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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda !|hxr#q=4  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 hu (h'  
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, T `x:80  
X{A|{u=  
zr~hGhfq  
'_& Xemz  
  class filler q<mDs$^K  
  { 8)IpQG  
public : Z?k4Kb  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} H!Gsu$C  
} ; +uMOT#KjR  
p=m)lR9  
Z -3i -(  
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: h#Cq-^D#~  
DIR_W-z  
hGmJG,H  
(q'w"qj  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); KE3/sw0  
XQAdb"`  
yyke"D  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 T =r7FU  
BgLW!|T[  
'=?IVm #C  
va \ 5  
二. 战前分析 x<#Z3Kla  
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。 Q2sX7 cE  
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 qL kna  
Rg3 Lo ?  
o<@b]ukl&  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); o@TxDG  
  /* --------------------------------------------- */ ~|+! xh  
vector < int *> vp( 10 ); }LLnJl~Z  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); b0 ))->&2  
/* --------------------------------------------- */ ))"J  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); s[h& Uv"G  
/* --------------------------------------------- */ F(*~[*Ff  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); 9U1cH qV  
  /* --------------------------------------------- */ |:_WdU"Q]  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); 16"eyt>  
/* --------------------------------------------- */ ]Igd<  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); *sI`+4h[  
8 x$BbK  
\ FW{&X9a  
0{bGVLp  
看了之后,我们可以思考一些问题: ssVO+ T  
1._1, _2是什么? Qhlgu!  
显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。 ,L ;ueAo  
2._1 = 1是在做什么? 'V";"Ei  
既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。 j)IXe 0dMC  
Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。 >SO !{  
C'x?riJ/  
Sc Uh -y_  
三. 动工 /Po't(-x  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: 2Cd#~  
KLpu7D5(|  
=fmM=@!$<  
-QR&]U+  
template < typename T > =Q985)Y&  
class assignment U X)k;h  
  { %_xRS  
T value; n(^{s5 Rr  
public : :G$f)NMK  
assignment( const T & v) : value(v) {} =!{7ZSu\  
template < typename T2 > ]k~k6#),;  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } AF5.)Y@.  
} ; 4$Oakl*l  
t,$4J6  
:wiQ^ea  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 6 R}]RuFQ  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment E!.>*`)?.  
NoS|lT  
]i'hCa $$  
Hts.G~~8  
  class holder ssbvuTr  
  { ^Glmg}>q  
public : K=x>%6W7b  
template < typename T > ,!U._ic'B  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const ;Awt:jF  
  { ,Bh!|H(?L1  
  return assignment < T > (t); c@d[HstBJ  
} $j61IL3+  
} ; wc7gOrPpm  
M0[7>N _  
oNHbQ&h  
由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上: f 7B)iI!  
o HqBNTyH  
  static holder _1; 5U)Ia>p  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 qcau(#I9.  
b77Iw%x7  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); 3F fS2we  
而不用手动写一个函数对象。 px6[1'|g  
m$^Wyk}  
8Jnb/A}  
f9FJ:?  
四. 问题分析 LIfQh  
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。 LWG%]m|C  
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。 *o<zo `  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 JJ\|FZ N  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 .Cq'D.  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 %M"rc4Xd  
DC?U +  
五. 问题1:一致性 ;vM&se63  
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?| %JUD54bBt  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 W&E?#=*X  
o+{]&V->gN  
struct holder -/ 5" Py  
  { xgsEJE  
  // a3t[Tk;  
  template < typename T > "+SnHpNx  
T &   operator ()( const T & r) const Zy !^HS$  
  { ?` ?HqR0  
  return (T & )r; h- )tWJ c  
} n*twuB/P 1  
} ; )"W__U0  
pC=kvve  
这样的话assignment也必须相应改动: v6uXik  
Tj0qq.  
