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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda W!Ct[t  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 Uf]Pd)D  
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, [2j (\vC!  
H R!>g  
j>Bk; f|  
OAnn`*5Up  
  class filler OrH1fhh   
  { YDzF( ']o:  
public : sp |y/r#  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} [q+ 39  
} ; !#|fuOWe  
X)R] a]1A  
r`E1<aCr|  
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: 4oa P"T@6  
T[!q&kFB  
HOQ _T4  
:~A1Ud4c  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); hr}R,BR|  
3<' Q`H>  
3L!&~'.Ro  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 nTtt$I@hW  
yNMwd.r[  
I3[RaZ2z{  
OFAqP1o{$  
二. 战前分析 {j=hQL3  
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。 <!HD tN  
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 +&zuI  
7Caap/L:  
Nm:<rI,^  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); .N><yQ-j3'  
  /* --------------------------------------------- */ ]A<u eM  
vector < int *> vp( 10 ); {8p?we3l1  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); ;@-5lCvC(+  
/* --------------------------------------------- */ 8RT0&[  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); Q c< O; #  
/* --------------------------------------------- */ te4"+[ $|  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); x 3co?  
  /* --------------------------------------------- */ >5},qs:lZ  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); 3$G25=eN  
/* --------------------------------------------- */ 2F@<{v4  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); nz?BLO=  
C%o/  
KZ/^gR\d  
" 7g8 d  
看了之后,我们可以思考一些问题: 7ofH@U  
1._1, _2是什么? W oG  
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。 Oy`\8*Uy__  
2._1 = 1是在做什么? =xWW+w!r  
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。 dSD}NM  
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。 9 v3Nba  
:;u]Y7  
UlZ)|Ya<M  
三. 动工 [ Zqg"`  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: *8eh%3_$h  
1ZW'PXUZ  
m<LzB_ G\  
:< 3;7R'5  
template < typename T > $zA[5}{ZtQ  
class assignment q'-l; V|  
  { MZMv.OeYt,  
T value; @y2Bq['  
public : >oYwzK0&  
assignment( const T & v) : value(v) {} NbMH@6%E  
template < typename T2 > %.gjBI=  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } 7n/I'r  
} ; g#nsA(_L  
JM9Q]#'t  
-@?>nLQb  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 bN %MT#X  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment ) G&3V  
_BaS\U%1(  
!b8|{#qh.  
c)~|#v  
  class holder X \ZUt >  
  { _^$b$4)  
public : %ycT}Lu  
template < typename T > .ihn@eg  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const I,Y^_(JW  
  { 4tu>~ vOE  
  return assignment < T > (t); fBh|:2u  
} FOyfk$  
} ; BrmFwXLP"  
?^GsR[-x  
-+Ji~;b  
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: 5. UgJ/  
J, U~ .c  
  static holder _1; j-E>*N}-_  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 D"aQbQP  
6j![m+vo%  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); l),13"?C(  
而不用手动写一个函数对象。 32'9Ch.  
%R"nm  
:#KURYO<  
_ L6>4  
四. 问题分析 a m%{M7":7  
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。 &,|uTIs  
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。 9:5NX3"p  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 UZ0O j5B.  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 K`2DhJC  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 Z4sjH1W  
TyXOd,%zl  
五. 问题1:一致性 .b)(_*  
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?| nrhpI d  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 780MSFV8  
^?`,f>`M  
struct holder hzVO.Q*  
  { } /FM#Xh  
  // r{;4(3E2  
  template < typename T > ur5n{0#  
T &   operator ()( const T & r) const WL]'lSHa  
  { e.h:9` "*  
  return (T & )r; 88U  
} (jMp`4P  
} ; }Ec"&  
b=go"sJ@>(  
这样的话assignment也必须相应改动: Um&@ 0C+L  
2l%iXK[  
template < typename Left, typename Right > (acRYv(  
class assignment _~<TAFBr  
  { uf3 gVS_h=  
Left l; I9aber1  
Right r; {(Z1JoSl  
public : EFOQ;q  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} @35]IxD  
template < typename T2 > qA[}\8}h  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } `buTP?]4.  
