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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda @vaK-&|#$  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 d1#;>MiU  
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, j xr~cp?4  
igsJa1F  
g%Ap<iT  
/E@|  
  class filler 1G+42>?<1  
  { DxT8;`I%  
public : ;%AK< RT  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} l M5Xw  
} ; /AP@Bhm  
M:qeqn+  
j']m*aM1>  
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: W9T,1h5x  
R;f!s/^)  
$aX}i4F  
'kK}9VKl  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); 2mbZ6'p {  
V 3-5:z  
=$IjN v(?  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 R$=UJ}>  
jYRwtP\  
XU .FLNe  
\&J7>vu^y  
二. 战前分析 -1~bWRYq  
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。 *.AokY)_a  
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 Cw`v\ 9  
&'UY V>  
ewSFB< N  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); x5k6yHn  
  /* --------------------------------------------- */ i!<,8e=  
vector < int *> vp( 10 ); u~6`9'Ms  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); =)(o(bfSKr  
/* --------------------------------------------- */ }\B`tAN  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); nW3`Z1kq})  
/* --------------------------------------------- */ PWOV~ `^;  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); GmB7@-[QA%  
  /* --------------------------------------------- */ )%U&z>^P  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); lN)U8  
/* --------------------------------------------- */ 1_THBL26d  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); n0kBLn  
JGp~A#H&  
 [ottUS@  
n3-u.Fb  
看了之后,我们可以思考一些问题: eZ y)>.6Z  
1._1, _2是什么? J.mEOo!>  
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。 Funep[rA  
2._1 = 1是在做什么? .OVIQxf  
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。 Zg%U4m:  
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。 <*~vZT i(  
eP$0TDZ  
WaQCq0Enj  
三. 动工 )Fk%, H-1  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: ?&ThMWl  
9`+c<j4/B  
a1]k(AuQrC  
B5aFt ;Vj  
template < typename T > $ckX H,l_  
class assignment r}MXXn,f  
  { |AW[4Yn>  
T value; &F*s.gL  
public : s={AdQ  
assignment( const T & v) : value(v) {} z@^[.  
template < typename T2 > G eN('0  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } z _~f/  
} ; 33DP0OBL^  
~mx me6"v  
k5]s~* ,0  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 p#) u2^  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment | Uf6k`  
^[Cpu_]D  
G2U=*|  
',?v7&  
  class holder RxY ;'NY  
  { *g]q~\b/;  
public : e3UGYwQ  
template < typename T > uuHR!  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const @T  
  { j{SRE1tqh  
  return assignment < T > (t); _>%P};G{>  
} &WE|9  
} ; R<@s]xX_  
xGCW-YR9  
N}b/; Y  
由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上: M.))UKSF  
S(eCG2gR  
  static holder _1; <61T)7  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 ?*|AcMw5  
RiqYC3Ka  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); Q{T6t;eH  
而不用手动写一个函数对象。 '8K5=|!J  
m.e+S,i  
t=o0 #jo  
=<R")D]4z  
四. 问题分析 u+UtvzUC  
虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。 xDv$z.=Y  
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。 DW&%"$2  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 L|.q19b*  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 iZ % KHqG  
下面我们可以对这几个问题进行分析。  \B) a57  
gR}> q4b  
五. 问题1:一致性 cih@: =Qy  
首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?| u+%Ca,6  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 lx$]f)%~  
]Ir{9EE v  
struct holder {q f gvu  
  { XG FjqZr`  
  // JoeU J3N  
  template < typename T > @zo}#.g  
T &   operator ()( const T & r) const cO/%;HEV  
  { )Be?axI  
  return (T & )r; =<Q_&_.60  
} (?R;u>  
} ; vFKX@wV S  
?}|l )  
这样的话assignment也必须相应改动: `2N&{(  
!wP |t#Sc9  
template < typename Left, typename Right > WeyH;P=  
class assignment /Iht,@%E  
  { C><]o  
Left l; I3sH8/*  
Right r; >SRUC  
public : n[DQ5l  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} ,Vb;2  
