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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda a'L7y%  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 ! Dhfr{  
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, rkER`  
jw6ng>9  
j2C^1:s@m  
^{:[^$f:l  
  class filler s^x , S  
  { ~>wq;T:=  
public : '!2  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} Qr xO erp  
} ; yp7,^l  
.x9nWa  
|7 W6I$Xl  
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: >O[^\H!\  
>goAf`sqo  
V0wC@?  
.(.G`aKnF  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); O,z%7><  
1tK6lrhj  
d#$i/&gE  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 vzT6G/  
c_j )8  
9/^Bj  
[Nzg 8FP  
二. 战前分析 H#d! `  
首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。 w2mlqy2L  
开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码 S@rsQ@PA  
FPM}:c4  
Wg3WE1V  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); !&:.Uh  
  /* --------------------------------------------- */ A'P}mrY  
vector < int *> vp( 10 ); j^R~ Lt4  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); W(3~F2  
/* --------------------------------------------- */ )SO1P6  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); V3Rnr8  
/* --------------------------------------------- */   ]q\=  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); X/C54%T ~  
  /* --------------------------------------------- */ 1pBsr(  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); P^W$qy|  
/* --------------------------------------------- */ x[h<3V"  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); E*#60z7F  
SGT-B.  
"}Sid+)<  
f0s<Y  
看了之后,我们可以思考一些问题: OA5md9P;d  
1._1, _2是什么? 97@?QI}  
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。 QSQ\@h;E  
2._1 = 1是在做什么? JT+lWhy  
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。 w6%CB E2  
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。 FWx*&y~$  
bTYP{x~ y  
0 GLB3I >  
三. 动工 b`%e{99\  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: Xf/<.5A  
7|?@\ZE  
[,V92-s;N  
6P[O8  
template < typename T > Q\th8/ /  
class assignment 'm.XmVZL%  
  { 2SCf]&  
T value; {?M*ZRO'  
public : Jd_1>p  
assignment( const T & v) : value(v) {} +,w|&y  
template < typename T2 > Hr.JZ>~<  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } e Eb1R}@  
} ; .Af)y_  
YSUH*i/%  
pzp"NKx i  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 Zvw3C%In  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment 9MlfZsby  
\7?MUa.4  
AZ@Zo'  
YedipYG9;  
  class holder q|_ 5@Ly  
  { WX$^[^=HC  
public : [==Z1Q;=  
template < typename T > u+T, n  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const SCC/ <o  
  { $ }bC$?^  
  return assignment < T > (t); _|#|mb4Fe  
} YuW\GSV00  
} ; g?Ty5~:lq  
YQd&rkr  
bI0+J)  
由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上: ~Am %%$  
,> EY9j  
  static holder _1; Ljs(<Gm)-  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 &(1NOyX&  
Cjb p-  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); !ef)Ra-W  
而不用手动写一个函数对象。 V0&QEul  
X-^Oz@.>  
ZQ8Aak  
Y2$`o4*3  
四. 问题分析 5rSth.&  
虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。 ~./u0E  
1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。 \O4=mJ  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 s,q!(\{Pv  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 R^C;D 2  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 K#yH\fn8  
R')GQ.yYq  
五. 问题1:一致性 T$B4DQ  
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?| ~x\ Q\Cxp  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 mq} #{  
<p8y'KAlc  
struct holder \0& (q%c  
  { ?Qp_4<(5  
  // im\Ws./  
  template < typename T > jpS#'h  
T &   operator ()( const T & r) const VrP%4P+  
  { #>oO[uaY  
  return (T & )r; Hs!CJ(0"y  
} <]`2H}*U'  
} ; <GR:5pJ%  
r+yLK(<zp  
这样的话assignment也必须相应改动: :Bc;.%  
!(tJZ5  
template < typename Left, typename Right > +\m!# CSA  
class assignment :G)x+0u  
  { 4s2ex{$+MA  
Left l; PQay sdb  
Right r; 5~5ypQj  
public : I[Y?f8gJ  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} ? +!?$h  
template < typename T2 > 2}#PDh n  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } X28WQdP,7  
} ; sbIhg/:ok  
0pz X!f1~  
同时,holder的operator=也需要改动: /! 3:K<6@  
L4-Pq\2  
template < typename T > Y'R1\Go-  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const ,~w)@.  