template < typename Left, typename Right > [2h 4%{R&  
class assignment Y!!w*G9b  
  { [wp(s2=  
Left l; MaMP7O|W  
Right r; 6uNWL `v  
public : eK8y'VY  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}  ,2yIKPWk  
template < typename T2 > X*'i1)_h  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } ~w Ekbq=  
} ; {,:yZ&(  
n-djAhy  
同时,holder的operator=也需要改动: `MD%VHQ9U  
sVT:1 kI  
template < typename T > <c; U 0! m  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const ' ozu4y  
  { TR7j`?  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); wqx9  
} qcVmt1"  
zDD  
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。 K9\r2w'T'  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 +f){x9 :  
l%\p  
return l(rhs) = r; zG^|W8um_  
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。 Vi 9Kah+  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: 3ncL351k  
AHB_[i'>7  
template < typename Tp > Z;'5A2  
class constant_t {TOz}=R"3h  
  { @~ 6,8nQ  
  const Tp t; ro}WBv  
public : T<ka4  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} $j(laD#AR  
template < typename T > }.L:(z^L,Y  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const m#Y[EPF=|  
  { %4$J.6M  
  return t; L9Z\|L5  
} bJ!(co6t  
} ; c3aBPig\D  
rbw~Ml0  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 y8.3tp  
下面就可以修改holder的operator=了 %(}%#-X  
*8%nbR  
template < typename T > |U:VkiKt  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const { POfT m}  
  { Y@l>4q")  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); `ElJL{Rn  
} VX6M4<8  
n_9Wrx328  
同时也要修改assignment的operator() 1sNZl&  
 =v!'?  
template < typename T2 > ;659E_y>  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } werTwe2Q  
现在代码看起来就很一致了。 ,>3b|-C-  
Yc`PK =!l  
六. 问题2:链式操作 WQ1K8B4  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 SdXAL  
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。 0c GjOl  
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。 Ha/Gn !l  
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。 u OB`A-K  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct ]N^>>k  
(.~,I+Cz'  
template < typename T > k vF[d{l  
struct result_1 uB;PaZ G?{  
  { QD*\zB  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; zlhU[J}"1|  
} ; O_P8OA#|  
7Um3m yXU  
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: 2>F `H7W  
8,&pX ga  
template < typename T > RD6`b_]o  
struct   ref UNCI"Mjb  
  { eMOnzW|h  
typedef T & reference; Y;1J` oT  
} ; AcIw; c:  
template < typename T > O[5u6heNMr  
struct   ref < T &> ' p!\[* e  
  { J%1 2Ey@6  
typedef T & reference; +"3K)9H  
} ; dk.VH!uVb  
KY9&Ky+2B  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: pP*`b<|  
yL"pzD`[H  
template < typename T > gPY Cw?zQ  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const Lb0BmR%0  
  { pVC; ''E  
  return l(t) = r(t); ^ Iy'<J  
} I`[s(C>3@  
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。 - %`iLu  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 #RTiWD[o  
oF=UjA  
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 ;oJCV"y6$  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: ^ jT1q_0  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 T`K4nU#  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 mAuN* (  
最后的布局是: ct@i]}"`  
                Add t4FaU7  
              /   \ 5tcJT z  
            Divide   5 &)F# cVB  
            /   \ 95^-ptO{1`  
          _1     3 4qg] oiT  
似乎一切都解决了?不。 ds<q"S {p  
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。 \"=b8x  
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。 NSDls@m  
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: l3;MjNB^V  
ky{-NrK  
template < typename Right > DtOL=m]s  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const w<G'gi]  
Right & rt) const 3vRBK?Q.y  
  { t'DYT"3  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); rRd8W}B  
} "Rq)%o$Z  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 PP!} w  
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。 r  |JZU  
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。 RtScv  
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。 BV512+M  
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。 b(?A^ a  
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? +I_p\/J?w/  
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: S#f}mb0,  
8L,i}hIo.  
template < class Action > &J}w_BFww  
class picker : public Action  &&sCaNb  
  { XZ1WY(  
public : JB(P-Y#yyA  
picker( const Action & act) : Action(act) {} WG(%Pkowv  
  // all the operator overloaded u{(-`Al}L  
} ; "bk'#?9  
(  V H0+  
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。 v@;!fBUt  
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: (g#,AX  
$S{]` +  
template < typename Right > sA[eKQjaD  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const -?PXj)<  
  { -A;4""  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); 7?EC kuSv  
} YRs32vVz  
_5SA(0D#9  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > "%fvA;  
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。 D$PR<>=y  
8VLD yX2-  
template < typename T >   struct picker_maker .80L>0  
  { 7) e#b  
typedef picker < constant_t < T >   > result; rulw6vTB(  
} ; (Gpk;DD  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > t9+ME|  
  { V.12  
typedef picker < T > result; _)F0o C {  
} ; 4&/m>%r  
EE[JXoke  
下面总的结构就有了: /{+77{# Qn  
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。 nN[gAM (  
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。 .m \y6  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 3FpSo+  
至此链式操作完美实现。 q+}Er*r  
BHEZ<K[U   
o7WK"E!pF'  
七. 问题3 k=r)kkO)  
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。 eK'ztqQ  
m-)yQM8  
template < typename T1, typename T2 > *w_f-YoXp  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const Oa#m}b  
  { Mg}8 3kS  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); ? bnhx  
} 4.}J'3 .  