} ; aa!c>"g6  
6?~pjMV  
同时,holder的operator=也需要改动: N|d@B{a(  
%%u4( '=  
template < typename T > LRgk9*@,  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const 94/}@<d-=  
  { o4795r,jz  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); Yq.@7cJ  
} ,^T2hY`  
u^9,u/gj  
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:(t9NX b  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 Vt>E\{@[t  
]t<%>Z$  
return l(rhs) = r; / nRaxzf'  
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。 '?4[w]0J<  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: O#k+.LU  
:oQaN[3>_  
template < typename Tp > G_RK3E[FK  
class constant_t {QJ`.6Kt  
  { %J'_c|EQM  
  const Tp t; A&#Bf#!G  
public : KcE=m\h  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} J0o[WD$A x  
template < typename T > U[u6UG  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const tL|Q{+i yE  
  { W[ DB !ue  
  return t; [ j_jee  
} =#Jb9=zdR  
} ; ?Ci\3)u,P  
z@}~2K  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 X*&r/=  
下面就可以修改holder的operator=了 Bf'(JJ7&N  
H(|v  
template < typename T > )LUl?  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const zyE yZc?  
  { ;!b(b%  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); wz57.e!Me=  
} 9:>vl0  
vJs /ett  
同时也要修改assignment的operator() 9:WKG'E8a  
7;V5hul  
template < typename T2 > :yeTzIz]  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } ?T&D@Ohsx  
现在代码看起来就很一致了。 sh RvwE[  
r}w 9?s^rB  
六. 问题2:链式操作 LGkKR{ep(  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 'aJ?Syn  
其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。 ?T"crX  
事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。 ]  D(3   
比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。 bE{`g]C5  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct Gy5W;,$q  
!.A>)+AK  
template < typename T > g$qh(Z_s  
struct result_1 nK[$ID  
  { -=Hr|AhE  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; +( d2hSIF  
} ; Phczf  
f.{0P-Np  
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: ( KrIMZ  
ueOvBFgZ  
template < typename T > f\JyN@w+  
struct   ref hV%l}6yS&  
  { _<$=n6#  
typedef T & reference; hG U &C]  
} ; ),_bDI L+  
template < typename T > T/ov0l_  
struct   ref < T &> f$/D?q3N  
  { w>e OERZa  
typedef T & reference; okW3V}/x/z  
} ; iT5%X   
A@4Cfb@  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: /\.kH62  
}`X$ '  
template < typename T > &*}S 0  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const >; Bhl|r~z  
  { F&\o1g-L  
  return l(t) = r(t); {XAKf_Cg  
} H0S7k`.  
