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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda Lbwc2Q,.-  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 <RaUs2Q3.  
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, ;jZf VRl  
E(p*B8d  
B{6wf)[O  
yd+.hg&J  
  class filler N)0V6q"  
  { -qW[.B  
public : sCrOdJ6|  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} ]8~{C>ch$  
} ; Y Z.? k4>  
"> ]{t[Ib  
xC}9W6  
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: M[1!#Q><!  
IizPu4|  
^Ee"w7XjD  
a\]g lw\;  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); =Ul{#R z  
>JUOS2  
yZc_PC`  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 0*{ 2^\  
*rH# k?  
|9*8u>|RC  
o1^Rx5  
二. 战前分析 $AyE6j_1gX  
首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。 b>]MZhLJe  
开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码 K@R * V  
G.l ~!;  
xk\n F0z  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); N:% }KAc  
  /* --------------------------------------------- */ Spm7kw  
vector < int *> vp( 10 ); 2zN"*Wkn  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); ekV|a1)  
/* --------------------------------------------- */ X1Vj"4'wT  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); tOT(!yz  
/* --------------------------------------------- */ j.:I{!R#  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); )wdTs>W7  
  /* --------------------------------------------- */ o >Faq+@  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); s"-gnW  
/* --------------------------------------------- */ mLb>*xt$b@  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); >Y 8\I  
]mZN18#  
\&#IK9x{  
:rzq[J^  
看了之后,我们可以思考一些问题: 5'%nLW7;O  
1._1, _2是什么? 4mM?RGWv  
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。 t,,W{M|E(  
2._1 = 1是在做什么? 6U(M HxY  
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。 qC:QY6g$N  
Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。 jBLLx{  
ve&"x Nz<  
5u=$m^@{  
三. 动工 /_{B_2i/>  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: yNDplm|9*  
[#mRlL0yk  
;'i>^zX`  
<yg! D21Y  
template < typename T > B$D7}=|kc  
class assignment 8lZB3p]X  
  { @F/yc  
T value; mK_2VZj&  
public : NDYm7X*et  
assignment( const T & v) : value(v) {} \\iX9-aI<  
template < typename T2 > @0[#XA_>  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } 8H@]v@Z2  
} ; W"[Q=$2<<  
I:=rwnd  
5!jU i9  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 3Q:HzqG  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment 5e|yW0o  
, aJC7'(  
0/TP`3$X#"  
Y:#nk.}>  
  class holder kT12  
  { p"tCMB  
public : Wz&[ cj  
template < typename T > Rn9e#_Az  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const ,qu7XFYrY  
  { z;Yo76P  
  return assignment < T > (t); L{F[>^1Sb  
} E E^l w61  
} ; DNu-Ce%  
HD!2|b ~@  
 eo&^~OVT  
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: q .s'z}  
L&LAh&%{2  
  static holder _1; 9YEE.=]T  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 F9Co m}  
r$WBEt,B  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); a1 v%G  
而不用手动写一个函数对象。 'izv[{!n{  
/|LQ?n  
h\lyt(.s  
:D:Y-cG*n<  
四. 问题分析 GzEvp  
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。 @Pb%dS  
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。  `;HZO8  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 {'NXJ!I;t  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 $i;m9_16  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 TW~%1G_v  
/H~]5JZ3-E  
五. 问题1:一致性 }F4%5go  
首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?| ;|r<mT/,  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 =HHtLW.|,  
JsK_q9]$e  
struct holder Ev ]oPCeA  
  { :3A^5}iz  
  // AOv>O52F/Q  
  template < typename T > ]47!Zo,  
T &   operator ()( const T & r) const )'i n}M  
  { pv"QgH  
  return (T & )r; zXaA5rZO  
} D $&6 8  
} ; .g>0FP  
XE($t2x,M  
这样的话assignment也必须相应改动: W4&Itj  
I' 'X\/|  
template < typename Left, typename Right > Vi<6i0  
class assignment ,u S)N6'b6  
  { THy{r_dx  
Left l; AYsiaSTRqW  
Right r; ,Q,3^v-  
public : e !N%   
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} 4Hq6nT/  
template < typename T2 > _jM+;=f  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } /RemLJP F  
} ; ^KUM4. 6  
&Pe[kCO]  
