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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda -(/2_&"  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 tAb;/tM3I  
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, a!c/5)v(  
eEWro F  
r%g <h T 8  
E(aX4^]g  
  class filler ";-{ ~  
  { */%$6s~  
public : $I)Tk`=  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} V!pq,!C$v  
} ; gD,YQ%aq  
oglXW8  
]/aRc=Gn  
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: RR[)UQ  
i$`|Y*  
P;)2*:--)  
>~`Y   
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); ]97Xu_  
i63`B+L{  
9_J!s  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 N<L$gw+)$D  
c*S#UD+  
5}-)vsa`  
`YFkY^T  
二. 战前分析 yM(_P0  
首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。 #6*V7@9]3|  
开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码 vO}qjw  
Ap F*a$),  
* ajFZI  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); !7:EE,W~  
  /* --------------------------------------------- */ ]iz_w`I\  
vector < int *> vp( 10 ); E@5zd@[  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); o :.~X  
/* --------------------------------------------- */ [5]R?bQ0q{  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); FX7Cjo#=R  
/* --------------------------------------------- */ S_(&UeTC  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); |QnUK5D$  
  /* --------------------------------------------- */ Qv&T E3  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); ax-=n(   
/* --------------------------------------------- */ ^;V}l?J_s  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); QE7+rBa  
0=N4O!X9  
SjZd0H0  
3gxf~$)?  
看了之后,我们可以思考一些问题: ~hS .\h  
1._1, _2是什么? #t"9TP  
显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。 W9 n^T+2  
2._1 = 1是在做什么? i:l80 GK  
既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。 ]h #WkcXQ  
Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。 GIl:3iB49  
|RHO+J  
H/cs_i  
三. 动工 EsT0"{  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: QDIsC  
xT{TVHdU  
y,'FTP9?  
<h'8w  
template < typename T > #Y;.>mF  
class assignment %3]3r*e&5  
  { Sp<hai  
T value; 1zdYBb6;j  
public : 1P5*wNF  
assignment( const T & v) : value(v) {} ~GNyE*t/Y  
template < typename T2 > GYFgEg}  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } k TFz_*6.  
} ; B"~U<6s0  
PLO\L W  
o&CghF  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 b cC\  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment l9]o\JFXk  
*Zc9yZl2  
Rb{+Ki  
5/Ydv RB67  
  class holder 4qqF v?O[r  
  { x2sN\tOh^  
public : s ;48v  
template < typename T > eA`]K alH  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const u=(H#o<#  
  { 613/K`o  
  return assignment < T > (t); {]+ jL1  
} TAXd,z N  
} ; F?!FD>L{`  
`ff j8U  
Z$Z`@&U=  
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: {;U}:Dx  
w+Ad$4Pf"  
  static holder _1; G"}qV%"6"  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 -s{R/6 :  
[Dnusp7e  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); (&q@~ dJ  
而不用手动写一个函数对象。 w#W5}i&x  
AdDQWJ^r  
t$aVe"uM  
|__d 8a  
四. 问题分析 H!p!sn  
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。 %(fL?  
