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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda |[xi"E\  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 23+>K  
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, k%uRG_  
SkN^ytKE  
e?F r/n  
Ik~5j(^E-  
  class filler -@AGQ+e  
  { F5)Ta?3|"<  
public : im*XS@Uj  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} =g?r.;OO  
} ; C$rZn%dp(  
!'n+0  
OhIUm4=|$  
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: Br-bUoua  
{T.$xiR  
T*LbZ"A  
TS@EE&Wq  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); [gD02a: u  
LP.-  
@bS>XWI>  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 gl00$}C  
gM_Z/$  
A9F&XF7{  
ZH.l^'(W  
二. 战前分析 vFy /  
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。 MI<hShc\  
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 iZ)7%R?5  
4 YI,:  
L"#Tas\5  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); -%"MAIJnX  
  /* --------------------------------------------- */ ]+ug:E{7  
vector < int *> vp( 10 ); kU4Zij-O  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); IRXpk 6|  
/* --------------------------------------------- */ [Fj h  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); 3-tp94`8}t  
/* --------------------------------------------- */ C+O`3wPZp  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); x7t"@Gz  
  /* --------------------------------------------- */ ^!E;+o' t  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); 5v!Uec'+  
/* --------------------------------------------- */ W:hR8 1ci  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); ?=f\oH$  
90teXxg=|  
vg *+>lbA  
69\0$O  
看了之后,我们可以思考一些问题: x&8fmUS:@;  
1._1, _2是什么? 1rTA0+h  
显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。 *Cj]j-  
2._1 = 1是在做什么? Nf1) 5  
既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。 rDm>Rm=  
Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。 > aN@)=h}  
Pbd#Fu;  
V|<qO-#.  
三. 动工 l AE$HP'o  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: d ID] {  
SAly~(r?/  
Ypha{d  
ZVgR7+`]#  
template < typename T > {Yv |C)O  
class assignment ~d){7OG  
  { eHd{'J<  
T value; |LiFX5!\  
public : e7pN9tXGf  
assignment( const T & v) : value(v) {}  ,Ad\!  
template < typename T2 > <f8@Qij  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } 3J%jD  
} ; AY,6Ddw  
XlDVJx<&J  
8t0i j  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 s13Iu#  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment JI@~FD&  
YWd:Ok0  
umI#P,%[  
si%f.A#  
  class holder rQN+x|dKMb  
  { E5-8tHV   
public : \#G`$JD  
template < typename T > Scxf5x-  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const DCP "  
  { AUzJ:([V  
  return assignment < T > (t); .:l78>f  
} {hZZU8*  
} ; Eu1s  
P8z+ +h  
/0Zwgxt4?7  
由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上: ;( VJZ_  
*N< 22w  
  static holder _1; !i#;P9K  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 [<8<+lH=P  
}^)M)8zS  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); dRas9g  
而不用手动写一个函数对象。 B6OggJ9Iq  
/`:5#O  
2$\Du9+  
m' z<d  
四. 问题分析 l&;#`\s!V  
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。 k3^S^Bv\  
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。 sL+/Eeb` c  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 )5'S=av9  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 J=zh+oLCV  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 R"=G?d)  