  { 06O  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); t`{Fnf  
} hidweg*7  
GDntGTE~sk  
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。 Fje%hcV  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 |e(x< [s5  
4h(Hy&1C  
return l(rhs) = r; hQeZI+  
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。 ?uv%E*TU  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: 2%H( a)  
#$QY[rf=6  
template < typename Tp > ttRH[[E(  
class constant_t 14zzWzKx  
  { ShxX[k  
  const Tp t; 5eJd$}Lbc  
public : EeJ] > 1  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} lvffQ_t  
template < typename T > B&D z(Bs  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const jz0\F,s  
  { &Gl&m@-j  
  return t; &*SnDuc  
} !ZdUW]  
} ; p:))ne:7  
zvj\n9H  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 HB:i0m2fJW  
下面就可以修改holder的operator=了 $T0[  
sP7(1)\  
template < typename T > nrS_t y  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const G}*B`m  
  { :4d7%q  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); 9x\G(w  
} @TDcj~oR ?  
FT=>haN  
同时也要修改assignment的operator() [5-5tipvWp  
yFqC-t-i  
template < typename T2 > &B C#u.^!  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } +f+yh0Dj  
现在代码看起来就很一致了。  =%`"  
bHM .&4G  
六. 问题2:链式操作 :SGQ4@BV  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 .S;/v--F  
其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。 95/C4q  
事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。 m~A/.t%=  
比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。 t=#)3C`Q}  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct I 3PnyNZ  
E83nEUs  
template < typename T > Cz%ih#^b  
struct result_1 bcG-js-  
  { D?R  z|  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; cCIEG e6  
} ; mLO6`]p{H  
tK*f8X+q  
那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为: ^=j$~*(LmX  
I5,Fh>  
template < typename T > 3IIlAzne;  
struct   ref z7o5 9&  
  {  V Euv  
typedef T & reference; crQuoOl7  
} ; eNX-2S  
template < typename T > hv6>3gbr  
struct   ref < T &> 5ZLH=8L  
  { '(}BfDP  
typedef T & reference; (ydeZx  
} ; 1A `u0Y$g  
\kx9V|A'  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: %k_JLddlW  
Nnw iH  
template < typename T > ;N|6C+y  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const \=JKeL|6[S  
  { J$o J  
  return l(t) = r(t); ge|}'QKow  
} ak zb<aT  
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。 ]3G2mY;`"%  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 t@\0$V \X  
p5\b&~ g  
有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么 Nbda P{{  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: p|%)uA3'/  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 JT+P>\\];'  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 /+iaw~={"  
最后的布局是: 5ym =2U  
                Add UT-=5  
              /   \ =0Mmxd&o=M  
            Divide   5 %Vq@WF  
            /   \ Nf1l{N  
          _1     3 {sLh=iK  
似乎一切都解决了?不。 he,T\ };  
你可以想象一下一个完整的Lambda库,它必然能够重载C++几乎所有的操作符。假设其重载了10个操作符,那么至少会有10个代表这些操作符的functor类。大体上来讲,每一种操作符所对应的functor都应当能够由链式操作产生别的任意一种操作符所对应的functor。(例如:*_1 = 2既是由operator*的functor产生operator=的functor)。可想而知这样一共能产生10*10=100种产生方式。这是对编码的一个大挑战。 \;]~K6=  