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。 VQCPgs  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 x+&&[>-P  
Jg:'gF]jt  
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 q:'(1y~  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: 6m]L{ buP  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 J';tpr  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 >Y:ouN~<  
最后的布局是: 8CL05:&  
                Add Q'N<jX[  
              /   \ j(SQNSFD  
            Divide   5 _i&\G}mrC  
            /   \ mnePm{  
          _1     3 $T6<9cB@  
似乎一切都解决了?不。 (]JJ?aAF  
你可以想象一下一个完整的Lambda库,它必然能够重载C++几乎所有的操作符。假设其重载了10个操作符,那么至少会有10个代表这些操作符的functor类。大体上来讲,每一种操作符所对应的functor都应当能够由链式操作产生别的任意一种操作符所对应的functor。(例如:*_1 = 2既是由operator*的functor产生operator=的functor)。可想而知这样一共能产生10*10=100种产生方式。这是对编码的一个大挑战。 %+.]>''a  
如何简化这个问题呢?我们不妨假定,任意一种操作符的functor,都能够产生任意一种操作符的functor,这样,每一种操作符的functor都拥有一样的产生方案。如果某种转换确实是不合法的(例如:A/B=C无论如何也不可能合法),那么在试图产生新functor的时候会出现编译错误。幸好C++的模版是如果不使用就不编译的,因此这种编译错误不会干扰到正常的使用,这正是我们所要的。 S'WmPv  
OK,我们的方法呼之欲出了。既然所有的functor都具有一样的产生方案,那么不如大家都不要实现,等到最后统一的在所有的functor里面加上这么一系列的产生代码吧。例如,如果要添加从某functor XXX到operator=的functor的产生代码: _MR2,mC  
>2rFURcD  
template < typename Right > z<ek?0?yS  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const 1_' ZbZv4h  
Right & rt) const tf,_4_7#$  
  { r&qD!l5y  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); BBX4^;t  
} 0Ec -/   
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 Gp14;  
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。 q&+GpR  
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。 `yhL11 ]~  
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。 .C1^QY-wL  
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。 F'K{=  
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? *6h.#$\  
正解,让picker做基类确实不是一个好主意。反过来,让picker继承functor却是一个不错的方法。下面是picker的声明: </fnbyGR  
w-KtxG(  
template < class Action > QM IQy  
class picker : public Action _CgD7d  
  { FvkKM+?F  
public : q*T+8 O  
picker( const Action & act) : Action(act) {} b x@CzXre;  
  // all the operator overloaded e'jR<ln|  
} ; 2`z+_DA  
E?;W@MJi  
Picker<T>继承自T,唯一的作用就是给T添加上了各种操作符的重载函数。 6 @d( <Z  
现在所有参与行动的functor都要套上一层picker, _1被声明为 picker<holder>, 并且holder中所重载的操作符除了operator()之外全部被移到了picker内。而picker中的操作符重载的返回的functor也必须套上一个picker: hZpFI?lqc\  
Z d%*,\`S  
template < typename Right > l6O2B/2j  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const W] lFwj  
  { XdB8Oj~~  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); k~?@~xm,R  
} fF9vV. }  
+"C0de|-  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > t+&WsCN  
使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。 !:>y.^O  
29E^]IL?  
template < typename T >   struct picker_maker CV`  I.  
  { { d/k0H  
typedef picker < constant_t < T >   > result; | o?@Eh  
} ; /5o~$S  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > "e(N h%t  
  { q[+];  
typedef picker < T > result; #):FXB$a  
} ; /g_}5s-Z  
R4o_zwWgPw  
下面总的结构就有了: / og'W j  
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。 X<1# )xC  
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。 ~h1'_0t   
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 ]-O:|q>]  
至此链式操作完美实现。 Q{>{ e3z}  
A5z`3T;1  
Tx!mW-Lt  
七. 问题3 K <0ItN v  
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。 p1Els /|  
WUHijHo5(8  
template < typename T1, typename T2 > UE(%R1Py  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 9@!`,Co  
  { mtHw!*  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); l<gg5 Zea  
} * @oAM,@  
< B'BlqTS  
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: $Q ?<']|A  
{AB0 PM;-  
template < typename T1, typename T2 > /{Nx%PqL  
struct result_2 J3K!@m_\  
  { x1TB (^aX  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; zW\&q!`IRP  
} ; #t;@x_2yD\  