YNk?1#k?i  
五. 问题1:一致性 GS< ,adD  
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?| 5 F H#)  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 0#XZ_(@%  
!{r Gt`y  
struct holder oAvL?2  
  { \T<?=A  
  // oNl_r:G  
  template < typename T > !oM 1  
T &   operator ()( const T & r) const o)Ob}j  
  { +4B>gS[ F  
  return (T & )r; )CihqsA2  
} YI&^j2  
} ; 2Hy$SSH  
\CU.'|X  
这样的话assignment也必须相应改动: xjv?Z"X  
611:eLyy&l  
template < typename Left, typename Right > #{i\t E  
class assignment YadyRUE  
  { ]e)<CE2   
Left l; V4ayewVX  
Right r; ^ 8egn|  
public : =,,!a/U  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} H.!M_aJH  
template < typename T2 > GP`_R  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } ,58D=EgFy  
} ; ;`s/|v  
</qXKEu`_  
同时,holder的operator=也需要改动: \BUr2]  
o!\Vk~Vi&  
template < typename T > X;ijCZb3b  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const M(I 2M  
  { #pE : !D  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); nuhKM.a{  
} umSbxEZU@  
Ol D]*=.cO  
好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。 u= !?<Q  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 ~Ci|G3BW  
1Cp5a2{  
return l(rhs) = r; A;q}SO%b  
在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。 T+N%KRl  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: 5?%(j!p5  
m7g; psg  
template < typename Tp > 4~DFtWbf  
class constant_t [p[Kpunr{l  
  { b":cj:mxL  
  const Tp t; \ec,=7S<Zf  
public : 9.D'!  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} 2c_#q1/Z/  
template < typename T > 0bS\VUB(  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const iK= {pd  
  { QJ-6aB  
  return t; vfcj,1  
} 5e6]v2 k  
} ; )TBBYCL3  
*:aJlvk  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 %Nzg~ZPbmT  
下面就可以修改holder的operator=了 FF)F%o+:w  
^MKvZ DOP  
template < typename T > rpQB# Pz  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const mp+ %@n.;  
  { bL]*K$  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); o!gl :izb  
} Iyz};7yVI  
Ca0~K42~  
同时也要修改assignment的operator() !#5RP5,,Y  
0!eZ&.h?4  
template < typename T2 > {: T'2+OH>  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } S XIo  
现在代码看起来就很一致了。 (kK6=Mrf  
0 ua.aL'  
六. 问题2:链式操作 #t>w)`bA-  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 =*~]lz__M  
其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。 c7[|x%~  
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。 ^Z$%OM,  
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。 wm%9>mA%  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct :{E;*v_!v  
*[) b}?  
template < typename T > soRt<83  
struct result_1 Pe EC|&x  
  { Nv{r`J.  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; )}0(7z Yu  
} ; N2 wBH+3w  
Mm;kB/ 1  
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: $8kc1Q  
U,_uy@fE=?  
template < typename T > K.Nun)<  
struct   ref sk5h_[tK  
  { .J6Oiv.E  
typedef T & reference; %AwR4"M  
} ; O-[lL"T  
template < typename T > l{[{pAm  
struct   ref < T &> -NHA{?6r  
  { P:eY>~m<;  
typedef T & reference; wR@&C\}9  
} ; {*RyT.J  
ae`*0wbv  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: TRW{` b[  
$p#)xx7  
template < typename T > 6 9_etv  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const Q*u4q-DE  
  { %JF.m$-  
  return l(t) = r(t); o?BcpWp  
} kq&xH;9=.  