template < typename T2 > MO}J  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } W=b<"z]RE  
} ; :sO^b*e /  
$7M/rF;N5X  
同时,holder的operator=也需要改动: 8/q6vk><  
CUJP"u>8M  
template < typename T > [4qCW{x._  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const x~1.;dBF  
  { 7C~qAI6Eg  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); 5W hR |  
} C-25\  
0u0<)gdX  
好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。 ;/tZsE{  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 Bfh[C]yy  
iV+'p->/  
return l(rhs) = r; yWS #{| o(  
在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。 -^A=U7  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: Y)D~@|D,  
VrG4wLpLs  
template < typename Tp > DGfhS`X  
class constant_t /WIO@c  
  { \Xy]z  
  const Tp t; 7\.Ax  
public : `D2wlyqO6  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} a2:Tu  
template < typename T > xL.T}f~y2>  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const _W@SCV)yH  
  { -I, _{3.S  
  return t; /t "p^9!^  
} C):RE<X  
} ; g4n& k  
9ICC2%j|  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 B@ab[dm280  
下面就可以修改holder的operator=了 o;#{N~4[$  
d<*4)MRN  
template < typename T > fVR:m`'Iq_  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const 7e,<$PH  
  { hl4@Y#n  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); *q5'~)W<  
} 7ko7)"N  
OtopA)  
同时也要修改assignment的operator() d2H&@80  
>M` swEj  
template < typename T2 > ~;ink   
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } ^V^In-[!y:  
现在代码看起来就很一致了。 IB wqu w+  
q.(p.uD  
六. 问题2:链式操作 @5gZK[?|I  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 Y^)VHE]  
其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。 Q*TxjE7K  
事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。 {Y5h*BD>  
比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。 ? Azpb}#  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct 9Ao0$|@b  
nsyg>=j  
template < typename T > vOYcS$,^X%  
struct result_1 `R@24 )  
  { +n(H"I7cU  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; @4:cn  
} ; YQR*?/?a  
&%pB; dk  
那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为: m[^;HwJ  
{nQ}t }B  
template < typename T > MCma3^/1  
struct   ref #SY8Zv  
  { AK<ZP?0  
typedef T & reference; XA])<dZ  
} ; :C42yQAP  
template < typename T > ^F*)Jq  
struct   ref < T &> tC+9W1o  
  { QnxkD)f*0  
typedef T & reference; i7~oZ)w  
} ; 4~a0   
i:#R U^R  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: hE:P'O1  
mxHNK4/  
template < typename T > 'OGOT0(  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const Y,D\_il_  
  { Kw'Dzz%kN  
  return l(t) = r(t); K! /E0G&  
} We#*.nr{3Z  
可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。 whKr3)  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 z>j%-3_1  
se_zCS4Y  
有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么 jTw s0=F*  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: JXj`  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 sSG]I%oB3  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 ?p5RSt  
最后的布局是: v03~=(  
                Add dab>@z4  
              /   \ Cu;X{F'H  
            Divide   5 H@IX$+;z  
            /   \ v,>F0ofJ  
          _1     3 #`"'  
似乎一切都解决了?不。 &P3B  
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。 Q\=u2}/z0  
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。 |r-<t  
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: qUtVqS  
6lT'%ho}B  
template < typename Right > >^J!Z~;L)  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const 4 d]  
Right & rt) const s* 9tWSd  
  { bT{P1nUu  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); 4kXx(FE  
} |P?8<8p  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 zm8m J2s  
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。 tDN-I5q  
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。 N[pk@M\vX  
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。 uaDU+y 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。 * n!0  