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。 |d5ggf .w  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 b21}49bHN  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 k"t >He  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 QxKAXq@)i  
[.M  
五. 问题1:一致性 ty':`)  
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?| QyTh!QM~`  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 h!QjpzQe  
yU> T8oFh  
struct holder 'T%IvJ#Xu  
  { O2C6V>Q;  
  // r i,2clp  
  template < typename T > Xe)Pg)J1  
T &   operator ()( const T & r) const r~I.F!{  
  { TV? ^c?{5  
  return (T & )r; n:F@gZd`  
} VIetcs  
} ; p#)e:/Qy  
,Ak ^nX  
这样的话assignment也必须相应改动: Nc,*hsx'  
6!@0VI&P  
template < typename Left, typename Right > tAaYL \~  
class assignment *8/VSs  
  { JL@F~U9  
Left l; v<j2L"bj  
Right r; W^wd ([  
public : 6ezcS}:+  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} ~M*7N@D  
template < typename T2 > sb'lZFSP~s  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } sbzeY 1  
} ; 9-B@GFB;8  
D^N[=q99&e  
同时,holder的operator=也需要改动:  X@cSP7b  
^Wf S\M`  
template < typename T > g/x_m.  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const  2mQOj$Lv  
  { )ukF3;Gt  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); rYbCOazr  
} *jGPGnSo  
%t q&  
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。 0"4J"q]&  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 av)?>J~;  
Sq<3Rw  
return l(rhs) = r; :r\xkHg/f  
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。 So?m?,!W  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: STw oYn  
bea|?lK  
template < typename Tp > TWtC-wI;  
class constant_t 3=IG#6)~C  
  { $%B5$+  
  const Tp t; ,eDu$8J9  
public : <H!O:Mf_p  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} ~bWhth2*  
template < typename T > |"_)zQ  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const )t 5;d  
  { >n(F4C-pl  
  return t; TFYw  
} t]4!{~,  
} ; S3QaYq"v  
1}`2\3,  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 rJX\6{V!_  
下面就可以修改holder的operator=了 !F-sA: xq  
lz- iCZ  
template < typename T > s88y{o  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const 2g0K76=Co:  
  { I-TlrW=t  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); <vL}l:r  
} f*v1J<1#  
{|Bd?U;  
同时也要修改assignment的operator() 2HSb.&7-G  
l`* ( f9Q  
template < typename T2 > b1 H7  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } @FU~1u3d  
现在代码看起来就很一致了。 CPVmF$A-  
#sS9vv7i  
六. 问题2:链式操作 G#|Hu;C6"  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 K0LbZMn,/  
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。 :4U0I:J#  
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。 2?*||c==*  
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。 X'jr|s^s  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct {-J:4*`  
,b4g.CV  
template < typename T > ?@>;/@  
struct result_1 :1*zr  
  { zx7#)*  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; x vdY 8%S  
} ; dt<~sOT3s  
-nOq\RYV  
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: ] ;&"1A  
ZOC#i i`:  
template < typename T > F'rt>YvF  
struct   ref T30Zk*V  
  { brfKd]i  
typedef T & reference; Ms,@t^nk  
} ; ETe-  
template < typename T > "U*5Z:8?9  
struct   ref < T &> YroNpu]s  
  { .x>HA^4  
typedef T & reference; g1ytT%]  
} ; dGU8+)2cn  
K0v.3  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: TqAtcAurM  
(U_wp's  
template < typename T > qv$!\T  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const h mds(lv7  
  { SYeE) mI  
  return l(t) = r(t); `2,a(Sk#  
} LZ4xfB (  
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。 8'\~%xw  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 5=Suj*s{D#  
ljuNs@q  
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 1TIlINlJ  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: Ww=O=c5uOu  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 %EWq2'/5  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 :pb67Al29  
最后的布局是: i+1Qf  
                Add E0<)oQ0Xa>  
              /   \ &kiF/F 1  
            Divide   5 obj!I7  
            /   \ *<xrp*O  
          _1     3 R3Ee%0QK  
似乎一切都解决了?不。 rg*^w!   
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。 hv{87`L'K(  
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。 }1F6?do3&  
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: J[6VBM.Y  
Ph Ttx(!  
template < typename Right > shNE~TA  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const Otxa<M+"  
Right & rt) const hbH#Co~o4#  
  { "8?TSm8  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); Vq U|kv  
} =+4 _j  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 . v\PilF  