同时,holder的operator=也需要改动: R/P9=yvg0  
auHP^O> 4L  
template < typename T > 0w!:YB,}  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const *0/%R{+S  
  { YJB/*SV^  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); /[+qw%>  
} =|V[^#V  
vRMGNz_P7[  
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。 Nn{/_QG  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 Fd/Ra]@\Y  
_#y=T20'3  
return l(rhs) = r; <,</ Ge  
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。 Z> <,t~o}  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: S.|%dz  
}WnoI2  
template < typename Tp > chXTFLC~  
class constant_t WQBpU?O  
  { aC#{@t  
  const Tp t; o+g\\5s  
public : iJb-F*_y  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} >2ny/AK|  
template < typename T > seiE2F[  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const `teaE7^Wm  
  { %ZT I ?a  
  return t; Lm7fz9F%  
} ~}g) N  
} ; @<z#a9  
xV.UM8  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 ?7dV:]%~2  
下面就可以修改holder的operator=了 >o5eyi  
^w*&7.Z  
template < typename T > Y@MFH>*  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const AH|'{  
  { !m?W+ z~J  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); cv9-ZOxJ  
} Xp~O?2:3l  
TlpQ9T  
同时也要修改assignment的operator() J~lKN <w  
lin  
template < typename T2 > C A$R  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } J=B,$4)9  
现在代码看起来就很一致了。 ]~7xq)28  
ALt^@|!d  
六. 问题2:链式操作 uO4R5F|tL  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 Y0g6zHk7  
其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。 -5Aqf\  
事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。 T;#:Y  
比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。 FB n . 4  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct !Q{~f;L  
Nrzg>WQa  
template < typename T > e!P]$em|1E  
struct result_1 Q+Ya\1$6A  
  { /JmWiBQIn  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; -z'6.I cO  
} ; # N'_~:H  
vjd;*ORB  
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: l-M .C8N  
<^"0A  
template < typename T > r-ljT<f%J[  
struct   ref W{nDmG`yp  
  { YLid2aF  
typedef T & reference; -9yWf8;  
} ; $}.#0c8I  
template < typename T > ' eH Fa  
struct   ref < T &> w"OeS;#e:  
  { `sM^m`yE  
typedef T & reference; _SqUPTb"u  
} ; 85#+_}#  
a3^({;k!0  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: .1h1J  
X_#,5t=7  
template < typename T > "2GssBa  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const pF7S("#R  
  {  &W? hCr  
  return l(t) = r(t); J" U!j  
} o_?A^u  
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。 >qci $  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 6mC% zXR5  
V?4G~~F  
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 V#\iO  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: 1VB{dgr  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 aKw7m= {  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 \g:Bg%43h  
最后的布局是: <%=@Ue  
                Add #RP7?yGM,  
              /   \ T@j@IEGH  
            Divide   5 hA387?  
            /   \ Jl{g"N{2u'  
          _1     3 e'&<DE)  
似乎一切都解决了?不。 Pql;5 ~/  
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。 RaAvPIJa |  
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。 8~vE  
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: UE K$  
v v]rXJu1  
template < typename Right > V,>uM >$  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const ,{g B$8z^  
Right & rt) const )k&!&  
  { B/b S:  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); z+X DN:  
} C%;J9(r  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 e18}`<tW-  
XXX指的是原来的functor的类型,picker_maker<T>是一个类型变换的trait,如果T是一个常量,那么他会返回constant_t<T>,否则返回T本身。 ! f*t9 I9Q  
因此如果该函数声明在assignment的内部,那么就实现了连等,如果声明在的dereference(解引用)的内部,就允许(*A = B)的行为发生。 Fes /8*-  
最后,如何把这些函数塞到各个functor的声明里边呢?当然可以用宏,但是。。。大家都知道这样不好。 HsAKz]Mq  
除了宏之外还可以用的方式就是继承。我们可以写一个类叫做picker,该类实现了所有的如上的产生函数。然后让所有的functor继承自它。 E(0[/N~  
且慢,也许立刻就有人跳出来说:这样的话那个XXX怎么写呢?这样不是会导致循环依赖么?这样不是会有downcast么? A IsXu"  
正解,让picker做基类确实不是一个好主意。反过来,让picker继承functor却是一个不错的方法。下面是picker的声明: Q#sLIZ8=  
u;=a=>05IR  
template < class Action > _A=Pr _kN  
class picker : public Action !KmSLr7xU  
  { !T1)tGrH  
public : !z?;L_Lb  
picker( const Action & act) : Action(act) {} A9ru]|?  
