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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda A32Sdr'D  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 { "Cu)AFy  
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, -hW>1s<  
Xwo+iZ(a  
"Hz%0zP&  
$`W3`}#fM  
  class filler O&aD]~|  
  { (_ :82@c  
public : Zl&ED{k<  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} 2;"vF9WMm  
} ; 8%u|[Si;  
0n6eWwY  
<";1[A%7<  
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: 0Yq_B+IC  
ibZ[U p?  
\8<[P(!3  
2HBey  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); N".BC|r  
U W8yu.`?  
u;H^4} OQ  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 =>c0NT  
&l ]F&-  
9-{+U,3)  
]!sCWR  
二. 战前分析 5lD`qY  
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。 YHom9& A  
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 }]dzY(   
1 +-Go}I  
Kgi`@`  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); t^KQv~  
  /* --------------------------------------------- */ iR9duP+  
vector < int *> vp( 10 ); ; % KS?;%[  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); $rk=#;6]v;  
/* --------------------------------------------- */ !ck~4~J  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); D :j5/ *  
/* --------------------------------------------- */ R'tvF$3=i  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); $eT[`r  
  /* --------------------------------------------- */ ./3/3& 6  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); (?'vT %  
/* --------------------------------------------- */ (_FeX22+  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); RAu(FJ  
'[8w8,v(  
@<$m`^H  
G7`mK}J7  
看了之后,我们可以思考一些问题: J5jI/P  
1._1, _2是什么? 6p&2 A  
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。 (z)#}TC  
2._1 = 1是在做什么? V*O[8s%5v  
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。 YKU|D32  
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。 $-pijBiz_  
x 2&5zp  
9eHqOmz  
三. 动工 4@\$k+v  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: zi`q([  
> r(`4M:  
Ws2?sn#x  
vs+aUT C\  
template < typename T > ^CQp5kp]  
class assignment QA^FP8!j  
  { /SM 7t_  
T value; 73S N\  
public : E>-I |X"L1  
assignment( const T & v) : value(v) {} G?b*e|@S  
template < typename T2 > OY81|N j  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } 6 F39'  
} ; #+_=(J  
iuXXFuh  
?R sPAL  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 x\ # K2  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment p>J@"?%^  
 9S9j  
o/a2n<4  
R#y"SxD()  
  class holder /DHV-L  
  { L1G)/Vkw  
public : ADOA&r[  
template < typename T > A2L"&dl  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const ?-2s}IJO  
  { wE<r'  
  return assignment < T > (t); [+W<;iep  
} X-" +nThMn  
} ; #/H2p`5  
~;]zEq-hG  
+Tx_q1/f5X  
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: `ItoL7bi  
kzK9 .  
  static holder _1; m##!sF^k~J  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 KrG,T5  
NhTJB7  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); >iG3!Td)y  
而不用手动写一个函数对象。 M,kO7g  
$.w$x1  
C,mfA%63  
..BP-N)V)  
四. 问题分析 yDZm)|<.  
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。 noz1W ]  
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。 Y d~J(  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 Q1yXdw  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 8b-mW>xsA  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 }:$ot18  
NySa%7@CD  
五. 问题1:一致性 -w"lW7  
首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?| :r "G Z  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 ;-"q;&1e  
[lSQMoi3  
struct holder O x`K7$)  
  { Sa@'?ApH  
  // j+ L:Ao  
  template < typename T > `x>6Wk1  
T &   operator ()( const T & r) const ?VRsgV'$  
  { ]2|fc5G'  
  return (T & )r; 4e|N^h*!  