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。 B#:E?a;{  
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。  -tMA  
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。 E9L!)D]Y  
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。 @sdS 0pC  
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? KDBY9`08  
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: Pr2;Kp  
L W?&a3e  
template < class Action > 6: GN(R$0  
class picker : public Action ~ttKI4  
  { %b9fW  
public : 4a?r` '  
picker( const Action & act) : Action(act) {} ivD^HhG  
  // all the operator overloaded e lay =%)  
} ; CZ2iJy  
{IrJLlq  
Picker<T>继承自T,唯一的作用就是给T添加上了各种操作符的重载函数。 8lpzSJP4k  
现在所有参与行动的functor都要套上一层picker, _1被声明为 picker<holder>, 并且holder中所重载的操作符除了operator()之外全部被移到了picker内。而picker中的操作符重载的返回的functor也必须套上一个picker: -aT=f9u  
Y!aLf[x]  
template < typename Right > 9j2\y=<&  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const G_0)oC@Jl:  
  { > R#9\/s  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); VT Vm7l  
} x~nQm]@`h  
YY\Rua/nG  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > cT I,1U  
使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。 rCkYfTYI  
Z<I[vp6{  
template < typename T >   struct picker_maker K: 4P ;ApI  
  { wCC-Y kA  
typedef picker < constant_t < T >   > result; AsD1-$  
} ; bYK]G+Ww  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > BjN{@ aEO  
  { dbg|V oNf  
typedef picker < T > result; C_C$5[~-:  
} ; FGDw;lEa9[  
4sI3(z)9H  
下面总的结构就有了: )S#j.8P'B  
functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。 c_t7RWV}  
picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。 8dlInms  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 tjt=N\;  
至此链式操作完美实现。 ]gEu.Nth`  
[q w  
3b,=  
七. 问题3 |HNQ|r_5S  
如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。 B{^`8Htrn  
< rv1IJ  
template < typename T1, typename T2 > GCZu<,  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const {7/A  
  { t]gq+ c Lo  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); W6)dUi :"  
} 8xc8L1;  
DS.39NY  
很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2: -`,~9y;tx  
w/hh 4ir  
template < typename T1, typename T2 > 2&suo!ig  
struct result_2 {6-;P#Q0_  
  { O7! fI'R  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; Xqc'R5C w  
} ; H f!9`R[  
yLV2>kq  
显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢? ScM} m  
这个差事就留给了holder自己。 ^)(G(=-Rf  
    D >psh- ,1  
|^ 2rtI  
template < int Order > aE%eJ)+K  
class holder; ^A:!ni@3  
template <> G~Sy&XJuq  
class holder < 1 > 6z1aG9G  
  { wjN`EF5$}&  
public : \=HfO?$ Ro  
template < typename T > eA3`]XP.`b  
  struct result_1 fRZUY <t  
  { =U)n`#6_j2  
  typedef T & result; olUqBQ&ol  
} ; D? ^`(X P  
template < typename T1, typename T2 > 4SX3c:>  
  struct result_2 :Vu7,o  
  { vE^h}~5U  
  typedef T1 & result; AH"g^ gw~T  
} ; I{i:B  
template < typename T > SSSDl$}'t  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const !UUmy% 9  
  { _OyP>| L'  
  return (T & )r; ,3fuX~g  
} ,f-T1v"  
template < typename T1, typename T2 > E.5*Jr=J  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const =woqHTR  
  { "jkw8UVz  
  return (T1 & )r1; ]4LT#  
} )<H 91:.  
} ; #`YxoY`  
/ h 2*$  
template <> F3H:I"4  
class holder < 2 > OuYE-x2]x"  
  { Sop Ntcu!  
public : cNuuzA  
template < typename T > 2V=FWuXC"  
  struct result_1  \\E_W9.u  
  { Os]!B2j14  
  typedef T & result; .:r2BgL  
} ; ctwhfS|Y0  
template < typename T1, typename T2 > w|hyU4- ^  
  struct result_2 %~8](]p  
  { ZmR[5 mv@  
  typedef T2 & result; .zSimEOF  
} ; +r#=n7 t  
template < typename T > J1u@A$4l?  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const z9);e8ck  
  { 7-G'8t  
  return (T & )r; J?qcRg`1E  
} 21)-:rS  
template < typename T1, typename T2 > X&FuqB  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const twJ|Jmd  
  { [M8qU$&?]  
  return (T2 & )r2; ;?HZ,"^I  
} 4E>/*F!  
} ; mw4'z,1Q  
7}iewtdy,  
J}Z_.:JO(w  
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> >。 X~Rk ,d3  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: sgb+@&}9n  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: u;'<- _  
wYcz\uV  
return l(i, j) = r(i, j); Oa_o"p<Lr  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) uYFcq  
1l`s1C  
  return ( int & )i; ym,Ot1  
  return ( int & )j; mSfkyw.  
最后执行i = j; 0F0(]7g^  
可见,参数被正确的选择了。 Ow .)h(y/  
+<9q]V  
U~B}vt  
$M3A+6["H  
#3:'lGBIK  
八. 中期总结 >. nt'BQ  
目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事: X%R^)zKV  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 @!O&b%8X%  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 Mbi+Vv-  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor OTtanJ?  