  // all the operator overloaded %<;PEQQ|C  
} ; _2nNCu (  
}yMA s  
Picker<T>继承自T,唯一的作用就是给T添加上了各种操作符的重载函数。 n]snD1?KX  
现在所有参与行动的functor都要套上一层picker, _1被声明为 picker<holder>, 并且holder中所重载的操作符除了operator()之外全部被移到了picker内。而picker中的操作符重载的返回的functor也必须套上一个picker: 8? &!@3n  
N.|uPq$R  
template < typename Right > ZqJyuTPv  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const hV[=  
  { _sC kBDl-  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); "yc@_+"\+  
} qb >mUS  
V.~C.x  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > ^3w >:4m  
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。 |f< -lB[k  
HbQ+:B]  
template < typename T >   struct picker_maker Hy#<fKz`!  
  { P> i lRb  
typedef picker < constant_t < T >   > result; m>LC2S; f  
} ; `Y.Q{5Y  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > ~"i4"Op&  
  { kac]Rh8vO  
typedef picker < T > result; 4 X6_p(  
} ; =Vi>?fWpn=  
AJR`ohh  
下面总的结构就有了: lb[\Lzdvmu  
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。 W5zlU2  
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。 UN7J6$!Cx7  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 xGo,x+U*  
至此链式操作完美实现。 <ly.l]g  
[E4#|w  
ewp&QH4  
七. 问题3 Nt P=m @  
如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。 2j*o[kAE  
!; COFR  
template < typename T1, typename T2 > Nk&$b  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const aW7)}"j4  
  { ew\ZFqA;  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); Q*l_QnfG  
} LM?UV)  
8ZvozQE  
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: wU)vJsOq  
7~7_T#dTh  
template < typename T1, typename T2 > /GMT  
struct result_2 Mh*^@_h?  
  { }@avG t;v  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; }^}ep2^  
} ; Jevr.&;O  
\KT}T  
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? 9ld'SB:#  
这个差事就留给了holder自己。 */E5<DO  
    #ybtjsu'"U  
I.RmBUq):s  
template < int Order > g=_@j`  
class holder; >Mc,c(CvU  
template <> Pq)C(Z  
class holder < 1 > MPF;P&6  
  { =r1 @?x  
public : .m_-L Y-  
template < typename T > |)IS[:X  
  struct result_1 [SX>b"L  
  { Q R<q[@)F  
  typedef T & result; *:hHlH* t1  
} ; D_)n\(3  
template < typename T1, typename T2 > c&n.JV   
  struct result_2 '}.Z' %;  
  { 8^ezqd`  
  typedef T1 & result; \oc*  
} ; l8Ks{(wh  
template < typename T > y{]iwO;  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const V [KFZSA  
  { j1U,X  
  return (T & )r; 6 s1lf!  
} pv9Z-WCix$  
template < typename T1, typename T2 > {t1 ;icu  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const y7WO:X&  
  { Aq:1  
  return (T1 & )r1; `UDB9Ca  
} hRKA,u/G  
} ; <u%&@G$F>  
5 Yf T  
template <> _"R /k`8  
class holder < 2 > A6# 5 z  
  { 1Xj>kE:  
public : ^ ;XJG9a0\  
template < typename T > ?7"6d p_K  
  struct result_1 =w <;tb  
  { sGs_w:Hn  
  typedef T & result; 7.N~e}p 8  
} ; \OX;ZVb?5  
template < typename T1, typename T2 > fNTe_akp  
  struct result_2 eJ O+MurO  
  { ^CWxYDG*  
  typedef T2 & result; XlGDv*d:#d  
} ; haW*W=kv)  
template < typename T > cczV}m2)  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const z c7P2@  
  { !HPye@Ua  
  return (T & )r; pwG"_|h  
} vRn"0Mzl8  
template < typename T1, typename T2 > U#=5HzE  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const B8sc;Z.  
  { `rLy7\@;  
  return (T2 & )r2; -AcVVK&  
} cgevP`*]  
} ; Y~%9TC  
oe*Y(T\G  
Iurb?  
