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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda dsh S+d  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 C)r!;u)AZH  
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, ^mu?V-4  
>lRa},5(  
_k,/t10  
Z,~EH  
  class filler ,`3kDqS_4  
  { ;be2sTo  
public : k>8,/ AZd  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} `n# {}%  
} ; zMUifMiAj  
_p~lL<q-K[  
;&N;6V"}  
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: _;Q1P gT  
lUR7zrwJ]o  
q DQ$Zq[  
R0n# FL^E  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); WzC_M>_  
IfH*saN7  
|G5Me  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 %b H1We  
KKz{a{ePY%  
#sOkD  
AC$:.KLI  
二. 战前分析 q5irKT*Hs  
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。 wi]F\ q"Y^  
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 pD+_ K  
a/Cd;T2  
AQ>8]`e`  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); ,,Dwb\B}  
  /* --------------------------------------------- */ q@i,$R  
vector < int *> vp( 10 ); S9$*w!W  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); SYPG.O?I  
/* --------------------------------------------- */ e Akjpc  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); p#~Dq(Q  
/* --------------------------------------------- */ `@acQs;0  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); Qg\OJmv  
  /* --------------------------------------------- */ Q.q'pJ-  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); ccUq!1  
/* --------------------------------------------- */ Pw^ lp'dO  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); ZR~ *Yofy  
}4!R2c  
8u,f<XHi"a  
v>2gx1F"?  
看了之后,我们可以思考一些问题: '\ $2+*  
1._1, _2是什么? 4v"9I(  
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。 cMCGaaLU  
2._1 = 1是在做什么? poqcoSL"}  
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。 r.5}Q?  
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。 *LTFDC  
&uh|! lD  
p*T`fOL  
三. 动工 <5s51b <  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: u;fD4CA  
.Y8z3O  
cax]l O  
1N#KVvK  
template < typename T > 8\+Q*7~@i  
class assignment Jon<?DQj  
  { .e $W(}  
T value; akuV9S  
public : ;TAf[[P  
assignment( const T & v) : value(v) {} HQ8oOn  
template < typename T2 > v'"0Ya  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } =tJ}itcJ'  
} ; < p<J;@  
|fx*F}1  
'n7 )()"2  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 cr{;gP  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment +ht -Bl  
<<zYF.9L]  
o1j_5c PS  
CzF#feTA  
  class holder Tl.dr   
  { .^<4]  
public : ]UR@V;JG  
template < typename T > }n+#o!uEf  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const 6]=$c<.&  
  { 2]Nc@wX`p  
  return assignment < T > (t); CS;bm `8a  
} f$G{7%9*  
} ; jl;%?bx  
@z8,XW }  
RR u1/nam  
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: 1LbJR'}  
/bE=]nM  
  static holder _1; }H!l@  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 T}ZUw;}BL  
i1qhe?5  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); 1}A1P&2>  
而不用手动写一个函数对象。 I`?6>Z+%)  
TA=VfA B  
;VY0DAp{  
K,7IBv,B[  
四. 问题分析 /8\gT(@  
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。 xef@-%mcoy  
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。 50 :gk*hy  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 ;aJBx  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 nE!h&}(  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 (nWi9(}J  
sb"etc`w%-  
五. 问题1:一致性 y^vB_[6l  
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?| t(-`==.R  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 J. ;9-  
>wiW(Ki}  
struct holder A %iZ_h^  
  { $F|3VQ~  
  // [whX),3>  
  template < typename T > N? r{Y$x  
T &   operator ()( const T & r) const c2aX_ "  
  { $9pFRQC'q  
  return (T & )r; KTV~g@Jf  
} Yx4TUA$c'  
} ; 1wX0x.4d  
R;2tb7o  
这样的话assignment也必须相应改动: 6I0G.N  
<!ewb=[_$  
template < typename Left, typename Right > H 1`}3}"  
class assignment otQulL)T/  
  { ;A ~efC^<  
Left l; r=Up-(j  
Right r; PNwXZ/N%  
public : -e6~0%X  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} N/ 7Q(^  
template < typename T2 > )/BI :)  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } `N8?F3>  
} ; s8,{8k  
>syQDB  
同时,holder的operator=也需要改动: HmWU;9Vn+  
h,-8( S  