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。 Q(=} PF  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 F)Oe;z6  
`O4Ysk72x9  
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 f s_6`Xt  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: Nj4=  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 biLx-F c  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 'id] <<F  
最后的布局是: E&ou(Q={  
                Add CT(VV6I\  
              /   \ 29p`G1n  
            Divide   5 =|_:H$94  
            /   \ ^NwXvp>7-  
          _1     3 BV_rk^}Ur  
似乎一切都解决了?不。 1W*%}!&Gm  
你可以想象一下一个完整的Lambda库,它必然能够重载C++几乎所有的操作符。假设其重载了10个操作符,那么至少会有10个代表这些操作符的functor类。大体上来讲,每一种操作符所对应的functor都应当能够由链式操作产生别的任意一种操作符所对应的functor。(例如:*_1 = 2既是由operator*的functor产生operator=的functor)。可想而知这样一共能产生10*10=100种产生方式。这是对编码的一个大挑战。 I<yd=#:n  
如何简化这个问题呢?我们不妨假定,任意一种操作符的functor,都能够产生任意一种操作符的functor,这样,每一种操作符的functor都拥有一样的产生方案。如果某种转换确实是不合法的(例如:A/B=C无论如何也不可能合法),那么在试图产生新functor的时候会出现编译错误。幸好C++的模版是如果不使用就不编译的,因此这种编译错误不会干扰到正常的使用,这正是我们所要的。 JDeG@N$  
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: O75^(keW  
*S,5  
template < typename Right > b|F4E{{D^  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const B7HNNX  
Right & rt) const o,}`4_N||  
  { .;nU" a3'  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); 0$Rl78>(  
} 3Run.Gv\  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 >#~!03  
XXX指的是原来的functor的类型,picker_maker<T>是一个类型变换的trait,如果T是一个常量,那么他会返回constant_t<T>,否则返回T本身。 6?GR+;/  
因此如果该函数声明在assignment的内部,那么就实现了连等,如果声明在的dereference(解引用)的内部,就允许(*A = B)的行为发生。 j_YpkKh en  
最后,如何把这些函数塞到各个functor的声明里边呢?当然可以用宏,但是。。。大家都知道这样不好。 H809gm3(Z  
除了宏之外还可以用的方式就是继承。我们可以写一个类叫做picker,该类实现了所有的如上的产生函数。然后让所有的functor继承自它。 t6m&+N  
且慢,也许立刻就有人跳出来说:这样的话那个XXX怎么写呢?这样不是会导致循环依赖么?这样不是会有downcast么? K`}8fU   
正解,让picker做基类确实不是一个好主意。反过来,让picker继承functor却是一个不错的方法。下面是picker的声明: www#.D%'U  
ffDh 0mDN  
template < class Action > #2AKO/  
class picker : public Action +$_.${uwV  
  { N<XS-XB,  
public : jFAnhbbCE  
picker( const Action & act) : Action(act) {} Am>^{qh9  
  // all the operator overloaded }_,1i3Rip  
} ; nKxu8YAJe  
l} \q }7\)  
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。 o!bIaeEaU  
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: SbrKNADH%  
l6kqP  
template < typename Right >  %<[?;  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const O>FE-0rW}e  
  { 2GRL`.1  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); 6ooCg>9/Z  
} mQ~0cwo)  
YC,s]~[[   
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > B}O M:0  
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。 cviPCjM  
VH*4fcT'D  
template < typename T >   struct picker_maker acG4u+[ ]  
  { .eZsKc-@  
typedef picker < constant_t < T >   > result; SLGo/I*  
} ; qukym3F  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > l:Hm|9UZ  
  { q-tm `t*7  
typedef picker < T > result; 3fdx&}v/  
} ; TAd~#jB9  
@cc4]>4  
下面总的结构就有了: VgBZ@*z(x  
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。 a%FM)/oI|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。 4 C7z6VWg  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 r:xbs0 7  
至此链式操作完美实现。 8l<4OgoK  
1\XR6q:2  
3$TU2-x;g  
七. 问题3 *PSUB{i(  
如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。 7~f"8\  
y'{*B(  
template < typename T1, typename T2 > }I )%Gw  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 8k.<xWDU  
  { V{D~e0i/v  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); C]- !u Ly  
} ].(l^W  
%k+G-oT5  
很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2: RkMs!M   
PKxI09B  
template < typename T1, typename T2 > jeu|9{iTVu  
struct result_2 a7~%( L@r  
  { 7]J7'!Iz  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; WR<,[*Mv^  
} ; *hV$\CLT.  
p)k5Uh"  
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? x 8_nLZ  
这个差事就留给了holder自己。 1*VArr6*6  
    J^y}3ON  
jl)7Jd  
template < int Order > q RbU@o.3  
class holder; Y<WA-dYoF  
template <> ey/=\@[p  
class holder < 1 > Uv|?@zy#  
  { <0h,{28  
public : {^ jRV@  
template < typename T > FpYeuH%  
  struct result_1 JjC& io  
  { iTu~Y<'m  
  typedef T & result; c|2+J :}p  
} ; ^VOA69n>$  
template < typename T1, typename T2 > -TT{4\%s  
  struct result_2 YLU.]UC  
  { . l>.  
  typedef T1 & result; %p}xW V.  