如何简化这个问题呢?我们不妨假定,任意一种操作符的functor,都能够产生任意一种操作符的functor,这样,每一种操作符的functor都拥有一样的产生方案。如果某种转换确实是不合法的(例如:A/B=C无论如何也不可能合法),那么在试图产生新functor的时候会出现编译错误。幸好C++的模版是如果不使用就不编译的,因此这种编译错误不会干扰到正常的使用,这正是我们所要的。 wC19  
OK,我们的方法呼之欲出了。既然所有的functor都具有一样的产生方案,那么不如大家都不要实现,等到最后统一的在所有的functor里面加上这么一系列的产生代码吧。例如,如果要添加从某functor XXX到operator=的functor的产生代码: 3c)LBM  
_z;N|Xe  
template < typename Right > P;GUGG*W  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const .Kx5Kh {  
Right & rt) const fXN;N&I  
  { Xs`/q}R  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); dFlx6H+R!0  
} eL.S="  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 &AzA0r&,  
XXX指的是原来的functor的类型,picker_maker<T>是一个类型变换的trait,如果T是一个常量,那么他会返回constant_t<T>,否则返回T本身。 d 9|u~3  
因此如果该函数声明在assignment的内部,那么就实现了连等,如果声明在的dereference(解引用)的内部,就允许(*A = B)的行为发生。 PF~&!~S>W  
最后,如何把这些函数塞到各个functor的声明里边呢?当然可以用宏,但是。。。大家都知道这样不好。 4D8q Gti  
除了宏之外还可以用的方式就是继承。我们可以写一个类叫做picker,该类实现了所有的如上的产生函数。然后让所有的functor继承自它。 d;z`xy(C  
且慢,也许立刻就有人跳出来说:这样的话那个XXX怎么写呢?这样不是会导致循环依赖么?这样不是会有downcast么? 8mi IlB  
正解,让picker做基类确实不是一个好主意。反过来,让picker继承functor却是一个不错的方法。下面是picker的声明: XX =A1#H  
|<E%hf  
template < class Action > iH2|w  
class picker : public Action {pqm&PB04  
  { 8r5j~Df  
public : C..O_Zn{g  
picker( const Action & act) : Action(act) {} yR&E6o.$z  
  // all the operator overloaded #8A|-u=3  
} ; 6gv.n  
(Q@+W |~  
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。 2 IGAZ%%  
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: MkQSq MU=  
Kxg09\5i  
template < typename Right > WVVqH_  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const +XsY*$O  
  { B,676~I  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); Wl1%BN0>  
} 2axH8ONMu  
W!{uEH{%l  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > &{>~ |^  
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。 9T\:ID= h  
GB0] |z5  
template < typename T >   struct picker_maker [mhY_Hmz]  
  { -C\m' T,1  
typedef picker < constant_t < T >   > result; Fw|5A"9'a'  
} ; iS"rMgq  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > `Tab'7  
  { [p(Y|~  
typedef picker < T > result; +m"iJW0  
} ; ? O.&=im_  
?wmr~j  
下面总的结构就有了: ]p~XTZgW  
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。 '1d-N[  
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。 P/27+5(|  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 !=a8^CV  
至此链式操作完美实现。 ^ H'|iju  
$Uzc  
@r#>-p  
七. 问题3 Lm8 cY  
如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。 )ZT&V I  
JV@>dK8  
template < typename T1, typename T2 > N-suBRnW  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const q*2ljcb55  
  { JMoWA0f  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); rK];2[U  
} u+hzCCwtR  
T\OLysc  
很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2: k+&|*!j  
%hY+%^k.  
template < typename T1, typename T2 > }lhJt|qc  
struct result_2 8G9V8hS1#B  
  { BH=vI<D  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; eI- ~ +.  
} ; N j?,'?'O}  
<#:"vnm$j  
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? Y1+f(Q  
这个差事就留给了holder自己。 U|,VH-#  
    __)9JF  
.t\5H<z  
template < int Order > 4%B${zP(.}  
class holder; #[IQmU23  
template <> D9JT)a  
class holder < 1 > ?!Y2fK=h0  
  { Nhs]U`s(g  
public : #  *\PU  
template < typename T > r3#H]c  
  struct result_1 VaH#~!  