template < typename T > s8,N9o[.~P  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const [42vO  
  { P`JO6O:&  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); ][ri A  
} %UEV['=  
's.%rre%  
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。 UZ8 vZ  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 8!a6)Zeux  
pBW|d\8  
return l(rhs) = r; .VFa,&5;3  
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。 9>y6zFTV  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: 7X \azL  
! &f(X s  
template < typename Tp > }}AooziH9  
class constant_t aJ[K'5|  
  { >j [> 0D  
  const Tp t; YzTmXwuA5  
public : Ij+ E/V  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} q9GSUkb  
template < typename T > "I"(yiKD  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const g. V6:>,  
  { )sWC5\  
  return t; yH\z+A|  
} E^uWlUb{  
} ; iOCx7j{BS  
*XRAM.  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 h,:8TMJRRN  
下面就可以修改holder的operator=了 7_,)"J2^  
"c[ D 0{\{  
template < typename T > 9$-V/7@)  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const >EQd;Af  
  { qA4w*{JN  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); yDwG,)m 4s  
} ;t'~  
&X 0qH8W  
同时也要修改assignment的operator() }O+F#/6  
%O$4da"y  
template < typename T2 > u`Ew^-">  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } ![ & go  
现在代码看起来就很一致了。 bERYC|  
NXQdyg,  
六. 问题2:链式操作 y:TLGQ0  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 JGS4r+   
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。 m"MTw@}SJ;  
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。 zD>:Kj5  
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。 7x *]  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct F8(6P1}E  
\}O'?)(1  
template < typename T > _x<CTFTL  
struct result_1 l56D?E8  
  { [12^NEt  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; Vx1xULdY  
} ; }"?v=9.G  
?eUhHKS5  
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: aE0yO#=   
Iu`B7UOF  
template < typename T > `WDN T0@M  
struct   ref _e/>CiN/  
  { tx=~bm"*?  
typedef T & reference; <VB;J5Rv  
} ; Etk`>,]Y>y  
template < typename T > zY@|KV"^r  
struct   ref < T &> 1b)^5U ;  
  { BdHLow  
typedef T & reference; ulM6R/ V:?  
} ; vi+k#KE  
92}UP=RW!  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: VH&6Tm1  
V,=V   
template < typename T > $7q'Be@{  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const \IZfp=On  
  { K 2J DG.<  
  return l(t) = r(t); 6PETIs  
} KsZXdM/  
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。 @/6cEiC+r\  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 p9*#{~   
jPG&Ypm1   
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 p#:.,;  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: p s:|YR  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 U0}]3a0  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 =i jGB~  
最后的布局是: r"s <;  
                Add $i@~$m7d-  
              /   \ 5;=,BWU  
            Divide   5 I2JE@?  
            /   \ ?(Dk{-:T'  
          _1     3 RC5b'+E&#  
似乎一切都解决了?不。 tWkD@w`Lnn  
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。 $E;`Y|r%WK  
如何简化这个问题呢?我们不妨假定,任意一种操作符的functor,都能够产生任意一种操作符的functor,这样,每一种操作符的functor都拥有一样的产生方案。如果某种转换确实是不合法的(例如:A/B=C无论如何也不可能合法),那么在试图产生新functor的时候会出现编译错误。幸好C++的模版是如果不使用就不编译的,因此这种编译错误不会干扰到正常的使用,这正是我们所要的。 qV57P6<  
OK,我们的方法呼之欲出了。既然所有的functor都具有一样的产生方案,那么不如大家都不要实现,等到最后统一的在所有的functor里面加上这么一系列的产生代码吧。例如,如果要添加从某functor XXX到operator=的functor的产生代码: x%kS:!  
SWujj,-[  
template < typename Right > q.L0rY!  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const ]HoQ6R\E b  
Right & rt) const Z_&6 <1,H  
  { /p| ]*={  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); wpw~[xd  
} SOo/~ giz|  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 Snx_NH#tA  
XXX指的是原来的functor的类型,picker_maker<T>是一个类型变换的trait,如果T是一个常量,那么他会返回constant_t<T>,否则返回T本身。 .VF4?~+M-  
因此如果该函数声明在assignment的内部,那么就实现了连等,如果声明在的dereference(解引用)的内部,就允许(*A = B)的行为发生。 m S[Vl6  
最后,如何把这些函数塞到各个functor的声明里边呢?当然可以用宏,但是。。。大家都知道这样不好。 bg$df 0  
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。 `.PZx%=  
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? ax7]>Z=%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: 7T \}nX1  
IZ /Md@C  
template < class Action > y"= j[.  
