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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda h-VpX6  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 5- Q`v/w;  
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, F\. n42Tz  
nU"V@_?\  
ailje  
dvUBuY^[  
  class filler K`PmWxNPh  
  { 1\d$2N"  
public : \FOX#|i)  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} W'{q  
} ; g%w@v$  
#80*3vi~F  
zT}Qrf~  
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: ^iJMUV|  
qlUYu"`i  
5 Vm |/  
?i4}[q  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); 06bl$%  
+4emkDTdR  
;S+c<MSl  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 \~xOdqF/  
{aq\sf;i{  
4%WV)lt  
G+ =6]0HT  
二. 战前分析 ;K?fAspSH  
首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。 U5mec167  
开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码 0|X!Uw-Q%_  
2tvMa%1^  
?MhRdY  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); sY,!Ir`/`  
  /* --------------------------------------------- */ ;_0)f  
vector < int *> vp( 10 ); d#T8|#O"  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); n<:/ X tE  
/* --------------------------------------------- */ #)%N+Odnr  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); N}\Da: _  
/* --------------------------------------------- */ !l'Az3'J|  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); F2y M2Ldx  
  /* --------------------------------------------- */ >Uvtsj#  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); ,eRl Z3T  
/* --------------------------------------------- */ Yt*M|0bL  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); RIX0AE  
iUh_rX9A"  
Ms ?V1  
S=lA^#'UdX  
看了之后,我们可以思考一些问题: . iq.H  
1._1, _2是什么? [Dq7mqr$  
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。 U'LO;s04m  
2._1 = 1是在做什么?  >p!d(J?  
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。 (H9%a-3  
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。 ( DwIAO/S  
q{f%U.  
Pi6C1uY6  
三. 动工 sTqy-^e7  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: +7<{yP6wU  
_u}v(!PI  
L{2\NJ"+u  
!?tWWU%P)  
template < typename T > /#$bb4  
class assignment 0c1}?$f[?%  
  { $XFG1?L!  
T value;  49 3ik  
public : u0$7k9mE  
assignment( const T & v) : value(v) {} sXTt )J  
template < typename T2 > HH6b{f@^  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } P<kTjG  
} ; ZP?k|sEH  
c}mJ6Pt  
#s1M>M)  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 ;JFE7\-mC  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment NpD}7t<EF  
GT%V,OJ  
MvY0?!v  
U=XaI%ZM)  
  class holder *D<S \6=  
  { LF%1)x  
public : (W+9 u0Zq  
template < typename T > `ea$`2  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const wRPBJ-C)  
  { UF<|1;'  
  return assignment < T > (t); *ILS/`mdav  
} q30WUO;  
} ; T-&CAD3 ,O  
~N[hY1}X[  
CpS' 2@6  
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: Beqhe\{  
mkBQX  
  static holder _1; QC<( rx  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 h9+ylHW_cp  
G !1- 20  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); }U'5j/EFZ  
而不用手动写一个函数对象。 V-=$:J"J'\  
;~]&$2sk  
DHt 8 f  
CR934TE+  
四. 问题分析 (%#d._j>fZ  
虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。 o9wg<LP  
1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。 RW(AjDM  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 4Bx1L+Cg  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 Z(K[oUJx  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 NH 'RU`U)  
@hzQk~Gdi  
五. 问题1:一致性 `4}!+fXQ  
首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?| 'VJMi5Y(-  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 10#!{].#x  
Y1k/ngH  
struct holder ";s5It  
  { sQJM 4'8f  
  // c;U\nC<Y  
  template < typename T > *~!xeL  
T &   operator ()( const T & r) const +ZRsa`'^  
  { 2Fx<QRz  
  return (T & )r; 18[f_0@ #  
} f=K1ZD  
} ; :VN<,1s9p^  
Od&M^;BQ  
这样的话assignment也必须相应改动: LOnhFX   
MCh8Q|Yx4  
template < typename Left, typename Right > 8~HC0o\2  
class assignment ]nX.zE|F  
  { >.{ ..~"K  
Left l; =AD/5E,3  
Right r; %4 SREq  
public : v9inBBC q  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} _D,8`na>K  
template < typename T2 > (la<X <w  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } sx]?^KR:  
} ; uTl:u  
do[K-r  
同时,holder的operator=也需要改动: CCEx>*E6c  
^OBaVb  
template < typename T > c4-&I"z  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const &V=54n=O?  