-qs9a}iL  
显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢? WT1ch0~2  
这个差事就留给了holder自己。 P[D ^*}  
    H3&$:h  
A$ s4Q0Mf  
template < int Order > vmL0H)q  
class holder; ba ,2.|  
template <> @o_-UsUX  
class holder < 1 > R7vO,kZ6Q  
  { )4DF9JpD  
public : xvb5-tK -  
template < typename T > oas}8A)  
  struct result_1 f 1]1ZOb  
  { 32dR`qb  
  typedef T & result; 3]V" 9+  
} ; Uc6P@O*,  
template < typename T1, typename T2 > CY9`ztO*  
  struct result_2 3C5<MxtK  
  { v\&Wb_;A  
  typedef T1 & result; }" A.[9 b  
} ; |E|d"_Ma  
template < typename T > $yG=exh3v  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const y_QK _R<f  
  { ?&"-y)FG  
  return (T & )r; yw2sK7  
} Yf<6[(6 O  
template < typename T1, typename T2 > lLl^2[4k5  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const 8M !If  
  { iFpJ /L  
  return (T1 & )r1; gLU #\d]  
} 9z,V]v=  
} ; .%.J Q  
>/GVlXA'  
template <> { "=d7i  
class holder < 2 > iku) otUc  
  { aO6w :IO  
public : <w<&,xM  
template < typename T > p"3_u;cN  
  struct result_1 ~^ Q`dJL  
  { !5&% P b  
  typedef T & result; hjs[$ ,1  
} ; fp u^  
template < typename T1, typename T2 > 6_rS!X  
  struct result_2 UhXZ^ k3  
  { SCZtHEl9  
  typedef T2 & result; 83e{rcs  
} ; p%ek)tT  
template < typename T > \$W>@w0  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const n}}$-xl  
  { rISg`-  
  return (T & )r; p78X,44xg  
} *+rO3% ;t  
template < typename T1, typename T2 > ;(5b5PA  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const ~{/"fTif  
  { G?v]p~6  
  return (T2 & )r2; >+LFu?y  
} R$sG*=a!8j  
} ; IXc"gO  
bC&*U|de  
:>+}|(v  
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> >。 OLg=kF[[  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: @FU9!  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: ha&2V=  
@Ge\odfF:  
return l(i, j) = r(i, j); ef*Vs  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) vu Vcv  
/-4rcC  
  return ( int & )i; W!MO }0s  
  return ( int & )j; %L,mj  
最后执行i = j; L/t'|<m  
可见,参数被正确的选择了。 iK%%  
lpi^<LQ@l  
jv_z%`  
Rf9;jwU  
m:_'r"o  
八. 中期总结 K*NCIIDh  
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: s"gNHp.oF  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 mW- 4  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 g ]%sX6T  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor OTwIR<_B+  
B~xT:r  
Y)lYEhF  
l3[2b Qx  
U|Z Yoc+](  
]6#bp,  
九. 简化 ]jQj/`v1  
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。 r~ N:|ip=  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 mqUn3F3  
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: !g=4\C`mY  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 Jvac|rN  
  +-*/&|^等 X"lPXoCN  
2. 返回引用。 0&wbGbg(W  
  =,各种复合赋值等 )"KKBil0  
3. 返回固定类型。 p(vmMWR!  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) \%[sv@P9s  
4. 原样返回。 dPvRbwH<  
  operator, M5\$+Tu  
5. 返回解引用的类型。 'ONCz  
  operator*(单目) p`N+9t&I4  
6. 返回地址。 fXD9w1  
  operator&(单目) `-yo-59E[  
7. 下表访问返回类型。 Fp=O:]  
  operator[] GP<PU  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 CvkZ<i){  
  operator<<和operator>> b%A+k"d  
0K T^V R  
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。 (t[sSl  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: - ,YoVB!T  
|YEq<wbQ  
template < typename Left > xNAX)v3Z  
struct value_return we?# Dui  
  { ,v\^efc:%  
template < typename T > |f67aN  
  struct result_1 x#)CH}J  
  { m!#'4  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; skeH~-`M@  
} ; 9fQ[:Hl"  
I.dS-)Y  
template < typename T1, typename T2 > !pT i.3  
  struct result_2  VB&` S+-  
  { [a201I0 -  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; q# C;iK4  
} ; + PAb+E|,  
} ; .s-V:k5  
E! "N}v  
C"7-lz  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait yX7P5c.   
