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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda ^^ >j2=  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 3Z0ez?p+5  
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, Ei>.eXUD5  
RE._Ov>  
} H#C<:A  
t@X{qm:%Z  
  class filler 8'WoG]E_  
  { r:{;HM+  
public : oYx4+xH/  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} <C1w?d$9I  
} ; / R-1s  
wjtFZGx&  
{Jbouj?V!  
这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决: xAwP  
"2 \},o9  
hTc :'vq  
^O0trM>h-  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); >o:y.2yCe  
953GmNZ7  
vzX%x ul  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 &s#OiF8  
|@W|nbAfX  
J,G/L!Bp  
.R^R32ln  
二. 战前分析 M{z&h>  
首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。 u+lNcyp"MW  
开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码 @[LM8 @:  
G^ShN45   
vRkVPkZ6|  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); V~#8lu7;  
  /* --------------------------------------------- */ y$Fk0s*>  
vector < int *> vp( 10 ); |zbM$37 ?k  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); *j~ObE_y  
/* --------------------------------------------- */ + L [a  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); ?`= <*{_o  
/* --------------------------------------------- */ 'QSj-  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); bV$g]->4e  
  /* --------------------------------------------- */ xLdkeuL[%  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); %MCJ%Ph  
/* --------------------------------------------- */ &8;Fi2}(L  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); f4O}WU}l{s  
g-pEt#  
M1z ?E@kz  
<<DPer2  
看了之后,我们可以思考一些问题: .PD_Vv>C/>  
1._1, _2是什么? B.A;1VE5  
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。 qP[_!C.  
2._1 = 1是在做什么? FwE<_hq//  
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。 v4qpE!W27~  
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。 #/"Tb ^c9  
E]Q d5l  
WN $KS"b6}  
三. 动工 ),>whCtsI  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: /hur6yI8  
}ssP%c]  
_WGWU7h  
~ #jnkD  
template < typename T > kXWC o6?  
class assignment PYwGGB-  
  { :IO"' b  
T value; _'|C-j`u$  
public : 9ec>#Vxx  
assignment( const T & v) : value(v) {} z57q |  
template < typename T2 > t*`G@Nj  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } Z,-J tl  
} ; UGxF}Q  
x*!*2{  
Y .E.(\  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 ]DUmp6  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment &lo<sbd.  
wE -y4V e  
B qo#cnlG  
G%junS'zt  
  class holder usNq]  
  { ec,Bu7'8  
public : Qe0?n  
template < typename T > _H@8qR  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const (QdLz5\  
  { cSBS38>  
  return assignment < T > (t); B1j^qoC.5  
} cm8co  
} ; g,G{%dGsk  
V`0Y p  
iA|n\a~ny,  
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: B~E>=85z  
NxzAlu  
  static holder _1; </B:Zjn  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 %EYh*g{G  
yO/'}FD  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); g7w#;E  
而不用手动写一个函数对象。 *'BI=* `  
pJ x H  
q&&uX-ez5W  
 T4J WZ  
四. 问题分析 N3V4Mpf  
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。 <O41 M\,  
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。 QO>)ug+  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 _7R6%^  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 /IG3>|R  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 np\*r|U  
7CCSG{k  
五. 问题1:一致性 a *bc#!e  
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?| rcf#8  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 *o6QBb  
MH]?:]K9V  
struct holder 'X\C/8\  
  { 5>:p'zI  
  // uG/b Cb+V  
  template < typename T > ;xSlRTNT=6  
T &   operator ()( const T & r) const ug/P>0  
  { MM~4D  
  return (T & )r; a ~k*Gd(  
} MIu'OJ"z~  
} ; R0yp9icS  
_$mS=G(  
这样的话assignment也必须相应改动: PKev)M;C+  
k#2b3}(,  
template < typename Left, typename Right > Qqd+=mgc  
class assignment eH9-GGr  
  { QZ5%nJme_  
Left l; FC4hvO(/m  
Right r; PkOtg[Z  
public : ZC&~InN  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} /AIFgsaY  
template < typename T2 > ?U,XyxN  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } yn2k!2]&T<  
} ; U9Lo0K  
tbB.n  
同时,holder的operator=也需要改动: t?p>L*  
v){X&HbP  
template < typename T > 9Z:pss@  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const ?'$} k  
  { 08$l=  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); "-Uqv@  
} @ 3b-  
hAB:;r XlI  
好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。 3ZAzv en  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 I^O`#SA(  
x&gS.b*  
return l(rhs) = r; ?`B6I!S0[  
在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。 +7t:/_b~  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: 'fIG$tr9X  
AVp"<Uv  
template < typename Tp > ?o(Y\YJf  
class constant_t fM<g++X  
  { MENrP5AL  
  const Tp t; \qbEC.-K  
public : |H8UT S X+  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} qjRp5  
template < typename T > =V^8RlBi  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const P1ynCe  
  { w.Kp[  
  return t; w'Jo).OW~  
} =Y R+`[bfI  
} ; n(\VP!u5r  
)<L?3Jjt5  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 0urM@/j+  
下面就可以修改holder的operator=了 Eqh&<]q  
+B OuU#  
template < typename T > 68!=`49r>  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const Z15b'^)?9  
  { h='@Q_1Sb  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); <gSZ<T  
} .Tc?9X~4  
}}v28"\TA  
同时也要修改assignment的operator() BeM|1pe.  