} {SXSQ'=  
} ; Val"vUZ  
XHJ` C\xR  
这样的话assignment也必须相应改动: (G{S*+  
2cIbX  
template < typename Left, typename Right > 1 \aTA,  
class assignment dXM8iP  
  { PrfG  
Left l; 0n kC%j  
Right r; )'RaMo` 4  
public : y4IQa.F  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} j6k"%QHf  
template < typename T2 > yw7(!1j=  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } 8L_OH  
} ; S|@/"?DC  
N`?/kubD  
同时,holder的operator=也需要改动: 0T(+z)Ki  
id8QagJ  
template < typename T > =)g}$r &<  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const /|}yf/^9X  
  { !m-`~3P#l,  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); .GNyA DQp  
} nsVLgTbx  
1(>2tEjYT  
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。 ;;Z'd@  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 &&LB0vH!J  
ir{ 4k  
return l(rhs) = r; #Oj yUQ,  
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。 mPQT%%MF  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: wWf_d jd  
tk h *su  
template < typename Tp > q I~*G3  
class constant_t yoF*yUls^E  
  { sSGXd=":  
  const Tp t; x6!Q''f7  
public : A:Gd F-;[  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} 8 qw{e`c  
template < typename T > &?1^/]'"r  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const <~w3[i=  
  { 6P>}7R}  
  return t; =0PGE#d{t  
} w >2G@  
} ; I"3C/ pU2  
6H  U*,  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 ZADMtsk  
下面就可以修改holder的operator=了 !plu;w  
OQ wO7Z  
template < typename T > O_.!qk1R  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const qAbmQ{|w  
  { fXl2i]L(^B  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); @^ -Y&N!b=  
} (/]#G8  
CP%^)LX *  
同时也要修改assignment的operator() 4~FRE)8  
$2i@@#g8  
template < typename T2 > L'aB/5_%  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } hp9LV2_5  
现在代码看起来就很一致了。 7(tsmP  
.{`C>/"}  
六. 问题2:链式操作 5%fWX'mS  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 _JNYvng m  
其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。 r`EjD}2d  
事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。 >s"/uo  
比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。 E7@Gpu,o  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct )b2O!p  
!P^Mo> "  
template < typename T > ~re}6-?  
struct result_1 Y0EX{oxt1  
  { a L+>XN  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; 5*YvgB;  
} ; EleJ$ `/  
<Y1 Plc  
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: Ng W"wh  
ty[p5%L1  
template < typename T > MOCcp s*  
struct   ref 0wV9Trp  
  { u "k< N|.3  
typedef T & reference; oxL<\4)WJ  
} ; dc1Zh W4  
template < typename T > g<0K i^#  
struct   ref < T &> BQg3+w:>  
  { &V (6N%A^U  
typedef T & reference; vS0 ii  
} ; !-3;Qj}V  
x`@`y7(  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: $)o0{HsL+  
Mz2TwU_  
template < typename T > JJbd h \  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const g.hYhg'KUh  
  { {GnZ@Q:F  
  return l(t) = r(t); M")/6PH8  
} ;l @lA)i  
可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。 ~AX~z)  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 _FE uQ9E  
NjEi.]L*fX  
有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么 xYYa%PhIC  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: ?0* [ L  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 C:5d/9k  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 K#X/j'$^  
最后的布局是: v)_FiY QQ6  
                Add ?(d1;/0v>  
              /   \ N AY3.e  
            Divide   5 u?dPCgs;h  
            /   \ U 887@-!3  
          _1     3 t? 6 et1~  
似乎一切都解决了?不。 >jIn&s!}  
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#;ni\c  
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。 FibZT1-k  
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: Rky]F+J  
V8B4e4F  
template < typename Right > -6NoEmb)\'  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const kln)7SzPuk  
Right & rt) const Bh cp=#  
  { ZnI15bsDx  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); id5`YA$  
} gz[3xH~  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 81s }4  
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。 YT(Eh3ID  
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。 C]5 kQ1Og  
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。 kV?fie<\)  
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。 Bz-jy.  
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? $>O~7Nfst7  
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: !R\FCAW[x  
lbIPtu  
template < class Action > XJ3sqcS  
class picker : public Action .|R4E  
  { N\|z{vn  
public : ] T]{VB  
picker( const Action & act) : Action(act) {} ^&1O:G*"  
  // all the operator overloaded |H_WY#  
} ; n^ fUKi*;  
N=2T~M 1  
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。 C,l,fT  
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: =tt3nfZ9  
q: FhuOP  
template < typename Right > FV "pJ  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const 4FRi=d;mP  
  { ~,1Sw7 rE  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); R`a~8QVh&5  
} J$1H3#VV G  
\b(&-=(  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > ~KMah  
使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。 E;C{i  
j`RG Moq  
template < typename T >   struct picker_maker yFDeY PZP  
  { Z)E)-2U$@  
typedef picker < constant_t < T >   > result; ,jis@]:  
} ; wT" :  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > a!:N C  
  { V)/J2-w  
typedef picker < T > result; Jk\-e`eE  
} ; #d\&6'O  
S5 q1M n  
下面总的结构就有了: lRg?||1ik  
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。 s)qrlv5H  
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。 Muk J^h*V  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 t sUu  
至此链式操作完美实现。 65~E<)UJ  
3[fm| aU  
eP>_CrJb  
七. 问题3 >;c);|'}q  
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。 ~CnnN[g(_  
g_syGQ\  
template < typename T1, typename T2 > ={P`Tve  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const [ZSC]w^  
  { Dbn344s  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); #'s$6gT=  
} ~KS@Ulrox  
Zhfg  
很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2: pK3A/ry<  
@y;VV*  
template < typename T1, typename T2 > .@OQ$ D<  
struct result_2 Pa3-0dUr  
  { 2'S&%UyP  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; pPRX#3  
} ; +8//mrL_/  
%`5 (SC].  