} ; |!?lwBs4  
template < typename T > /h v2=A  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const .[Nr2w:>  
  { O,_k.EH  
  return (T & )r; oa"_5kn,  
} 0Z&ua  
template < typename T1, typename T2 > j0.E!8Ae{  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const G^W'mV$xl  
  { t4H*&U  
  return (T1 & )r1; Co^^rd@  
} %Mxc"% w  
} ; m2x=Qv][@c  
p`=v$_]?(  
template <> 9Z^\b)x  
class holder < 2 > &VdKL2  
  { QP~Iz*J'  
public : E 5N9.t h  
template < typename T > =#.qe=  
  struct result_1 tm|YUat$]r  
  { :={rPj-nU  
  typedef T & result; #!>QXiyR  
} ; ?#obNQ"u]  
template < typename T1, typename T2 > fpA%:V  
  struct result_2 .*~t2 :  
  { ai$s  
  typedef T2 & result; xhw0YDGzf  
} ; 3cSP1=$*  
template < typename T > *Me&> "N"  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const HU47 S  
  { (p!w`MSv  
  return (T & )r; y py  
} QZ2a1f'G  
template < typename T1, typename T2 > F['%?+<3  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const |Ca %dg9$@  
  { +d'1  
  return (T2 & )r2; 4DV@-  
} GWCU 9n  
} ; ?d5_{*]+v  
pzFM#   
o56UlN  
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> >。 iu.$P-s  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: =jD9oMs  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: E/ {v6S{)Y  
4OTrMT$y  
return l(i, j) = r(i, j); D0*+7n3  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) n?S~(4%  
&j!q9F  
  return ( int & )i; Gg# 1k TK  
  return ( int & )j; J_}Rsp ED  
最后执行i = j; iVZ X  
可见,参数被正确的选择了。 o! Y61S(  
xWxgv;Ah  
Rl[SqmnI)@  
kR]AW60OE  
2=`}:&0l  
八. 中期总结 3( o~|%  
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 3(CY`HH[  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 )=Ens=>Z  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 C)(/NGf  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor !9]q+XefJ  
a?]~Sw"@  
[+(fN  
c1}i|7/XSi  
~aL&,0  
+T8]R7b9  
九. 简化 B"3uuk8  
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。 0fAo&B  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 [{-5  
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: wCw_aXqq  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 ^<`uyY))Q  
  +-*/&|^等 ,#8H9<O9t  
2. 返回引用。 .-?Txkwb  
  =,各种复合赋值等 x#jJ 0T  
3. 返回固定类型。 yGE)EBH  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) :S=!]la0h  
4. 原样返回。 %~EOq\&  
  operator, ~n{lu'SIX2  
5. 返回解引用的类型。 E, ;'n  
  operator*(单目) 5.U4P<qS  
6. 返回地址。 Mp_SL^g|  
  operator&(单目) ^wW{7Uq>  
7. 下表访问返回类型。  E-L>.tD  
  operator[] KF}_|~~T  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 ?, oE_H  
  operator<<和operator>> jUCDf-_ m  
evro]&N{  
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。 iXD=_^^o .  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: 'da$i  
Ch7&9NW  
template < typename Left > ds:&{~7L<T  
struct value_return .s`7n *xz  
  { 5O]eD84B  
template < typename T > |3dIq=~1"Y  
  struct result_1 k56*eEc  
  { i/aj;t  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; o!sHK9hvJ)  
} ; TSKR~3D#  
4mwLlYZ  
template < typename T1, typename T2 > XT{o ]S~nq  
  struct result_2 41 #YtZ  
  { ?a{>QyL  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; =g<Yi2  
} ; %+ur41HM  
} ; f@H>by N  
M6:$ 0(r  
CooOBk  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait F0tx.]uS  
Hr!%L*h?  
