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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda P:D;w2'Q  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 5aj%<r  
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, i;Dj16h  
Q g~cYwX  
|RjAp.pm  
L0l'4RRm\  
  class filler ]K?;XA3dZ  
  { {wy{L-X  
public : U#V&=~-  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} cWtuI(.  
} ; 9|D*}OY>  
e5RF6roxO  
I(<9e"1O  
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: Az7 ] qb  
:@uIEvD?  
(1EtC{ m  
6VUs:iO1j5  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); ZnKjU ]m  
IG+g7kDCY  
JBhM*-t(M1  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 k5M5bH',  
IOA2/ WQu  
M"Dv -#f  
|kY}G3/  
二. 战前分析 M*!WXQlud  
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。 xX f,j#`"  
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 .n n&K}h  
gY'-C  
u6nO\.TTtY  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); +m9ouF  
  /* --------------------------------------------- */ }!Y=SP1e  
vector < int *> vp( 10 ); N5[^W`Qf  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); HQvJ*U4++  
/* --------------------------------------------- */ LZ34x: ,C  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); ;NOmI+t0w&  
/* --------------------------------------------- */ ;,8 )%[  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); 3CzF@t;5  
  /* --------------------------------------------- */ 8`<e\g7-  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); >.M>,m\  
/* --------------------------------------------- */ y2W|,=Vd  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); Vwu dNjL  
5?MaKNm}  
6ao~f?JZ  
aFaioE#h(  
看了之后,我们可以思考一些问题: xa.tH)R  
1._1, _2是什么? Ul_ 5"3ze  
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。 #M%K82"  
2._1 = 1是在做什么?  TZ63=m  
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。 JM1O7I  
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。 b wM?DY  
:8K}e]!c1  
?K+q~DzNSD  
三. 动工 ~NZL~p  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: ;j.-6#n  
F\, vIS  
[~PR\qm  
Ur]/kij  
template < typename T > 6P3h955c  
class assignment I8a3:)  
  { lE gjv,  
T value; `Of D^Q=  
public : SJ91(K  
assignment( const T & v) : value(v) {} "OwK-  
template < typename T2 > ]5K+W  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } /GVjesN  
} ; ?&'Kw>s@  
O\CnKNk,  
gu6%$z  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 p}3` "L=  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment 9: .m]QN  
,z<1:st]<  
N]eBmv$|  
55 '  
  class holder Y)@Y$_  
  { J5(0J7C  
public : C1'y6{,@  
template < typename T > {,i-V57-h  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const l$1NI#&  
  { %3O))Ug5  
  return assignment < T > (t); DuNindo 8  
} D2g/P8.<A  
} ; GGnlkp& E  
/o%VjP"<  
obE8iG@H  
由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上: Th$Z9+()  
@R}3f6@67  
  static holder _1; |_ +#&x  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 AT)b/ycC  
$|xSM2  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); n\)1Bz  
而不用手动写一个函数对象。 <}:` Y"  
 z3]W #  
}tw+8YWkz  
V3# ms0  
四. 问题分析 ;W+8X-B  
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。  63 'X#S  
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。 MT"&|Og  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 )=sbrCl,C/  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 =6qTz3t  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 ^GAJ9AF@(  
d&CpaOSu  
五. 问题1:一致性 R)BXN~dQ  
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?| e@qH!.g)  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 -$?t+ "/E  
`vMhrn  
struct holder y+T[="W  
  { 9@ YKx0  
  // 2cUT bRm  
  template < typename T > /q+;!EM  
T &   operator ()( const T & r) const F@k}p-e~  
  { 9Q^cE\j  
  return (T & )r; qC{JsX`~  