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? uM[|>t   
这个差事就留给了holder自己。 tp cB}HUv  
    J Ah!#S(  
Zc~7R`v7}  
template < int Order > OU,FU@6,7w  
class holder; X<;.  
template <> \]Ah=`  
class holder < 1 > p)/e;q^  
  { /)_4QSz7  
public : 08nh y[  
template < typename T > Wds>'zzS  
  struct result_1 c 1F^Gj!8  
  { K& ^qn&  
  typedef T & result; lUEbxN  
} ; St%x\[D  
template < typename T1, typename T2 > +-|""`I1I  
  struct result_2 ,#ZPg_x?1  
  { 0@ "'SKq  
  typedef T1 & result; 'xqyG XI  
} ; ?Cf'IBpN  
template < typename T > mgx|5Otg  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const ?Xypn#OPt  
  { Y`ip. Nx  
  return (T & )r; Bzwll  
} \T_ZcV  
template < typename T1, typename T2 > f~mwDkf?L  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const 6P _+:Mf  
  { F-|DZ?)k5  
  return (T1 & )r1; 8+oc4~!A@n  
} 7w) 8s  
} ; jD S\  
iw,uwh|L  
template <> PkDt-]G.  
class holder < 2 > 'W_NRt:  
  { ]C,j80+pK  
public : %;QK5L   
template < typename T > Hl8-q!  
  struct result_1 ' /HShS!d  
  { L1RD`qXu.  
  typedef T & result; WS n>P7sY  
} ; 1i z =i^}  
template < typename T1, typename T2 > _9lMa 7i  
  struct result_2 ^\gb|LEnK  
  { aF?_V!#cT  
  typedef T2 & result; I20~bW  
} ; 1M??@@X  
template < typename T > @QmN= X5  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const h7E?7nR  
  { SnFyK5  
  return (T & )r; ck] I?  
} aYa`ex  
template < typename T1, typename T2 > -nNKUt.I  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const @3c'4O   
  { 5CK\Z'c~!  
  return (T2 & )r2; Zt9G[[]  
} D*-  
} ; /W,hOv  
0j!<eN=  
_WWC8?6 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> >。 3:jxr  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: jnp~ACN,  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: W'vekuM  
$||WI}k3V  
return l(i, j) = r(i, j); p4z4[=-:  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) *]yrN`  
4Y59^  
  return ( int & )i; h<&GdK2U+  
  return ( int & )j; 4Px|:7~wT8  
最后执行i = j; =a,qRO  
可见,参数被正确的选择了。 x]wi&  
`e'wW V  
FA,n>  
o$L%t@   
|E6_TZ#=  
八. 中期总结 e: Sd#H!  