下面我们来剥离functor中的operator() NzC&ctPk  
首先operator里面的代码全是下面的形式: 2O " ~k  
OJ,Z  
return l(t) op r(t) =fcRH:B:  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) UmOK7SPi  
return op l(t) Oz4yUR  
return op l(t1, t2) :8l#jU `y  
return l(t) op gbu@&   
return l(t1, t2) op 3Nk )  
return l(t)[r(t)] ?7Skk  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] ]6;oS-4gu?  
]Ag{#GJ5D  
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: (tz fyZ M  
单目: return f(l(t), r(t)); GpGq' 8|(  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); 0uhIJc'2  
双目: return f(l(t)); r)Fd3)e   
return f(l(t1, t2)); A1/[3Bz  
下面就是f的实现,以operator/为例 g7O , <  
.7r$jmuFs  
struct meta_divide z.0!FUd  
  { ydf;g5OZ  
template < typename T1, typename T2 > cBDOA<]r,  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) ?Y'r=Q{w  
  { Na{&aqdz  
  return t1 / t2; K?H(jP2mpM  
} 1SY3  
} ; DPylc9[-  
+Q&CIo  
这个工作可以让宏来做:  H;Cv] -  
k*o>ZpjNH  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ 2br~Vn0N  
template < typename T1, typename T2 > \ 8Lh[>|~=  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; -< }#ImTN  
以后可以直接用 z[*Y%o8-r  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) #}aBRKZ f6  
来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数 ^_XV}&7Q  
(ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。) QI{<q<  
28=L9q   
>|_B=<!99W  
下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体 4 k y/a1y-  
Fu"@)xw/-q  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > ;1L7+.A  
class unary_op : public Rettype A S]jJc^  
  { D}L4uz?  
    Left l; \!!1o+#1j  
public : 0;:AT|U/d  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} ~)%DiGW&  
t0+D~F(g  
template < typename T > ^ Mw=!n[  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const '~OKt`SfIo  
      { :?z E@Ct  
      return FuncType::execute(l(t)); p5 )+R/  
    } )ioIn`g^-  
fhbILg  
    template < typename T1, typename T2 > ;ksxz  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 8I%N^G  
      { Xr$hQbl5D  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); d{~Qd|<rr  
    } g%2twq_  
} ; LAPC L&Z  
XYHVw)  
*&vi3#ur  
同样还可以申明一个binary_op nQM7@"R  
un(fr7NW  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > HQtUNtZ  
class binary_op : public Rettype o!}/& '(  
  { {p M3f  
    Left l; o>oZh1/\T,  
Right r; .aE%z/@s=  
public : >TddKR @C  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} Fa A7m  
GN ?1dwI  
template < typename T > qwDoYy yu  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const (]*!`(_b  
      { 2Wq/_:  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); u}BN)%`B  
    } hP26Bb1  
atWB*kqI  
    template < typename T1, typename T2 > 6Rc%P)6  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const Z'|A>4\  
      { QE%|8UFY  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); ts~$'^K[-  
    } iMXK_O%  
} ; SM8m\c  
TCS^nBEE  
+)QA!g$  
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 8WRxM%gsH  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 NzuH&o][  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) :h)A/k_  
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。 @AAkEWo)_  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! 1PdxoRa4=  
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。。。 o;M-M(EZQ6  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 f+D a W  
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) 8et.A  
下面是修改过的unary_op TLiA>`r=  
B#9T6|2  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > +yYSp8>  
class unary_op O4w:BWVsn  
  { ; #^Jy#)  
Left l; }^ G&n';J  
  ufWd) Q  
public : B^sHFc""V  
Zfn390_  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} (VA:`pstP  
um$K^  
template < typename T > Afq?Ps+  
  struct result_1 ~\D H[Mt  
  { gw`}eA$  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; 4<QS ot  
} ; lg!{?xM  
Pw_[{LL  
template < typename T1, typename T2 > O`W&`B(*k  
  struct result_2 j2"Y{6c  
  { ~'2im[f J  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; Nd.Tda!Kg  
} ; 1WMwTBHy+  
s(Tgv  
template < typename T1, typename T2 > 4yu ^cix(  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const Q8 r 7  
  { |xQq+e}l<  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); M`kR2NCi  
} HJ,sZ4*]]  
$S0eERg a  
template < typename T > 9AROvq|#  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const WxF rqUz  
  { <r{ )*]#l  
  return OpClass::execute(lt(t)); Y8yRQ zu  
} !.ot&EbE  
3e.v'ccK&  
} ; bs_"Nn?  
