ~\J}Kqg  
tH-C8Qxy  
    template < typename T1, typename T2 > dqN5]Sb2B  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ]]zPq<b2  
      { z^T`x_mF  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); IiG6<|d8H  
    } oYukLr  
} ; [VE8V-  
/`mks1:pK  
<J^MCqp!v  
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 %i5M77#Z  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 \otWd  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1)  4^M  
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。 e)(wss+d7P  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! nDHTV !]<  
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。。。 oH_;4QU4y  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 =3L;Z[^9  
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) x QIq^/F0  
下面是修改过的unary_op @)fd}tV  
ouuuc9x]  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > J:Qa5MTWp  
class unary_op Z'\h  
  { k |eBJ%  
Left l; 2AMo:Jqv  
  u:=7l  
public : q^Y-}=w  
'Iw NTM  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} <ZNzVnVA  
RS8Hf~0G  
template < typename T > \SB c;  
  struct result_1 b:TLV`>/&  
  { 2.l:O2<  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; oM>Z;QVRC:  
} ; / G7vwC  
MB]<Dyj,  
template < typename T1, typename T2 > *-8&[D0  
  struct result_2 Sy0$z39  
  { 9po3m]|zy  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; . QBF`Rz  
} ; E>D_V@,/  
E&[{4Ml  
template < typename T1, typename T2 > 5:KQg  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const gcl5jB5)>  
  { 1pgU}sRk  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); l4uMG]m  
} pC@{DW;V6R  
Q o{/@  
template < typename T > "i[@P)  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const vVFy*#I#_[  
  { +l<5#pazx  
  return OpClass::execute(lt(t)); V<T9&8l+:  
} <h:x=  
P&*2pX:  
} ; @emK1iwm  
RwpdRBb  
D$I5z.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 JehrDC2N  
好啦,现在才真正完美了。 klT@cO-9  
现在在picker里面就可以这么添加了: HMh"}I2n  
%[ Z \S0C  
template < typename Right > T?ZRiR)@  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const n'E(y)9|  
  { pL/DZ|S3  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); *V8<:OG|e  
} 7o# I,d~  
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。 E/|To  
l 3ko?k  
-z)n?(pftm  
8c9*\S  
_x(o*v[Pt  
十. bind Ch <[l8;K  
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。 "&G/T ?4  
先来分析一下一段例子 Ku5\]  
 KY$)#i  
#P0&ewy  
int foo( int x, int y) { return x - y;} Whm,F^  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 ) l:[^$=,  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 iJ1"at  
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。 3TeY%5iVt  
我们来写个简单的。 O;:mCt _H  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: (MxQ+D\  
对于函数对象类的版本: MOQ*]fV:  
&8Cu#^3  
template < typename Func > mwHB(7YS,  
struct functor_trait $P^q!H4D  
  { S2sQOM@  
typedef typename Func::result_type result_type; N4F.Y"R$(  
} ; 6xTuNE1  
对于无参数函数的版本: MyJ%`@+1  
ib#KpEk  
template < typename Ret > =Y|VgV  
struct functor_trait < Ret ( * )() > r1 !@hT  
  { `yrB->|vG  
typedef Ret result_type; xr4 *{v  
} ; 6t[+pL\b  
对于单参数函数的版本: s >7}zU]  
S9]'?|  
template < typename Ret, typename V1 > m Bu  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > tkeoNuAM  
  { ZxGJzakB5$  
typedef Ret result_type; }YGV\Nu  
} ; B~MU^ |v  
对于双参数函数的版本: n8~N$tDU  
#Z?A2r!1  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > !Xf5e*1IS  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > `u3EU*~W  
  { BC&S>#\  
typedef Ret result_type; N{9v1`B  
} ; gc_:%ki  
等等。。。 Gp?a(-K5  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy [B\h$IcRv  
xHv ZV<#  
template < typename Func > f phv  
struct func_return #+Ir>GU  
  { jS]ru-5.  
template < typename T > +%yfcyZ.  
  struct result_1 x kx^%3dV  
  { 81? hY4  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; +h|`/ &,  
} ; %(3|R@G.  