  { s=%HTfw  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); p,tB  
} x *qef_Hu  
xh-[]Jz(  
好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。 s`#hk^{  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 :/~vaCZ  
*0c }`|  
return l(rhs) = r; _23sIUN c3  
在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。 ;*Rajq  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: NWAF4i&$  
DGd&x^C  
template < typename Tp > (VOKa  
class constant_t mlVv3mVyR<  
  { 8fe"#^"sR  
  const Tp t;  g u|;C  
public : _O!D*=I  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} >}4]51s  
template < typename T > )F~>  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const [CUJA  
  { ?1N0+OW   
  return t; y:42H tS  
} '^/E2+  
} ; 1)YFEU&]  
J:(Shd'4D  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 8^R>y  
下面就可以修改holder的operator=了 8m1zL[.8g  
> T-O3/KN  
template < typename T > ,B#Y9[R  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const ^m+W  
  { vlPE8U=  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); J,D{dYLDD  
} &U=f,9H  
YAPD7hA  
同时也要修改assignment的operator() /GXO2zO  
0l:5hD,)F  
template < typename T2 > eXOFAd]>u  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } X~DXx/9  
现在代码看起来就很一致了。 P9>C!0 -x  
bv+e'$U3  
六. 问题2:链式操作 * QR7t:([  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 UpIf t=@P  
其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。 u}:O[DG  
事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。 XBY"7}  
比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。 h7y*2:l6  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct CYn}wkz  
c|.:J]  
template < typename T > PaDT)RrEM  
struct result_1 ZGbZu  
  { <+$S{Z.  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; E1C8yIF  
} ; >WDpBn:  
gK<-*v  
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: ('lnQD.Hd  
7 %|>7  
template < typename T > 19rUvgC{M  
struct   ref +>3c+h,%.  
  { rx;U/)~#<  
typedef T & reference; X3-1)|g !z  
} ; nB]Q^~jX  
template < typename T > X,N@`  
struct   ref < T &> ' " tieew  
  { d+;wDu   
typedef T & reference; BE+Y qT  
} ; YHA[PF   
[T%blaSX  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: @TprS d  
!K 9(OX2;  
template < typename T > EK#m?O:>  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const yJL"uleRT  
  { p)jxqg  
  return l(t) = r(t); g.]'0)DMW  
} ]Bsq?e^  
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。 .UYpPuAkn  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 ye%F <:O7  
e)xWQ=,C  
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 2)A D'  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: S|J8:-  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 VM!x)i9z  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 mTPj@F>  
最后的布局是: m#ie{u^  
                Add :mrGB3x{  
              /   \ /trc&V  
            Divide   5 ks5'Z8X  
            /   \ O9_YVE/-]  
          _1     3 )QE_+H}p  
似乎一切都解决了?不。 5oKc=iX_3  
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。 xY S%dLE"  
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。 YXtGuO\q  
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: (=/F=,w   
v wyDY%B"n  
template < typename Right > H_j<%VW  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const _+N^yw,r*  
Right & rt) const #TgJ d  
  { [5VUcXGt*\  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); @ 7?_Yw  
} )1vojp 4Za  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 o W[,EW+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。 w!}1oy  
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。 6a?y $+pr  
最后,如何把这些函数塞到各个functor的声明里边呢?当然可以用宏,但是。。。大家都知道这样不好。 vVW=1(QWI#  
除了宏之外还可以用的方式就是继承。我们可以写一个类叫做picker,该类实现了所有的如上的产生函数。然后让所有的functor继承自它。 ;Wa{q.)  
且慢,也许立刻就有人跳出来说:这样的话那个XXX怎么写呢?这样不是会导致循环依赖么?这样不是会有downcast么? `Ek!;u>  
正解,让picker做基类确实不是一个好主意。反过来,让picker继承functor却是一个不错的方法。下面是picker的声明: KVR}Tp/R  
)^\='(s  
template < class Action > !{Y#<tG]  
class picker : public Action 4BT`|(7  
  { kOCxIJ!Xp=  
public : /pU6trIM  
picker( const Action & act) : Action(act) {} m%[t&^b}T  
  // all the operator overloaded FJLJ;]`7+  
} ; kpH;D=;  
Q 8rtZ  
Picker<T>继承自T,唯一的作用就是给T添加上了各种操作符的重载函数。 %wf|nnieZ  
现在所有参与行动的functor都要套上一层picker, _1被声明为 picker<holder>, 并且holder中所重载的操作符除了operator()之外全部被移到了picker内。而picker中的操作符重载的返回的functor也必须套上一个picker: ;*2e;m~)?  