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: JR `$t~0t  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 dnD@BQ  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 >|%3j,<U  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor cL#-vW<s3  
*RS/`a;,  
Fya*[)HBo  
A;rk4)lij  
Rf4K Rhi  
Fvk=6$d2  
九. 简化 %|H]T] s  
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。 O MQ?*^eA  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 ~`Bk CTT  
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: #^VZJ:2=|  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 @* vVc`;  
  +-*/&|^等 M2cGr  
2. 返回引用。 Ti)Me-g  
  =,各种复合赋值等 5?H8?~&dz  
3. 返回固定类型。 z# &1>  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) 9cB+ x`+Lu  
4. 原样返回。 P.Bwfa  
  operator, | I:@:  
5. 返回解引用的类型。 !%65YTxY-  
  operator*(单目) LI.WcI3uS  
6. 返回地址。 <Mvni z  
  operator&(单目) k^ZP~.G  
7. 下表访问返回类型。 W6>t!1oO+  
  operator[] .:&`PaMt  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 ep"{{S5g  
  operator<<和operator>> tco G;ir  
A^).i_&#  
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。 fmK~?  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: 8'@5X-nD  
15J"iN2"W  
template < typename Left > Y910\h@V  
struct value_return yH" i5L9  
  { Szt2 "AR  
template < typename T > $$ *tK8#  
  struct result_1 u_NLgM7*  
  { &=)O:Jfa  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; A{\?]]/  
} ; X>`03?L  
C)j/!+nh  
template < typename T1, typename T2 >  I\_2=mL  
  struct result_2 $i+@vbU6  
  { dz+!yE\f$  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; RdD>&D$I  
} ; `,SL\\%u  
} ; ,*W~M&n"m  
,&@GxiU  
?l%4 P5  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait 4F.,Y3  
P `@Rt  
下面我们来剥离functor中的operator() bu6Sp3g  
首先operator里面的代码全是下面的形式: A{;"e^a-^l  
z<9C-  
return l(t) op r(t) *;}xg{@  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) D*2*FDGI  
return op l(t) s i2@k  
return op l(t1, t2) 3);P !W4>  
return l(t) op M rgj*|  
return l(t1, t2) op D|(\5]:R  
return l(t)[r(t)] (<>??(VM  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] XgX~K:<jt  
rkji#\_-FV  
很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式: "XxmiK  
单目: return f(l(t), r(t)); ^cNuEF9  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); rM.Pc?Z  
双目: return f(l(t)); _fZec+oM  
return f(l(t1, t2)); h(yFr/  
下面就是f的实现,以operator/为例 hK)'dG*  
3}s]F/e  
struct meta_divide n*$g1HG6  
  { "{vWdY|"  
template < typename T1, typename T2 > wG MhKZE  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) wi+Q lf  
  { v)*MgfS  
  return t1 / t2; =&08s(A  
} 4>oM5Yf8  
} ; Gn4b*Y&M]3  
}=v4(M`%  
这个工作可以让宏来做: }*rSg .  
!;8Y?c-D  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ >3D1:0Sg  
template < typename T1, typename T2 > \ Vx.c`/  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; X<IW5*   
以后可以直接用 d #1& "(   
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) >)C7IQ/  
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 PcA^ jBgGl  
(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。。。) 9d|8c > I  
8/j|=Q,5  
` Ny(S2  
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 #*pB"L  
'kj q C  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > nG3SDL#(k  
class unary_op : public Rettype n\D/WLvM  
  { `XE>Td>Bs  
    Left l; Dk sn  
public : Drtg7v{@\  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} OKm,iIp]  
?bM%#x{e  
template < typename T > Uf+y$n-  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const TYD( 6N  
      { bC+Z R{M  
      return FuncType::execute(l(t)); #!z-)[S.+  
    } e0 y.J  
Hy :x.'i  
    template < typename T1, typename T2 > kJ"rRsK  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const kwUUvF7w  
      { 9Br+]F _i  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); g7?[}?]3"p  
    } 8K 9HFT@yV  
} ; w^8Q~ 3|7  
|sr\SCx  
9^g8VlQdT  
同样还可以申明一个binary_op r3?8nQ$  
+|bmUm<2  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > `^{G`es  
class binary_op : public Rettype 5'f_~>1Wt  
  { H0inU+Ih  
    Left l; |)To 0Z  
Right r; MkFWZ9c3  
public : 3HXeBW  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} V<|N}8{Z2a  
pSC{0Y$g  
template < typename T > ~rO&Y{aG#  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const r6\g #}  
      { EsWB|V>  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); @F(er  
    } u q 9mq"  
<<S4l~"o  
    template < typename T1, typename T2 > cd,'37pZ  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ='D%c^;O8'  
      { bE% Hm!  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); gNxv.6Pp=  
    } >CKa?N;  
} ; 5K9W5hA:D  
(9( xJ)  
%P1zb7:8  
很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮 f 5bX,e)!  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 QE"$Lc)  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) :| k!hG  
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。 +7OE,RoQ  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! W:n\,P  
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。。。 ;C o"bP's  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 )?&mCI*  
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) <5KoK!H  
下面是修改过的unary_op bS:$VyH6  
h{-en50tN  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > } %0 w25  
class unary_op *{5}m(5F  
  { `m1stK(PO  
Left l; {=I,+[(  
  exSwx-zxI  
public : TuCHD~rb  
jS3@Z?x?*  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} o/ \o -kC}  
6flO;d/v  
template < typename T > B YB9M  
  struct result_1 o(v`  
  { Z{(Gib~{N  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; !^L}LtqHI  
} ; as 3uz  
9VaSCB  
template < typename T1, typename T2 > |af<2(d  
  struct result_2 ;QuxTmWp^  
  { 6k,@+ @]t.  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; YVRE 9  
} ; w0js_P-uv  
0j;|IU\  
template < typename T1, typename T2 > HWoMzp5="3  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const &flcJ`  
  { ~O./A-l  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); M[b~5L+S  
} (1{OQ0N+x  
A+Je?3/.  