} jQzl!f1c3  
} ; Db<#gH  
@J&korU  
这样的话assignment也必须相应改动: X3a9-  
'prHXzi(h  
template < typename Left, typename Right > %0}^M1  
class assignment /zt M'  
  { j{ YYG|  
Left l; z4:<?K  
Right r; R2n 2mQ<  
public : g\fj6  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} \7i_2|w  
template < typename T2 > ;<N:!$p  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } m)} 01N4  
} ; QOo'Iv+EL  
u*v<dsGQ  
同时,holder的operator=也需要改动: =V]0G,,\  
7dcR@v`c  
template < typename T > >> "gb/x,  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const \?>M?6D  
  { +:uz=~m o`  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); 'Zp{  
} 7M~sol[*  
Nwz?*~1  
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。 eFG(2OVg}M  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 RzjUrt  
gT_KOO0n  
return l(rhs) = r; \$ipnQv  
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。 R__:~ uv,  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: } 1e4u{  
sde>LZet/  
template < typename Tp > }VZExqm)  
class constant_t V-}}?c1 F  
  { <M@-|K"Eb  
  const Tp t; ey=KAt  
public : -1,0hmn=+  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} /V:9*C  
template < typename T > [K.1 X=O}  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const Q}|K29Y:p  
  { 3y6\0|{1  
  return t; `,-mXxTNT  
} VwE4:/7YN  
} ; HKXC=^}x'  
D<;~eZ'  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 <;S$4tux  
下面就可以修改holder的operator=了 ![^pAEgx  
YND}P9 h  
template < typename T > )Q'E^[Ua  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const g w([08  
  { A,9JbX  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); X}v*"`@Q  
} Sy|GM~  
4MzQH-U>/  
同时也要修改assignment的operator() Ctz#9[|  
)"pvF8JR%3  
template < typename T2 > R~4X?@ZB  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } [|OII!"  
现在代码看起来就很一致了。 P[ WkW#  
Gv &G2^  
六. 问题2:链式操作 w!7ApEH1  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 cdt9hH`Cd  
其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。 l,7& z  
事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。 p0bWzIH  
比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。 kun/KY  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct &rBe -52  
&.,K@OFE}  
template < typename T > zHb [.ry~  
struct result_1 t1adS:)s  
  { e4tIO   
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; MqnUym  
} ; 0I)$!1~O)  
/RxP:>hVv  
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: '\I(n|\  
2+gbMd4n  
template < typename T > p H  y  
struct   ref C7FQc {  
  { yV!4Im.>  
typedef T & reference; Cy]=Y  
} ; js<d"m*  
template < typename T > @gD) pH  
struct   ref < T &> {*7MT}{(  
  { Ai < beUS  
typedef T & reference; |6*Bu1  
} ; Tu#;Y."T  
X ."z+-eh  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: m}uOBR+  
b&U1^{(  
template < typename T > '`P%;/z  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const Y[6T7eZ0g  
  { J,yKO(}<C  
  return l(t) = r(t); ,x8;| o5  
} R ZY=c  
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。  vmqa_gU\  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 @'R)$:I%L  
{Yj5Mj|#  
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 OoSk^U)  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: ,-#MEr  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 mVZh_R=a  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 !CGX\cvW  
最后的布局是: "tz6O0D  
                Add \Fz9O-jb4  
              /   \ hpAdoy[  
            Divide   5 $N=&D_Q  
            /   \ R |c=I }@F  
          _1     3 xm{]|~^JG  
似乎一切都解决了?不。 _RbfyyaN  
你可以想象一下一个完整的Lambda库,它必然能够重载C++几乎所有的操作符。假设其重载了10个操作符,那么至少会有10个代表这些操作符的functor类。大体上来讲,每一种操作符所对应的functor都应当能够由链式操作产生别的任意一种操作符所对应的functor。(例如:*_1 = 2既是由operator*的functor产生operator=的functor)。可想而知这样一共能产生10*10=100种产生方式。这是对编码的一个大挑战。 JN0h3nZ_  