dQ4K^u  
 ^"d!(npw  
该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug }uE8o"q  
好啦,现在才真正完美了。 Ghgo"-,#  
现在在picker里面就可以这么添加了: ii :h E=  
"nK(+Z  
template < typename Right > &JpFt^IHi  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const wbaXRvg  
  { ceu}Lp^%/  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); hA81(JWG  
} r&|-6OQZZ  
有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。 VIxt;yE  
Sh_=dzM  
?"no~(EB  
@Pc]qu  
buhn~ c  
十. bind F" -w  
既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。 @9QtK69  
先来分析一下一段例子 {A2SG#}  
6*,8 H&  
sgn,]3AUq  
int foo( int x, int y) { return x - y;} {&Fh$H!  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 wZECG-jr/  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 S)0bu(a`Z,  
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。 fr0iEO_  
我们来写个简单的。 eiF!yk?2  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: *eO@<j?  
对于函数对象类的版本: &!{wbm@  
~OXC6z  
template < typename Func > .FnO  
struct functor_trait 1;l&ck-Gg/  
  { ZL`G<Mo;.  
typedef typename Func::result_type result_type; 2b]'KiX  
} ; q(Y<cJ?X  
对于无参数函数的版本: 4C ;4"6  
_F *(" o  
template < typename Ret > }Vpr7_  
struct functor_trait < Ret ( * )() > xi=qap=S^9  
  { O\ T  
typedef Ret result_type; \"qXlTQ1_9  
} ; $+<X 1  
对于单参数函数的版本: jG0{>P#+  
+_?;%PKkuF  
template < typename Ret, typename V1 > FV/X&u8~  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > N2VF_[l  
  { b\ %=mN  
typedef Ret result_type; OH28H),}  
} ; &DFe+y~PR  
对于双参数函数的版本: $;_'5`xs  
,$habq=;  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > m%$z&<!  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > l|Zw Zix  
  { cK>5!2b  
typedef Ret result_type; NBR6$n  
} ; 7;C9V`  
等等。。。 hltH{4  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy Lrz>0_Q  
.BXZ\r`  
template < typename Func > 1V?}";T  
struct func_return 'f<0&Ci8  
  { 8 F'i5i  
template < typename T > k3[ ~I'  
  struct result_1 Ou; ]>FJ  
  { XQ<2(}]4  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; `OnN12`  
} ; SMQuJ_  
| zj$p~  
template < typename T1, typename T2 > >Ge&v'~_|  
  struct result_2 aT F}  
  { QzIK580%t  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; 4T6dju  
} ; vhEPk2wD,  
} ; g?M\Z";  
^"ywltW>  
~fs{Ff'  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 f3-=?Z  
#GK&{)$  
template < typename Func, typename aPicker > f& (u[W  
class binder_1 ;tI=xNre`1  
  { !xMyk>%2  
Func fn; I?"cEp   
aPicker pk; |nXs'TO'O  
public : _"J-P={=  
fL"-K  
template < typename T > &:8a[C2=  
  struct result_1 6@!<' l%z  
  { 3bpbk  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; #HB]qa  
} ; !l_ 1r$  
A75IG4]  
template < typename T1, typename T2 > Y-n* K'  
  struct result_2 GS~jNZx  
  { %Md;=,a:6  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; Cdiu*#f  
} ; m$A|Sx&sG$  
f6^H Q1SSt  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} hkv&Od,  
aD3'gc,l  
template < typename T > 6+FmYp  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const hti)<#f  
  { "VkraB.i  
  return fn(pk(t)); $t-HJ<!  