z 8\;XR  
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: Ss c3uo0  
2$%E:J+2:$  
template < typename T1, typename T2 > @N,I}_9-  
struct result_2 okv`v ({  
  { Fu6~8uDV{{  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; CxW-lU3G`  
} ; 7d"gRM;  
>djTJ>dl_u  
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? Rr3<ln  
这个差事就留给了holder自己。 k| Ye[GM*  
    hY-;Vh0J  
SFRQpQ06  
template < int Order > pu9ub.  
class holder; Bh*7uNM  
template <> y&8kORz;?  
class holder < 1 > (XJ0?;js=  
  { [!CIBK99  
public : ZJeTx.Gi6  
template < typename T > v9 K{oB  
  struct result_1 ~[d|:]  
  { m_n*_tX  
  typedef T & result; yk7l{F  
} ; Bk9? =  
template < typename T1, typename T2 > XP'7+/A  
  struct result_2 S|HnmkV66  
  { j,BiWgj$8  
  typedef T1 & result; f}U@e0Lsb  
} ; {Y#$  
template < typename T > _]~= Kjp  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const 98^o9i  
  { (hv>vfY@  
  return (T & )r; 5gnmRd  
} ;zc,vs  
template < typename T1, typename T2 > ON~K(O2g(  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const l{b*YUsz>  
  { BvA09lK  
  return (T1 & )r1; XK7$Xbd  
} j/+e5.EX/  
} ; jaq`A'o5  
qq1@v0  
template <> Z}*{4V`R  
class holder < 2 > 1__Mf.A  
  { d:V6.7>,  
public : /o)o7$6Q  
template < typename T > fX[6  {  
  struct result_1 j/<z[qr  
  { PWw2;3`-6w  
  typedef T & result; /5Zt4&r  
} ; 4`Z8EV  
template < typename T1, typename T2 > |-SImxV  
  struct result_2 -Bl !s^-'  
  { 0cxk)l%  
  typedef T2 & result; ejuw+@ _  
} ; k_}aiHdG  
template < typename T > Im*~6[  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const Zg#VZg1 2  
  { "o ^cv  
  return (T & )r; erC)2{m  
} hL8GW> `a  
template < typename T1, typename T2 > m2o)/:  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const |`50Tf\J  
  { 'QrvkQ  
  return (T2 & )r2; ZSo#vQ  
} %tRQK$]c  
} ; ?\D=DIN-r  
8A3pYW-  
HI}9 "(t}  
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> >。 jg7 WMH"`  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: }&{z-/;H  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: I3wv6xZ2  
w6 x{ <d  
return l(i, j) = r(i, j); XA*sBf  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) #~Z55 D_  
!y{t}|U/d  
  return ( int & )i; wC~ra:/?:7  
  return ( int & )j; 4tb y N  
最后执行i = j; @\|W#,~  
可见,参数被正确的选择了。 =vaC?d3   
z :_o3W.E  
U=a'(fX  
#r ;;d(  
pDg_^|  
八. 中期总结 8'Y7lOXS  
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: c< P ML|e  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 And|T 6u  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 }>|M6.n "  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor K3Wh F  
}9qbF+b  
\~:Uj~  
AUk,sCxd  
A"`^A brm  
|QI FtdU5T  
九. 简化 3bGJ?hpp  
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。 mx'!I7b(L/  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 B)bq@jM  
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: W=9Zl(2C  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 ]^j'2nJv0  
  +-*/&|^等 dcGs0b  
2. 返回引用。 M^E\L C  
  =,各种复合赋值等  GT)63|  
3. 返回固定类型。 wLDWD,"K  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) F;Lg w^1!  