!7uFH PK-  
template < typename T2 > H.TPKdVX  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } ;4(FS  
现在代码看起来就很一致了。 V[">SiOg  
1L.yh U\  
六. 问题2:链式操作 -GL-&^3IjH  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 f>+:UGmP  
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。 oz?6$oE(bt  
事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。 M+\LH  
比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。 ;Z#DB$o\  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct cK2Us+h  
S]DYEL$  
template < typename T > g8;JpPw  
struct result_1 SZC1$..2T  
  { 5,?Au  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; j=w`%nh4"f  
} ; sKOy6v  
QLyBP!X-  
那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为: PciiDh~/  
ON$-g_s>)  
template < typename T > tJ9`Ys  
struct   ref 3Y=?~!,Jk  
  { q0QB[)AP  
typedef T & reference; 1)h+xY  
} ; p"/B3  
template < typename T > *mXs(u  
struct   ref < T &> n&}ILLc  
  { #)$@Kvm  
typedef T & reference; t>%J3S>'ZV  
} ; ' |K408i   
~D\ V!  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: !4 G9`>n  
nK|WzUtp  
template < typename T > ZIM 5$JdCv  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const =ZN~*HLl}  
  { ]+i~Cbj  
  return l(t) = r(t); i^DZK&B@u  
} {KalVZX2R  
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。 fwi( qx1=}  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 EXYr_$gRs  
W%cJ#R[o  
有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么 g"L$}#iTsl  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: fRd^@@,[  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 XqTDLM&  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 |0/~7l  
最后的布局是: ~!W{C_*N  
                Add _8"%nV  
              /   \ AIFI@#3  
            Divide   5 6'qC *r   
            /   \ m%km@G$  
          _1     3 TwXqk>J  
似乎一切都解决了?不。 YV>]c9!q  
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。 V3$Yr"rZ;  
如何简化这个问题呢?我们不妨假定,任意一种操作符的functor,都能够产生任意一种操作符的functor,这样,每一种操作符的functor都拥有一样的产生方案。如果某种转换确实是不合法的(例如:A/B=C无论如何也不可能合法),那么在试图产生新functor的时候会出现编译错误。幸好C++的模版是如果不使用就不编译的,因此这种编译错误不会干扰到正常的使用,这正是我们所要的。 IPT\d^|f  
OK,我们的方法呼之欲出了。既然所有的functor都具有一样的产生方案,那么不如大家都不要实现,等到最后统一的在所有的functor里面加上这么一系列的产生代码吧。例如,如果要添加从某functor XXX到operator=的functor的产生代码: <Xr {1M D  
J.QFrIB{]+  
template < typename Right > DJf!{:b)  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const ];1Mg  
Right & rt) const m`Ver:{  
  { 8z h{?0  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); m dTCe HX  
} vMV}M%~  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 2bk~6Osp  
XXX指的是原来的functor的类型,picker_maker<T>是一个类型变换的trait,如果T是一个常量,那么他会返回constant_t<T>,否则返回T本身。 pT`oC&  
因此如果该函数声明在assignment的内部,那么就实现了连等,如果声明在的dereference(解引用)的内部,就允许(*A = B)的行为发生。 O o+pi$W  
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。 UMbM3m=\  
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。 ^5 sO;vf  
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? v5;V$EGD&  
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: f?A1=lm~  
|[}!E/7>b  
template < class Action > I ;Sm<P7*  
class picker : public Action ? @Y'_f  
  { <wZ2S3RNA  
public : &%Lps_+fJ  
picker( const Action & act) : Action(act) {} Akbt%&  
  // all the operator overloaded Ma,2_oq+  
} ; ^xwnX=Np  
usR: -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。 e1 j3X\ \  
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: u 6(O;  
(}u2) 9  
template < typename Right > ]l WEdf+  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const _c 4kj  
  { $ RDwy)9  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); x2bKFJ>e@  
} ;NHZD  
!w8t`Z['  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > i/%+x-#  
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。 6RLYpQ$+  
S3iXG @  
template < typename T >   struct picker_maker ~S,R`wo  
  { d/O~"d  