kYB <FwwB  
template < typename Right > !_9$[Oq~  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const gDub+^ye>/  
  { `I8^QcP  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); .A\\v6@  
} hU 7fZl%yl  
]M(mq`K  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > sZ"U=6R  
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。 [kOA+\v  
x+cF1 N2.  
template < typename T >   struct picker_maker H/k W :k  
  { n@;x!c< +  
typedef picker < constant_t < T >   > result; &HK s >  
} ; !C#RW=h9  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > C._sgO  
  { ak) -OL1  
typedef picker < T > result; XKX,7  
} ; 4Aew )   
n^\;*1%$c@  
下面总的结构就有了: &=Zg0Q  
functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。 />Vx*^u8Hz  
picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。 } 4]<P  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 F2$bUY  
至此链式操作完美实现。  <%D"eD  
X`n0b<  
q|X4[E|{Q  
七. 问题3 qffSq](D.  
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。 nV3 7` I  
Tr0V6TS7  
template < typename T1, typename T2 > A_Iu*pz^^  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 9S%gVNxn  
  { A{I a21T7  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); 8 tygs  
} 'd^gRH<z  
9JV 3  
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: 0l: pWc  
ph?0I: eU  
template < typename T1, typename T2 > <cv1$ x ~P  
struct result_2 lK,=`xe  
  { %hbLT{w  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; ,/6:bc:W  
} ; qW~ R-g]  
cIvYfgIo9  
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? e=l5j"gq  
这个差事就留给了holder自己。 ~H|LWCU)K8  
    AC:s4iacC  
 6b]d|  
template < int Order > h ^h-pd  
class holder; "&#W Mi  
template <> nRB>[lG  
class holder < 1 > 4 l}M i  
  { %s2"W~  
public : ; Uqx&5P}  
template < typename T > "qTC(F9N$.  
  struct result_1 X$ B]P 7G7  
  { k!/ _/^{  
  typedef T & result; 2c~?UK[1  
} ; ^i+ z_%V  
template < typename T1, typename T2 > zI&4k..4  
  struct result_2 zQ5jx5B":  
  { C^ " Hj  
  typedef T1 & result; O)xEF~DaD  
} ; |SP.S 0.y  
template < typename T > tnF9Vj[#%_  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const aE\BAbD7  
  { ?4>y2!OC9  
  return (T & )r; LAY)">*49H  
} Flujwh@rg  
template < typename T1, typename T2 > ?>.g;3E$  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const 9LEilmPs  
  { id tQXwa  
  return (T1 & )r1; |5IY`;+9  
} )~.&bEm\  
} ; {,f!'i&b@  
3.<6;?  
template <> H'0*CiHes  
class holder < 2 > Sd\IGy{a  
  { l?JO8^Nn  
public : jqGo-C~  
template < typename T > (L0 hS'  
  struct result_1 ah/6;,T  
  { 22/?JWL>  
  typedef T & result; 9j?hF$L"  
} ; bj7MzlGFy  
template < typename T1, typename T2 > ]EM)_:tRf  
  struct result_2 +:"6`um|  
  { *lerPY3 q  
  typedef T2 & result; ^[seK)S=  
} ; ^Em@6fz[  
template < typename T > P\X=*  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const ~6:LUM  
  { '!fFI1s  
  return (T & )r; /y](mu"!  