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? /@#)j( eY/  
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: ; wHuL\  
zx'`'t4~  
template < class Action > bkOm/8k|4  
class picker : public Action b1*6)  
  { -nk%He  
public : M3z7P.\G  
picker( const Action & act) : Action(act) {} t*}<v@,  
  // all the operator overloaded %!.rP  
} ; JAiV7v4&R  
19# )# n^  
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。 {Zseu$c  
现在所有参与行动的functor都要套上一层picker, _1被声明为 picker<holder>, 并且holder中所重载的操作符除了operator()之外全部被移到了picker内。而picker中的操作符重载的返回的functor也必须套上一个picker: Y#t"..mc'  
uk'<9g^  
template < typename Right > ^cAJCbp7  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const ~r>UjC_ B:  
  { 1$Hf`h2  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); L0_=R;.<  
} 8c/Ii"1  
`GDYL7pM(  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > 50R+D0^mh  
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。 7I44BC*R~  
YJL=|v  
template < typename T >   struct picker_maker VmT5? i  
  { &1u ?W%(Px  
typedef picker < constant_t < T >   > result; T]zjJwa  
} ; ~Igo 8ykl  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > 5g5pzww  
  { ./g#<  
typedef picker < T > result; 'Qfy+_0  
} ; JR>B<{xB  
|$w-}$jq5  
下面总的结构就有了: 0ND7F  
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。 , XR8qi~  
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。 'Hia6 <m3  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 p}!pT/KmpH  
至此链式操作完美实现。 U{}7:&As  
ropiyT9;  
E<4}mSn)  
七. 问题3 #3$|PM7,_  
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。 lKwcT!Q4  
lyeoSd1AN  
template < typename T1, typename T2 > "|%fA E  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 18HHEW{  
  { CKur$$B  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); l85" C  
} .WPqK >79|  
!{XO#e  
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: j%h Y0   
Ol@ZH_  
template < typename T1, typename T2 > [P,nW/H  
struct result_2 u^uG_^^,/  
  { ]z%9Q8q'  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; K\ ]r  
} ; TExlGAHo+O  
zK92:+^C   
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? ,m8*uCf  
这个差事就留给了holder自己。 FHC7\#p/9Z  
    mx4*zj  
5b'S~Qj#r$  
template < int Order > 3Cl9,Z"&6$  
class holder; B=r/(e  
template <> q}i87a;m  
class holder < 1 > l:"*]m7o_  
  { n58jB:XR(  
public : c53`E U  
template < typename T > C=cTj7Ub  
  struct result_1 _@;N<$&  
  { 9R[','x  
  typedef T & result; 1aG}-:$t'  
} ; Hdx|k=-Q^  
template < typename T1, typename T2 > {@%(0d{n}  
  struct result_2 xW4+)F5P(  
  { 6f!mk:\T.  
  typedef T1 & result; QR'g*Bro  
} ; POXn6R!mM1  
template < typename T > W|e>  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const R2`g?5v  
  { j[cjQ]>~'  
  return (T & )r; Ke'2"VkQt  
} V1`| j  
template < typename T1, typename T2 > tV9C33  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const sD +G+  
  { <UdD@(iZ#  
  return (T1 & )r1; UGt7iT<`8  
} !e `=UZe1  
} ; gj^]}6-P  
+GU16+w~E  
template <> w"iZn  
class holder < 2 > cx(F,?SbS  
  { *,*qv^  
public : {;DZ@2|  
template < typename T > y3]"H(  
  struct result_1 J|24I4  
  { ="R6YL  
  typedef T & result; x^2/jUc#B  
} ; nn:pf1  
template < typename T1, typename T2 > YO0x68  
  struct result_2 66^t[[  
  {  eb@Lh!  
  typedef T2 & result; eE%yo3  
} ; m0\}Cc  
template < typename T > @ -d4kg  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const [frD L)  
  { _PXo'*j  
  return (T & )r; 12xP)*:$  
} *AR<DXE L  
template < typename T1, typename T2 > 5yi q#  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const >%dAqYi $  
  { ldvxYq<:  
  return (T2 & )r2; L"6/"L  
} P.Z<b:V!  
} ; #@s~V<rW  
kGV`Q  
`1<3Hu_  
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> >。 Bl\kU8O-  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的:  .OS?^\  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: :vyf-K 74M  
bk9~63tN+>  
return l(i, j) = r(i, j); 7d8qs%nA  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) 6FIoWG"x  
>1pH 91c'  
  return ( int & )i; D K_v{R  
  return ( int & )j; @/NZ>.  