如何简化这个问题呢?我们不妨假定,任意一种操作符的functor,都能够产生任意一种操作符的functor,这样,每一种操作符的functor都拥有一样的产生方案。如果某种转换确实是不合法的(例如:A/B=C无论如何也不可能合法),那么在试图产生新functor的时候会出现编译错误。幸好C++的模版是如果不使用就不编译的,因此这种编译错误不会干扰到正常的使用,这正是我们所要的。 + Q-b}  
OK,我们的方法呼之欲出了。既然所有的functor都具有一样的产生方案,那么不如大家都不要实现,等到最后统一的在所有的functor里面加上这么一系列的产生代码吧。例如,如果要添加从某functor XXX到operator=的functor的产生代码: tK%ie\  
fjRVYOG#  
template < typename Right > OUv<a `0  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const pLB2! +  
Right & rt) const UCLM*`M  
  { 1INX#qTZ  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); z'q~%1t  
} S}@7Z`  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 _!03;zrO  
XXX指的是原来的functor的类型,picker_maker<T>是一个类型变换的trait,如果T是一个常量,那么他会返回constant_t<T>,否则返回T本身。 kv:9Fm\$  
因此如果该函数声明在assignment的内部,那么就实现了连等,如果声明在的dereference(解引用)的内部,就允许(*A = B)的行为发生。 ENTcTrTn  
最后,如何把这些函数塞到各个functor的声明里边呢?当然可以用宏,但是。。。大家都知道这样不好。 aOzIo-  
除了宏之外还可以用的方式就是继承。我们可以写一个类叫做picker,该类实现了所有的如上的产生函数。然后让所有的functor继承自它。 V.GM$  
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? !=dz^f.{  
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: }iUK`e  
Bu{Kjv  
template < class Action > }>xwiSF?  
class picker : public Action W{}$c`,R  
  { P1eSx#3bR  
public : 9F/I",EA  
picker( const Action & act) : Action(act) {} u\*9\ G  
  // all the operator overloaded QtW9!p7(  
} ; !#KKJ`uB"  
ku]5sd >b  
Picker<T>继承自T,唯一的作用就是给T添加上了各种操作符的重载函数。 cc[(w #K  
现在所有参与行动的functor都要套上一层picker, _1被声明为 picker<holder>, 并且holder中所重载的操作符除了operator()之外全部被移到了picker内。而picker中的操作符重载的返回的functor也必须套上一个picker: ]Y\$U<YjO  
.@VZ3"  
template < typename Right > !mNst$-H4  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const 24jf`1XFW  
  { W0gS>L_  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); I=0c\ U}  
} \OwF!~&  
3(BL  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > X0.H(p#s  
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。 ],]Rv#`  
?xj8a3F  
template < typename T >   struct picker_maker >fBPVu\PA  
  { /Y0~BQC7!  
typedef picker < constant_t < T >   > result; tdm7MPM  
} ; PtfG~$h?  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > V\L;EHtc$  
  { is<:}z  
typedef picker < T > result; P<]U  
} ; .WF"vUp  
kKyU?/aj  
下面总的结构就有了: WPNB!" E98  
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。 M)bQvjj  
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。 cgb>Naa<  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 h.\I tK{)  
至此链式操作完美实现。 "DW~E\Y  
l9.`2d]o  
k~tEUsv  
七. 问题3 ._}}@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。 LqWiw24#  
E|@C:ghG  
template < typename T1, typename T2 > :aNjh  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const -"[4E0g0  
  { v vErzUxN  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); 6Og@tho  
} (?qCtLZ  
Sy8t2lk  
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: =3bk=vy  
!l'nX  
template < typename T1, typename T2 > |;gx;qp4cN  
struct result_2 EG{+Sz  
  {  Ng#psN  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; B"43o7C  
} ; x"2p5T7*>  
_^<vp  
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? Cd%5XD^  
这个差事就留给了holder自己。 "hyfo,r  
    tiK M+ ;C  
bQaRl=:[:  
template < int Order > 6r~9$IM  
class holder; b^W&-Hh  
template <> w~]2c{\Qz  
class holder < 1 > P27Ot1px  
  { ,HjJ jpE  
public : 3qWrSziD  
template < typename T > }i+C)VUX   
  struct result_1 {Ydhplg{  
  { db )2>  
  typedef T & result; =D(a~8&,  
} ; :,8y8z$+  
template < typename T1, typename T2 > ]j&m\'-s  
  struct result_2 ;j0.#P:a  
  {  Q6 *n'6  
  typedef T1 & result; {\$S585  
} ; 7'wpPXdY1  
template < typename T >  4!!|P  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const maa pX/J  
  { <exCK*G  
  return (T & )r; voZaJ2ho/O  
} k=)U  
template < typename T1, typename T2 > Sm/8VSY  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const BbB3#/g  
  { 0]>bNbLB"  
  return (T1 & )r1; !{ &r|6  
} x.1= QF{!  
