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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda CcV@YST?  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 GYJ j$'  
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, NhYUSk ~u  
L?8OWLjRy  
L* 6<h  
438r]f?0|{  
  class filler  4J=6U&b  
  { *&_A4)  
public : ca0vN^Ji  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} 8>vNa  
} ; rWO#h{  
Ax@7RJ||  
IJPyCi)  
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: {4[dHfIy  
Mt{cX,DS  
i,Jz 7OX  
WyQ8}]1b  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); ~pI`_3  
5mudww`  
Mjl,/-0 w  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 Ae^4  
"<&o ;x<  
n@C#,v#^0  
'f %oL/,  
二. 战前分析  =/ !A  
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。 SZ4@GK  
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 _q@lP|  
Zcc7 7dRA  
$'#}f?  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); %%wngiz\  
  /* --------------------------------------------- */ 0&&P+adk  
vector < int *> vp( 10 ); l.}gWN9-  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); T I ZkN6  
/* --------------------------------------------- */ xTcY&   
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); 8) `  
/* --------------------------------------------- */ 0}k vuuR  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); chuJj IY  
  /* --------------------------------------------- */ %.uN|o&n  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); 0U.Ld:  
/* --------------------------------------------- */ l<"B[  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); >E,/|K*  
x< d ew  
%md9ou`  
`C6,**`R$k  
看了之后,我们可以思考一些问题: &s\,+d0  
1._1, _2是什么? OWYY2&.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。 B(- F|q\  
2._1 = 1是在做什么? P=9sP:[f6  
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。 ;gRPTk$X3  
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。 W^H[rX}=  
6,R<8a;Wn  
fv>Jn`  
三. 动工 pFo,@M  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: 2v*X^2+  
]@}@G[e#[  
M&/e*Ta5  
0R&7vn  
template < typename T > ')fIa2dO/  
class assignment k.Z?BNP  
  { yN#]Q}4  
T value; 7:.!R^5H  
public : ) I.uqG  
assignment( const T & v) : value(v) {} ~~ty9;KYL  
template < typename T2 > ]zvOM^l~  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } UyNP:q:  
} ; " M&zW&  
L{c\7  
w;Pe_m7\EO  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 7 :u+-U  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment Tl^)O^/  
CTX%~1 _`O  
xtXK3[s  
` -<S13  
  class holder \]L h a  
  { 6SSrkj}U  
public : t 9.iWIr  
template < typename T > 34vH+,!u  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const }-WuHh#  
  { 2|+4xqNJm  
  return assignment < T > (t); 1a},(ZcdX  
} g aXF3v*j  
} ; mgEZiAV?  
}GGH:v  
Vao3 &#D8  
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: Bq \WG=Fd  
?kc,}/4  
  static holder _1; (Z>vbi%  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 ?vP }#N!=d  
LoS%  FI  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); z#olKBs  
而不用手动写一个函数对象。 5kj=Y]9\I  
EPeV1$  
*>Zq79TG  
r P&.`m88n  
四. 问题分析 a^9}ceu?   
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。 qIgb;=V  
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。 HG})V PBa  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 9t0NO-a  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 *IC9))PGJ  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 g*:f#u5  
%XWb|-=  
五. 问题1:一致性 :B4X/  
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 M2|Nk  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 Ob7F39):N  
zQ,ymf T  
struct holder ljj}X JQ  
  { uTUkRqtD!  
  // p4wXsOQ}  
  template < typename T > ,N5-(W  
T &   operator ()( const T & r) const sMqAuhw$.  
  { H52] Zm  
  return (T & )r; y+a]?`2  
} EWoGdH|  
} ;  jQ?6I1o  
p%y|w  
这样的话assignment也必须相应改动: :mz6*0qW  
{= l 9{K`~  
template < typename Left, typename Right > Ps7Bt(/  
class assignment rc]`PV  
  { u+vUv~4A6  
Left l; ^Zw1X6C5~  
Right r; &]HY:  
public : D7b] ;Nf\  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} x AR9* <-  
template < typename T2 > 9mH/xP:y  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } GbZqLZ0  
} ; q:ZF6o`Z83  
XQL]I$?  