最后执行i = j; g] C3 lf-  
可见,参数被正确的选择了。 gs8@b5 RSb  
=1OAy`8  
gJ8 c]2c  
i3&B%JiLX  
MXJ9,U{<C'  
八. 中期总结 `Mp7 })  
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: vek:/'sj3p  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 aC Lg~g4  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 TIWLp  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor 'Qq_Xn8  
JP,(4h *  
9Y@?xn.\  
}d\Tk(W  
J}_Dpb[L  
/A))"D  
九. 简化 !v4j`A;%  
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。 ! }?jCpp  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 xP6?es`  
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: [xp,&  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 c[RL Yu  
  +-*/&|^等 dtnet_j  
2. 返回引用。 KW7? : x  
  =,各种复合赋值等 q(tG bhQ  
3. 返回固定类型。 kxqc6  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) 8u5 'g1M  
4. 原样返回。 N|O]z  
  operator, eQax ZMU  
5. 返回解引用的类型。 /< 7C[^h{-  
  operator*(单目) ]baaOD$Z  
6. 返回地址。 <RPoQ'.^  
  operator&(单目) 27 145  
7. 下表访问返回类型。 3JZWhxkf[$  
  operator[] oBNX8%5w  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 PSf5p\<5  
  operator<<和operator>> %::deV7  
X})Imk7&E  
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。 " $IXZ  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: YaNH.$.:  
KA-/k@1&  
template < typename Left >  I`'a'  
struct value_return H1%[\X?=  
  { =1 BNCKT<  
template < typename T > @6 ;oN  
  struct result_1 ]dbSa1?  
  { iA3>X-x   
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; (YYj3#|  
} ; ./&zO{|0]  
'uKkl(==%  
template < typename T1, typename T2 > .Y(lB=pV  
  struct result_2 \SiHrr5  
  { 4d e]?#=  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; :`Uyn!w  
} ; a\{1UD  
} ; p>:ef<.i  
[l':G]  
8@ %mnyQ  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait R{) Q1~H=q  
5K ,#4EOV  
下面我们来剥离functor中的operator() {;&B^uz ]  
首先operator里面的代码全是下面的形式: fzS`dL5,W  
) Ab6!"'  
return l(t) op r(t) Ki/'Ic1  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) a4T~\\,dZ>  
return op l(t) jWXR__>.  
return op l(t1, t2) {eEC:[  
return l(t) op I%9bPQ  
return l(t1, t2) op kYxl1n v  
return l(t)[r(t)] j1puB  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] =9pw uH  
`k(u:yGK  
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: bR`rT4.F  
单目: return f(l(t), r(t)); X%GD0h]X#  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); iUIy,Y  
双目: return f(l(t)); g5[D&  
return f(l(t1, t2)); n$XdSh/   
下面就是f的实现,以operator/为例 WHUT/:?f  
Z&FkLww  
struct meta_divide $s-9|Lbs`  
  { wfxOx$]z K  
template < typename T1, typename T2 > hojHbmm4  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) =n-z;/NL  
  { }xDB ~k  
  return t1 / t2; %5JW< 9  
} Mo}H_8y  
} ; xfq]9<  
#>8T*B  
这个工作可以让宏来做: N5nvL)a~  
t`"^7YFS>  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ ~ww?Emrw  
template < typename T1, typename T2 > \ OlMBMUR:  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; -IBO5;2_  
以后可以直接用 YP[LQ>  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) ajn-KG!A  
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 n6b3E *  
(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。。。) "7Eo>g   
1~%o}+#-  
3p=vz'  
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 NSw<t9Yi  
)ll?-FZ   
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > l8z%\p5cR  
class unary_op : public Rettype &Hv;<  
  { </.z1 $  
    Left l; 4d!S#zx  
public : d,W/M(S  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} $`|5/,M%QN  
RCzV5g  
template < typename T > wL;]1&Qq  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const tNU-2r   
      { 8QV t, 'I  
      return FuncType::execute(l(t)); Cz_AJ-WR  
    } |K%}}g[<e;  
sf`PV}a1  
    template < typename T1, typename T2 > sltk@  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const =f>HiF  
      { `h?LVD'l  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); -Q#o)o  
    } *ksb?|<Ot  
} ; Vt'L1Wr0v  
Gz ?2b#7v  
RcQ>eZHl  
同样还可以申明一个binary_op `\!X}xiWd  
R2l[Q){!  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > !#?8BwnaZ  
class binary_op : public Rettype )R~aA#<>  
  { ! ao6e  
    Left l; be7L="vZw  
Right r; Km,*)X.-5  
public : S_2"7  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} `)$`-Pw*  
`fz,Lh*v  
template < typename T > V$(/0mQV(  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const u, eZ6  
      { [(|^O>k8c  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); b$Ln} <  
    } Gg|M+M?+  
& 1_U1  