} ; =]@Bc 7@  
Zr}>>aIJ]k  
template <> amsl>wc!  
class holder < 2 > U N?tn}`!  
  { D4$b-?y  
public : %<yW(s9{  
template < typename T > #A>*pF  
  struct result_1 \KV.lG!  
  { SlsNtaNt  
  typedef T & result; -l=C7e  
} ; %jAc8~vW?  
template < typename T1, typename T2 >  U#f*  
  struct result_2 Zl5DlRuw  
  { br\3}  
  typedef T2 & result; )QAYjW!Z  
} ; z fUDo`V~  
template < typename T > 4W>DW`{  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const LsR<r1KDJ  
  { 2[w9#6ly  
  return (T & )r; H [+'>Id:  
} @;EQ{d  
template < typename T1, typename T2 > ;8H&FsR  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const caEIE0H~  
  { n^' d8Y(  
  return (T2 & )r2; 6Emn@Mn=  
} c:${qY:!  
} ; rT="ciQ  
,I iKe_B  
u&y> '  
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> >。 -IIrrY O  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: Qz`evvH  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: q`AsnAzo&  
$;g*s?F*  
return l(i, j) = r(i, j); ceg\lE:8  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) lR?1,yLp  
?3DL .U{  
  return ( int & )i; 42 `Uq[5Y  
  return ( int & )j; iu{y.}?  
最后执行i = j; y1`%3\  
可见,参数被正确的选择了。 T3b0"o27  
}5EH67  
0yjYjIk"T  
[]OS p&  
wgSFL6Ei  
八. 中期总结 T #E{d  
目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事: }r04*P(  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 R1*&rjB  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 5!Er ;e  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor # l1*#Z  
",YNphjAn  
qLBQ!>lR  
UXSwd#I&  
T c-fO /0  
kU:Q&[/jzH  
九. 简化 jhT/}"v  
很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。 DI{Qs[  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 i (rYc  
首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种: ?(s9dS,7wZ  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 Jn(|.eT|  
  +-*/&|^等 O-AC$C[d  
2. 返回引用。 aeMj4|{\  
  =,各种复合赋值等 E:}s 6l  
3. 返回固定类型。 Njo.-k  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) j+.E#:tu"  
4. 原样返回。 uToi4]w"y  
  operator, aV f sF|,  
5. 返回解引用的类型。 9 Eh*r@>  
  operator*(单目) r 8N<<^  
6. 返回地址。 |$8N*7UD  
  operator&(单目) "+Ks#  
7. 下表访问返回类型。 ml~ )7J  
  operator[] ^g'uR@uU  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 N]BH67<  
  operator<<和operator>> KYhL}C+  
o &b\bK%E  
OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。 '<"%>-^Gn  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: i [/1AI  
SOD3MsAK  
template < typename Left > 1\TkI=N3  
struct value_return B \V ;{:  
  { .Sm 8t$  
template < typename T > RaiYq#X/  
  struct result_1 {s@&3i?ZiC  
  {  LWo)x  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; JpQV7}$  
} ; )x5w`N]lm  
RG1#\d-fE  
template < typename T1, typename T2 > sI)jqHZG  
  struct result_2 #;2kN &  
  { ]<},[s  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; 7CT446  
} ; .j!:Hp(z}  
} ; 2V @ pt  
 @C'qbO{  
nCldH|>5w  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait RZvRV?<bR  
uL-$^],  
下面我们来剥离functor中的operator() GyE5jh2  
首先operator里面的代码全是下面的形式: dDe$<g5L4  
Dhft[mvo  
return l(t) op r(t) rp-.\Hl/a  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) 3qfQlqJ&3  
return op l(t) 7n#Mh-vq  
return op l(t1, t2) i piS=  
return l(t) op i .?l\  