 :d) y  
下面我们来剥离functor中的operator() +%sMd]$,n  
首先operator里面的代码全是下面的形式: "Sb<"$ :  
wa1Qt  
return l(t) op r(t) y\?NB:=%  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) z*,J0)<Q  
return op l(t) A  r,fmq  
return op l(t1, t2) o{[w6^D7  
return l(t) op |&u4Q /0  
return l(t1, t2) op dQljG.PiK  
return l(t)[r(t)] nF1}?  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] W#Eg\nT  
[%LIW%t|  
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: 5.M82rR; ~  
单目: return f(l(t), r(t)); 2e?a"Vss  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); Yx[B*] 2  
双目: return f(l(t)); P!xN]or]u  
return f(l(t1, t2)); Wd>gOE  
下面就是f的实现,以operator/为例 z{m%^,Cs,  
(Q(=MEar  
struct meta_divide 8*&|Q1`K:  
  { )`5=6i  
template < typename T1, typename T2 > &iI5^b-P  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) ssY5g !%  
  { |\BxKwS^  
  return t1 / t2; 7 MZ(tOR  
} 328gTP1  
} ; CpLLsphy  
;Z6ngS  
这个工作可以让宏来做: B>r>z5  
sD=iHO Am  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ [cso$Tv  
template < typename T1, typename T2 > \ }'u0Q6Obj  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; wNm1H[{  
以后可以直接用 e| Sw+fhy<  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) :meq4!g{1  
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 #Y<QEGb(  
(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。。。) zBjbH=  
|V-)3 #c  
H: rrY  
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 wl5+VC*l0  
"30R%oL]=  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > hqc)Ydg_%  
class unary_op : public Rettype |C`.m |  
  { H^fErl  
    Left l; \AY*x=PF  
public : I?OnEw  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} W[B;;"ro  
R>B4v+b  
template < typename T > #`qP7E w  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const \Xpq=2`  
      { @)x8<  
      return FuncType::execute(l(t)); $:IEpV{  
    } hQ_g OI  
_FxQl ]@  
    template < typename T1, typename T2 > 2)T.Ci cx  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const l*-$H$  
      { B&Iy_;  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); ^kh@AgG^  
    } =z4kK_?F,  
} ; x.%x|6G*  
+Z/aB*aVa^  
iM_Zn!|@\  
同样还可以申明一个binary_op :O9i:Xq[QW  
9B9:lR  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > MVkO >s  
class binary_op : public Rettype 3-4CGSX;X  
  { s#>``E!  
    Left l; dkAY%ztwo  
Right r; _ipY;  
public : C^fUhLVSZ^  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} ; %mYsQ  
Al^h^ 9tJ  
template < typename T > h e1=  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const \(;X3h  
      { 9-hVlQ~|  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); EZ)$lw/!J  
    } wq>0W 4(  
Z"5ewU<?  
    template < typename T1, typename T2 > &Ef_p-e-P  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const #G\;)pT  
      { 8dCa@r&tz  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); cIOM}/gqv  
    } Rd:wMy$  
} ; $;As7MI  
^nN@@ \-5  
56!/E5qgW  
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 'eg;)e:`b+  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 w ;]~2$  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) M&ec%<lM  
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。 !A=>B=.|D  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! TKrh3   
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。。。 D)GD9MJ  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 s^>1rV]=(`  
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) $[M5V v  
下面是修改过的unary_op YdF\*tZ  
~O~R,h>  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > U( (F<  
class unary_op -J(93@X 9  
  { 'Ej&zh  
Left l; bFwc>  
  5o2|QL  
public : ,%U'>F?  