  { UeE&rA]  
  typedef T & result; ,rQznE1e  
} ; 9hcZbM]  
template < typename T1, typename T2 > uRJLSt9m  
  struct result_2  F`f#gpQ  
  { R7+k=DI  
  typedef T1 & result; UAa2oY&  
} ; 2uz<n}IV  
template < typename T > yt$V<8a  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const lepgmQ|oY  
  { R(3V ! ph  
  return (T & )r; U1B5gjN  
} %T!UEl`v  
template < typename T1, typename T2 > jh9^5"vQ  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const JIDE]f  
  { +.{_n(kU  
  return (T1 & )r1; Z|E( !"zE9  
} Ip|7JL0Z  
} ; }*;Hhbox  
b bX2D/  
template <> EY':m_7W  
class holder < 2 > 6M F%$K3  
  { tFXG4+$D  
public : Ot5 $~o  
template < typename T > W&)O i ZN  
  struct result_1 t[%9z6t  
  { DqbN=[!X~n  
  typedef T & result; W%) foJ  
} ; R|Y)ow51  
template < typename T1, typename T2 > Bx2E9/S3  
  struct result_2 Q']:k}y  
  { \3Ys8umKq  
  typedef T2 & result; |0BmEF  
} ; ,0;E_i7  
template < typename T > (',G Ako  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const ;DBO  
  { {}[S,L  
  return (T & )r; .F &\xa{  
} H"6:!;9,  
template < typename T1, typename T2 > p\~ lPXK  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const h$y1"!N(  
  { (:-=XR9A`  
  return (T2 & )r2; yin"+&<T  
} }B^KV#_{S  
} ; L9&Z?$6J_p  
D:M0_4S  
|{<g-)  
新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。 qK#\k@E  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: R2-OT5Ej  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: "3W!p+W  
P8piXG  
return l(i, j) = r(i, j); PKty'}KF  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) 3@_je)s  
VWaI!bK  
  return ( int & )i; UIIR$,XB  
  return ( int & )j; 3L/>=I{5  
最后执行i = j; JmtU>2z\  
可见,参数被正确的选择了。 j 8YMod=  
K>"M# T  
\,oT(p4N%M  
x4Y+?2  
GjfY   
八. 中期总结 ?&j[Rj0pH  
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: JstX# z  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 6uOR0L  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。  0'%R@|  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor [_#9PH33  
O\-cLI<h2  
Kw+?Lowp  
W1iKn  
IX,/ZOZ|  
<$K%u?  
九. 简化 fOF02WP^  
很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。 1Hp0,R}  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 <{JHFU`^  
首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种: A !x" *  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 ym{?vY h  
  +-*/&|^等 .YKQ6  
2. 返回引用。 m&EwX ^1-  
  =,各种复合赋值等 @_YlHe&W  
3. 返回固定类型。 -H#{[M8xX  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) D/"[/!  
4. 原样返回。 Zm4IN3FGLv  
  operator, Ul)2A  
5. 返回解引用的类型。 8yF15['  
  operator*(单目) 1BmevE a)  
6. 返回地址。 i\ X Ok!  
  operator&(单目) t=d~\_Oa  
7. 下表访问返回类型。 {|O8)bW'  
  operator[] YO|Kc {j2e  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 % Lhpj[C  
  operator<<和operator>> r*OSEzGUz  
r\.1=c#"bP  
OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。 u yzc"d i  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: 7AX<>^  
/xWkP{  
template < typename Left > jxm.x[1ki^  
struct value_return (>%Ddj6_>  
  { eo24I0 `N  
template < typename T > k*\WzBTd  
  struct result_1 !=_:*U)-'  
  { x}?y@.sn8  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; m>yk4@a  
} ; y4tM0h  
G!C2[:[g  
template < typename T1, typename T2 > :MV]OLRM  
  struct result_2 W7c(] tg.  