typedef picker < constant_t < T >   > result; eJ JD'Z  
} ; N1 }#6YNw  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > [Grd?mc#  
  { As;@T$G  
typedef picker < T > result; Gb\Nqx(  
} ; N%k6*FBp~  
>vPDF+u  
下面总的结构就有了: %&RF;qa2xu  
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。 '518S"T @  
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。 }j/($,  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 0'IV"eH2  
至此链式操作完美实现。  a9ko3L  
s^{hdCCl67  
q*|H*sS  
七. 问题3 3:Mq4 0]x  
如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。 9Q<8DMX^  
McRAy%{z  
template < typename T1, typename T2 > avmuI^LLs  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const D+Ke)-/  
  { 'Olp2g8=  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); ;wi}6rF%[i  
} O]\6Pv@N  
b1(7<o  
很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2: #E?TE  
i|]Kw9  
template < typename T1, typename T2 > H\Y5Fd9)  
struct result_2 7*9a`p3w  
  { HH-A\#6J  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; 5/vfmDt3'G  
} ; q`HuVilNH  
''{REFjK7  
显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢? 6`>WO_<z  
这个差事就留给了holder自己。  `UC  
    ;"}yVV/4  
6zmt^U   
template < int Order > RObo4  
class holder; G E=J Y  
template <> n9 LTrhLqp  
class holder < 1 > [1-1^JY  
  { #JmVq-)  
public : c>_tV3TDA  
template < typename T > LW={| 3}  
  struct result_1 5`TbM  
  { !Ez5@  
  typedef T & result; 2 L>;M  
} ; V`/ E$a1&  
template < typename T1, typename T2 > w\"~ *(M  
  struct result_2 k<.$7Pl3U  
  { zTgY=fuz  
  typedef T1 & result; Fgx{ s%&-  
} ; B3+9G,or  
template < typename T > 03ol6y )C  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const Dl a }-A:  
  { `D44I;e^1;  
  return (T & )r; jL }bGD  
} U$*AV<{%   
template < typename T1, typename T2 > nx   
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const }Y}f7 3-|  
  { -YDA,.Ic?  
  return (T1 & )r1; fH-fEMyW  
} [>2iz  
} ; R[C+?qux  
zBQV2.@  
template <> 'YKzs;y$  
class holder < 2 > {\1:2UKkr  
  { ~.Wlv;  
public : >>cb0fH5  
template < typename T > 2)~`.CD?L  
  struct result_1 _#UiY ffa*  
  { `D%U5Jb  
  typedef T & result; Qe[ejj1o:  
} ; ]C;X/8'Jf5  
template < typename T1, typename T2 > `rLcJcW  
  struct result_2 ]9 JLu8GO  
  { 5*O*p `Ba  
  typedef T2 & result; z#[PTqD-_  
} ; Y>/T+ub  
template < typename T > qa\e`LD%Y  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const !K8Kw W|X  
  { ]c9\[Kdq}H  
  return (T & )r; u ?-|sv*  
} CN{xh=2qY[  
template < typename T1, typename T2 > ;u8a%h!  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const e=cb%  
  { ;p(I0X  
  return (T2 & )r2; 2zV{I*  
} |JL?"cc  
} ; y}F;~H~P  
YYN'LF#j  
H|IG"JB  
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> >。 3'7]jj  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: Ud_7>P$a  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: YMU2^,3  
M!/!*,~  
return l(i, j) = r(i, j); g8SVuG<DI\  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) 9+iz+  
7BS5Eq B=  
  return ( int & )i; UhKd o  
  return ( int & )j; +8|9&v`  
最后执行i = j; (KLhF  
可见,参数被正确的选择了。 ~n~j2OE  
j"s7P%  
.iC!Ttr  
w:pPd;nz0Y  
SHYbQF2  
八. 中期总结 b8 E{~z  
目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事: WfXwI 'y  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 I&6M{,rnM  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 *iN5/w{VG  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor ;:,U]@  
Sy/Z}H  
y9N6!M|'y  
xi<yB0MoA  
%L|xmx!c  
sU+8'&vBp  
九. 简化 Uc, J+j0F  
很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。 y`i?Qo3  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 ' <?=!&\D  
首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种: e*y l_iW  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 Q;s {M{u  
  +-*/&|^等 1bFGoLAEFl  
2. 返回引用。 RrT`]1".  
