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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda KqC8ozup  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 Y&M}3H>E  
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, MNd8#01q`  
2\Bt~;EIx  
bV c"'RQ  
?t<yk(q  
  class filler d$.t0-lC  
  { ;s{k32e  
public : ~nO]R   
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} %6Wv-:LY  
} ; <j CD^  
<NRW^#g<x  
P X/{  
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: 'MZX"t  
?Pg{nlJvq  
PNVYW?l  
~2 aR>R_nT  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); ZH6#(;b  
b {fZU?o  
cb|cYCo5  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 6aC'\8{h  
s*% pNE U  
h\C" ti2  
^f][;>c  
二. 战前分析 kB~KC-&O  
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。 'u"r^o?  
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 e<F>u#d  
MP"Pqt  
v&}+ps_W  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); ,au-g)IFZ  
  /* --------------------------------------------- */ 7nr+X Os  
vector < int *> vp( 10 ); c*F'x-TH  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); 6,Aj5jG  
/* --------------------------------------------- */ Gp*U2LB  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); $TU)O^c  
/* --------------------------------------------- */ mx\b6w7  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); ^\|Hz\"*  
  /* --------------------------------------------- */ D9.H<.|36  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); x@^Kd*fo  
/* --------------------------------------------- */ OJX* :Q  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); "h.-qQGU%  
|Uf[x[  
ZWJ%t'kF  
4-ijuqjN  
看了之后,我们可以思考一些问题: Th"0Cc)  
1._1, _2是什么? )1de<# qM  
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。 $:&?!>H  
2._1 = 1是在做什么? 2@!Ou$W  
既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。 U9N1 )3/u  
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。 p\xi5z  
h$\+r<  
/m#!<t7  
三. 动工 u~ %xU~v  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: x.gRTR`7(  
`{1` >5  
(y^[k {#  
-TL `nGF  
template < typename T > ';T=kS<^_  
class assignment #p<1@,  
  { uLr 9*nxd  
T value; SU. 9;I !  
public : `8 Q3=^)3  
assignment( const T & v) : value(v) {} X MkyX&y  
template < typename T2 > sf""]c$  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } G3 h&nH,>  
} ; #f *,mY|>  
0LQ|J(u  
y]9PLch]vZ  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 AfQ?jKk&{'  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment u+ wKs`   
^5BLuN6  
o *\c V 6  
">$.>sn{  
  class holder |q0MM^%"  
  { o XKH,r  
public : ZmT N  
template < typename T > (<.uvq61  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const s> d /9 b  
  { X9:4oMux7  
  return assignment < T > (t); g7>p,  
} p xj}%LH  
} ; s#f6qj  
7*{9 2_M  
H2EKr#(  
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: c5KJ_Nfi  
o>3g<- ul  
  static holder _1; X?3?R\/  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 IiX`l6L~W  
A4C4xts]N  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); FrPpRe%!  
而不用手动写一个函数对象。 hSBR9g  
49/j9#hr  
+i %,+3#6  
u<}PcI.  
四. 问题分析 ux8:   
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。 [1Os.G2  
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。 ^M51@sXI7  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 (YOp  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 f76bEe/B9  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 0u,OW  
fe,A\W&8  
五. 问题1:一致性 J~\`8cds  
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?| fi/[(RBG  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 @|7Ma/8v  
-Odk'{nW  
struct holder OfSy_#aEK  
  { S7/0B4[  
  // WKHEU)'!  
  template < typename T >  'Dh+v3O  
T &   operator ()( const T & r) const N sUFM  
  { n_8wYiBs(  
  return (T & )r; $ N7J:Q  
} >n`!S`)9{  
} ; C^dnkuA  
ow,4'f!d  
这样的话assignment也必须相应改动: %cPz>PTW@  
muD7+rn?&  
template < typename Left, typename Right > pONBF3H8  
class assignment T~*L [*F0  
  { E`^?2dv+/  
Left l; WJB/X"J  
Right r; YLEk M  
public : `63?FzT y  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} #fF~6wopV  
template < typename T2 > 6f$h1$$)^  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } uTSTBI4t  
} ; ;PBybR W  
Wa/&H$d\u@  
同时,holder的operator=也需要改动: l7g< $3  
2f;fdzjk8K  
template < typename T > aa:97w~s0  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const &7gL&AY8  
  { L `7~~  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); _t9@ vVQ  
} {95z\UE}  
)v4?+$g  
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。 4V$DV!dPQ}  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 =z=$S]qN  
Hl@)j   
return l(rhs) = r; U ?%1:-#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。 Z(' iZ'55F  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: EQ;,b4k?&g  
>:2Br(S  
template < typename Tp > z x7fRd$  
class constant_t Wq4>!|  
  { (|(#W+l~  
  const Tp t; Q t!X<.  