    template < typename T1, typename T2 > O+_N!/  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const H-(q#?:  
      { bg}+\/78#  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); MLV:U  
    } =NZ[${7mq  
} ; Ra[>P _  
`B:"6nW6  
pj!:[d  
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 k9mi5Oc  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 f"Vgefk  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) L,?/'!xV  
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。 E"#Xc@  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! G`F8!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。。。 VYaSB?`/  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 <'+ %\  
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) ` H XEZ|  
下面是修改过的unary_op vX;HC'%n  
 W8]V  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > wzh ]97b  
class unary_op xx }GOY.J  
  { J-V49X#  
Left l; \G>ZkgU  
  Gf0,RH+  
public : {U"^UuU]  
Yp1bH+/u  
unary_op( const Left & l) : l(l) {}  )\ZzTS  
q+ pOrGh  
template < typename T > ufrqsv]=  
  struct result_1 RJ~ %0  
  { >o~Z>lr  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; aXY -><  
} ; e;VIL 2|  
Y]N,.pv=  
template < typename T1, typename T2 > " xR[mJ@U  
  struct result_2 ;AIc?Cg  
  { ,*Z.  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; WR#0<cz(  
} ; % /}WUP^H  
g=l:cVr8y  
template < typename T1, typename T2 > C$9z  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const {6G?[ `&ca  
  { .lNs4e  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); 6CCbBA  
} z0bJ?~w,  
;%Hf)F  
template < typename T > uD9|.P}  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const kKiA  
  { xW_yLbE  
  return OpClass::execute(lt(t)); nSx]QREL!  
} @|\R}k%(  
=f1B,%7G+5  
} ; 8VQ 24r  
H'=(`  
a9U_ug58  
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 JkQ\)^5v  
好啦,现在才真正完美了。 8K"+,s(%R  
现在在picker里面就可以这么添加了: atF?OP|{,w  
Kw5Lhc1V  
template < typename Right > f)Xr!7  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const nFRsc'VT  
  { 'CR)`G_'[  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); k\`S lb1  
} ?rYT4vi  
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。 a W%5~3  
'gso'&Uaj  
Q.U$nph\%d  
%~xGkk"I  
%9v@0}5V  
十. bind  #^#HuDH  
既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。 Dw<k3zaW  
先来分析一下一段例子 %G3(,Qz  
MV>$BW  
` `U^COD  
int foo( int x, int y) { return x - y;} ?.=}pAub  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 bG F7Zh9  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 .;7> y7$*  
可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。 5ETip'<KT6  
我们来写个简单的。 {a(&J6$VE  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: [K/m  
对于函数对象类的版本: LE6.nmvS  
o=J9  
template < typename Func > {'En\e  
struct functor_trait Z3TS,a1I4  
  { M<PIeKIEB  
typedef typename Func::result_type result_type; Vr[czfROz'  
} ; ^5GW$  
对于无参数函数的版本: v"& pQ  
Iq7}   
template < typename Ret > Z6p5* +  
struct functor_trait < Ret ( * )() > 7JJ/D4uT  
  { %V9ZyQg%*  
typedef Ret result_type; gD`>Twa&6  
} ; ` |IUGz  
对于单参数函数的版本: Z/;Xl~  
uj>WgU  
template < typename Ret, typename V1 > Q6gt+FKU9  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > mm[2wfTE  
  { _A13[Mt3  
typedef Ret result_type; WY^W.1X  
} ; j>uj=B@  
对于双参数函数的版本: "tFxhKf  
xv{O^Ie+S  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > b45|vX+j  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > css64WX^0c  
  { WrPUd{QM  
typedef Ret result_type; ,Ys"W x  
} ; AfeCK1mC@  
等等。。。 2{-ZD ,(u7  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy ~Tbj=f  
yRp"jcD  
template < typename Func > Lip4)Y [  
struct func_return KL$bqgc(p3  
  { Y!iZW  
template < typename T > ['8!qr  
  struct result_1 JSh.]j<bJL  
  { T91moRv  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; gs!(;N\j|  
} ; .EM`.  
`Al;vVMRO  
template < typename T1, typename T2 > 4_Dp+^JF  
  struct result_2 SBA?^T  
  { Eu"_MgD  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; 6aM*:>C"  
} ; .bBdQpF-  
} ; bfo["  
q6YXM  
=zQN[  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 ;M"9$M'  
9tF9T\jW  
template < typename Func, typename aPicker > w$JvB5O  
class binder_1 RKPO#qju\F  
  { 4apL4E"r  
Func fn; fb^fVSh>  
aPicker pk; (5]}5W*  
public : >/|q:b^2r  
[eTSZjIN7  
template < typename T > M4as  
  struct result_1 L3CP`cx  
  { j?'GZ d"B  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; vVOh3{e|  
} ; 5\z `-)  
1GzAG;UUo6  
template < typename T1, typename T2 > Xh56T^,2  
  struct result_2 / m=HG^!  