} 6PJJ?}P^1  
template < typename T1, typename T2 > "_1-IE  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const )qyx|D  
  { ~f=6?5.wa  
  return (T2 & )r2; moVa'1ul  
} g;-+7ViIr  
} ; G{f`K^  
g2aT`=&Z  
n.a=K2H: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> >。 l<aqiZSY  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: I^M#[xA  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: cPx ~|,)l  
pKxX{i1l  
return l(i, j) = r(i, j); g^z5fFLg/8  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) !k:zLjtp  
2%5^Fi  
  return ( int & )i; %89" A'g  
  return ( int & )j; P )t]bS  
最后执行i = j; $&=4.7Yt  
可见,参数被正确的选择了。 z^P* :  
UU.mdSL  
 \Z\IK  
npO@Haw  
i9&K  
八. 中期总结 Ho)t=qn  
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: &N/|(<CB  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 ~ ^rey  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 'z +$3\5L  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor ez^*M:K  
+ 9\:$wMN  
8Fd1;G6  
uv|eVT3jNs  
"$~}'`(]  
W( &Go'9e"  
九. 简化 o\@ A2r3  
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。 agU%z:M{  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 N"YK@)*Q  
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: n&0mz1rw  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 T .Pklty  
  +-*/&|^等 {WYu 0J@  
2. 返回引用。 ;L G %s  
  =,各种复合赋值等 p|h.@do4   
3. 返回固定类型。 GhG%>U#&a  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) Sl. KLc@@  
4. 原样返回。 Vq3]7l  
  operator, Gg=aK~q6  
5. 返回解引用的类型。 KFTf~!|  
  operator*(单目) _[}G(<  
6. 返回地址。 %w'/n>]j  
  operator&(单目) xta}4:d-Y  
7. 下表访问返回类型。 $f<eq7rRe  
  operator[] a1 4 6kq  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 'A@qg^e:`  
  operator<<和operator>> <[Tq7cO0  
P9 {}&z%:  
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。 Vqa5RVnI  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: U{T[*s  
BKE\SWu  
template < typename Left > ~rgf{oGz  
struct value_return WZ^{zFoZ  
  { Y|%anTP  
template < typename T > $i,6B9  
  struct result_1 q Z8|B  
  { G0I~&?nDa  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; TJHN/Z/  
} ; 8%;}LK  
|MTpU@`p5  
template < typename T1, typename T2 > F^.om2V|9  
  struct result_2 ki;!WhF~  
  { B;xZ% M]  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; iEiu%T>  
} ; W<\kf4Y  
} ; r+t ,J|V  
|rr$U  
snXB`U C  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait 5z1\#" B[  
A#v|@sul  
下面我们来剥离functor中的operator() q%OcLZ<,  
首先operator里面的代码全是下面的形式: 4 t&gW  
>EBZ$X  
return l(t) op r(t) WW//heJe-  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) [3t0M5x w  
return op l(t) 8O~0RYk  
return op l(t1, t2) lo cW_/  
return l(t) op 0zg2g!lh  
return l(t1, t2) op jMN)?6$=  
return l(t)[r(t)] u|(Ux~O  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] 4^0d)+Ff  
w+t#Yb\7  
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: 7V~ "x&Eu  
单目: return f(l(t), r(t)); n 11LxGwk  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); 8h*t55  
双目: return f(l(t)); <e;jW K  
return f(l(t1, t2)); dv"as4~%  
下面就是f的实现,以operator/为例 f'1(y\_fb  
c*N50%=4  
struct meta_divide Iq)(UfaSve  
  { ctp?y  
template < typename T1, typename T2 > {/-y>sm  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) j_!bT!8  
  { w?kGi>7E  
  return t1 / t2; [dl+:P:zc  
} Ee{`Y0  
} ; i~9?:plS  
}P#Vsqe V  
这个工作可以让宏来做: J4YT)-  
*R5`.j =  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ t(}/g  
template < typename T1, typename T2 > \ *%:@ cbF-M  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; &svx@wW  
以后可以直接用 ^`tk/#h\9F  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) >eQbipn  
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 *3;UAfHv  
(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。。。) T |37#*c  
(jMtN?&0H-  
-M6L.gi)oJ  
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 tC^ 1}  
Tak t_N  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > N5m'To]  
class unary_op : public Rettype (VR" Mi4  
  { cI2Fpf`2Wj  
    Left l; ovo/!YJ2  
public : CK2B  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} y>$1 UwQ  
XcOA)'Py  
template < typename T > cC' ~  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const /dLA`=rZx  
      { $ K})Q3FNi  
      return FuncType::execute(l(t)); d]8_l1O  
    } Q8;#_HE  
(/&;jV2DD[  
    template < typename T1, typename T2 > Nu@5 kwH  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 7skljw(  
      { ZT6V/MD7T.  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); 0x\2 #i  
    } 7!p LK&_  
} ; (qUK7$  
cQX:%Ix=  
R<|ejw  
同样还可以申明一个binary_op R\*)@[y9l  
s2^B(wP  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > sm1;MF]/u  
class binary_op : public Rettype ^00{Hd6  
  { 'f*O#&?  