@ vYN7  
VOF:+o@.  
r|H!s,  
ka9v2tE\  
4[V6so0  
九. 简化 4uAb LSh9  
很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。 *,XJN_DKj  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 H1b%:KRVK  
首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种: nKa ;FaJ  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 A`U2HC   
  +-*/&|^等 BaHg c 4zI  
2. 返回引用。 qx<zX\qI6n  
  =,各种复合赋值等 Y(!)G!CMc  
3. 返回固定类型。 VA r?teY  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) Fe2 -;o  
4. 原样返回。 ve]95w9J  
  operator, m4.V$U,H]  
5. 返回解引用的类型。 )mZy>45  
  operator*(单目) Ex&RR< 5  
6. 返回地址。 laL4ez  
  operator&(单目) = Ow&UI  
7. 下表访问返回类型。 8; N}d)*O  
  operator[] {]m e?I  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 ~hw4gdtS  
  operator<<和operator>> F^v{Jqc  
eDZ3SIZ  
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。 Hx/Vm`pRyX  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: ?lna8]t  
F"0jr7  
template < typename Left > K<9MK>T  
struct value_return %_LHD|<  
  { v+2q R0,LM  
template < typename T > [5#/& k{  
  struct result_1 2"K~:Tm#w  
  { 2/gj@>dt  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; 2Yf;b9-k  
} ; ^[NmNi*  
zi 14]FWo  
template < typename T1, typename T2 > |,~A9  
  struct result_2 DL Q`<aU  
  { 4Lq]yUj  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; t/BiZo|zl  
} ; z4UQ:z@  
} ; qq{N; C  
R20GjWy=  
*Bz&  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait (ZSSp1R v  
9r*T3=u.S  
下面我们来剥离functor中的operator() 4T^WRS  
首先operator里面的代码全是下面的形式: ^0~1/ PhOw  
9!C?2*>A P  
return l(t) op r(t) z,P7b]KVe  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) v0J1%{/xs  
return op l(t) DKCy h`  
return op l(t1, t2) xf SvvCy  
return l(t) op 2DQC)Pe+z  
return l(t1, t2) op '.<"jZ  
return l(t)[r(t)] 'gH#\he[Dh  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] A84HaRlkF5  
}7v2GfEkM  
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: $ wB  
单目: return f(l(t), r(t)); jO.E#Ei}~  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); u^p[zepW\  
双目: return f(l(t)); ( #Aq*2Z.  
return f(l(t1, t2)); J[AgOUc  
下面就是f的实现,以operator/为例 M 4?3l  
gJ7pu N  
struct meta_divide xFnMXh t  
  { ITiw) M  
template < typename T1, typename T2 > :gt wvM7/B  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) s1q d/  
  { 5gEK$7Vp  
  return t1 / t2; D1k]  
} )9->]U@  
} ; 9tQk/niMM5  
\O~P !`  
这个工作可以让宏来做: /#5ZP\e  
WG n1pW  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ P&;I]2#  
template < typename T1, typename T2 > \ N h%8;  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; `^[ra% a  
以后可以直接用 'fsOKx4Z  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) 3 Gkw.  
来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数 w@We,FUJN  
(ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。) uy~j$lrn  
@ XMC$s  
UHWun I S  
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 ?K"]XXsI  
%h rR'*nG  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > [R$4n-$  
class unary_op : public Rettype G39t'^ZK*#  
  { N 1rrKyL!$  
    Left l; Pmb`05\  
public : 9q?gmAn.  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} " B1' K8  
H2}i .  
template < typename T > 3@PVUJ0B|  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const :&MiO3#+  
      { v:'y&yS  
      return FuncType::execute(l(t)); ^.Q),{%Xo  
    } s0CRrMk  
ORNE>6J H  
    template < typename T1, typename T2 > aU @z\sQ  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const w&H7S{  
      { [B Al  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); #@ G2n@Hj  
    } _19k@a  
} ; \c)XN<HH  
_" n4SXhq  
P+xZaf H  
同样还可以申明一个binary_op @Hzsud  
yd k  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > ocvBKsfhE`  
class binary_op : public Rettype HDYf^mcW  
  { `?:'_K i  
    Left l; KE_Ze\ P  
Right r; .*,ZcO  
public : Z'E@sc 9  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} Z(s} #-  
]TQjk{X<  
template < typename T > =vWnqF:  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const j2z$kw%  
      {  EpiagCS  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); *m7e>]-  
    } mEA w^  
aaBBI S  
    template < typename T1, typename T2 > uo0(W3Q *  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const x?k6ek  
      { JO$0Z  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); tC;D4i  
    } |:AjQ&PM)  
} ; 0Bll6Rd  
."2V:;;  
~=71){4A  
很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮 7M4iBk4I  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 QRRZMdEGs[  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) *Q)+Y&qn  
那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。 Y{jhT^tKK  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! hAY_dM  
如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。 tIg_cY_y  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 /<n_X:[)  
这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan) I;No++N0  
下面是修改过的unary_op  z\ \MLyS  
@+xQj.jNC  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > M|\ XFO  
class unary_op -v]7}[ .[  
  { jWm<!< ~  
Left l; J9o ]$.e  
  %rf<YZ.\  
public : 3o1j l2n  
\X(.%5xC  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} #e=[W))  
+UB. M  
template < typename T > M;V2O;  
  struct result_1 *@D.=i>  
  { + 5 05  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; +Ix;~  
} ; (u~@@d"  
lK{h%2A\b  
template < typename T1, typename T2 > w|NLK  
  struct result_2 ,Q^.SHP8  
  { rUlXx5f  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; . 8k9yk  
} ; |_Vlw&qu+  
Z5v\[i@H!  