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> >。 [~#]p9|L  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: ql_GN[c/  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: uiQRRT  
G34fxhh  
return l(i, j) = r(i, j); krI@N}OU  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) o@!Uds0  
EmO{lCENk  
  return ( int & )i; @0{vA\  
  return ( int & )j; W+&<C#1|]  
最后执行i = j; FT/STI  
可见,参数被正确的选择了。 6)_svtg  
ltH?Ew<]  
?ot7_vl  
3!:?OUhx  
EiP#xjn?c  
八. 中期总结 1Ff Sqd  
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: :497]c3#5C  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 (_aM26s  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 gJUawK  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor ndCHWhi  
*[SOz)  
P UJkC  
48 n5Y~YS  
{ *&Wc Os  
y.PsC '  
九. 简化 rE[:j2HF  
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。 i,z^#b7JQ  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 $63_* 9  
首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种: aUTXg60l*  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 rM y(NAo_  
  +-*/&|^等 zs<2Ozv  
2. 返回引用。 d=v{3*a_4,  
  =,各种复合赋值等 =Mby;wQ?|  
3. 返回固定类型。 ;Or]x?-  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) q{:]D(   
4. 原样返回。 nhZ^`mP  
  operator, v3 q.,I_  
5. 返回解引用的类型。 Je1'0h9d  
  operator*(单目) f%2>pQTq@)  
6. 返回地址。 xh) h#p.  
  operator&(单目) n B .?=eUa  
7. 下表访问返回类型。 K#>@T<  
  operator[] zOfMKrRG  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 k=D}i\F8  
  operator<<和operator>> ~As/cd>9  
&oXN*$/dlJ  
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。  a\@k5?  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: J+o6*t2|  
x $@Gp  
template < typename Left > ys~oJb~  
struct value_return &u}]3E'-k  
  { :*6#(MX  
template < typename T > ,u&K(Z%  
  struct result_1 |Y")$pjz  
  { "gCqb;^  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; CL)*cu6zG  
} ; P1>?crw  
&4R -5i2a  
template < typename T1, typename T2 > ]QJWqY  
  struct result_2 ![l`@NH[U  
  { 1@"os[ 9  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; alV{| Vf[6  
} ; Wn kIi,<  
} ; \]y /EOT  
KW 78J~u+  
$[1J[eY*  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait s-"oT=  
(l ]_0-Z  
下面我们来剥离functor中的operator() zS<idy F`  
首先operator里面的代码全是下面的形式: px>g  
#x|IEjoa  
return l(t) op r(t) 7~2c"WE  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) E-?@9!2 &  
return op l(t) ~qu}<u)P  
return op l(t1, t2) /ho7O/aAa  
return l(t) op ;T,`m^@zf  
return l(t1, t2) op A/A; '9  
return l(t)[r(t)] +{dJGPoY]p  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] T_NN.Ol   
| ycN)zuE  
很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式: H b}(.`  
单目: return f(l(t), r(t)); T}r}uw`  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); 7LrWS83  
双目: return f(l(t)); )r|Pm-:A{  
return f(l(t1, t2)); cf{rK`Ff^  
下面就是f的实现,以operator/为例 |J:kL3g  
@||GMA+|  
struct meta_divide UJ^MS4;I3  
  { 8^2E77s4U  
template < typename T1, typename T2 > dZIruZ)x  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) X*QQVj  
  { 2Cgq&\wS  
  return t1 / t2; NS3qNj  
} 1kdQh&~G  
} ; kl[Jt)"4@  
oa q!<lI  
这个工作可以让宏来做: dm`:']?  
U0fr\kM  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ 5kdh!qy[$,  
template < typename T1, typename T2 > \ I\WBPI  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; WN6%%*w  
以后可以直接用 |:b!e  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) >uy(N  
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 ;/s##7qf  
(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。。。) &wea]./B  
Zg;%$ kSQ  
3"HX':8x  
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  \s^4f#  
jk9/EmV*r  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > cOrFe;8-.  
class unary_op : public Rettype GX,)~Syw*  
  { =?oYEO7  
    Left l; 3`U^sr:[%  
public : }]!?t~5*  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} :vo#(  
kB3@;z:  
template < typename T > O&@pi-=o  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ay`A Gr  
      { .0b4"0~T6  
      return FuncType::execute(l(t)); R Y ";SfYb  
    } B82SAV/O  
j~C-T%kYa  
    template < typename T1, typename T2 > Zy&?.d[z  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 8h'*[-]70u  
      { o%_Hmd;_'  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); a=&{B'^G  
    } ;tG@ 6  
} ; lSK<LytB  
r$<4_*  
rfH Az  
同样还可以申明一个binary_op 1|/-Ff"1@  
:/~TV   
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > 3Xl!Z^W  
class binary_op : public Rettype rPXy(d1<`S  
  { ;JV(!8[  
    Left l; >))K%\p   
Right r; 6#up BF:  
public : _]6n]koD,  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} AoFxho  
} 3JOC!;;  
template < typename T > `w K6B5>  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const w7`09oJm  
      { WNcJ710k27  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); %Gc)$z/Wd  
    } Xn # v!  