,_!MI+o0  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} 3-U@==:T  
sHf.xc  
template < typename T > e!p?~70  
  struct result_1 3ox 0-+_  
  { jCxg)D7W  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; R^=[D#*]>  
} ; -eQ70BXvB  
a6epew!2  
template < typename T1, typename T2 > gFAtIx4  
  struct result_2 +@jX|  
  { sY@x(qkIOc  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; b5Vn_;V*  
} ; lbnH|;`$]m  
G !;<#|a  
template < typename T1, typename T2 > 5|Hz$oU  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const rFU|oDF  
  { m\;@~o'k  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); vj4n=F,Z  
} WN9K*Tt~o&  
C ]+J  
template < typename T > | x/Z qY  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ?n V& :~eY  
  { THf*<|  
  return OpClass::execute(lt(t)); \%$z!]S>  
} 6rg?0\A<  
" twq#Alx  
} ; \K%A}gnHe  
.vk|aIG  
az;o7[rI^  
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 tp?< e  
好啦,现在才真正完美了。 L>{p>  
现在在picker里面就可以这么添加了: e sDd>W  
8"KaW2/%  
template < typename Right > ).uR@j  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const Z hYOz  
  { yVl?gGgh  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); <imIgt|`2  
} &0*IN nlc?  
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。 BZ"+ ND9m_  
1PnWgu  
mQ qv{1  
u!DAeE  
6%t>T~x  
十. bind eZk4 $y  
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。 %VmHw~xyF:  
先来分析一下一段例子 0 V3`rK  
e QGhX(  
t%Hy#z1W_  
int foo( int x, int y) { return x - y;} t182&gpd`  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 C3z#A3&J  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 <j^bk"l p  
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。 ?R8wmE[w  
我们来写个简单的。 U6 $)e.FO  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: U3 y-cgE  
对于函数对象类的版本: i! DO  
\aB>Q"pS  
template < typename Func > +ht{ARX2(  
struct functor_trait jk-e/C  
  { CF_pIfbaf  
typedef typename Func::result_type result_type; 4;.y>~z  
} ; iQJ[?l`  
对于无参数函数的版本: ouf91<n  
64w4i)?eM[  
template < typename Ret > & U6bOH%P  
struct functor_trait < Ret ( * )() > )MlT=k6S  
  { xIb^x=|h  
typedef Ret result_type; Cp[ NVmN  
} ; R0_O/o+{  
对于单参数函数的版本: Qkq9oZ  
.uwD;j +#  
template < typename Ret, typename V1 > "JJEF2e@Z  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > iw)^; 8q  
  { }vspjplk^  
typedef Ret result_type; %jnSJjcq  
} ; csNB  \  
对于双参数函数的版本: ;Uv/#"r  
yo@S.7[/  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > U-0A}@N  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > ^;=L|{Xl  
  { Ln C5"  
typedef Ret result_type; di5>aAJ)D  
} ; N6wCCXd  
等等。。。 ]> 36{k]&  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy ic]b"ItD  
0}d^UGD  
template < typename Func > = gbB)u-Pc  
struct func_return xQK;3b  
  { 9/_F  
template < typename T > \n`)>-  
  struct result_1 ::eYd23  
  { : ZWKrnG  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; cTQ]0<9:e  
} ; \WN ,.  
GoTJm}[N P  
template < typename T1, typename T2 > :\<D q 71  
  struct result_2 <4m@WG  
  { z6+D=<  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; gV\{Qoj  
} ; Yl#|+xYA5[  
} ; jJOs`'~Q\  
!0k'fYCa  
+'f+0T\)  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 ~qP_1() ?  
nnol)|C{5Y  
template < typename Func, typename aPicker > %zCV>D  
class binder_1 eG05}  
  { isiehKkD  
Func fn; q+}KAk|]V  
aPicker pk; ^w(~gQ6|mP  
public : A;\1`_i0  
quGv q"Y>  
template < typename T > ejjL>'G/|%  
  struct result_1 -fILXu  
  { iF#|Z$g-(  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; 6-oy%OnN  
} ; 2S^:fm}  
rrL gBeQa  
template < typename T1, typename T2 > Un[ 0or  
  struct result_2 U:1cbD7|3  
  { AZgeu$:7p<  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; THl={,Rw`  
} ; 1q7Y,whp  
-fm1T|>#  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} ~aZy52H_#.  