    Left l; fuMN"T 6%+  
Right r; UgR :qjI  
public : _5b0wdB  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} ur6e&bTp  
#,&8&  
template < typename T > _w z2  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const J_PH7Z*=,  
      { E tx`K5Tr]  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); qbb6,DL7J  
    } 34z+INkX  
X]!D;7^  
    template < typename T1, typename T2 > )|pU.K9qZ  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const JdiP>KXV  
      { Yrxk Kw#  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); _42Z={pZZq  
    } F}D3,&9N  
} ; )7dEi+v52  
xdZ<| vMR  
mZ7B<F[qV  
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 3V}(fnv  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 9 6=Z"  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) o&z!6"S<  
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。 3 CM^j<9  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! MU1E_"Z)  
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。。。 1[SA15h  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 &cc9}V)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) mw4JQ\  
下面是修改过的unary_op -w]/7cH  
P$ucL~r  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > O#EqG.L5  
class unary_op :H?f*aw  
  { p x#suy  
Left l; W pN.]x  
  1[-vD=  
public : 9 Kbw GmSU  
k][h9'  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} 2JZdw  
fQU{SjG  
template < typename T > tuxRVV8l  
  struct result_1 NEV p8)w  
  { s?c JV `  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; 5/?P|T   
} ; ]JdJe6`Mc  
,?(ciO)  
template < typename T1, typename T2 > `\N]wlB2/b  
  struct result_2 Jf_%<\ O  
  { <bUXC@3W  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; d>|;f  
} ; q@l(Qol  
g1{/ 5{XI  
template < typename T1, typename T2 > s8vKKvs`9  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const _Yq@FOu  
  { =K(JqSw+M  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); fx)KNm8Lx  
} I\zemW!  
E^wyD-ii/  
template < typename T > '#D8*OP^  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const Svw<XJ   
  { ((<`zx  
  return OpClass::execute(lt(t)); ()\jCNLT  
} 9I .^LZ"  
yMxTfR  
} ; | -+zofx  
"IFg RaP=  
/t5p-  
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 P!e=b-T  
好啦,现在才真正完美了。 bL`eiol6  
现在在picker里面就可以这么添加了: ? ?[g}>  
1nI^-aQ3  
template < typename Right > 3^wC<ZXcD  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const ~3CVxbB^<  
  { IQnIaZ  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); z9DcnAs  
} x2W#ROfg  
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。 $1Z6\G O  
;:]\KJm}?  
?S tsH  
H}ZQ?uK;  
|V|+lx'sc  
十. bind %3o`j<  
既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。 =&vFVIhWcf  
先来分析一下一段例子 q \O Ou  
!SxG(*u  
& mt)d  
int foo( int x, int y) { return x - y;} O0hu qF$K  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 iw\%h9  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 tFM$#JN  
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。 57Z-  
我们来写个简单的。 h`Tz5% n  
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/Vx~r`P  
对于函数对象类的版本: 38IMxd9v  
&<]<a_pw  
template < typename Func > :iPy m}CE  
struct functor_trait )9L/sKz  
  { :O-1rD  
typedef typename Func::result_type result_type; +L%IG  
} ; }]6f+  
对于无参数函数的版本: .`p&ATg v  
3BQ!qO17^d  
template < typename Ret > M 2q"dz   
struct functor_trait < Ret ( * )() > %,UPJn  
  { Vf $Dnu@}z  
typedef Ret result_type; {whvTN1#dh  
} ; ,}SCa'PB  
对于单参数函数的版本: X+82[Y,mB.  
:iUF7P1I  
template < typename Ret, typename V1 > k'3Wt*i  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > 6.c^u5;  
  { L'Q<>{;Ig  
typedef Ret result_type; =,V|OfW  
} ; v=?2S  
对于双参数函数的版本: s?C&s|'.  