  { J$%mG*Y(  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; yNoJrA  
} ; +^iUY%pm  
} ; By]XD~gcP  
&jT>)MXPu  
U@@#f;&  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait Nq/,41  
FVPhk2  
下面我们来剥离functor中的operator() H 0aDWFWS  
首先operator里面的代码全是下面的形式: MS)#S&  
J}Bg<[n  
return l(t) op r(t) ka0T|$ u(s  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) 3J7TWOJVw  
return op l(t) :_~UO^*h  
return op l(t1, t2) {OL*E0  
return l(t) op u-=S_e  
return l(t1, t2) op >k,bHGj?  
return l(t)[r(t)] #I'W[\l~+  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] 2l}FOdq  
v7&e,:r2E@  
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: |"8Az0[!  
单目: return f(l(t), r(t)); $W<H[k&(B  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); j7K9T  
双目: return f(l(t)); [rC-3sGar  
return f(l(t1, t2)); rRRiqmq  
下面就是f的实现,以operator/为例 3k` "%R.H  
idMb}fw>  
struct meta_divide 17I{_C  
  { @Y 1iEL%\y  
template < typename T1, typename T2 > )mz [2Sfg  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) 2 :u4~E3  
  { 22"M#:r$  
  return t1 / t2; f ?_YdVZ  
} ^o+2:G5z}  
} ; bHH{bv~Z  
*6s B$E_y  
这个工作可以让宏来做: " ;_bB"q*  
^0_*AwIcN  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ GNS5v-"H  
template < typename T1, typename T2 > \ 'Cd8l#z7  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; IAf,TKfe  
以后可以直接用 %6j|/|#]  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) 0}2Uj>!i  
来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数 LyH8T'C~  
(ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。) p%EU,:I6  
B q+RFo  
`<i|K*u  
下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体 6Xb\a^ q  
z'=*pIY5f  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > iT1"Le/N  
class unary_op : public Rettype c[}h( jkP  
  { Q:& ,8h[  
    Left l; ~Z!xS  
public : <6Q]FH!6  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} XAR~d6iZ  
\:mx Ri  
template < typename T > Po'yr]pr  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const r483"k(7  
      { wv>Pn0cO  
      return FuncType::execute(l(t)); %H75u 6  
    } AR\>P  
JP)/ O!  
    template < typename T1, typename T2 > ;n$j?n+|  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const X+)68  
      { zhY V M Q  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); s\_-` [B0  
    } \Si@t{`O  
} ; 58,_  
{ :xINQ=}D  
IzF7W?k  
同样还可以申明一个binary_op !/znovoD  
6e&Y%O'8  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > {>tgNW>)  
class binary_op : public Rettype h@=H7oV7k  
  { 1dh_"/  
    Left l; d|k6#f-E  
Right r; xRpL\4cs  
public : 'uBXSP#  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} ny%-u &1k  
 7m_Jb5  
template < typename T > H$au02dpU  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ks< gSCB  
      { Idop!b5!  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); A(X~pP &oF  
    } 5<w"iqZ\?N  
hV#+joT8i  
    template < typename T1, typename T2 > <Z{\3X^  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ]IMBRZQqb  
      { fqZqPcT0  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); hAi50q;z  
    } )[yM4QFl  
} ; u6IEBYG ((  
/1:`?% ,2  
hPF9y@lh  
很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮 ugcWFB5|  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 A1e|Y  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) XKN`{h-@  
那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。 6pDb5@QjTy  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! ZGK*]o =)  
如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。 L3lf28W  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 &?YbAo_K  
这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan) _?#}@?  