template < typename T1, typename T2 > ;0 ,-ywK  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const gx3arVa  
  { 59GS:  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); ^W;\faG  
} KZ&{Ya  
1X]?-+',.  
template < typename T > wPyfne?~,  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const K1jE_]@Z  
  { G/b $cO}  
  return OpClass::execute(lt(t)); h^cM#L^B  
} iXI > >9  
rxt)l  
} ; L~>pSP^a  
67 ^?v)|  
ZPRkk?M}.  
该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug Ju# - >]  
好啦,现在才真正完美了。 CnN PziB  
现在在picker里面就可以这么添加了: ;~F&b:CyG  
'V/+v#V+>  
template < typename Right > F8KSB"!NR  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const r761vtC#  
  { x= X"4Mj0)  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); O(#DaFJv  
} CKCot  
有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。 *6<<6f`(  
0sIwU!=vm  
?`8jn$W^  
.]24V!J(1w  
Dg W*Br8<  
十. bind @p"m{  
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。 h8'`g 0  
先来分析一下一段例子  Jpm=V*P  
<*oTVl4fS  
OlI|.~  
int foo( int x, int y) { return x - y;} B)*?H=f/  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 OO#_ 0qK  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 }hRw{#*8  
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。 Xs}.7  
我们来写个简单的。 ZOw%Fw4B  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: db#svj*  
对于函数对象类的版本: x4v@o?zW  
%W` }  
template < typename Func > =S#9\W&6Q  
struct functor_trait i24t$7q  
  { iC2``[m"  
typedef typename Func::result_type result_type; Q,v/]bXd  
} ; JCFiKt9n  
对于无参数函数的版本: XtCG.3(LY  
As{"B  
template < typename Ret > z* k(` '  
struct functor_trait < Ret ( * )() > XCvL`  
  { 4]G J+a  
typedef Ret result_type; [8jIu&tJf  
} ; uo`zAKM&A  
对于单参数函数的版本: '2XIeR  
D||)H  
template < typename Ret, typename V1 > |tN:o= 6  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > 7w\L<vFm  
  { ZSvU1T8  
typedef Ret result_type; 9$f%  
} ; $:|?z_@  
对于双参数函数的版本: %-fQ[@5  
mR O@ZY;5  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > +?)R}\\  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > ULH<FDot  
  { fU<_bg  
typedef Ret result_type; QpCTHpZ  
} ; uA4x xY  
等等。。。 +I3j 2u8L  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy IFsh"i  
+wp!hk&C5  
template < typename Func > BdrYc^?JL]  
struct func_return _9yW; i-  
  { lk*w M?Z  
template < typename T > % oJH 6F  
  struct result_1 hx!:F"#  
  { Dy&{PeE!  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; H1c>3c  
} ; osn ,kD*  
n"w>Y)C(X)  
template < typename T1, typename T2 > $px1D$F!  
  struct result_2 qnFg7X>C,  
  { ;b}cn!U]  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; )>tT ""yEl  
} ; xwu b-yz  
} ; =6a=`3r!I  
5(t hDZ!  