  =,各种复合赋值等 x_x_TEyyh  
3. 返回固定类型。 0 @um  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) &Hyy .a  
4. 原样返回。 w~q ]&  
  operator, \:g\?[  
5. 返回解引用的类型。 '1rGsfp6In  
  operator*(单目) 1G6 \}El95  
6. 返回地址。 +w7U7" xQ  
  operator&(单目) ts% n tnvI  
7. 下表访问返回类型。 +\*b?x  
  operator[] 4TI`   
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 6<9}>Wkf  
  operator<<和operator>> _#1EbvO*l  
~ MsHV%  
OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。 eso-{W,D  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: j sD]v)LB  
bIlNA)g  
template < typename Left >  iDx(qdla  
struct value_return +_kA&Q(t  
  { spTz}p^\O  
template < typename T > *p=enflU  
  struct result_1 #jzF6j%G  
  { JS/ChoU  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; /CH]'u^j  
} ; T*gG <8  
o>nw~_ H\  
template < typename T1, typename T2 > /E2P  
  struct result_2 7W*a+^   
  { XjCx`bX^<  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; :?j=MV  
} ; :nR80]  
} ; }K@m4`T  
)-o jm$  
B'Jf&v  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait 4:S]n19nq  
&ds+9A  
下面我们来剥离functor中的operator() xJAQ'ANr  
首先operator里面的代码全是下面的形式: kI9I{ &J&  
}!{R;,5/n  
return l(t) op r(t) \<(EV,m2  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) n$XEazUb0N  
return op l(t) :4-,Ru1C"  
return op l(t1, t2) +Adk1N8  
return l(t) op ^ >&#F[aT  
return l(t1, t2) op 1pg#@h[|t  
return l(t)[r(t)] \q*-9_M  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] @"BhKUoV$K  
X(eW+,H  
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: S[2?,C<2=  
单目: return f(l(t), r(t)); ~Kt1%&3{a?  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); /V{UTMSz  
双目: return f(l(t)); >e& L"  
return f(l(t1, t2)); gKl9Nkd!R  
下面就是f的实现,以operator/为例 Sgv_YoD?-  
l*OR{!3H$  
struct meta_divide -b{<VrZ  
  { cD6^7QF  
template < typename T1, typename T2 > W7'<Jom|?  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) ']>9 /r#  
  { ?}v/)hjp=?  
  return t1 / t2; 99`w'Nlk  
} [U",yN]d  
} ; 343d`FRa}  
DO *  
这个工作可以让宏来做: +v 3: \#  
Su7N?X!  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ LEeA ,Y  
template < typename T1, typename T2 > \ i!}6FB Z  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; Axns  
以后可以直接用 S<NK!89  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) akt7rnt?i  
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 hrq% {!Z  
(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。。。) m7y[Y  
;5L^)Nyd  
GC7WRA  
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 qzJ<9H  
8U(o@1PT  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > d4BzFGsW  
class unary_op : public Rettype %Z<{CV  
  { Q&vdBO/  
    Left l; ~G@YA8}  
public : MTCfs~}m  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} tB"9%4](  
{&>rKCi  
template < typename T > 2b"DkJj'  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const Cs[ d:T  
      { f$\ O:E=  
      return FuncType::execute(l(t)); &K60n6q{aQ  
    } _qf39fM;\  
/q\e&&e  
    template < typename T1, typename T2 > & nXE?-J  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ObEz0Rj  
      { z2t+1 In,  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); hXth\e\[{`  
    } jzJTV4&zjs  
} ; m N}szW,  
{eI'0==  
t4#gW$+^?H  
同样还可以申明一个binary_op eGq7+  
6QY;t:/<  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > P9'` 2c   
class binary_op : public Rettype ~qeFSU(  
  { tF} ^  
    Left l; ,G%UU~/a  
Right r; Ve|:k5z  
public : f0 sGE5  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} D)ri_w!Q  
M)+pH  
template < typename T > s+lBai*#  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ]}N01yw|s  
      { EZ .3Z`  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); [z2UfHpt~  
    } 3._ ep  
<A)M^,#o  
    template < typename T1, typename T2 > aqI"4v]~b  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const  A\Ib  
      { $xZ ~bE9  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); !Yb !Au[  
    } U[f00m5{HV  
} ; xt5/`C  
`R8&(kQ  
tj@(0}pi4  
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 e9KD mX_  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 )ciP6WzzbI  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1)  rvd $4l^  