class picker : public Action OA#AiQUR  
  { 1-C 2Y `  
public : KL]@y!QU  
picker( const Action & act) : Action(act) {} Jt6~L5[_s  
  // all the operator overloaded $0rSb0[  
} ; W2Y%PD9a  
XjpFJ#T*$A  
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。 e6{}hiM  
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: e-Z+)4fH  
[G{{f  
template < typename Right > ^7Q}W#jy  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const W.h6g8|wx  
  { CA[-\>J7y  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); !( xeDX  
} PE1F3u>O  
hz8Y2Ew  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > r 5::c= Cl  
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。 n m4+$GW   
F-%wOn /  
template < typename T >   struct picker_maker  k?|l;6  
  { ;c"T#CH.  
typedef picker < constant_t < T >   > result; (7w`BR9B  
} ; 4}B9y3W:v  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > `A O_e4D0i  
  { xk=5q|u_-  
typedef picker < T > result; r=[T5,L(s  
} ; e2|2$|  
f1F#U @U  
下面总的结构就有了: >W[8wR  
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。 T 'pX)ZH  
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。 Kx.I'_Qk  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 .L'>1H]B  
至此链式操作完美实现。 ks=j v:  
_ 1[5~Pnh  
nunTTE,iq%  
七. 问题3 ON~jt[  
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。 9J% ~?k  
'6*^s&H~  
template < typename T1, typename T2 > H8j#rC#&pm  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const !gv/jdF  
  { F8S -H"  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); Gz;.?=&iF  
} der'<Q.U:k  
U CzIOxp}  
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: iTi]D2jC  
`Y `Ujr\6  
template < typename T1, typename T2 > n2\;`9zm  
struct result_2 1t{h)fwi  
  { e_6VPVa  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; E!;giPq*n  
} ; Iy8>9m'5  
3B:U>F,]4  
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? !P7&{I,e  
这个差事就留给了holder自己。 ,Z*Fo: q  
    o|lEF+  
RYzDF+/  
template < int Order > D4%5T>^LW[  
class holder; h?[3{Z^  
template <> BE/#=$wPjM  
class holder < 1 > [r%WVf.#d  
  { qQC<oR  
public : E,,)?^g  
template < typename T > :eqDEmr>  
  struct result_1 \"BoTi'2!  
  { / *J}7  
  typedef T & result; isK~=  
} ; C=L_@{^Rgb  
template < typename T1, typename T2 > t b5k|  
  struct result_2 kW>Q9Nc=V  
  { z+5l: f  
  typedef T1 & result; ~[bS+ ]d!  
} ; kBYZNjSz  
template < typename T > UD6D![e  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const w7NJ~iy  
  { vKYdYa\  
  return (T & )r; z6e)|*cA$  
} "X~ayn'@w,  
template < typename T1, typename T2 > )3g7dtq}  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const ZGrjb22M  
  { HlEp Dph%  
  return (T1 & )r1; e<s56<3j  
} 1'tagv?  
} ; -:IG{3fnu  
],vUW#6$N  
template <> 6B 4Sd  
class holder < 2 > ^mr#t #[e  
  { F;p>bw  
public : 0MDdcjqw  
template < typename T > Q*|O9vu'D  
  struct result_1 2*:lFv wP  
  { i1RU5IRy|j  
  typedef T & result; 2Eg* Yb 1  
} ; iR j/Tm*T'  
template < typename T1, typename T2 > $ c4Q6w  
  struct result_2 6||zwwk'.  
  { V {R<R2h1  
  typedef T2 & result; Wlm%W>%  
} ; +tFm DDx=  
template < typename T > 1.WdxMpW9  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const c$aTl9e  
  { (3YqM7cqt  
  return (T & )r; F#S^Q`  
}  qGG  
template < typename T1, typename T2 > sIQd }  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const hYRGIpu5  
  { P~n I6/r1  
  return (T2 & )r2; {6Tw+/`P  
} .-[uQtyWW  
} ; n\k6UD  
AD$k`Cj  
R:S Fj!W1  
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> >。 "5Oi[w&F5  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: A-gNfXP,D  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: gNr/rp9A$m  
Pnq[r2#]:  
return l(i, j) = r(i, j); ;} ),6R  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) Z M"J5}h  
z#*M}RR  
  return ( int & )i; >xu}eWSz  
  return ( int & )j; QW :-q(s  
最后执行i = j; 0JTDJZOz@#  
可见,参数被正确的选择了。 "(j.:jayd  
<]I[|4J 7  
-Si'[5@  
UKyOkuY:w  
rQT@:$ )  
八. 中期总结 Hb5^+.xur  
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#jFjObTN  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 {'dpRq{c|  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 |aef$f5  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor rqk1 F~j|  
Ro :/J  
CpHF3o`Z6  
H?tonG.^(  
<V)T_  
R?3^Kx  
九. 简化 S N_!o2F2  
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。 :Bc)1^ I  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 U085qKyCw  
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: +T:F :X`  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 =KJK'1m9  
  +-*/&|^等 w^N xR,  
2. 返回引用。 l +RT>jAmK  
  =,各种复合赋值等 lVY`^pw?  