同时,holder的operator=也需要改动: elm]e2)F  
BDT1qiC  
template < typename T > YXhxzH hPd  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const 2q.J1:lW  
  { ,v+~vXO&\  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); '}NQ`\k  
} 3)+}2  
=;^#5dpt$  
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。 seEG~/U<  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 8!{F6DG  
x0_$,Tz@  
return l(rhs) = r; pElAY3  
在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。 w#M66=je_  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: %B'*eBj~fw  
 \>*B  
template < typename Tp > 7ClN-/4  
class constant_t Y-Gqx  
  { H[&X${ap  
  const Tp t; IH1 fvW e  
public : *XZlnO  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} #^fDKM  
template < typename T > 48 `k"Uy   
  const Tp &   operator ()( const T & r) const t1)Qa(#]  
  { 7Z+4F=2ff  
  return t; {\+!@?  
} 4=E9$.3a  
} ; Y^-faL7*\  
3jB5F0^r1  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 ki[Yu+';}  
下面就可以修改holder的operator=了 Ec^x  
{m/h3hjFa  
template < typename T > MxO0#  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const 3-5X^!C  
  { *u4h+P  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); hI{M?LQd  
} B2PjS1z2  
.Bu?=+O~  
同时也要修改assignment的operator() 3;6Criq}  
Z&!5'_9{V  
template < typename T2 > fYuz39#*  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } ah\yw  
现在代码看起来就很一致了。 8f37o/L  
 X)^kJ`  
六. 问题2:链式操作 2}P?N  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 &v\  
其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。 ny:4L{)  
事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。 .6m%/-whS  
比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。 "[ 091<  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct |Y6+Y{|\  
"Y Z B@  
template < typename T > s6|Ev IVM  
struct result_1 GDgq 4vfj  
  { CVp`G"W:  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; A[F tPk{k  
} ; k%5 o5Hx  
XUrxnJ4  
那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为: b3z {FP  
ep- ~;?  
template < typename T >   SW ^F  
struct   ref B1GBQH$Ms  
  { 4]F:QS% x  
typedef T & reference; WxB}Uh  
} ; vnT'.cBB:^  
template < typename T > j~d<n_   
struct   ref < T &> Yz?4eSa/  
  { j`GL#J[wqQ  
typedef T & reference; zCZ]`  
} ; tp-PE?  
HD1+0<  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: GS %ACk  
J_]B,' 6  
template < typename T > ^Gc#D:zU  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const df=G}M(  
  { FvpI\%#~  
  return l(t) = r(t); Gf(|?" H  
} '$@bTW  
可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。 G(2(-x"+  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 6tC0F=  
dvWQ?1l_  
有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么 \zA G#{  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: U8+5{,$\.  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 g q|T:  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 Flrpk`4  
最后的布局是: b '1n1L  
                Add :`~;~gW<  
              /   \ 3]=j!_yJf  
            Divide   5 /1F5khN  
            /   \ uTgvMkO  
          _1     3 i$GL]0  
似乎一切都解决了?不。 ev}lb+pr)_  
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。 }pOem}  
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。 .d) X.cO  
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: n*UD0U}`  
>l & N  
template < typename Right > u|v2J/_5Y  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const $IZ02ZM$  
Right & rt) const ~(( '1+  
  { zJhG`iWFw  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); s<f<:BC  
} R4 8w\?L  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 Y7TW_[_u  
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。 IQ$cLr-S  
因此如果该函数声明在assignment的内部,那么就实现了连等,如果声明在的dereference(解引用)的内部,就允许(*A = B)的行为发生。 5%+M:B  
最后,如何把这些函数塞到各个functor的声明里边呢?当然可以用宏,但是。。。大家都知道这样不好。 &LRO^[d  
除了宏之外还可以用的方式就是继承。我们可以写一个类叫做picker,该类实现了所有的如上的产生函数。然后让所有的functor继承自它。 sp=;i8Y 3  
且慢,也许立刻就有人跳出来说:这样的话那个XXX怎么写呢?这样不是会导致循环依赖么?这样不是会有downcast么? >5rb4  
正解,让picker做基类确实不是一个好主意。反过来,让picker继承functor却是一个不错的方法。下面是picker的声明: w}wABO  
O#j&8hQ>  
template < class Action > rHzwSR@}1  
class picker : public Action ws!pp\F  
  { FaNr}$Pe  
public : c Z6Zx]  
picker( const Action & act) : Action(act) {} %XX(x'^4  
  // all the operator overloaded ) =KD   
} ; &:K!$W  
_$g2;X >  
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。 _Hhf.DmUAH  
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: !'y9/  
I?2S{]!?  