那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。 )/::i O&$:  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! (~^fx\-S  
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。。。 lfc&#G i3  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 7amVnR1f  
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) v{a%TA9-  
下面是修改过的unary_op H\ejW@< ;h  
Cr7Zi>sd<!  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > ~%/Rc`  
class unary_op !|&|%x6@  
  { ):! =XhQ  
Left l; aP  
  c,2& -T}  
public : v<!S_7h  
8~o']B;lJ  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} Res U5Ce~  
!lgL=Ys(  
template < typename T > H>EM3cFU  
  struct result_1 TBBnsj6e  
  { {'O><4  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; SO0\d0?u  
} ; $~G,T g  
(E0   
template < typename T1, typename T2 > .r<a Py$  
  struct result_2 h4pS~/  
  { { ] R'U/  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; XA2Ld  
} ; NZq-%bE  
ccuGM WG*  
template < typename T1, typename T2 > .c"nDCFVR  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ^}=)jLS  
  { y d 97ys  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); `-L?x2)U  
} dM-cQo:  
1(?4*v@B  
template < typename T > .zO2g8(VR  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const c1'@_Is  
  { X,|8Wpi=  
  return OpClass::execute(lt(t)); FXof9fa_B  
} YJ _eE  
C$y6^/7)  
} ; !2LX+*;  
K&|h%4O  
RehmVkT  
该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug ^Pn|Q'{/p  
好啦,现在才真正完美了。 O^@8Drgc  
现在在picker里面就可以这么添加了: x4'@U<  
7s|'NTp  
template < typename Right > I@'[>t  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const 6Xvpk1  
  { ]<f)Rf">:`  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); a$My6Qa#  
} K|P0nJT  
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。 D|LO!,=b  
y7,fFUKl  
p&<Ssc  
U6]#RxH  
buGBqx[  
十. bind I a&*JYM[  
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。 n$/|r  
先来分析一下一段例子 F(G..XJQ  
0WUBj:@g  
k)p` x"To  
int foo( int x, int y) { return x - y;} B@,r8)D  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 .q@?sdGD  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3  q#K{~:  
可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。 vhrf89-q  
我们来写个简单的。 ) O0Cz n  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: KUI{Z I  
对于函数对象类的版本: B5lwQp]  
%~LY'cfPse  
template < typename Func > uBm"Xkxe|w  
struct functor_trait |#TU"$;  
  { @?,x3\N-  
typedef typename Func::result_type result_type; 8 1,N92T5  
} ; sl'4AK~\  
对于无参数函数的版本: hg)Xr5>  
9z7_D_yN2  
template < typename Ret > >ED;_L*_o  
struct functor_trait < Ret ( * )() > sf> E  
  {  >G]JwO  
typedef Ret result_type; Ebnb-Lze,  
} ; 7H6Ts8^S  
对于单参数函数的版本: 0j$\k|xFXZ  
gX}'b\zxC  
template < typename Ret, typename V1 > ;2f=d_/x  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > n1-p/a.  
  { ^)AECn  
typedef Ret result_type; V*p[6{U0  
} ; n ay\)  
对于双参数函数的版本: HsCL%$k  
voa)V 1A/]  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > O=0p}{3l  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > 5GsmBf$RUb  
  { TDh)}Ms  
typedef Ret result_type; +IdM|4$\1  
} ; q)q 3p  
等等。。。 d<m;Q}/l&h  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy F @PPhzZ  
^{Y,`F  
template < typename Func > */aY $aWv  
struct func_return .n 9.y8C  
  { V._-iw]v  
template < typename T > 9 [eiN  
  struct result_1 $@AJg  
  { +:KZEFY?<  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; i).%GMv*r  
} ; V+gZjuN$  
U2VEFm6  
template < typename T1, typename T2 > uyj!$}4  
  struct result_2 XcJ5KTn  
  { pS?D~0Nb  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; {wS i?;[Gq  
} ; 7e<=(\(yl  
} ; *p{p.%Qs:  
i$Y#7^l%k  
o@Ye_aM~?Y  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 1[egCC\Mo_  
)."ob=m  
template < typename Func, typename aPicker > 1$*8F  
class binder_1 MK#   
  { /X}1%p  
Func fn; W~ yb>+u  
aPicker pk; Gs: g  
public : 1 iH@vd  
']}-;m\  
template < typename T > q!z?Tn#!jd  
  struct result_1 s< tG  
  { u Kx:7"KD  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; }8O9WS  
} ; }&v}S6T  
L$ T2 bul  
template < typename T1, typename T2 > ,EQ0""G!  