下面是修改过的unary_op mwVH>3{j  
?&EPZqI  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > '<5Gf1 @|  
class unary_op YdX#`  
  { 34_:.QK-  
Left l; *L7 ZyERs  
  .>DqdtP[  
public : yz8ZY,9  
eyBLgJt8P  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} pqFgi_2m  
h~{TCK+I  
template < typename T > sCU<1=   
  struct result_1 z1wy@1o'  
  { 3$[!BPLFO  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; =Y#)c]`  
} ; %$ |=_K)Ks  
}+G6`Zd  
template < typename T1, typename T2 > / >c F  
  struct result_2 y3 @R>@$  
  { M@EML @~  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; \&ra&3o  
} ; hE0 p> R8  
&dp<i[ec^  
template < typename T1, typename T2 > Sx?IpcPSm  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const jR`q  y<  
  { Tm~a& p  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); L^uO.eI"m  
} $50A!h  
e}Cp;c]=  
template < typename T > vggyQf%  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const <gRv7 ?V[z  
  { ysm)B?+k  
  return OpClass::execute(lt(t)); ku3Vr\s  
} ~c~N _b  
*>,8+S33r{  
} ; .)~IoIW=  
URS6 LM  
H4p N+  
该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug !]=  
好啦,现在才真正完美了。 y<jW7GNt  
现在在picker里面就可以这么添加了: Z8$n-0Ww  
$ ,Y\  
template < typename Right > !4TMgM  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const mu`h6?v  
  { C"no>A^  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); udVEO n$  
} |n3fAN  
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。 tQE=c 7/M  
2iC7c6hc  
_]:wltPv  
U;p"x^U`  
Lpd q^X  
十. bind ^[6eo8Ck>  
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。 b$\3Y'":  
先来分析一下一段例子 XM o#LS  
N@Pf\D  
qE?*:$  
int foo( int x, int y) { return x - y;} %_C!3kKv~  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 6&/n/g  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 sT:$:=  
可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。 ;zVtJG`  
我们来写个简单的。 6qg_&woJ3  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: `%_yRJd|;  
对于函数对象类的版本: 60p*$Vqy  
h^o>9s/|/H  
template < typename Func > |^p7:)cy  
struct functor_trait L5$r<t<  
  { X:Z4QqT  
typedef typename Func::result_type result_type; ^-Ob($(\  
} ; + |(-7 "  
对于无参数函数的版本: OXc!^2 ^  
d Bn/_  
template < typename Ret > t Dn{;ED<  
struct functor_trait < Ret ( * )() > Ca}T)]//  
  { $j=c;+W  
typedef Ret result_type; KqC8ozup  
} ; 9>,$q"M}?  
对于单参数函数的版本: Y&M}3H>E  
fui;F"+1  
template < typename Ret, typename V1 > {jB& e,  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > ajB4 Lj,:r  
  { ?t<yk(q  
typedef Ret result_type; d$.t0-lC  
} ; ;s{k32e  
对于双参数函数的版本: 8+'9K%'@qX  
('k;Ikut  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > #nG?}*#  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > =(\ /+ 0-[  
  { 2MS-e}mi  
typedef Ret result_type; }!-BZIOlO  
} ; AA$+ayzx9{  
等等。。。 nGb%mlb  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy h# R;'9*V  
j$v2_q  
template < typename Func > $&D$Uc`U>  
struct func_return \$;Q3t3  
  { @hC,J  
template < typename T > NQb!?w  
  struct result_1 ^f][;>c  
  { kB~KC-&O  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; 'u"r^o?  
} ; EVs.'Xg<  
tx0`#x  
template < typename T1, typename T2 > U Px7u%Do  
  struct result_2 2e~ud9,  
  { { |dU|h  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; -jN:~.  
} ; G.Z4h/1<  
} ; Z*r;"WHB  
qu>5 rg-  
EPO*{bN7O  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 Tgxxm  
B#Sg:L9Tr'  
template < typename Func, typename aPicker > ;yd[QT<I<  
class binder_1 S#gIfb<D  
  { !l2=J/LJj  
Func fn; J*4byu|  
aPicker pk; }M_Yn0(3  
public : #"PI%&  
*WS'C}T  
template < typename T > 4n1-@qTPF~  
  struct result_1 4q%hn3\  
  { m3o+iYkMD  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; WEX6I 16  
} ; :.xdG>\n3  
!a %6nBo  
template < typename T1, typename T2 > s Yp?V\Y"  
  struct result_2 Ekq&.qjYG"  
  { /eFudMl  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; 2R W^Nqc9  
} ; -TL `nGF  
@C\>P49  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} 47 ]?7GU,  
fg[]>:ZT.  