template < typename Right > Bu[sSoA  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const 7Nu.2qE  
  { 3}: (.K  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); us/}_r74N*  
} m?Tv8-1  
4=BIYC"Lu  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > ""0 cw  
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。 fi |k)  
>bwB+-lyL  
template < typename T >   struct picker_maker .uo9VL<  
  { (KHO'QNMt^  
typedef picker < constant_t < T >   > result; V7+fNr]I  
} ; Pdq}~um3{  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > v:$Ka@v6  
  { UDBMf2F]  
typedef picker < T > result; ~AqFLv/%  
} ; Wu}84W"!.V  
Y@jO#6R  
下面总的结构就有了: >-%tvrS%  
functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。 Z1 7=g@  
picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。 V8Lp%*(3  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 Mm&#I[:  
至此链式操作完美实现。 ';>]7oT`  
<D_UF1Pk  
/AT2<w  
七. 问题3 v(|Arm?  
如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。 y.iA]Ikz  
e7n[NVrX  
template < typename T1, typename T2 > \ 5&-U@  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 8)Z)pCN  
  { e-Pn,j  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); W 'w{}|  
} bS1?I@  
-o+<m4he  
很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2: C\3;o]  
0*=[1tdWY  
template < typename T1, typename T2 > HX)oN8  
struct result_2 -Lo3@:2i  
  { 8M<\?JD~_f  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; %1oh+'ES F  
} ; O`M 6 =\  
JZ l"k  
显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢? Y8%bk2  
这个差事就留给了holder自己。 ;2k!KW@  
    :637MD>5lO  
k1.h|&JJN  
template < int Order > 4X}.aZO&b  
class holder; fk6`DUBV  
template <> 4#^E$N:  
class holder < 1 > 3 i*HwEh  
  { H Q_IQ+  
public : ^t 2b`n60  
template < typename T > |ee A>z"I  
  struct result_1 e|-%-juI  
  { }zO>y%eI  
  typedef T & result; j;7:aM"BQW  
} ; D\4pLm"!v  
template < typename T1, typename T2 > Sc.@u3  
  struct result_2 z]49dCN  
  { _spW~"|G  
  typedef T1 & result; >WcOY7  
} ; 59@PY!c>  
template < typename T > ~LfFLC  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const Qo5yfdR  
  { A)5;ae  
  return (T & )r; !*\ J4bJe  
} _w.H]`C!X  
template < typename T1, typename T2 > b_&KL_vo{|  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const )8JfBzR  
  { jap5FG+2  
  return (T1 & )r1; >53Hqzm&  
} fi tsu"G  
} ; L=_   
~_]i'ii8  
template <> 1_B;r9x  
class holder < 2 > sJ>JHv  
  { .3 S9=d?  
public : =^5#o)~BB  
template < typename T > %_L~"E 2e  
  struct result_1 h`@z61UI  
  { 0 3?7kAI  
  typedef T & result; '3uN]-A>D  
} ; 0hpU9w}12  
template < typename T1, typename T2 > W%-`  
  struct result_2 {5NE jUu{j  
  {  84g8$~M  
  typedef T2 & result; 2)\g IMt%  
} ; NtDxwzj  
template < typename T > q&nEodv>+  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const Maw$^Tz,  
  { uE ^uP@d  
  return (T & )r; }? :T*CJ  
} X EL~y  
template < typename T1, typename T2 > KLpFW}  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const tE$oV  
  { g/W&Ap;qVL  
  return (T2 & )r2; "+Kp8n6  
} iGw\A!}w\  
} ; vPSY 1NC5  
er0y~  
S rom@c  
新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。 d9.I83SS  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: ^fEer  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: ,c&%/"i:w  
M!b-;{;'  
return l(i, j) = r(i, j); y6P-:f/&*  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) WxJV zHtR  
P_F0lO  
  return ( int & )i; HXP/2&|JY  
  return ( int & )j; b ~C^cM  
最后执行i = j; X?z CB  
可见,参数被正确的选择了。 dk_! ~Z  
Vif)e4{Pn  
U1=]iG<%  
Y?4N%c_;  
M=sGPPj  
八. 中期总结 @^t1SPp  
目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事: hr?0RPp}  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 ~0YRWM;  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 m~`f0  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor 'R nvQ""  
:OD-L)Or  
vxk~( 3]<)  
3RP\w~?  