public : ,+iREh;  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} L`fDc  
template < typename T > pi'w40!:  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const >o#5tNm  
  { ~ jR:oN  
  return t; ` 0YI?$G1  
} FG?69b>  
} ; c4T8eTKU  
(x.O]8GKP  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 (A6 -9g>  
下面就可以修改holder的operator=了 ,mu=#}a@}  
xz @/^Cj  
template < typename T > p6qza @  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const h{ &X`$  
  { N*k`'T  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); z[7j`J|Kk  
} Z#n!=k TTm  
}~Am{Er <l  
同时也要修改assignment的operator() 8z?q4  
?5%0zMC  
template < typename T2 > oZ)\Ya=  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } JWu^7}@~=  
现在代码看起来就很一致了。 ^>g7Kg"0  
|{KZ<  
六. 问题2:链式操作 r%*UU4xvB  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 z}Qt6na]-  
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。 ;NyX9&@  
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。 ' 9K4A'2[  
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。 $;9zD11  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct SiD [54OM  
R\L0   
template < typename T > mP1EWh|  
struct result_1 }RGp)OFY&  
  { jKOjw#N  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; y~&R(x~w  
} ; |@}Yady@C  
Ha U6`IP  
那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为: :RJ=f  
5`$.GV  
template < typename T > 8P wobln  
struct   ref +1K9R\  
  { kc0YWW Q-:  
typedef T & reference; S nMHk3(\  
} ; $1Lm=2;U  
template < typename T >  i7qG5U  
struct   ref < T &> mN_KAln  
  { 4t(V)1+  
typedef T & reference; m=Z1DJG  
} ; eiL  ;  
piZ0KA"  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: `iX~cUQ  
|<,!K;@  
template < typename T > MKad 5gD*<  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const @"`J~uK  
  { %;SOe9  
  return l(t) = r(t); [SluYmW  
} +Om(&\c(6  
可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。 vd@ _LcK  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 J/M_cO*U  
y4aW8J#  
有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么 aY^_+&&G  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: dS7?[[pg9  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 D ^ mfWJS  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 cx]&ae*  
最后的布局是: jQAK ?7':=  
                Add 7XE |5G  
              /   \ &_q&TEi  
            Divide   5 'USol<  
            /   \ #6])\  
          _1     3 R$'0<y8E*]  
似乎一切都解决了?不。 B(x$ Ln"y[  
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。 l;4},N  
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。 PD @]2lY(  
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: )qGw!^8  
67/&AiS?  
template < typename Right > <&n\)R4C1  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const eOZ0L1JM!  
Right & rt) const gNon*\a,-B  
  { _Y7uM6HL\  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); p[E}:kak_-  
} -Y#YwBy;M  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 [4V{~`sF  
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。 [25[c><:w"  
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。 }L.xt88  
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。 HPGMR4=ANS  
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。 o% ZtE  
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? 7J ~usF>A  
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: MHs2UN  
JXG%Cx!2}  
template < class Action > oDY $F%  
class picker : public Action S4/CL4=  
  { #nQZ/[|  
public : OK{_WTCe>  
picker( const Action & act) : Action(act) {} xPFNH`O&  
  // all the operator overloaded OH2Xxr[bQ  
} ; =(ULfz[:  
]8)nIT^EP  
Picker<T>继承自T,唯一的作用就是给T添加上了各种操作符的重载函数。 5PY,}1`  
现在所有参与行动的functor都要套上一层picker, _1被声明为 picker<holder>, 并且holder中所重载的操作符除了operator()之外全部被移到了picker内。而picker中的操作符重载的返回的functor也必须套上一个picker: V%F^6ds$]0  
3P{ d~2  
template < typename Right > =!rdn#KH  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const \>Y2I 4x<  
  { ![=C`O6K  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); |9YY8oT.  