4. 原样返回。 4KkjBPV  
  operator, H*Tc.Ie  
5. 返回解引用的类型。 [9:'v@Ph  
  operator*(单目) JF vVRGWB  
6. 返回地址。 @DYxDap{  
  operator&(单目) EPZ^I)  
7. 下表访问返回类型。 FccT@ ,.F  
  operator[] .[ E"Kb}=  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 Y)-)owx7  
  operator<<和operator>> ygvX}q  
bHi0N@W!vG  
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。 krw_1Mm  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: *,UD&N_)*6  
i"h '^6M1  
template < typename Left > ,1s,G]%M  
struct value_return ):Vzv  
  { JE<zQf(&  
template < typename T > Zy>iaG9}  
  struct result_1 i09w(k?  
  { 4|Wg lri  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; .!kO2/:6  
} ; } +@H&}u  
[`_ZlC  
template < typename T1, typename T2 > JMUk=p<\  
  struct result_2  b* QRd  
  { /%#LA  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; =` b/ip5  
} ; 4rmSo^vK  
} ; x tJ_azt  
%|3I|'%Y  
(\Iz(N["G  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait nY#V~^|  
wO&edZ]zb^  
下面我们来剥离functor中的operator() #9{9T"ed  
首先operator里面的代码全是下面的形式: 9'qU4I  
Y SvZ7G(m>  
return l(t) op r(t) '%u7XuU-]  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) .)7r /1o  
return op l(t) ?9_RI(a.}  
return op l(t1, t2) y}fF<qih'>  
return l(t) op yN0!uzdW*  
return l(t1, t2) op AX Y.80+  
return l(t)[r(t)] T4OH,^J  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] <*g!R!  
b;N[_2  
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: k k&8:;Vj  
单目: return f(l(t), r(t)); 5,>Of~YN  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); 8fn7!  
双目: return f(l(t)); PjH[8:,  
return f(l(t1, t2)); PFqc_!Pm  
下面就是f的实现,以operator/为例 "w)Y0Qq*z  
_86#$|kw  
struct meta_divide uG|d7LS,%  
  { ,+u.FQv~  
template < typename T1, typename T2 > =1JS6~CTLN  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) t Z_ni}  
  { sg.8Sd"]7  
  return t1 / t2; m#D+Yh/y{n  
} -`iXAyr)m  
} ; Y7vTseq  
Nn"[GB  
这个工作可以让宏来做: xm)s%"6n  
1N `1~y  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ Br}&  
template < typename T1, typename T2 > \ X}Ey6*D:  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; ~\4B 1n7  
以后可以直接用 ^1a/)Be{_  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) PY4RwN  
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 ad\?@>[ I  
(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。。。) 2 kOFyD  
GTj=R$%09  
o]&w"3vOP0  
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 P%#EH2J  
+h64idM{U  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > 6,ZfC<)  
class unary_op : public Rettype `]Uu`b  
  { 69 PTo  
    Left l; 'f#i@$|]  
public : +<G |Ru-  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} p19[qy~.  
@>wD`<U|  
template < typename T > ~*3obZ2>2  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const Bf72 .gx{0  
      { x>>#<hOz[  
      return FuncType::execute(l(t)); h,Y!d]2w  
    } A`=;yD  
K3jPTAw=#  
    template < typename T1, typename T2 > \m3'4#  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const Dq#/Uw#  
      { .6,+q2tyk,  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); Q*S|SH-cZ0  
    } w/8`]q  
} ; xbh4j!FD$  
jV(\]g"/=  
>&@hm4  
同样还可以申明一个binary_op `1cGb*b/  
z (N3oBW  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > QT1(= wK3  
class binary_op : public Rettype }(g`l)OX  
  { 1g_(xwUp+  
    Left l; 6sRe. ct<  
Right r; yI&{8DCCw  
public : q P<n<  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} Sv*@3x  
ISQC{K']J  
template < typename T > }Pm>mQZ},  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const \9U4V>p  
      { b#**`Y  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); ?4X8l@fR  
    } ;(a\F  
;j#$d@VG"  
    template < typename T1, typename T2 > f8ap+][  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const x=+R0ny  
      { a,o>E4#c  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); |4UU`J9M  
    } <@B zF0  