IQyw>_~]  
L rhQG  
九. 简化 ~kOXMLRg  
很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。 |5(un/-C  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 %&M*G@j  
首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种: NI2-*G_M  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 4v#A#5+O E  
  +-*/&|^等 )E}eK-Yu  
2. 返回引用。 ,h },jkY4  
  =,各种复合赋值等 r}|a*dh'R  
3. 返回固定类型。 9D @}(t !  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) ;edt["Eu  
4. 原样返回。 "q7pkxEuJ  
  operator, )dF`L  
5. 返回解引用的类型。 |Li9Y"5  
  operator*(单目) B i`m+ob  
6. 返回地址。 RX ,c4;  
  operator&(单目) .tzQ hd>  
7. 下表访问返回类型。 Ze3sc$fG2  
  operator[] <(x!P=NM-  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 POb2U1Sj  
  operator<<和operator>> 4=ZN4=(_[  
,Ad{k   
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。 Ht7v+lY90^  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: ngl8) B  
:pGgxO%q  
template < typename Left > PHg(O:3WG  
struct value_return s%@HchZ 1  
  { : G0^t  
template < typename T > Yzih-$g  
  struct result_1 3bR 6Y[  
  { 1V;m8)RF  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; ZnRE:=  
} ; }EJ't io]  
C''[[sw'K  
template < typename T1, typename T2 > {AO`[  
  struct result_2 2-DJ3OL]k  
  { cE3V0voSw1  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; 3NlG,e'T2  
} ; >5bd !b,  
} ; )B5(V5-!|  
; d :i  
p&cJo<]=LE  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait z{G@t0q  
#yR@.&P  
下面我们来剥离functor中的operator() J85Kgd1 \a  
首先operator里面的代码全是下面的形式: \:_!!   
(!dwUB  
return l(t) op r(t) Kz9h{ Tu4  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) m^Rf6O^  
return op l(t) I.'sK9\Zp  
return op l(t1, t2) )Ga 3Ji}'  
return l(t) op ul ag$ge  
return l(t1, t2) op #brV{dHV,  
return l(t)[r(t)] RiCzH  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] uz@WW!+o  
x#TWZ;  
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: H^0`YQJ3  
单目: return f(l(t), r(t)); \t+q1S1  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); Iw;J7[hJ&$  
双目: return f(l(t)); #{Gojg`5O  
return f(l(t1, t2)); vV /fTO  
下面就是f的实现,以operator/为例 ] KR\<MJK  
5: O,-b&  
struct meta_divide  -TKQfd  
  { h&6t.2<e  
template < typename T1, typename T2 > XjV,wsZ=  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) =U<6TP]{  
  { m~l[Y  
  return t1 / t2; q NE( @at  
} 2ZZF hj  
} ; .LEn~ 8  
]{E{ IW8  
这个工作可以让宏来做: o_DZ  
D4W^{/S  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ mp+lN:  
template < typename T1, typename T2 > \ parc\]M  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; Q7@ m.w%`  
以后可以直接用 E/N*n!sV  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) 4.0JgX  
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 Ex3V[v+D(  
(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。。。) $ h<l  
mtu`m6Xix  
$l!+SLK  
下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体 @Zd/>'  
KgMW  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > ]>\!}\R<  
class unary_op : public Rettype jM  DG  
  { I%fz^:[#<  
    Left l; ,c\3b)ax  
public : cWG?`6xU&  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} |XdkJv]  
H3Z"u  
template < typename T > tZn=[X~Vw@  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const {=GWQn6cc  
      { CUo %i/R  
      return FuncType::execute(l(t)); TWFi.w4pY  
    } N#? Ohz  
D/=  AU  
    template < typename T1, typename T2 > /\&Wk;u3  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const " O,TL *$  
      { 235wl  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); #`9D,+2iB%  
    } 3d0Yq  
} ; s=xJcLA  
eTp}*'$p  
d5ivtK?  