3. 返回固定类型。 !fF1tW  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) D-*`b&i48  
4. 原样返回。 S8;Dk@rr(y  
  operator, g+BW~e)  
5. 返回解引用的类型。 RE/'E?G  
  operator*(单目) ` oN~  
6. 返回地址。 w^tNYN,i  
  operator&(单目) lC&U9=7W  
7. 下表访问返回类型。 un|+YqLf  
  operator[] 9?B}CCE<LR  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 @f442@_4  
  operator<<和operator>> f h05*]r  
IT& U%hw  
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。 ^ sIxR*C[v  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: {M: Fsay>p  
cl4`FU  
template < typename Left > 5]cmDk  
struct value_return [?u iM^&  
  { }R5>ja0  
template < typename T > *qKPZb~  
  struct result_1 vy W/f  
  { 1zNH[   
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; # JHicx\8l  
} ; M B|+F  
d U n+?  
template < typename T1, typename T2 > WCxt-+#  
  struct result_2 v!(B S,  
  { kzPHPERA]  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; ~M`-sSjZs  
} ; 1<a+91*=e  
} ; x,YC/J  
A-<\?13uW  
CuRYtY@9  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait r@L19d)J  
=*0<.Lo':  
下面我们来剥离functor中的operator() @!/w'k 8  
首先operator里面的代码全是下面的形式: vU&I,:72 H  
HSHY0  
return l(t) op r(t) P!yE{_%  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) D?~`L[}I!}  
return op l(t) 82#7TX4  
return op l(t1, t2) 6jjmrc[#}X  
return l(t) op >#).3  
return l(t1, t2) op (Qmpz  
return l(t)[r(t)] *BzqAi0  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] bqpy@WiI S  
x zmg'Br  
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: 5Mm><"0  
单目: return f(l(t), r(t)); *(~7H6  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); 9%aBW7@SK  
双目: return f(l(t)); G3]TbU!!T  
return f(l(t1, t2)); E O^j,x g  
下面就是f的实现,以operator/为例 j4H]HGHv  
]kUF>Wp  
struct meta_divide BL1$ ~0  
  { EhDKh\OY5  
template < typename T1, typename T2 > .}gGtH,b3  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) ihjs%5Jo%  
  { MHo(j%I1E  
  return t1 / t2; V'(yrz!   
} 7+wy`xi  
} ; /IS_-h7>XS  
^g/    
这个工作可以让宏来做: 4'JuK{/ A7  
_bB:1l?V  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ (VeX[*}I  
template < typename T1, typename T2 > \ b 'p0T1K(  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; 4PG]L`J{  
以后可以直接用 xgV. <^  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) Z,AF^,H[  
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 X5i?B b.  
(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。。。) `l+{jrRb<  
@-y.Y}k#$~  
UMsJg7~  
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 5tUp[/]pl  
h^ wu8E   
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > >jxo,xz  
class unary_op : public Rettype RGd@3OjN  
  { k?-GI[@X  
    Left l;  WK;X6`  
public : ?v8.3EE1\o  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} nojJGeW%  
:D(4HXHK%  
template < typename T > le1  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const h:{rjXK  
      { <u>l#weG,  
      return FuncType::execute(l(t)); i> Wsc?  
    } ?K9&ye_rgw  
Ce 3{KGBw  
    template < typename T1, typename T2 > jG8W|\8  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ( )K,~  
      { A2 'W  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); :^~I@)"ov  
    } +[386  
} ; 7,0^|P  
G&qO{" Js  
.f)&;Af^  
同样还可以申明一个binary_op F*" "n  
wyF' B  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > +u+|9@  
class binary_op : public Rettype nT.i|(xd.  