} ; T6X%.tR>`  
45Z"U<I,9  
8+m[ %5lu  
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 Qfhhceb6#J  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 ep"YGx  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) 64Ot`=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。 lpW|GFG  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! h)%}O.ueB  
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。。。 87/!u]q  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 9n$0OH /q  
这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan) '64&'.{#>r  
下面是修改过的unary_op >28.^\?H4  
4$~]t:n  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > RwH<JaL:  
class unary_op |{#=#3X  
  { M7Pvc%\)  
Left l; VZOf|o  
  R3MbTg  
public : o8!gV/oy  
QN%w\ JXS  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} _$<Q$P6y  
vYh_<Rp5  
template < typename T > 5K1WfdBX7)  
  struct result_1 \z}/=Qgc  
  { u3!aKXnv<  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; ,/.U'{  
} ; <Sxsmf0"  
yOn +Y  
template < typename T1, typename T2 > {HV$hU+_)Q  
  struct result_2 9/lCW  
  { \]y4e^FZZ  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; KRS_6G],{  
} ; "K EB0U  
Ua.7_Em  
template < typename T1, typename T2 > )PC(1Zn  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ^ <Z^3c>/  
  { >Z#=<  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); Wsn}Y-x  
} RP]hW{:U  
U D9&k^  
template < typename T > NO4V{}?a  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const xl%!7?G|$>  
  { &9CKI/K:  
  return OpClass::execute(lt(t)); F+;{s(wx  
} o C]tEXJ  
c65_E<5Z  
} ; 20hF2V  
sSLs%)e|:  
c5uT'P"  
该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug ICNS+KsI  
好啦,现在才真正完美了。 @=[/bG  
现在在picker里面就可以这么添加了: Z+!3m.q  
aqvt$u8  
template < typename Right > Ep% 5wR  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const ETP}mo  
  { d*26;5~\  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); M\wIpRD,  
} im&E \`L7  
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。 S~1>q+<Q  
k^q}F%UV  
bl|k6{A  
15Vb`Vf`N  
#C?T  
十. bind |H67ny&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。 [Rh[Z# 6  
先来分析一下一段例子 W~GbB:-  
8?S32Gdu  
.. qAE.%%  
int foo( int x, int y) { return x - y;} } d / 5_X  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 rs01@  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 ,63hO.4M  
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&UPU&tY  
我们来写个简单的。 I xT[1$e  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: ; Xy\7tx  
对于函数对象类的版本: uLYz!E+E  
e{edI{g  
template < typename Func > !1f8~"Z  
struct functor_trait hWK}] gF  
  { cq'opjLf5  
typedef typename Func::result_type result_type; 0N3 cC4!  
} ; SWr?>dl  
对于无参数函数的版本: DpIv <m]  
!dfc1UjB  
template < typename Ret > *|MHQp'A  
struct functor_trait < Ret ( * )() > V\zf yH\~  
  { Wvl>iHB  
typedef Ret result_type; v}hmI']yf  
} ; Dm/# \y3  
对于单参数函数的版本: eqcV70E8cK  
mrDIt4$D  
template < typename Ret, typename V1 > P&3'N~k-  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > 96aA2s1  
  { :>to?~Z1  
typedef Ret result_type; YV*s1 t/  
} ; -f0Nb+AR  
对于双参数函数的版本: jR@j+p^e  
X>mY`$!/  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > P  F!S  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > 4l2i'H  
  { 6#XB'PR2p  
typedef Ret result_type; ODK$G [-  
} ; @SA*7[?P  
等等。。。 PF@+~FI  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy vS-k0g;   
._m+@Uy]H}  
template < typename Func > V,bfD3S3  
struct func_return THirh6  
  { b:.aZ7+4  
template < typename T > &eV& +j  
  struct result_1 W)jO 4,eO  
  { IM&2SSmYNH  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; 3vPb}  
} ; bs!N~,6h  
5uMh#dm^  
template < typename T1, typename T2 > e&f9/rfx  
  struct result_2 gB@Xi*  
  { 2"lDKjj  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; I|lz;i}$  
} ; Z~{0XG\Y  
} ; 2g1[ E_?  