ooW;s<6  
template < typename T > H/?@UJ5m  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const p6Ie?Gg  
  { -)Zp"  
  return fn(pk(t)); Uzzt+Iwm  
} <QcQ.b  
template < typename T1, typename T2 > .nG14i7C  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const K\3N_ztu  
  { !`h^S)$  
  return fn(pk(t1, t2)); bCbpJZ  
} [)wLji7MK  
} ; |DBj<|SX  
9N@m><N84  
<Mq vGXI  
一目了然不是么? 2^;zj0]Rt  
最后实现bind V }?MP-.c  
rT mVHt  
3<%ci&B  
template < typename Func, typename aPicker > ^_rBEyz@  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) Nm.G,6<J  
  { yPXa  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); c`E0sgp  
} YQ7\99tj  
P]mJ01@'  
2个以上参数的bind可以同理实现。 r\."=l  
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。 ZCC T  
M8{J  
十一. phoenix rY,zZR+@  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: |mp~d<&  
 Ww&r  
for_each(v.begin(), v.end(), !+(c/ gwBh  
( gx ]5)O  
do_ y:Ne}S*ncE  
[  n)t'?7  
  cout << _1 <<   " , " uK;&L?WB  
] -2/&i  
.while_( -- _1), ]H$Trf:L  
cout << var( " \n " ) Svl; Ul  
) $2J[lt?%  
); h%UM<TZ]"  
#M5pQ&yZy  
是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧: kIwq%c;  
首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor &ra2(S45  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 Mc@_[q!xY?  
那么我们就照着这个思路来实现吧: 6F8TiR&  
vi; yT.  
_X]\#^UiO2  
template < typename Cond, typename Actor > 6'[gd  
class do_while ]VcuD05"C  
  { ]]^r)&pox  
Cond cd; R}E$SmFg  
Actor act; &y&pjo6v1  
public : h2P&<ggqX  
template < typename T > o5;|14O  
  struct result_1 O/b1^ Y   
  { ?[#4WH-G  
  typedef int result_type; m>{I>:sq  
} ; 1/tyne=m  
7I=vgT1F  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} qp{3I("_  
V M{Sng  
template < typename T > JKY  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const lKBI3oYn  
  { q5G`N>"V  
  do Y1-=H)G  
    { U9Gg#M4tY  
  act(t); vtw97G  
  } ecMpU8}rR  
  while (cd(t)); Ie7S'.Lmq  
  return   0 ; q${+I(b,  
} n3_| # 1Qu  
} ; %{B4M#~  
>uP1k.z'I  
ufB9\yl{~  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). 2UeK%-~W?  
代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。 Xk?Y  
其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。 DCSmEy`.  
因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。 otmyI;v 7<  
下面就是产生这个functor的类: qS/ 'Kyp_  
4Dw| I${O  
orZwm9#].  
template < typename Actor > 08_<G`r  
class do_while_actor X- P%^mK  
  { #}+_Hy  
Actor act; ?.g="{5X  
public : RV>n Op}R  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} l(Y\@@t1  
X3j|J/  
template < typename Cond > [!j;jlh7},  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; 7? ]wAH89  
} ; 1B`JvNtd  
^%t{:\  
p?' F$Wz  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 Exz(t'  
最后,是那个do_ "P!zu(h4  
ekCt1^5Y  
&\W5|*`x-  
class do_while_invoker YDaGr6y4i  
  { $]~|W3\G  
public : FPkig`(3  
template < typename Actor > `{&l _  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const I#- T/1N  
  { B*^8kc:)L  
  return do_while_actor < Actor > (act); e/Y& d9` I  
} F$HL \y  
} do_; GXwQ )P5]  
98Im/v  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? "u3 N9  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 M5`wfF,j  
最后来说说怎么处理break和continue iUk#0 I  
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。 97n,^t2F\  
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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