} p 8,wr )  
=Q#} ,T  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > xgw[)!g^\  
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。 {+CW_ce  
q;&\77i$  
template < typename T >   struct picker_maker FerQA9K)x  
  { QnsD,F; /  
typedef picker < constant_t < T >   > result; oPSucz&s  
} ; gq[|>Rs75  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > ,e6n3]W8  
  { JI TQ3UL:W  
typedef picker < T > result; vrr&Ve  
} ; {Kn:>l$*7  
xign!=  
下面总的结构就有了: aS ]bTYJ'  
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。 z8HOig?  
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。 2g>4fZ  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 a[ Pyxx_K  
至此链式操作完美实现。 E-P;3lS~  
wc&%icF*cr  
lX^yd5M&f  
七. 问题3 ]njObU)[zr  
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。 =og5Mh,  
x|>N   
template < typename T1, typename T2 > gIGyY7{(s8  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const `zQ2 i}Uju  
  { tO0MYEx"  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); A 9 I5  
} @'go?E)f  
TvV_Tz4e  
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: yV;_]_EO  
60 D0z  
template < typename T1, typename T2 > Q-scL>IkCb  
struct result_2 $ {Y? jJ  
  { tOQ2947zk  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; 5u(,g1s}UZ  
} ; <1r#hFUUL  
;+d2qbGd  
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? #$vQT}  
这个差事就留给了holder自己。 R07 7eX  
    r]GG9si  
]r]=Q"/5  
template < int Order > P0 R8 f  
class holder; H0!W:cIS;l  
template <> ]yc&ffe%  
class holder < 1 > ="~yD[S  
  { teRK#: .P  
public : dvPK5+0W?  
template < typename T > Wq5Nc  
  struct result_1 @xKfqKoqg  
  { 7w}PYp1Z'~  
  typedef T & result; N0]C?+  
} ; /z'fFl^6O  
template < typename T1, typename T2 > 5somoV B  
  struct result_2 ,hMd xZJd  
  { 4z {jWNM)N  
  typedef T1 & result; a]JQZo1$  
} ; lCyBdY9n  
template < typename T > 33O O%rWi  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const y7iHB k"^:  
  { $2tPqZ>  
  return (T & )r; I.C,y\  
} -SyQ`V)T7N  
template < typename T1, typename T2 > i3bDU(GS  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const rn$LZE %  
  { #3fS_;G  
  return (T1 & )r1; 6),U(e%  
} puv/+!q  
} ; =f{)!uW<4  
Qyh_o  
template <> VLLE0W _]  
class holder < 2 > d&N[\5q  
  { {*#}"/:8K  
public : 4&)4hF  
template < typename T > hv]}b'M$  
  struct result_1 vdhwFp~Y  
  { WF'Di4   
  typedef T & result; 8-f2$  
} ; m+jW+  
template < typename T1, typename T2 > 0uw3[,I   
  struct result_2 pwu8LQ3b{O  
  { !YM;5vte+  
  typedef T2 & result; ,WvCslZ  
} ; >~+'V.CNW  
template < typename T > at N%csA0  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const kNqIPvuMr  
  { MLd*WpiI.  
  return (T & )r; am+'j5`Ys  
} N:4oVi@Je  
template < typename T1, typename T2 > HB/q v IzB  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const TbK;_pg  
  { [{K   
  return (T2 & )r2; ( E8(np  
} Ym]Dlz,o  
} ; y2_^lW%  
:)~idVlV  
,_G((oS40  
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> >。 QTy xx  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: /o/0 9K  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: <'Ppu  
<B3v4 f  
return l(i, j) = r(i, j); ?PpGBm2f*  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) Kuj*U'ed7t  
7 3 Oo;  
  return ( int & )i; E/<5JhI9~  
  return ( int & )j; :o2^?k8k&#  
最后执行i = j; TB oN8cB}  
可见,参数被正确的选择了。 ~|FKl%  
K3CTxU(  
*5Mg^}ZC5  
J)148/  
JGLjx"Y  
八. 中期总结 Ke 5fe#  
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: ?;q  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 Y{Yp N  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 vX9B^W||x  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor #]g9O?0$  
&efwfnG<  
{6/Yu: ;  
*E"OQsIl  
4ONou&T  
$@VQ{S  
九. 简化 ;|.~'':  
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。 ! u4'1jd[d  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 \[!k`6#t7  
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: o<pb!]1  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 G`Ix-dADJm  
  +-*/&|^等 =7*k>]o  
2. 返回引用。 vWGjc2_  
  =,各种复合赋值等 j/C.='?%  
3. 返回固定类型。 =m+'orJ1  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) iJ7?6)\  
4. 原样返回。 + A=*C  
  operator, .b3c n  
5. 返回解引用的类型。 v?9  
  operator*(单目)  e>FK5rz  
6. 返回地址。 *irYSTA$  
  operator&(单目) nMBKZ  
7. 下表访问返回类型。 qjtrU#n  
  operator[]  C0Oe$& _  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 G"xa"hGF  
  operator<<和operator>> EYLqg`2A  
6)@Y41H]C  
OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。 &+K:pU?[$  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: ?6m6 4{M  
0/vmj,&B(  
template < typename Left > 7,pn0,HI  
struct value_return 0_A|K>7  
  { oD@~wcMIT0  
template < typename T > M6X`]R'  
  struct result_1 xDJs0P4  
  { SF 7p/gG  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; @Yl&Jg2l'  
} ; :X66[V&eH  
u4W2 {  
template < typename T1, typename T2 > "1#piJ  
  struct result_2 ~boTh  
  { t9!8Bh<  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; *h H\H  
} ; +V N&kCx)  
} ; 4ox[,  
2v;F@fUB.  