/5 Wy) -  
a'w~7y!}  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 {hB7F"S  
ghm5g/  
template < typename Func, typename aPicker > y0qrl4S)v  
class binder_1 )W)m?%  
  { h5WS<P  
Func fn; Y - 6 ?x  
aPicker pk; e{8z1t20:  
public : }fnp}L  
([zt}uf  
template < typename T > DGr{x}Kq  
  struct result_1 Ddde, WJA  
  { ~H/|J^ J  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; yiGq?WA7  
} ; R0y={\*B5k  
KE:PRX  
template < typename T1, typename T2 > jq#_*&Eg]  
  struct result_2 V| b9zHh  
  { p+U}oC  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; k|Vq-w  
} ; Zh`lC1l'  
T6JN@:8  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} f>ohu^bd  
Zws[}G"7h  
template < typename T > MB :knj  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const emOd<C1A  
  { 1VK?Svnd  
  return fn(pk(t)); BL<.u  
} )ALPMmlRs  
template < typename T1, typename T2 > Zpg/T K  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const pDb5t>  
  { | 2BIAm]  
  return fn(pk(t1, t2)); e>~g!S}G  
} qLBXyQ;U  
} ; KJ<7aZ  
GqumH/;  
J]/TxUE  
一目了然不是么? S-{[3$  
最后实现bind `rsPIOu  
>f#P(  
Jm$. $B&I  
template < typename Func, typename aPicker > #pu6^NTK  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) D-e0q)RSU  
  { Kk1591'  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); J#vIz  Q  
} $2qZds[  
sS;6QkI"y  
2个以上参数的bind可以同理实现。 0 3fCn"  
另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。 )=l~XV  
~Q"3#4l  
十一. phoenix  (n+2z"/  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: O=UXe]D  
b/'{6zn  
for_each(v.begin(), v.end(), \"Z^{Y[,;  
( F8M&.TE_3  
do_ .?R~!K{`  
[ 2g~qVT,  
  cout << _1 <<   " , " 's>   
] wqB{cr}!  
.while_( -- _1), VZo[\sWf  
cout << var( " \n " ) k#Qav1_  
) HA&7 ybl  
); Fw5|_@&k  
d%_=r." Y  
是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧: ITJ{]7N  
首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor  m=D2|WA8  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 & Tz@lvOv%  
那么我们就照着这个思路来实现吧: !ieMhJ5r  
S1jI8 #z}_  
Br/qOO:n$}  
template < typename Cond, typename Actor > V~#e%&73FH  
class do_while 0IZaf%zYc  
  { PJd7t% m;  
Cond cd; [zXKS |  
Actor act; N:R6 b5 =}  
public : K:!){a[  
template < typename T > U@t" o3E  
  struct result_1 V|6PKED  
  { BR&T,x/d  
  typedef int result_type; &6]+a4  
} ; ed3d 6/%HR  
\YUl$d0  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} /#mq*kNIM6  
-,xCUG<g  
template < typename T > eKRslMa  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const mL5Nu+#  
  { j /d? c5  
  do Dl C\sm  
    { Zl,c+/  
  act(t); }"} z7Xb0  
  } So?.V4aD_  
  while (cd(t)); s*'L^>iZ  
  return   0 ; ~kDR9s7  
} I+JWDYk  
} ; E lf '1  
+IS+!K0?)  
)-qWcf?   
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). oZM6%-@qi  
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。 g)Ep'd-w"  
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。 m/{HZKh  
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。 K6uZ4 m;  
下面就是产生这个functor的类: 0[A4k:  
l>(w]  
)q.Z}_,)@  
template < typename Actor > ^O>G?a  
class do_while_actor .&z/p3 1  
  { 4)]w"z0Pc  
Actor act; mT]+wi&  
public : 01N]|F:  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} a#i85su  
U2Uf69R  
template < typename Cond > 7CKpt.Sz6  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; cZ8lRVaWW  
} ; ? PIq/[tk  
hMcSB8?  
r'TxYM-R  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 >Q(+H-w  
最后,是那个do_ FI.Ae/(U  
Z>897>  
OO7sj@  
class do_while_invoker 7!-3jU@m  
  { Z`_`^ \"  
public : 8}B*a;d  
template < typename Actor > R,Gr{"H  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const 8S8^sP  
  { [{s 1= c  
  return do_while_actor < Actor > (act); 4[\$3t.L  
} / 7i>0J]  
} do_; JPo.&5k  
33R1<dRk  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? ;Avz%2#c`  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 YwbRzY-#F  
最后来说说怎么处理break和continue d]3c44kkK{  
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。 Yg @&@S]  
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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