} .BlGV2@^#  
template < typename T1, typename T2 > UBi0 /  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const tp_*U,  
  { %`HAg MgP  
  return fn(pk(t1, t2)); h5x FP  
} 9pStArF?F0  
} ; =4/lJm``  
I9ubVcV8  
2@1A,  
一目了然不是么? sju. `f>-r  
最后实现bind  {k}S!T  
<"AP&J'H  
J^ryUO o}b  
template < typename Func, typename aPicker > ,S:LhgSP  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) 0NZg[>H  
  { hI;tB6  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); {?l#*XH;  
} ` *8p T  
z`xdRe{QP  
2个以上参数的bind可以同理实现。 ed2QGTgR  
另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。 ~DhYiOSo  
uOs 8|pj,  
十一. phoenix %Ox*?l _  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: ?A2#V(4  
5X nA.?F^  
for_each(v.begin(), v.end(), {G/4#r 2>  
( ?H0 #{!s  
do_ &I:5<zK{  
[ mE%H5&VSI  
  cout << _1 <<   " , " m /JpYv~  
]  EP'2'51  
.while_( -- _1), B:a&)L wp0  
cout << var( " \n " ) %[-D&flKC  
) Sh*LD QL<?  
); /{d7%Et6  
fZ]Y  
是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧: V3xC"maA@  
首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor 5pI2G  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 i(2s"Uww,  
那么我们就照着这个思路来实现吧: tqAh &TW3+  
X&TTw/J!^  
UOZ"#cQ  
template < typename Cond, typename Actor > g,7`emOX  
class do_while ?^Q!=W<7  
  { |jk"; h  
Cond cd; bf-.SX~  
Actor act; &o= #P2Qd  
public : 5<GC  
template < typename T > =" #O1$  
  struct result_1 \e T0d<  
  { U{} bx  
  typedef int result_type; 9h<];  
} ; C!]hu)E  
35?et-=w  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} s|dcO  
0[7\p\Q  
template < typename T > w [D9Q=  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ^9%G7J:vGO  
  { tz)aQ6p\X  
  do R^<li;Km  
    { CbVUz<  
  act(t); /w^}(IJ4  
  } p2GkI/6)uu  
  while (cd(t)); cclx$)X1X  
  return   0 ; r;g[<6`!S  
} "6w-jT  
} ; Vi?[yu<F  
93$'PwWgiF  
1\=)b< y  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). C,P>7  
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。 M^AwOR7<  
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。 3E$M{l  
因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。 %(MaH  
下面就是产生这个functor的类: 6.ASLH3#  
casva;  
P B_ +:S^8  
template < typename Actor > B<u6Z!Pp2  
class do_while_actor *8M 0h9S$  
  { <kN4@bd;  
Actor act; / Of*II&  
public : J70#pF  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} (, /`*GC  
CH[U.LJQ-O  
template < typename Cond > {Xb 6wQ"  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; p#wQW[6  
} ; (/Lo44wT  
6oMU) DIa  
SMY,bU'a  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 oDogM`T`  
最后,是那个do_ {`2! 3= "  
T!0o(Pp<  
rkugV&BhV  
class do_while_invoker )y4bb^;z  
  { ON.C%-T-  
public : 5R\{&  
template < typename Actor > "j;"\i0  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const b R> G%*a  
  { "SJp9s3  
  return do_while_actor < Actor > (act); [KR|m,QWp  
} ? C1.g'}7  
} do_; 8/F}vfKEN  
+!h~T5Ck  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? {+%|n OWV  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 l2vIKc  
最后来说说怎么处理break和continue dmI~$*  
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。  +:k Iq  
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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