[1 ?  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait 8}Qmhm`_j=  
sfN6ro  
下面我们来剥离functor中的operator() V>Zw" #Q  
首先operator里面的代码全是下面的形式: /W vgC)  
8 <~E;:  
return l(t) op r(t) ;QiSz=DyA  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) iaq+#k@V  
return op l(t) |KC!6<}T~9  
return op l(t1, t2) Pd~{XM,yfW  
return l(t) op C `>1x`n  
return l(t1, t2) op Jxq;Uu9  
return l(t)[r(t)] sXpA^pT"T  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] 65~X!90k  
>7fNxQ  
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: ~0^d-,ZD5  
单目: return f(l(t), r(t)); h"/y$  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); ly8IrgtKy  
双目: return f(l(t)); }kCaTI?@#  
return f(l(t1, t2)); :M |<c9I  
下面就是f的实现,以operator/为例 qZcRK9l]F1  
mfI>1W(  
struct meta_divide [ITtg?]F  
  { R)<PCe`vf  
template < typename T1, typename T2 > 5V{> 82  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) $z"1&y)  
  { gXQ s)Eyv  
  return t1 / t2; $N[R99*x8  
} (9_O ||e e  
} ; ^1b/Y8&8A  
JxV 0y  
这个工作可以让宏来做: m7F"kD  
bH7 lUS~  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ Y >83G`*}b  
template < typename T1, typename T2 > \ I|SQhbi  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; XEB1%. p  
以后可以直接用 ';\v:dP  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) &t1Uk[  
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 saj%[Gsy  
(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。。。) `F^~*FnR,B  
uE}A-\G  
{tN?)~ZQ  
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 WqHsf1? N  
%+{[%?xh  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > N1vPY]8  
class unary_op : public Rettype T08SGB]  
  { gZ^'hW-{  
    Left l; p;Lp-9H\33  
public : Hkv4^|  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} .wb[cCUQ  
S]O0zv^}  
template < typename T > $BPTk0Y  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const @rV|7%u  
      { SdJGhU  
      return FuncType::execute(l(t)); 9 :ubPqt  
    } ==?!z<I.d  
|BC/ERms  
    template < typename T1, typename T2 > A0@E^bG  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const (:spA5  
      { p:/#nmC<  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); &Oxf^x["]  
    } 3om_Z/k  
} ; ZITic&>W  
^tFbg+.  