  { i\E}!Rwl+  
    Left l; z7B>7}i-  
Right r; '%U'%')  
public : WE;QEA/  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} MDkcG"O  
#O3Y#2lI  
template < typename T > 9eOP:/'}w  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const .W4P/P w'  
      { -|s w\Q  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); mO];+=3v8  
    } f.Wip)g  
(bpO>4(S  
    template < typename T1, typename T2 > CG@3z@*?.  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const BPgY_f  
      { 45g:q  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); Wp7lDx  
    } 2>%|PQ  
} ; ?\|QDJXY  
-J7BEx  
FDfLPCQm  
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 o< )"\f/,  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 SrlTwcD  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) 5Ii`|?vg  
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。 1%Yd] 1c(  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! -*`7Q'}%  
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。。。 )Fe6>tE  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 er<yB#/;-  
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) +fh@m h0[  
下面是修改过的unary_op L'1!vu *Rg  
s2SxMFDP  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > yjcZTvjJ  
class unary_op u@ MUcW  
  { b$7p`Ay  
Left l; eBUexxBY  
  S87E$k  
public : DxuT23. (  
HW|5'opF  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} z;T_%?u  
%x}iEqkU  
template < typename T > BQ8vg8e]B  
  struct result_1 Ep>} S  
  { I8ZBs0sfF{  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; zG IxmJ.  
} ; ANIx0*Yl(  
Ax"]+pb  
template < typename T1, typename T2 > @4)NxdOE  
  struct result_2 >* Ag0.Az  
  { !U 6q;' )-  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; eyM<#3\\S  
} ; /x2-$a:<  
=&%}p[ 3g  
template < typename T1, typename T2 > V47z;oMXct  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const TH[xSg  
  { aMU0BS"   
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); Gm`#0)VC  
} zWs ("L(#s  
G_ -8*.  
template < typename T > }4Q~<2  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 3?%?J^/a  
  { ]1Wh3C  
  return OpClass::execute(lt(t)); <8J_[ S  
} 9w)W|9  
oz.#+t%X$b  
} ; #uRj9|E7  
 _'Jz+f.  
}dv$^4 *n  
该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug 6&J7=g%G  
好啦,现在才真正完美了。 t,bQ@x{zVC  
现在在picker里面就可以这么添加了: >O;V[H2[  
X }V}%  
template < typename Right > 9~7s*3zI  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const 0|i3#G_~  
  { pY~/<lzW  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); 4D'AAr57  
} ?hC,49  
有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。 {>v5~G  
gT-"=AsxZQ  
\iP=V3  
NIo!WOi  
0<3->uK  
十. bind }xa~U,#5  
既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。 L'?7~Cdls  
先来分析一下一段例子 n0a|GZyO]  
mz>GbImVD~  
 i)!2DXn  
int foo( int x, int y) { return x - y;} z=FOymv C  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 mb\"qD5  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 Svicw`uX0  
可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。 -~_[2u^3  
我们来写个简单的。 ,K W IuCU;  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: {P {h|+;  
对于函数对象类的版本: Tr@|QNu  
wU}%]FqtZ=  
template < typename Func > &7J-m4BI  
struct functor_trait @sdHB ./  
  { +0l-zd\  
typedef typename Func::result_type result_type; 73p7]Uo  
} ; j LM}hwJ8  
对于无参数函数的版本: ` n#Db  
VbI$#;:[7  
template < typename Ret > |Cm6RH$(  
struct functor_trait < Ret ( * )() > o#K*-jOfiH  
  { \[9^,Q P  
typedef Ret result_type; 2MU$OI0|  
} ; \1ncr4  
对于单参数函数的版本: `B$rr4_  
`s8o2"12  
template < typename Ret, typename V1 > }vX iqT  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > 71+ bn  
  { |!q,J  
typedef Ret result_type; elGwS\sw  
} ; -=W Qed}  
对于双参数函数的版本: s-801JpiJ  
(V x2*Aw]  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > /(u# D[  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > ^)p+)5l   
  { ;XIDu6  
typedef Ret result_type; IZ_?1%q>}  
} ; O))YJh"'_  
等等。。。 #&}j'oD|N  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy Q?2Gw N  
8-"D.b4  
template < typename Func > ]~:WGo=_  
struct func_return a@S{ A5j  
  { Kw7uUJR  
template < typename T > [G",Yky  
  struct result_1 6_L<&RmLg  
  { w9w=2 *  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; Sq SiuO.D  
} ; ` 7P%muY.  