template < typename T > FhH*lO&  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 9|>y[i  
  { 3H"F~_H  
  return OpClass::execute(lt(t)); p(4Ek"  
} G@ybx[_[@  
 KYccjX  
} ; z&GGa`T"  
%E, -dw  
79Q,XRWh|  
该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug 3s:)CXO  
好啦,现在才真正完美了。 <C"}OW8  
现在在picker里面就可以这么添加了: gcX  
]]V=\.y  
template < typename Right > q{,yas7}  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const ZMyd+C_P2  
  { c:z}$DK&'  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); QQHC 1  
} 6*ZZ)W<  
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。 Tig6<t+Q  
,,9vk\  
%u|Qh/?7  
QIN# \  
Grd9yLF  
十. bind `n|k+tsC  
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。 I GcR5/3  
先来分析一下一段例子 f}FJR6VO  
&:+_{nc,  
Z.>?Dt  
int foo( int x, int y) { return x - y;} !})3Fb  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 I$i1o #H  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 Pt;\]?LVrD  
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。 ~ C_2D?  
我们来写个简单的。 g=v[@{9Pw  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: E\}Q9, Z$  
对于函数对象类的版本: r:^`005  
Yu^}  
template < typename Func > W\DJXM]b  
struct functor_trait &zP\K~Nt  
  { 6d 8n1_  
typedef typename Func::result_type result_type; ^T@-yys  
} ; 8>:2li  
对于无参数函数的版本: pk=z<OTb  
/ dn]`Ge)  
template < typename Ret > p@znmn-  
struct functor_trait < Ret ( * )() > ^h|'\-d\  
  { n_] OYG>U  
typedef Ret result_type; |om3*]7  
} ; ~Uz|sQ*G  
对于单参数函数的版本: :TWHmxch  
JeCEj=_Z  
template < typename Ret, typename V1 > X_|} b[b  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > }fxH>79g  
  { -3b0;L&4>x  
typedef Ret result_type; lu.2ZQE  
} ; ~RE`@/wQ]  
对于双参数函数的版本: Y.Ew;\6U  
8%U)EU  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > t,P +~ A  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > WqU$cQD"  
  { 5O%}.}n  
typedef Ret result_type; (C QgT3V  
} ; J.`.lQ$z  
等等。。。 *XzUqK  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy u09OnP\  
kp;MNRc  
template < typename Func > }#u}{  
struct func_return @49^WY  
  { ^jhHaN]G^  
template < typename T > 7y`~T+  
  struct result_1 &c@I4RV|q  
  { ZNA?`Z)f  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; ?,),%JQ  
} ; ]g+(#x_.?  
IweQB}d  
template < typename T1, typename T2 > "ChBcxvxb:  
  struct result_2 z?YGE iR/}  
  { i|d41u;@  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; ;[ zx'e?!  