KbcmK( `_  
同样还可以申明一个binary_op ]m(C}}  
CHojF+e  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > I_k!'zR[N  
class binary_op : public Rettype cu~\&3 R  
  { lQ]8PR t8  
    Left l; K!\$MBI  
Right r; V?0Yzg$sy  
public : ]nM 2J}7  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} Wt,t5  
#AN]mH  
template < typename T > B}&9+2M  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const v"K #  
      { q5UD!& W  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); n$03##pf  
    } A'=,q  
h,(f3Ik0O  
    template < typename T1, typename T2 > ^s;xLGl]  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const *2(W`m  
      { ,2R7AHk  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); TB@0j ;g  
    } {+SshT>J  
} ; P#ro;3S3y  
qIC9L"I  
WCpCWtmy  
很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮 jMP!/t :w  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 a(a 2xa  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) f-BEfC,}'  
那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。 @|i f^  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! "7. lsL5  
如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。 Ny6 daf3f  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 Ol@ssm  
这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan) t V:oBT*  
下面是修改过的unary_op bFv,.(h'  
^hN.FIzM  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > J,&B   
class unary_op ^G*zFqa+`  
  { 5{esL4k  
Left l; #@v$`Df<  
  GcpAj9  
public : 5J1q]^  
M;$LB@h  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} TA"4yri=7x  
[Up0<`Q{I_  
template < typename T >  uK_R#^  
  struct result_1 D rMG{Yiu  
  { }iZ>Gm '5  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; s&gzv=v  
} ; ifYC&5}SI  
,m08t9F  
template < typename T1, typename T2 > p`CVq`k  
  struct result_2 B/n/bi8T  
  { RhPEda2  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; :9=J=G*  
} ; Q 6)5*o8n  
L( B(x>w  
template < typename T1, typename T2 > 33*NgQ;&~'  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const $h()% C7s  
  { p^(gXzW  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); Z`9yGaTO  
} .Y^UPxf@  
YcQ3 :i  
template < typename T > U&\2\z3{  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const `Qrrnq  
  { v)VhR2d3  
  return OpClass::execute(lt(t)); </%n:<z4  
} !K~L&.\T  
j_I  
} ; @|1/yQgi  
\kQ@G  
)HFl 0[vT  
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 TfFuHzZZ  
好啦,现在才真正完美了。 _Q $D6+  
现在在picker里面就可以这么添加了: R=/6bR57  
L 2Z9g`>  
template < typename Right > 1,/L&_=_A  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const m$UrY(6d  
  { {Yp;R  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); Z#i5=,Bk  
} ! 54(K6a[  
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。 ,M)NC%0X  
bns([F  
#;#r4sJwU  
L+b"d3!G&%  
&M6cCT]&M  
十. bind y9>?  
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。 2|8&=K /  
先来分析一下一段例子 2S{IZ]  
sXmZ0Dv  
2Q/#.lNL  
int foo( int x, int y) { return x - y;} qDPpGI-Y2e  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 Ijs"KAW ?  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 u3Jsu=Nx-  
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。 ^&|$&7  
我们来写个简单的。 |RdiM&C7  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: n5yPUJK2L6  
对于函数对象类的版本: !N:: 1c@C  
@rh1W$  
template < typename Func > %~ROV>&  
struct functor_trait ST^@7f_  
  { %NI'PXpI  
typedef typename Func::result_type result_type; N;.cZp2  
} ; LhM{d  
对于无参数函数的版本: 6Ee UiLd  
9m:qQ1[\  
template < typename Ret > 3}}#'5D  
struct functor_trait < Ret ( * )() >  9kkYD  
  { GsG9;6c+u  
typedef Ret result_type; 'za4c4b*u  
} ; :<`hsKy&  
对于单参数函数的版本: 'aWzam>  
<<Fk[qMA  
template < typename Ret, typename V1 > wJ| wAS  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > B_B~Y8=3`  
  { xP1`FSO8=  
typedef Ret result_type; #&hu-gMV  
} ; _DAAD,'<a  
对于双参数函数的版本: TAbC-T.EV  
n,Z B-"dW  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > k?Bc^7l:  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > Dyx3N5?C  
  { ON$^_l/c  
typedef Ret result_type; &f\ng{  
} ; Q\>Kd N{  
等等。。。 p:,(r{*?  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy b ~Qd9 Nf  
Tn# >"Ag  
template < typename Func > igV4nL  
struct func_return FDHa|<oz  
  { D:uBr|('  
template < typename T > _a"\g9{%*  
  struct result_1 415 95x:  