return l(t1, t2) op CwF=@:*d  
return l(t)[r(t)] uN&49o  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] `)jAdad-s  
$nthMx$  
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: mqQ//$Y   
单目: return f(l(t), r(t)); 'kCr1t  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); f <DqA/$  
双目: return f(l(t)); :JxuaM8  
return f(l(t1, t2)); 5X`m.lhUc  
下面就是f的实现,以operator/为例 cT JG1'm  
( Q k*B  
struct meta_divide EU7mP MxJ  
  { r-}C !aF]  
template < typename T1, typename T2 > }8'bXG+  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) i/DUB<>p6  
  { }5gQ dj[Y  
  return t1 / t2; C It@xi#I  
} p6{8t}  
} ; jivGkIj!8  
O ~bzTn  
这个工作可以让宏来做: v3/G.B@=  
x8rp Z  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ }!vJ+  
template < typename T1, typename T2 > \ ,|R\ Z,s  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; !uHVg(}  
以后可以直接用 "qY_O/Eg]]  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) 6[% 4 Q[  
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 bq}o#d5p-_  
(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。。。) tw]Q5:6  
^X?3e1om  
[M.!7+$o  
下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体 _%aJ/Y0Cy  
P_c9v/  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > .ktyA+r8v  
class unary_op : public Rettype SnW>`  
  { _$qH\>se  
    Left l; `oH6'+fT`;  
public : &FzZpH  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} #.W<[KZf  
~LN {5zg  
template < typename T > AtlUxFX0S  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const Rp"" &0  
      { ~d6zpQf7>  
      return FuncType::execute(l(t)); y[:xGf]8@  
    } #ruL+- 8!<  
+,Z Q( ZW  
    template < typename T1, typename T2 > arj?U=zy  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const )1 !*N)$  
      { 1O;q|p'9  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); uyWt{>$  
    } G8p6p6*  
} ; f>_' ]eM%  
Y]{~ogsn$:  
1lQO`CmR6M  
同样还可以申明一个binary_op \ssqIRk  
KP]{=~(  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > vq JjAls  
class binary_op : public Rettype ;l=ZW  
  { _0e;&2')  
    Left l; w+3-j  
Right r; v|u[BmA)*k  
public : m&8'O\$  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} 3At%TA:  
%FO# j6  
template < typename T > Tf?|*P  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 3It9|Y"6[  
      { 'e06QMp@  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); aRF}F E,u  
    } G$$y\e$  
4brKAqg.  
    template < typename T1, typename T2 > dJD8c 2G  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const <2>Qr(bb  
      { gCY%@?YyN  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); Z |CL:)h  
    } .+ g8zbD4  
} ; mXXU{IwUe  
g O ;oM?|  
LL^WeD_Y  
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 .a`(?pPr,  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 [kyIF\0  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) RwptFO  
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。 o79EDPX  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! 2^$Ha|  
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。。。 `8D}\w<eI  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 &;Jg2f%.  
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) <^8&2wAkJ  
下面是修改过的unary_op '&hk?  