  struct result_2 Y>$5j}K  
  { e~vO   
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; <&eJIz=  
} ; `,O7S9]R+  
{z oGwB  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} 6#=Iv X4  
1hbQ30  
template < typename T > eaRa+ <#u  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const S'x ]c#  
  { rJ /HIda  
  return fn(pk(t)); o$ @/@r  
} `I7s|9-=  
template < typename T1, typename T2 > a~KtH;7<  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const IADSWzQ@  
  { B>u`%Ry&  
  return fn(pk(t1, t2)); 8@3=SO  
} ` nX, x-UM  
} ; )!(gS,  
<$A,|m  
>MYxj}I4{z  
一目了然不是么? ^B.Z3Y  
最后实现bind -^NW:L$|  
RE!WuLs0"  
+*.*bo  
template < typename Func, typename aPicker > )Kx.v'  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) 8GkWo8rPk  
  { {aE[h[=r  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); u6C_*i{2  
} fw%p_Cm  
C:1(<1K  
2个以上参数的bind可以同理实现。 a`Bp^(f}  
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。 AO<T6 VK  
dV$[O`F* b  
十一. phoenix a"s2N%{  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: 091m$~r*  
O72g'qFPE  
for_each(v.begin(), v.end(), +v/y{8Fu  
( DN^+"_:TB  
do_ =p|IWn{P  
[ 3[#^$_96b  
  cout << _1 <<   " , " :[a*I6/^  
] F- kjv\  
.while_( -- _1), j+!u=E  
cout << var( " \n " ) '@t,G,FJ  
) w/NT 5  
); _;}$/  
} W]A`-Jv  
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: zFOtOz`9H  
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 >s%Db<(P=  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 WvU[9ME^)  
那么我们就照着这个思路来实现吧: X -1r$.  
LR&MhG7  
J_F\cM   
template < typename Cond, typename Actor > -3(*4)h7  
class do_while MTt8O+J?P~  
  { +.djC3^:  
Cond cd; J5a8U&A  
Actor act; <xBL/e %  
public : +;+G+Tn  
template < typename T > D*UxPm"pw  
  struct result_1 $.C\H,H  
  { H@- GYX"4  
  typedef int result_type; QXj#Brp  
} ; ~{DJ,(N"n  
{"jtR<{)  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} @o[ZJ4>*  
m 70r'b]  
template < typename T > Z6B$\Q5Od  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const R1JD{  
  { ~v&Q\>'  
  do B\D)21Ik}%  
    { XK~HfA?  
  act(t); USART}Us4  
  } jR\pYRK  
  while (cd(t)); ,'C*?mms  
  return   0 ; [vI ;A !  
} 9@qkj 4w  
} ; &CRgi488b  
o0AT&<K  
+M.BMS2A<l  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). m +A4aQ9  
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。 )E9c6'd  
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。 O<fy^[r:`  
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。 ]9_tto!/  
下面就是产生这个functor的类: 1.%|Er 4  
]U@~vA#''  
h5P ]`r  
template < typename Actor > vo E t\H  
class do_while_actor yIiVhI?X  
  { = 1veO0  
Actor act; iB99.,o-&  
public : zw'%n+5m  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} V+D<626o  
it{Jd\/hR  
template < typename Cond > {'alA  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; ftmP dha%+  
} ; bOU"s>?  
Sa)sDf1+`  
(k+*0.T&?  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 1q=Q/L4P  
最后,是那个do_ _{):w~zi  
|WUM=g7PC  
OL_#Uu  
class do_while_invoker h [Sd3Z*  
  { iWWtL  
public : 6RIbsy  
template < typename Actor > ; Ows8  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const z-3.%P2g  
  { +hKU]DP2;  
  return do_while_actor < Actor > (act); "Plo[E  
} ?!m\|'s-  
} do_; nGX3_-U4  
{nM1$  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? |[r7B*fw  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 VZ IY=Q>g  
最后来说说怎么处理break和continue =x?WZMO  
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。 ;d>n2  
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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