eg1Mdg\a  
template < typename T1, typename T2 > FnPn#Cv>*  
  struct result_2 U4N H9-U'  
  { wEF"'T  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; z"c,TlVN3  
} ; 4YSVy2x  
} ; Lz&FywF-l  
D>-srzw  
!l-Q.=yw  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 YB1Jv[  
,MjlA{0  
template < typename Func, typename aPicker > c'INmc I|  
class binder_1 MCAWn H  
  { `>- 56 %  
Func fn; 0|DyYu  
aPicker pk; fcTg/EXn  
public : &u!MI  
-asjBSo*D  
template < typename T > skYHPwJdW  
  struct result_1 tM|/OJ7  
  { t)5.m}  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; if?X^j0  
} ; e>m+@4*sn  
t$3B#=  
template < typename T1, typename T2 > wBJ|%mc3TA  
  struct result_2 QM'|k6  
  { \fsNI T/  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; rvacCwI  
} ; P(UY}oU  
;\(LovUy6  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} CofTTYl  
3a[LM!  
template < typename T > dZY|6  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const x];i? 4  
  { |\Q2L;4C  
  return fn(pk(t)); {PkR6.XhR  
} &Oc `|r*  
template < typename T1, typename T2 > fR b  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const /:v}Ni"6nF  
  { !sp`oM  
  return fn(pk(t1, t2)); q"5\bh1"  
} 'ka}x~EF  
} ; rd;E /:`5  
#uV J  
;9Qxq]  
一目了然不是么? |~@yXc5a  
最后实现bind  au]W*;x  
$:yIe.F  
vJ{F)0 K  
template < typename Func, typename aPicker > F1S0C>N?5  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) 1(pv 3  
  { rp4{lHw>C/  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); (f2r4Io|}  
} _F(Np\%_  
^ E_chx-e}  
2个以上参数的bind可以同理实现。 gC F9XKW  
另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。 u_}UU 2  
bXeJk]#y  
十一. phoenix 86eaX+F  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: 5|7<ZL 3  
k(M"k!M  
for_each(v.begin(), v.end(), O)ose?Z  
( AV4fN@BX  
do_ +4p=a [  
[ ,|Gjr T{vf  
  cout << _1 <<   " , " 4s9.")G  
] If]rg+|U  
.while_( -- _1), HRyhq ;C  
cout << var( " \n " ) oVr:ZwkG3  
) gi>W&6  
); ">M&/}4  
IEd?-L  
是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧: 8;"9A  
首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor P+y XC^ ,  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 \mTi@T!&  
那么我们就照着这个思路来实现吧:  7|yEf  
BnfuI  
V(XZ7<& {  
template < typename Cond, typename Actor > ^G 'n z  
class do_while *8+HQ[[#  
  { "bB0$>0,  
Cond cd; %QQ 2u$  
Actor act; $ce*W 9`  
public : Ly/  
template < typename T > 0176  
  struct result_1 L]H' ]wpn=  
  { N`{ 6<Z0  
  typedef int result_type; ZNl1e'  
} ; Vc6 >i|"-O  
+* F e   
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} D>^g2!b:  
?~IdPSY  
template < typename T > cv1PiIl  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ,)N/2M\B-  
  { itE/QB  
  do W]Nc6B*gI  
    { Z4:^#98c.  
  act(t); 7=NKbv]  
  } )#GF:.B  
  while (cd(t)); x3( ->?)D  
  return   0 ; <$pv;]n  
} L7nG5i  
} ; (>Nwd^  
E!.&y4  
db=S*LUbl  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). , Y,^vzX6  
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。 15En$6>  
其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。 :>0,MO.^~K  
因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。 MBLDx sZ-  
下面就是产生这个functor的类: 6tjV^sjs  
}#; .b'`  
K<r5jb  
template < typename Actor > p] N/]2rR  
class do_while_actor @h_ bXo  
  { ,`OQAJ)>  
Actor act; b#"&]s-  
public : ^7*7^<  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} MslgQmlM  
Q, "8Ty  
template < typename Cond > pr1bsrMuL  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; )pe17T1|  
} ; LE)$_i8gX  
@Kn@j D;  
yTn<5T[H  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 j:>0XP  
最后,是那个do_ 4.uaWM)2  
3Agyp89}Q  
%C@p4  
class do_while_invoker y"ss<`Cn  
  { 3Ijs V5a  
public : G,c2?^#n  
template < typename Actor > R/Z7}QW  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const -j2y#aP  
  { Ml;` *;  
  return do_while_actor < Actor > (act); ?=^\kXc[  
} q9PjQ%  
} do_; l!KPgRw  
#, #:{&H  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? fBh/$    
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 Hq,@j{($  
最后来说说怎么处理break和continue tl*h"du^  
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。 8h4]<T  
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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