template < typename T > bBwMx{iNNz  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const Z?XgY\(a(Q  
  { u+ wKs`   
  return fn(pk(t)); Xgq-r $O2X  
} "l83O8 L  
template < typename T1, typename T2 > 2y_R05O0  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const c{X>i>l>  
  { =^nb-9.  
  return fn(pk(t1, t2)); e G8Zn<:s  
} RDFOUqS  
} ; P1 \:hh  
+Ndo$|XCy]  
8Xo`S<8VS  
一目了然不是么? 1w30Vj2<  
最后实现bind Z.!tp  
,ypD0Q   
4 VPJv>^  
template < typename Func, typename aPicker > 4JOw@/nE  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) ZW+[f$X  
  { <4DSk9/  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); g)o?nAr  
} ,B^NH7A:  
.tFMa:   
2个以上参数的bind可以同理实现。 |{)SLvlJl  
另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。 :)cn&'l(S  
P:`tL)W_  
十一. phoenix zYL</!6a[  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: PxqRb  
|Wo_5|E  
for_each(v.begin(), v.end(), ~c;D@.e\  
( NTj:+z0  
do_ ,7wxVR%Ys  
[  ~\0uy3%  
  cout << _1 <<   " , " T*m;G(  
] O-5s}RT  
.while_( -- _1), ^N{Lau  
cout << var( " \n " ) +x?_\?&Ks  
) VW," dmC  
); 7mUpn:U  
ZD)pdNX  
是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧: \&|zD"*  
首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor k{{iF  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 i2h,=NHJh?  
那么我们就照着这个思路来实现吧: >n`!S`)9{  
C^dnkuA  
Gp<7i5  
template < typename Cond, typename Actor > ;p$KM-?2D  
class do_while k@,&'imx  
  { hqPpRSv'  
Cond cd; z3 zN^ZT  
Actor act; !'ylh8}  
public : |l*#pN&L  
template < typename T > g{]C@,W  
  struct result_1 uU7s4oJ|  
  { \|OW`7Q)k  
  typedef int result_type; y)5U*\b  
} ; f,e7;u z%  
"q-,140_  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} :tc]@0+  
c5jd q[0  
template < typename T > xe4F4FC'  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const N[(ovr  
  { {95z\UE}  
  do hH=H/L_Z  
    { y 093-  
  act(t); Hl@)j   
  } U ?%1:-#F  
  while (cd(t)); K >-)O=$s  
  return   0 ; M-  f)\`I  
} 0Q2P"1>KT/  
} ; 09_L^'`  
|'C {nTX  
|.]:#)^X?  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). d"7l<y5  
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。 ]#UyYgPk  
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。 wEMh !jAbv  
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。 *1Q~/<W  
下面就是产生这个functor的类: dHE\+{K%-  
LuLnmnmB  
g?(h{r`  
template < typename Actor > k8]uy2R6}  
class do_while_actor NlBnV  
  { 9c /&+j  
Actor act; \xQ10\u  
public : 0K0[mC}ZwM  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} <> jut  
~|LlT^C  
template < typename Cond > h{dR)#)GF<  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; hQm"K~SW=  
} ; (#4   
ac/=%om8u  
"R"7'sJMI  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 (sngq{*%%z  
最后,是那个do_ F<KUVe  
qk Cj33v  
Rf &~7h'+  
class do_while_invoker U~,~GU=X  
  { :d&^//9  
public : ,]OL[m  
template < typename Actor > dy4! >zxF  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const AWp{n  
  { t-xw=&!w  
  return do_while_actor < Actor > (act); n1X.]|6'  
} QQ+?J~  
} do_; |j[=uS  
^,Paih 2  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? Y#'?3  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 l P4A?J+Q  
最后来说说怎么处理break和continue jKOjw#N  
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。 rA/jNX@S  
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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