Z>(K|3_  
    template < typename T1, typename T2 > j7sRmQCl  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const UtYwG#/w  
      { $c1xh.  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); t*(buAx  
    } ^j *H  
} ; CA]u3bf~  
2kW*Z7@D  
GB8>R  
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 Y@2v/O,\  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 ;Yu|LaI\<m  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) ,ocAB;K  
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。 i>{.Y};  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! [|tlTk   
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。。。 #H-EOXy  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 kJk6lPSqi7  
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) b<8,'QgB  
下面是修改过的unary_op E:ti]$$  
),5|Ves;t[  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > _ 0h)O  
class unary_op L.Tu7+M4  
  { c$b~? Mx  
Left l; {N'<_%cu  
  ~fY\;  
public : 'j 'G4P_G  
-n~%v0D8c  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} [iUy_ C=qp  
7QM1E(cMg  
template < typename T > z2IKd'Wy  
  struct result_1 5\.w\  
  { a_U[!`/ w  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; m,^UD{  
} ; X-j3=8wPM  
@ @"abhT  
template < typename T1, typename T2 > JL!:`#\  
  struct result_2 (g3@3.Kk)  
  { 5j>olz=n}  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; |{9&!=/qf  
} ; }II)<g'  
SmCtwcB1  
template < typename T1, typename T2 > gtRVXgI  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const sM6o(=>  
  { Tu&W7aoX5  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); ufvjW]   
} !eA6Ejf  
bmI6OIWl  
template < typename T > bu,xIT^  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const a+,zXJQYq  
  { :b"&Rc&s.  
  return OpClass::execute(lt(t)); Hh`HMa'q  
} \W+Hzf] W#  
:@#6]W  
} ; "9O8#i<Nr  
>gf,8flgj  
P0ZY;/e5h  
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 DSL3+%KF#  
好啦,现在才真正完美了。 q$7/X;A  
现在在picker里面就可以这么添加了: pIl[)%F  
1a_;(T  
template < typename Right > S0H|:J  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const 4GG0jCNk  
  { }.N~jx0R  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); c_Jcy   
} ()(^B}VK  
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。 0 LQ%tn  
CS\8ej}y  
)*nZ6Cg'  
{-1N@*K  
'H-hp   
十. bind YYF.0G}  
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。 2U& +K2  
先来分析一下一段例子 #+(@i|!ifo  
N ,nvAM  
6[\1Nzy>  
int foo( int x, int y) { return x - y;} \JDxN  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 $%.,=~W7  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 j026CVL  
可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。 [ @9a  
我们来写个简单的。 @B Muov  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: =F/EzS  
对于函数对象类的版本: / 5y _ <  
l`r O)7  
template < typename Func > .s\_H,  
struct functor_trait J6gn!  
  { B_S))3   
typedef typename Func::result_type result_type;  V0!kvIv  
} ; `Ln1g@  
对于无参数函数的版本: JQ9+kZ  
.$a|&P=S  
template < typename Ret > 'RZ0,SK'  
struct functor_trait < Ret ( * )() > cS(=wC  
  { ?D['>Rzu  
typedef Ret result_type;  z uI7Px  
} ; cK\'D  
对于单参数函数的版本: aEn*vun  
gdkHaLL"  
template < typename Ret, typename V1 > +2g}wH)l  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > @T] G5|\ok  
  { G6pR?K+  
typedef Ret result_type; <4P.B?-/t  
} ; \|6Q]3l  
对于双参数函数的版本: /Nns3oE  
5h6-aQU[  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > xtK}XEhG!  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > NL&![;  
  { 9qm'qx  
typedef Ret result_type; J3hhh(  
} ; s:ojlmPb  
等等。。。 2/ejU,S  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy >=/DCQ$  
)i[K1$x2  
template < typename Func > 'j;i4ie>*x  
struct func_return wcW7k(+0  
  { pV*d"~T  
template < typename T > \m(>Q  
  struct result_1 *iV#_  
  { qdo_YPG  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; \`W8#fob  
} ; .&.L@CRH  
h9QQ8}g  
template < typename T1, typename T2 > u. 2^t :A  
  struct result_2 mh35S!I3I^  
  { e}iv vs2  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; 5")BCA  
} ; c 6/lfgN  
} ; S2?)Sb`  