同样还可以申明一个binary_op h#iFp9N  
!\%0O`b^4  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > ~J:"sUR  
class binary_op : public Rettype <M4Qc12jP  
  { "L p"o  
    Left l; q:D!@+U  
Right r; !@<>S>uGG  
public : NhDM h8=$^  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} .g6DKjy>  
?NL>xMA  
template < typename T > iqj ZC80  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const D9|?1+Kc  
      { N<54_(|X  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); #n_uELE  
    } ? <.U,  
_(<D*V[  
    template < typename T1, typename T2 > -UM5&R+o  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ages-Z_X  
      { %)K)h&m  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); m%hUvG| i  
    } 75pz' Cb  
} ; m8|&z{  
,^_aqH  
> CPJp!u  
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 ul',!js?  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 ;i2N`t2  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) ){.J`X5r  
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。 p<@0b  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! ?kvkdHEO_  
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。。。 .7HnWKUV  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 I=,u7w`m  
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) qOKC2WD  
下面是修改过的unary_op y ~ A]  
jR^>xp;  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > ]c8O"4n n  
class unary_op H...!c1M@  
  { }Dig'vpMx  
Left l; I+Q`i:\,q  
  2_x~y|<9  
public : :z EhPx;B7  
@a1+  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} 2HNH@K  
a?IL6$z  
template < typename T > o.}?K>5  
  struct result_1 EuAJ.n  
  { ^%v<I"<Uq5  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; 7b_Ihv   
} ; bm{L6D E  
K%: :  
template < typename T1, typename T2 > `NC{+A  
  struct result_2 hwmpiyu   
  { Z' 0Gd@/  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; aQ ~  
} ; 1f 0"z1   
R,hX *yVq  
template < typename T1, typename T2 > &\\iD :J  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const SR#%gR_SC  
  { >Hr0ScmN@"  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); 0;-S){  
} 5Dy800.B2  
b|c?xHF}K  
template < typename T > 4ifWNL^)  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const \jdpL1  
  { K/ q:aMq  
  return OpClass::execute(lt(t)); ]FLuiC  
} m6bI<C3^5  
4"e7 43(  
} ; ^Slwg|t*~P  
8KpG0DC  
I3xx}^V  
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 a4 g~'^uC  
好啦,现在才真正完美了。 Pl=X<Bp  
现在在picker里面就可以这么添加了: $4V ~hI 4  
@|&P#wd.u  
template < typename Right > x C'>W"pY  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const lqOv_q  
  { n>X  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); .E_`*[ 5=  
} 2-| oN/FD  
有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。 ~e[)]b3  
V#W(c_g  
35yhe:$nf  
SvH=P !`+  
@:i>q$aF  
十. bind #jV6w=I  
既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。 RIUJ20PfYQ  
先来分析一下一段例子 VGBL<X  
{M]m cRB(  
!+cRtCaA::  
int foo( int x, int y) { return x - y;} Nuk\8C  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 -t % .I=|  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 YTq>K/  
可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。 |B4dFI?  
我们来写个简单的。 +MOUO$;fGt  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: &l%#OI}OE  
对于函数对象类的版本: {S\cpCI`  
G%anot  
template < typename Func > K/Axojo  
struct functor_trait +D1;_DU  
  { bTKzwNx  
typedef typename Func::result_type result_type; J6Mm=bO5  
} ; SZc6=^$  
对于无参数函数的版本: &%J{C3Q9  
XH)MBr@Fz  
template < typename Ret > 0;OpT0  
struct functor_trait < Ret ( * )() > bdqo2ZO  
  { qwA: o-q"  
typedef Ret result_type; BZsw(l4/0'  
} ; R\yw9!ESd  
对于单参数函数的版本: K ^H=E  
Y&k'4Y%  
template < typename Ret, typename V1 > 8Md*9E#J("  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > lbg!B4,  
  { \u,hS*v0  
typedef Ret result_type; ~9]tt\jN*Y  
} ; O>w $  
对于双参数函数的版本: av wU)6L  
>'Nrvy%&0  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > Czb@:l%sc  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > 2NsI3M4$8  
  {  7P]_03  
typedef Ret result_type; 05nG |  
} ; \I#2Mq?  
等等。。。 " I`<s<  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy 34]f[jJ|  
Ik=KEOz  
template < typename Func > yYWGM  
struct func_return hig^ovF  
  { *BBP"_$  
template < typename T > :!3CoC.X|c  
  struct result_1 V}7I? G  
  { Qo)>i0  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; |)pT"`  
} ; _V6;`{$WK  
j4H,*fc  
template < typename T1, typename T2 >  V '^s5  
  struct result_2 D4n ~ 2]  
  { s qac>v  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; <+sv7"a  
} ; q(!191@C(  
} ; Y4! v1  
v.\1-Q?  