  { H%D$(W  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; AK@9?_D  
} ; %c4Hse#Y  
Jv^h\~*jH  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} gEjdN.  
P&f7@MOV.P  
template < typename T > #\=FO>  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const F w?[lS  
  { ZHa"isl$e  
  return fn(pk(t)); $< JaLS  
} 1y}Y9mlD.  
template < typename T1, typename T2 > (!:,+*YY  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const wpN=,&!  
  { 79;<_(Y  
  return fn(pk(t1, t2)); 5 sX+~Q  
} JD|=>)  
} ; $` ""  
jnn}V~L  
%KLpig  
一目了然不是么? }~L.qG  
最后实现bind Abc)i7!.,.  
')cMiX\v  
6e |*E`I  
template < typename Func, typename aPicker > |!4K!_y  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) nlc "c5;jh  
  { 5?x>9C a  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); F1yqxWHeo  
} Tc? $>'  
cz8T  
2个以上参数的bind可以同理实现。 2GDD!w#!j  
另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。 JJN.ugT}1  
p;>ec:z3M  
十一. phoenix xA$XT[D  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: "]} bFO7C  
;{N!Eb`S  
for_each(v.begin(), v.end(), %WjXg:R  
( yd d7I&$  
do_  R[D{|K@"  
[ gi1^3R[  
  cout << _1 <<   " , " FOE4>zE  
] .(cw>7e3D  
.while_( -- _1), Li4zTR|U  
cout << var( " \n " ) X aMJDa|M  
) cQ R]le %(  
); #V~me  
vg32y /l]S  
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: P/W XaE4  
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 zBzZxK>$  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 !$gR{XH$]  
那么我们就照着这个思路来实现吧: zHM(!\8K  
I&x=;   
6a~|K-a6  
template < typename Cond, typename Actor > p8Qk 'F=h  
class do_while !Wntd\w  
  { ek*rp`y]  
Cond cd; Q+{xZ'o"Z  
Actor act; -cAo@}v  
public : YJT&{jYi  
template < typename T > Z 2V.3  
  struct result_1 r@H /kD  
  { _-K2/6zy  
  typedef int result_type; ^ B fC  
} ; &5B'nk"  
KQ% GIz x  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} DEKP5?]  
7x|9n  
template < typename T > $ r@zs'N  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const B9jC?I |`  
  { -b9\=U[  
  do yg<R=$n,Q  
    { [}E='m}u9+  
  act(t); 6H.0vN&  
  } 6*78cg Io  
  while (cd(t)); 2lH&  
  return   0 ; FrfM3x6UM  
} {HltvO%8  
} ; :^6y7&o[  
Qb-M6ihcc  
'}53f2%gKa  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). K_|k3^xx"  
代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。 N2^=E1|_  
其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。 )-I { ^(  
因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。 & p  
下面就是产生这个functor的类: NvceYKp:  
/=nJRC3.  
u5`u>.!  
template < typename Actor > [.7d<oY  
class do_while_actor ~ D j8 z+^  
  { U2#"p   
Actor act; 4 #MtF'J  
public : cKca;SNql1  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} S%;O+eFYb  
'x#~'v*  
template < typename Cond > G" qv z{*  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; ? =Z?6fw  
} ; =7=]{Cx[  
_aSxc)?  
EHJ.T~X  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 Tv,[DI +  
最后,是那个do_ L\J;J%fz.  
EeE7#$l  
;WQve_\  
class do_while_invoker 0*3R=7_},o  
  { lgL%u K)  
public : lfow1WRF  
template < typename Actor > IVY]EkEG~  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const 2*& ^v  
  { Q~ w|#  
  return do_while_actor < Actor > (act); -l*|M(N\  
} tCH!my_  
} do_; y'q$ |  
-=Q*Ml#I  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? b4 6~?*  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 V~3a!-m\  
最后来说说怎么处理break和continue eF$x1|  
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;*SnU(9L  
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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