3=~0m  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > 8%D 2G i  
class unary_op {:0TiOP5x  
  { &`IC 3O5  
Left l; YE5B^sQ1  
  q t!0#z8  
public : ij+)U`  
05gdVa,  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} 1iTI8h&[@  
{ vOr'j@  
template < typename T > XIJW$CY  
  struct result_1 UiLiy?EJ  
  { 5ps7)]  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; B6#^a  
} ; %RS8zN  
X1PXX!]lo[  
template < typename T1, typename T2 > oF0BBs$  
  struct result_2 p`-Oz]  
  { ic(`Ev  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; J-wF2*0r<  
} ; sbi+o,%1  
u#"L gG.X  
template < typename T1, typename T2 > &nyJ :?  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const AeN$AqQd/  
  { \T]'d@Wyd  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); *kE<7  
} 51&K  
14 Toi  
template < typename T > VHihC]ks,  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const TtKV5  
  { 3"HW{=  
  return OpClass::execute(lt(t)); $\A=J  
} LaCVI  
EAPjQA-B?  
} ; ]n9gnE  
e;G}T%W  
Ods/1 KW  
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 Yg kd1uI.  
好啦,现在才真正完美了。 l" P3lKS  
现在在picker里面就可以这么添加了: E6Uiw]3  
+zf[Im%E  
template < typename Right > GLE/ 1  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const 7`_`V&3s  
  { :[C"}m R1  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); o!-kwtw`l  
} cA8A^Iv:0  
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。 6A23H7  
C_ 4(- OWq  
JULns#tx}  
{\62c;.  
ZGZ1Q/WH  
十. bind +l)[A{  
既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。 -b`O"Ck*  
先来分析一下一段例子 d,d ohi  
{|D7H=f  
8%Eau wAx  
int foo( int x, int y) { return x - y;} ]u<8j r  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 )~[rb<:)b  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 V|W[>/  
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。 h1AZ+9  
我们来写个简单的。 `+0K~k|DC  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: EYXHxo  
对于函数对象类的版本: Yw_^]:~  
mo()l8  
template < typename Func > !/RL.`!>  
struct functor_trait QopA'm  
  { ')#!M\1,HQ  
typedef typename Func::result_type result_type; xh`4s  
} ; nc/F@HCB  
对于无参数函数的版本: =jIP29+  
gHmy?+)  
template < typename Ret > (29BS(|!  
struct functor_trait < Ret ( * )() > O@-|_N*;K  
  { Sxzt|{  
typedef Ret result_type; '74*-yd  
} ; *)u%KYGr  
对于单参数函数的版本: H05xt$J  
RHv|ijYy  
template < typename Ret, typename V1 > DT#F?@LG(  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > N,ysv/zq7  
  { -4!S?rHwd+  
typedef Ret result_type; GMW,+  
} ; /|#";QsPN  
对于双参数函数的版本: 6TkV+\  
'S#D+oF(1~  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > w6&p4Jw/H?  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > C=,O'U(ep  
  { Or<OmxJg  
typedef Ret result_type; oj%(@6L  
} ; (F=q/lK$  
等等。。。 *pj^d><  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy (JdZl2A.  
w gU2q|  
template < typename Func > =GJ)4os  
struct func_return R8N*. [  
  { L)yc_ d5  
template < typename T > ={[9kR i  
  struct result_1 Ce`#J6lT  
  { #Pr w2u  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; V<ExR@|}.%  
} ; Gk-49|qIV  
VbfTdRD-  
template < typename T1, typename T2 > 2C[xrZa^  
  struct result_2 o_R_  
  { ffI z>Of:  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; n}L Jt  
} ; d8ck].m=  
} ; ni~1)"U.  