 rB_ESNx  
j.:f =`xf  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 y1#QP3'Z1  
2[Xe:)d  
template < typename Func, typename aPicker > 06I(01M1   
class binder_1 USH>`3  
  { +1Pu29B0  
Func fn; G$s=P  
aPicker pk; 1-PFM-  
public : :@S=0|:j  
tDtqTB}  
template < typename T > Qm4cuV-0{  
  struct result_1 5Zl7crA[  
  { }DQ[C&  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; 9`!#5i)VU8  
} ; /Q'O]h0a  
le2 v"Y  
template < typename T1, typename T2 > -l{ wB"  
  struct result_2 TSj)XU {W  
  { \b?O+;5Cj  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; XlJ+:st  
} ; 5D>cbzP@  
XQcE  ZJ2  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} 'Me(qpsq  
8xHjdQr  
template < typename T > }R`}Ey|{  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const wV'_{ /WM  
  { ^ ?T,>ZI  
  return fn(pk(t)); Q`UgtL  
} Nrc-@ ]  
template < typename T1, typename T2 > >Vb V<ak  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ;(IAhWE?7  
  { \{1Vjo  
  return fn(pk(t1, t2)); A&_v:z4y/  
} Pcr;+'q  
} ; <9`/Y"\p  
RMa#z [{0  
vr$z6m ^  
一目了然不是么? ~AR0 ,lak  
最后实现bind Q#Xa]A-  
94.M 8  
z_a7HCG2  
template < typename Func, typename aPicker > i>;6Z s>S  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) C12y_E8Un  
  { Hzc^fC  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); rm,h\  
} `(8RK  
uQkQ#'e|  
2个以上参数的bind可以同理实现。 )`zfDio-1V  
另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。 ||.Ve,<:  
;o.,vQF*  
十一. phoenix >u=nGeO  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: k_1o j[O  
K_V$ktL  
for_each(v.begin(), v.end(), s$VLVT*6  
( DkBVk+  
do_ e3kdIOu5  
[ IE&G7\>(yO  
  cout << _1 <<   " , " [q!)Y:|u_>  
] < !]7Gt  
.while_( -- _1), AI2>{V  
cout << var( " \n " ) VM"*@T  
) 7s1LK/R|u  
); NjSjE_S2B8  
 34~[dY  
是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧: cS"PIelR  
首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor #^q@ra  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 b!g8NG  
那么我们就照着这个思路来实现吧: sUsIu,1Q  
V _pKe~  
5@~5RNrq2  
template < typename Cond, typename Actor > LU@+O12  
class do_while n:YA4t7S  
  { 'w}/ o+x@  
Cond cd; znd fIt^  
Actor act; '8fL)Zk  
public : D]d2opBLj  
template < typename T > )X-TJ+d  
  struct result_1 mOx>p"n  
  { ~ *P9_<  
  typedef int result_type; U6oab9C?k  
} ; E)F"!56lV  
xiQ;lE   
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} tNCKL. yU  
i- r y5x  
template < typename T > jVdB- y/r  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const u1 (8a%ZC  
  { BmFs6{>~c  
  do n\H.NL)  
    { 6-uB[$ko  
  act(t); D i #Em[  
  } o<%s\n  
  while (cd(t)); sxQMfbN  
  return   0 ; S31+ j:"  
} !,>9?(  
} ; PiwI.c  
woR }=\K  
T13Jno  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). .R {P%r  
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。 B!z5P" C(~  
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。 }4"T# [n#  
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。 F#Xzh Ds  
下面就是产生这个functor的类:   |HB  
,Mw;kevw  
yS(tF`H[  
template < typename Actor > 00@y,V_]  
class do_while_actor Tta+qjr  
  { L<TL6  
Actor act; -m>ng E~q  
public : wmG[*a_H  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} x$aFJ CL  
/|{~GD +A&  
template < typename Cond > 9`sIE_%+  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; ]Q0+1'yuK  
} ; $qj||zA  
Md,KW#  
*>p#/'_E  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 # :3~I  
最后,是那个do_ Ie8jBf -  
.\+%Q)?h:  
'; Z!(r  
class do_while_invoker `@|Kx\y4=j  
  { ?AJE*=b  
public : }F4   
template < typename Actor > *^P$^lm?S  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const t.WWahNyY  
  { w"K;e(S  
  return do_while_actor < Actor > (act); :0RfA%  
} U49 `!~b7  
} do_; +cnBEv~y  
RP4P"m(   
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? I<ta2<h  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 sj0{;>>%+N  
最后来说说怎么处理break和continue 'w5g s}1D  
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。 }H<87zH  
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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