z#6?8y2-  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > ,d_Gn!  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > . iwZ*b{  
  { & ,hr8  
typedef Ret result_type; r ?m6$  
} ; y~ rX l  
等等。。。 `T&jPA9eY  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy z(13~38+  
wvby?MhPY  
template < typename Func > z rfUQO  
struct func_return O7G"sT1Dv  
  { kcuzB+  
template < typename T > 7h9U{4r: M  
  struct result_1 19UN*g3(  
  { u bW]-U=T  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; xTz%nx  
} ; W!L+(!&H  
I]`-|Q E  
template < typename T1, typename T2 > gVR@&bi7  
  struct result_2 v|';!p|  
  { ^Q}eatEn  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; gl%`qf6:O  
} ; B&?sF" Y  
} ; R[B?C;+(O  
EnVuD 9  
pY"O9x  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 98XVa\|tl  
>SbK.Q@ei  
template < typename Func, typename aPicker > )Kd%\PP  
class binder_1 |CFRJN-J"  
  { 3G}AH E4  
Func fn; 5Wx~ZQZ  
aPicker pk; Wr?'$:  
public : 7:E!b=o#  
K%5"u'  
template < typename T > e^1uVN  
  struct result_1  |a^U]  
  { '@nbqM  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; LW)H"6v  
} ; GX{XdJD  
Fr2N[\>s  
template < typename T1, typename T2 > K4ZolWbU  
  struct result_2 eOT+'[3"  
  { s%4M$ e  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; RW'nUL?_\  
} ; /iaf ^ >  
C~% 1w%nn  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} s#9Ui#[=h  
SGL|Ck  
template < typename T > ?/hZb"6W  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const "2ru7Y"  
  { _HOIT  
  return fn(pk(t)); r=.A'"Kf  
} !^c@shLN4  
template < typename T1, typename T2 > dEa<g99[?  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 2BXy<BM @  
  { i yesD  
  return fn(pk(t1, t2)); + kK  
} s@4nWe  
} ; B=f,QU  
~Ou1WnmO  
,MPB/j^o5!  
一目了然不是么? Gbpw5n;e  
最后实现bind rZXrT}Xh{W  
2S[-$9  
5Qwh(C^H  
template < typename Func, typename aPicker > xgu `Q`~  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) cf_|nL#9  
  { x3+oAb@o/  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); I?#85l{>  
} 9p* gU[  
HvwYm.$zE  
2个以上参数的bind可以同理实现。 `mfq 2bVc  
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。 T4/fdORS  
SMr13%KN/  
十一. phoenix n{0Ld - zH  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: u^Ku;RQo  
Uh eC  
for_each(v.begin(), v.end(), oTjyN\?H  
( 2NGe C0=  
do_ p/Sbt/R  
[ z+}QZ >  
  cout << _1 <<   " , " ~+X9g  
] B<?[Mrdxw  
.while_( -- _1), e!-,PU9+  
cout << var( " \n " ) .R*!aK  
) \2-@'^i  
); f>o,N{|  
( lm&*tKm  
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: INs!Ame2  
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 L WoG4s?w  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 lf<S_2i  
那么我们就照着这个思路来实现吧: sAn0bX  
^$>XW\yCs  
n"PJ,ao  
template < typename Cond, typename Actor > %=we `&  
class do_while Y/<lWbj*A  
  { 8M*PML4r  
Cond cd; W1Lr_z6  
Actor act; r~-.nb"P  
public : 8b.u'r174  
template < typename T > W W2Ob*  
  struct result_1 Jf)bHjC_V  
  { JCcZuwu[  
  typedef int result_type;  9fnA  
} ; YYEJph@06q  
%=AxJp!a  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} zJDSbsc$%  
N/$`:8"  
template < typename T > _-!sBK+F  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const eivtH P  
  { Ma*y=d;,1  
  do z{"2S="  
    { lU^;Z 6f  
  act(t); {CG_P,FO  
  } 3nZ9m  
  while (cd(t)); jCAC `  
  return   0 ; 4(neKr5\#  
} =p^He!  
} ; jr7C}B-Fb^  
B_U{ s\VY  
FsB^CxVg  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). ,t{,_uPJY  
代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。 E9|eu\  
其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。 n,HE0Zn]Y_  
因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。 OH^N" L  
下面就是产生这个functor的类: <e]Oa$  
q+ KzIde|%  
"LYh7:0s!k  
template < typename Actor > R3)57OyV  
class do_while_actor [XRCLi}  
  { l+V,DCE  
Actor act; QVF]Ci_=  
public : )k&a}u5y  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} \~d";~Y`  
V@7KsB  
template < typename Cond > K3uG2g(>2  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; oRKEJ Nps  
} ; KIA 2"KbjG  
J89Dul l  
TSAU?r\P  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 ^=n+T7"J  
最后,是那个do_ @D-AO_  
GLn{s  
i&njqK!wS  
class do_while_invoker >-_d CNZ  
  { id<:p*  
public : BR^7_q4q  
template < typename Actor > y-p70.'{U  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const 9Suu-A  
  { d_n7k g+  
  return do_while_actor < Actor > (act);  ;N B:e  
} E3@QI?n^^  
} do_; }>^Q'BW;65  
*19ax&|*S  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? {7cX#1  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 EM7+VO(  
最后来说说怎么处理break和continue 2oa#0`{  
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。 %8*64T")  
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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