vRb7=fXf  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 iUbcvF3aP  
.P#t"oW}  
template < typename Func, typename aPicker > 4-BrE&2f  
class binder_1 E~c>j<'-"<  
  { #+H3b!8=  
Func fn; %?3$~d\n  
aPicker pk; 7+Er}y>  
public : Tol V3  
W=y9mW|p/  
template < typename T > tkQrxa|  
  struct result_1 JkI|Ojmm/  
  { drvz [ 9;  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; kzVK%[/  
} ; 5S[:;o  
3:<[;yo  
template < typename T1, typename T2 > uqVarRi$  
  struct result_2 #\ECQF  
  { )Y`ybADd3  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; p0D@O_ :5  
} ; H vHy{S4  
*TrpW?]Y&  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} #7"";"{ z|  
^x Z=";eq  
template < typename T > WHqw=! G  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const e0]#vqdO  
  { \p%D;g+c  
  return fn(pk(t)); ~>Y^?l  
} pq%inSY  
template < typename T1, typename T2 > HIUP =/x  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ;I6C`N  
  { E B! ,t  
  return fn(pk(t1, t2)); Ff d4c  
} 11Uu5e!.  
} ; ?BbEQr  
q,OCA\  
B`w8d[cL7  
一目了然不是么? [ {HTGz@(  
最后实现bind HdyE`FY\  
X5(oL  
D~TlG@Pq  
template < typename Func, typename aPicker > 8@){\.M  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) p}JGx^X ~  
  { >p`i6_P0P/  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); t0za%q!fK<  
} 'Hgk$Im+  
3HNm`b8G4m  
2个以上参数的bind可以同理实现。 7jr+jNsowj  
另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。 CtUAbR  
lanU)+U.  
十一. phoenix F=PBEaX  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: 99%R/m  
mRt/ d  
for_each(v.begin(), v.end(), m|;gl|dTB  
( -=n!k^?lK  
do_ b2RW=m-  
[ I]42R;Sc  
  cout << _1 <<   " , " yTNHM_P  
] sn Ou  
.while_( -- _1), :f7:@8  
cout << var( " \n " ) of >  
) A<(Fn_ &W  
); ^)'D eP/  
- ^Y\'y2  
是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧: TkIiO>  
首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor uz:r'+v  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 9H53H"5q  
那么我们就照着这个思路来实现吧: Bsk` e  
%|ioNXMu  
xa 967Ki9"  
template < typename Cond, typename Actor > bIzBY+P  
class do_while WpMm%G~'4t  
  { p _2Yc]8  
Cond cd; %`s1 Ocvp  
Actor act; !Q}Bz*Y  
public : 1_8@yO  
template < typename T > a=sd&](_  
  struct result_1 @wVDe\% ,  
  { 'b6qEU#  
  typedef int result_type; bU}l*"  
} ; :c(I-xif  
.R#<Q  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} y>cT{)E$  
yQFZRDV~  
template < typename T > DRRy5+,I  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const }9Q<<a  
  { &hWYw+yH\  
  do oCKn  
    { Slp_o\s$@  
  act(t); (cp$poo  
  } <}%gZ:Z6g  
  while (cd(t)); vfh\X1Ui}  
  return   0 ; '=UsN_@  
} B^j(Fq  
} ; WmblY2  
vs*@)'n0}  
)r XUJ29.  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). <fDbz1Q;l  
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。 3\|PwA9fN8  
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。 c}2"X,  
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。 )2F%^<gZ#  
下面就是产生这个functor的类: hM8FN  
HZ89x|H k_  
(V`ddP-  
template < typename Actor > ~b 9fk)z!  
class do_while_actor .zJZ*\2ob  
  { }jL4F$wC  
Actor act; 9n3.Ar  
public : djDE0-QxcR  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} jZ?^ |1  
UFj/Y;  
template < typename Cond > $o*p#LU  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; |YrvY1d!  
} ; wR9gx-bE 4  
_9z+xl  
Fz]!2rt  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 M:%Ll3  
最后,是那个do_ XE;aJ'kt  
rTeADu_vf  
"':SWKuMx  
class do_while_invoker (U*Zz+ R   
  { J*qo3aJjE  
public : / KKA/  
template < typename Actor > A$]#f  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const Hnbd<?y   
  { B(pHo&ox  
  return do_while_actor < Actor > (act); U> {CG+X  
} I! ~3xZ  
} do_; QaAMiCZFR  
^K!R4Y4t  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? ;Y$d !an0  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 [Ib17#74  
最后来说说怎么处理break和continue u6/;=]0   
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。 0Pg@%>yb~  
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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