DE}K~}sbd  
template < typename T1, typename T2 > +\d56j+D  
  struct result_2 I8hz(2jI  
  { Aza /6OL  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; sBj(Qd  
} ; _hAcJ{Y  
} ; 5d Eh7XL  
SYAyk  
Pr':51(  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 a!6{:8Zi0  
deBY5|  
template < typename Func, typename aPicker > 9UdM`v)(  
class binder_1 HJ=:8:  
  { X9v.1s,  
Func fn; > kG GR  
aPicker pk; '\l"   
public : xI#9  
Qp)v?k ]  
template < typename T > Vz~{UHH6  
  struct result_1 ?8npG]L)  
  { tU}h~&M  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; M'7f O3&|  
} ; M8MR oA6F  
u@W|gLT1  
template < typename T1, typename T2 > hO\<%0F  
  struct result_2 .F4>p=r  
  { GFj{K  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; =)0,#9k U]  
} ; }NHaCG[,  
5;tD"/nz  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} mitHT :%r2  
8g@<d ^8@  
template < typename T > 1{)5<!9!l  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const <Th6r.#?  
  { yZ0-wI  
  return fn(pk(t)); g!g#]9j  
} ,?J!  
template < typename T1, typename T2 > |^&b8  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ?&8^&brwG  
  { {fPy=,>Nb  
  return fn(pk(t1, t2)); f(>p=%=O  
} J{.{f  
} ; NW~N}5T  
so,t   
NO*u9YH?  
一目了然不是么? ((YMVe  
最后实现bind v [wb~uw\  
:}He\V  
9P1OP Xv*p  
template < typename Func, typename aPicker > (!ux+K  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) )tC5Hijq,  
  { 8 }I$'x  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); ~Otq %MQ  
} #{\J Nb+w%  
h9t$Uz^N  
2个以上参数的bind可以同理实现。 MU`1LHg  
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。 0at/c-K`  
jZu[n)u'C  
十一. phoenix {3|t;ZHk  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: |B?cVc0  
qmkAg }2  
for_each(v.begin(), v.end(), k$4y9{  
( Z+*9#!?J  
do_ 9g9HlB&Ze  
[ >~''&vdsk\  
  cout << _1 <<   " , " z6KCv(zvB  
] :y'Ah#  
.while_( -- _1), v"y-0$M  
cout << var( " \n " ) JA %J$d  
) \ ZgE  
); ]i|h(>QWP  
cq,SP&T~  
是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧: +^` I?1\UF  
首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor QE^$=\l0  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 3lf=b~Zi)  
那么我们就照着这个思路来实现吧: Zd3S:),&  
2Z+Wu3#  
xs{3pkTYD  
template < typename Cond, typename Actor > p2hB8zL  
class do_while =mO vs  
  { GA$V0YQX  
Cond cd; `LrHKb aP  
Actor act; bBiE  
public : JgxtlYjl  
template < typename T > M,j U}yD3  
  struct result_1 aZH:#lUlj  
  { bZ dNibN  
  typedef int result_type; @3>u@  
} ; f/U`  
rlMLW  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} j b!x:  
mUNn%E:7@{  
template < typename T > q_MPju&*  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const [8Y:65  
  { b_$4V3TA  
  do AiwOc+R  
    { =rMUov h  
  act(t); 9e<.lb^tP  
  } hwPw]Ln/  
  while (cd(t)); F|IAiE  
  return   0 ; @D]5civm_  
} ^ sOQi6pL  
} ; =J18eH!]  
{JO^ tI  
q;B4WL}  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). `"Jj1O@  
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。 S-a]j;U  
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。 `68@+|#  
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。 .u)X3..J  
下面就是产生这个functor的类: I&fozO   
U&g@.,Y#  
$POu\TO  
template < typename Actor > )cW#Rwu_A4  
class do_while_actor gt\E`HB8E  
  { 3$9s\<j  
Actor act; O\ GEay2  
public : q}b dxa  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} "0V.V>-p  
?1*cO:O  
template < typename Cond > 8Q.T g.  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; ])[[ V!1  
} ; #oS<E1  
;(b9#b.  
2A']y D  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 Wjo[ENHM  
最后,是那个do_ vt/x ,Y  
cb@?}(aFl  
C1V|0h u  
class do_while_invoker 6`&a&%,O  
  { fnpYT:%fG  
public : Y@NNrGDkT*  
template < typename Actor > \e:7)R2<!x  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const w VvF^VHV^  
  { %h hfU6[  
  return do_while_actor < Actor > (act); O;+ maY^l  
} ,bZL C  
} do_; N,<uf@LQ  
<]6SN  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? UBv,=v  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 df*#!D7oz  
最后来说说怎么处理break和continue EZgq ?l~5O  
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。 cF\;_0u  
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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