} ; h/w- &7t  
} ; 42Ffx?Qmv  
{5z?5i ?D  
$fvUb_n  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 cE]kI,Fw,M  
FRF}V@~  
template < typename Func, typename aPicker > "Ii!)n,  
class binder_1 {S&&X&A`v  
  { *AN#D?X_  
Func fn; |m EJJg`"7  
aPicker pk; %yrP: fg/  
public : O@Kr}8^,  
]ogy`O>  
template < typename T > F^~#D, \  
  struct result_1 E|Lh$9XONA  
  { n*xNMw1x"T  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; aY+>85?g  
} ; LtvyWc`  
&]c9}Ic  
template < typename T1, typename T2 > dCyQCA[  
  struct result_2 *:_hOOT+[  
  { f3h9CV  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; ";. 3+z  
} ; Tuy*Df  
5astv:p,P  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {}  MU^Z*r  
wIiT :o  
template < typename T > V)Xcn'h  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ^b.J z}  
  { : R&tO3_F  
  return fn(pk(t)); d16 PY_  
} \d;Ow8%d/  
template < typename T1, typename T2 > LMDa68 s  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const u60l-  
  { %~[F^  
  return fn(pk(t1, t2)); - |'wDf?H  
} 1f:k:Y9i  
} ; vT~a}  
>y@w-,1he  
K&h|r`W(  
一目了然不是么? ^YZ#P0 y  
最后实现bind MG@19R2s  
Dx%fW`  
;g*6NzdA  
template < typename Func, typename aPicker > (^4%Fk&I-  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) yiUdUw/  
  { uQNoIy J)  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); 1WKDG~  
} W2k~N X#@  
Glr.)PA  
2个以上参数的bind可以同理实现。 sig_2;  
另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。 3N21[i2/m  
;vx9xs?6  
十一. phoenix Pg36'aTe%j  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: lo#,zd~  
I R&u55#I6  
for_each(v.begin(), v.end(), PTh Ya  
( s5dh]vNN  
do_ Lsz`nD5  
[ _V?Q4}7d/  
  cout << _1 <<   " , " ( FRf.mv{  
] l]Sui_+ZU  
.while_( -- _1), 8K/lpqw  
cout << var( " \n " ) D. e*IP1R  
) {m?x},  
); V_QVLW  
k|D!0^HE[  
是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧: VGq]id{*$  
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 %Z? o]  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 2P}RZvUd  
那么我们就照着这个思路来实现吧: #wyS?FP-  
A0ToX) |C  
!ZZAI_N  
template < typename Cond, typename Actor > SOL=3hfb^  
class do_while >vU Hf`4T  
  { bW]+Og  
Cond cd; +*q@=P,  
Actor act; /~[R u  
public : >>r:L3<!  
template < typename T >  df'g},_  
  struct result_1 L9@jmh*E  
  { UK,P?_e  
  typedef int result_type; K/-D 5U  
} ; As`^Ku&  
O#\> j  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} _u>>+6,p  
luT8>9X^:a  
template < typename T > qu%s 7+  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const / ["T#`  
  { ^d*>P|n*@e  
  do M)7enp) F.  
    { V]}b3Y!(  
  act(t); Vvj]2V3  
  } 8rYK~Sz  
  while (cd(t)); }t'^Au`X  
  return   0 ; fL;p^t u3  
} ULjzhy+(8  
} ; !Xi>{nV  
 |_ *$+  
Kc0OLcu^d  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). vp@+wh]#  
代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。 =*Xf(mhc  
其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。 M jTKM;  
因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。 bB-v ar  
下面就是产生这个functor的类: h'p0V@!N  
;>9pJ72r  
rE:>G]j6  
template < typename Actor > ErC[Zh"''  
class do_while_actor Cj+=9Dc  
  { ~~,<+X:  
Actor act; >lmL  
public : P1n@E*~V5  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} Uj)]nJX  
DG=Ap:sl*$  
template < typename Cond > h :R)KM  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; 0)!zhO_}  
} ; ,be?GAq  
m5N&7qgp  
(xed(uFEK  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 +.I'U9QeUN  
最后,是那个do_ $4L3y uH  
{6sfa?1j  
Fr3t [:D  
class do_while_invoker x["  
  { (K6S tNtN  
public : ]s@8I2_  
template < typename Actor > #7h fEAk  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const V&H8-,7z  
  { Ui!|!V-  
  return do_while_actor < Actor > (act); gUA}%YXe  
} nh)R  
} do_; `F8;{`a  
w.p'Dpw  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? t8 "-zd8  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 "lf3hWGw  
最后来说说怎么处理break和continue jqWvLBU!  
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。 ^6>|!  
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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