*c>B,  
zr@H Yl  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 <:ptNGR  
R?5v //[  
template < typename Func, typename aPicker > Scd_tw.]|  
class binder_1 F~;UD<<"H  
  { ":W$$w<  
Func fn; x.kIzI5  
aPicker pk; PQvpJFpb~h  
public : SbK6o:[  
=QS%D*.|D  
template < typename T > oc PM zq-  
  struct result_1 D*}_L   
  { m TgsvC  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; 05s{Z.aK  
} ; OKV/=]GS  
~sMEfY,p  
template < typename T1, typename T2 > ^t}8E2mq  
  struct result_2 S'}pUGDO  
  { RH~I/4e  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; H7CWAQPfj  
} ; e+O502]  
:R1F\FT*  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} 12LGWhDp  
nxhn|v  
template < typename T > m<I>NYfE  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 'Rq2x-72}  
  { m5 l,Lxj  
  return fn(pk(t)); U#g ,XJ  
} v ocWV/  
template < typename T1, typename T2 > i{biQ|,.sL  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 9CPr/q9'  
  { ]=vRjw  
  return fn(pk(t1, t2)); =58:e7(df  
} ):Pz sz7  
} ; S1U>Q~ZPA  
jg\FD51$  
ZW%;"5uVm)  
一目了然不是么? d7P' c!@+  
最后实现bind BI6]{ZC"  
"@(Sw>*o  
\\Te\l|L  
template < typename Func, typename aPicker > -(JBgM"  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) g27)$0&0  
  { RYZM_@ 5$t  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); s_ %LU:WC  
} ]S7>=S  
NudY9 ~   
2个以上参数的bind可以同理实现。 yn|U<Hxl~H  
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。 @M!nAQ8hY  
@&f~#Xe  
十一. phoenix E-v^eMWX  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: Jxsch\  
|Ng}ZLBM  
for_each(v.begin(), v.end(), RC~C}  
( E~ +g6YlT  
do_ ,b9!\OWDF  
[ EI8KKo *  
  cout << _1 <<   " , " :=?od 0]W  
] 7bYN  
.while_( -- _1), l?O%yf`s  
cout << var( " \n " ) )7  M  
) 1T0s UIY  
); q);@iiJ-  
cCv@f ks  
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: "R^0eNv$  
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 v,Uu )Z  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 UTVqoCHA  
那么我们就照着这个思路来实现吧: UO4z~  
:&J1#% t  
,'%*z  
template < typename Cond, typename Actor > JYrOE "!h  
class do_while K;*B$2Z#k  
  {  Y3g<%6  
Cond cd; TEQs9-Uy  
Actor act; ?fX`z(Z  
public : qnJs,"sn  
template < typename T > ,qwVDYJ  
  struct result_1 yVt8QF!  
  { [sZ ,nB/  
  typedef int result_type; 1s-=zs  
} ; Np@RK1}  
]ASTw(4  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} ?U3~rro!  
WZ N0`Od  
template < typename T > <lP5}F87  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const >!PCEw<i  
  { p%-;hL!  
  do .o)  
    { S z-TarTF  
  act(t); D-Q54"^3  
  } q.ZkQN+  
  while (cd(t)); ^?S lM  
  return   0 ; %mRnJgV5k  
} 8iC9xSH[%  
} ; FW:V<{f  
."j=s#OC(  
]SUW"5L-  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). AZva  
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。 =8A L>:_  
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。 <])kO`+G  
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。 C ett*jm_  
下面就是产生这个functor的类: )j}v3@EM5  
-IS$1  
ZM_-g4[H  
template < typename Actor > FDTC?Ii O  
class do_while_actor $k^& X `  
  { =\g K<Xh  
Actor act; d RHw]!.  
public : mw*KLMo42  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} vz^=o'  
zKFiCP K  
template < typename Cond > ntn ~=oL  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; G \|P3j  
} ; &H/3@A3  
Q+p9^_r  
tS[%C)  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 I @ D<rjR  
最后,是那个do_ 3XhLn/@  
V3$zlzSm,  
~Gh9m ]b  
class do_while_invoker ,e{1l   
  { WD|pG;Gq  
public : *~^M_wej  
template < typename Actor > wp<f{^ et  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const y<m }dW6[\  
  { e?<$H\  
  return do_while_actor < Actor > (act); &XB1=b5  
} {CQI*\O  
} do_; 3^]Kd  
smPZ%P}P+c  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? h%&2M58:  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 oiItQ4{<  
最后来说说怎么处理break和continue PDb7h  
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。 8xx2+  
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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