^N`ar9Db  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 GIo&zPx  
v8 ggPI  
template < typename Func, typename aPicker > #12PO q  
class binder_1 O>|Q Zd  
  { Y'bDEdeT  
Func fn; Thw E1M  
aPicker pk; v?!x,H$Qd  
public : zWB>;Z}  
398}a!XM  
template < typename T > aQ]C`9k  
  struct result_1 N$>g)Ml?  
  { $0D]d.w=  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; ~+QfP:G  
} ; Q>JJI:uC4  
IR(JBB|xNQ  
template < typename T1, typename T2 > v~ZdMQvwt  
  struct result_2 <d$|~qS_  
  { `dn|n I2  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; io$AGi  
} ; *8,]fBUq  
J'b *^K  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} E7oL{gU  
Skp&W*Ai  
template < typename T > 0z_e3H{P27  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const PRWS[2[yk  
  { RBwI*~%g{  
  return fn(pk(t)); ~WehG<p v[  
} 5Ee%!Pk  
template < typename T1, typename T2 > f77Jn^Dt  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const b)3dZ*cOJ  
  { [[Qu|?KEa  
  return fn(pk(t1, t2)); [$;6LFs }  
} -fT]}T6=  
} ; ~H7m7  
+VI2i~  
M7fw/i  
一目了然不是么? +P6q wh\v  
最后实现bind ^4_.5~(  
^6Hfq^ejt  
oOmPbAY  
template < typename Func, typename aPicker > u! x9O8y  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) x =5k74  
  { 5yuj}/PZ  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); j0Kj>  
} /F4rbL^:  
@i$9c)D  
2个以上参数的bind可以同理实现。 y5RcJM  
另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。 op/HZa  
8uchp  
十一. phoenix ]06LNE  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: /3L1Un*  
SQ1.jcWW[  
for_each(v.begin(), v.end(), tTLD6#  
( (XX6M[M8  
do_ QDF1$,s4i  
[ !\z:S?V  
  cout << _1 <<   " , " m5v9:5{  
] '0p 5|[ZD  
.while_( -- _1), $ [by)  
cout << var( " \n " ) }'b 3'/MJ  
) *rXESw]BR  
); nz3j";d  
"<Dn%r  
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: =%%\b_\L  
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 g G>1  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 .a8N 5{`  
那么我们就照着这个思路来实现吧: qb]n{b2  
Yo/U/dB  
`M6!V  
template < typename Cond, typename Actor > (Ub=sC  
class do_while 26G2. /**<  
  { ug.mY=n '  
Cond cd; +%OINMo.A  
Actor act; lF2im5nZ?  
public : j#f+0  
template < typename T > C\ZL*,%}  
  struct result_1 Vl%AN;o  
  { V}. uF,>V  
  typedef int result_type; o+4/L)h  
} ; {Kx eH7S  
wc* 5s7_  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} pEuZsQ  
O#7ONQfBO  
template < typename T > Kyt.[" p  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 1XSA3;ZEc  
  { 9z$]hl  
  do WS/^WxRY  
    { *p`0dvXG2  
  act(t); AjKP -[  
  } J;W(}"cFq  
  while (cd(t)); 0&mo1 k_U  
  return   0 ; y>Zvose  
} e6z;;C@'G  
} ; u_;*Ay  
ng0IRJ:3  
\_Nr7sc\  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). X^r5su?  
代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。 %<lfe<;^t  
其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。 %6+J]U  
因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。 ZM K"3c9  
下面就是产生这个functor的类: MqGF~h|+  
1+~JGY#   
|s-q+q{|  
template < typename Actor > #+N\u*-S  
class do_while_actor 7!+kyA\}r^  
  { g]EDL<b  
Actor act; {hGr`Rh  
public : dIQ7u  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} 9I0/KuZd O  
%C\Q{_AS  
template < typename Cond > Z4A a  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; Q/m))!ikMt  
} ; )IPnSh/ <  
J~eY,n.6]  
>!s =f  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 T)&J}^j  
最后,是那个do_ S+py \z%  
(Z"QHfO'  
!sQ$a#Ea  
class do_while_invoker j/4N  
  { d"<Q}Ay  
public : ]:i :QiYD  
template < typename Actor > /+l3 BeL  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const vo )pT  
  { z~Ph=1O>p  
  return do_while_actor < Actor > (act); *vc=>AEc  
} ;>QED  
} do_; 5 WSu  
+Mc kR  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? e48`cX\E  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 u 'DM?mV:-  
最后来说说怎么处理break和continue k$UgTZ  
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。 s `HSTq2  
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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