  { FL 5tIfV+  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; Ve4!MM@ti  
} ; U 9?!|h;7  
\mt0mv;c  
template < typename T1, typename T2 > d45JT?qg&  
  struct result_2 ?1I0VA']  
  { R ks3L  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; h4xRRyK  
} ; IEB|Y  
} ; O?ZCX_R:L  
!50Fue^JM  
=9oN#4mWK  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 s -Mzl?o  
?hu$  
template < typename Func, typename aPicker > %h ?c  
class binder_1 j}=$2|}8{  
  { kpkN GQ2  
Func fn; mn=G6h T}W  
aPicker pk; (+Yerc.NQt  
public : Jmln*,Ol7  
&}1PH% 6  
template < typename T > Xm7Nr#  
  struct result_1 HDyus5g  
  { K4vl#*qn  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; O;qerE?i`  
} ; X9f!F2x  
Q<y&*o3YF|  
template < typename T1, typename T2 > eeuTf  
  struct result_2 %#rH~E  
  { /=x) 9J  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; +3 2"vq)_  
} ; Og`6>?>97  
zL @ZNH  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} pZ/aZg1Ld  
/x6,"M[97  
template < typename T > D]9I-|  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const -Fodqq@,  
  { +h6c Aqm]  
  return fn(pk(t)); 05zBB  
} i;1aobG  
template < typename T1, typename T2 > bBkF,`/f$  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const :[iWl8  
  { `0tzQ>ZQq  
  return fn(pk(t1, t2)); h Znq\p~  
} hsVf/%  
} ; @<ba+z>"~4  
r/E;tm [\  
s@sr.'yU  
一目了然不是么? /q4<ZS#  
最后实现bind z?HP%g'M~  
Y~T;{&wi  
K.cMuh  
template < typename Func, typename aPicker > H|4O`I;~(  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) n"dC]&G'  
  { 5FJ<y"<6  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); ZZf-c5 g  
} 3,8>\yf`  
5MH\Gq e7  
2个以上参数的bind可以同理实现。 ?Sj3-*/?  
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。 SU.T0>w  
Si#b"ls'  
十一. phoenix (~P b,Q  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: 5!r?U  
!M&L<0b:7e  
for_each(v.begin(), v.end(), 9-Bp=M  
( /O1r=lv3Z  
do_ m}] bP  
[ @Y'BqDFlZ  
  cout << _1 <<   " , " LL+ROX^M  
] >A#wvQl7   
.while_( -- _1), 0^4uZeW?  
cout << var( " \n " )  9x/HQ(1  
) 3jIi$X06  
); oHkF>B [  
?b0VB  
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: MR/jM@8  
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 (MiEXU~v  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 j?ihUNY!+  
那么我们就照着这个思路来实现吧: jN:!V t  
yjODa90!G  
7@u0;5p|  
template < typename Cond, typename Actor > =(ts~^  
class do_while OPR+K ?  
  { C`c;I7  
Cond cd; r>1M&Y=<  
Actor act; [?mDTD8zU  
public : $\l7aA5~  
template < typename T > TTaSg\K  
  struct result_1 #(C2KRRiA  
  { HDU tLU d  
  typedef int result_type; Ml` f+$  
} ; EOu\7;kE9  
6CBk,2DswI  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} L;=:OX 0  
& IVwm"  
template < typename T > [H5TtsQ[  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const TN}YRXtW+  
  { ]q DhGt  
  do aJlSIw*Q,  
    { Be+CV">2  
  act(t); zXQ o pQ1  
  } ">]v'h(s  
  while (cd(t)); [Q &{#%M  
  return   0 ; N"MuAUB:K  
} pqO}=*v@  
} ; 2Q`@lTUv  
_4iTP$7[  
ZcgSVMqEX  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). @e#eAJhU  
代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。 :SilQm*Pl  
其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。 AK\X{>$a!  
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。 keNPlK%>  
下面就是产生这个functor的类: mHjds77e  
S~fQ8t70  
$e#p -z  
template < typename Actor > l\7NR  
class do_while_actor A2VN% dB  
  { K2,oP )0.Y  
Actor act; Xxcv 5.ug  
public : :nYl]Rm  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} #W,BUN}  
_sIhQ8$:  
template < typename Cond > B`)o?GcVN  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; }18}VjC!  
} ; K 0RY2Hiw  
.a\b_[+W  
09<O b[%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。 Ql sMMIax  
最后,是那个do_ Dk4Jg++  
+HNY!fv9  
XYIZ^_My  
class do_while_invoker [8AGW7_  
  { |i'V\" hW  
public : p_S8m|%  
template < typename Actor > 4`5jq)  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const Jr m<u t  
  { AVyO5>w  
  return do_while_actor < Actor > (act); v;" [1w}  
} vt}+d StUm  
} do_; 8qL*Nf  
dABmK;  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? g#qt<d}j  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 @ROMHMd}  
最后来说说怎么处理break和continue @0A7d $J(  
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。 @mBZu!,  
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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