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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda 2l V`UIa  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 J| &aqY  
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, 4IW90"uc  
7lF;(l^Z>}  
l<=k#d  
N4VZl[7?  
  class filler X(d:!-_m *  
  { emJZ+:%  
public : "dndhoMq  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} !X"nN9k  
} ; '.pGkXyQ  
]5*H/8Ke7  
-ys/I,}<  
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: #gWok'ZcR  
R$}Hv  
D8w.r"ne  
`xv Uq\  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); >J;J&]Olf  
RjP]8tH&  
z<A8S=s6n  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 [m< jM[w{  
[W[awGf  
aW|=|K  
|uFb(kL[U  
二. 战前分析 l#ct;KZ  
首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。 g1F9IB42@<  
开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码 nw*a?$S3  
|,n(9Ix  
^oDs*F  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); 4$2HO `@uN  
  /* --------------------------------------------- */ t`}=~/#`X  
vector < int *> vp( 10 ); !7]^QdBLY  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); ?t\GHQ$$?  
/* --------------------------------------------- */ gP8}d*W%b  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); Qt'3v"S>)  
/* --------------------------------------------- */ Tp~Qg{%Og  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); 7Y.yl F:  
  /* --------------------------------------------- */ g] IPNW^n  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); i/8OC  
/* --------------------------------------------- */ p|0SA=?k"  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); >3p8o@:  
*hFJI9G  
 874j9ky[  
j";L{  
看了之后,我们可以思考一些问题: e5FF'~A%]  
1._1, _2是什么? uW}M1kq?+l  
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。 ):=8w.yC  
2._1 = 1是在做什么? Gyi0SM6v5&  
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。 &kWT<*;J)  
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。 M9VAs~&S  
FDBNKQV  
.gRb'  
三. 动工 9XS>;<"2  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: z:O:g?A  
b4KNIP7E  
0lqh;/  
/NPx9cLW^  
template < typename T > ZW;Re5?DJ  
class assignment M!VW/vdywL  
  { [ryII hQ  
T value; E'+z.~+  
public : %AT/g&M&1#  
assignment( const T & v) : value(v) {} VD,g3B p  
template < typename T2 > -yIx:*KI  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } ~:C`e4  
} ; 7we='L&R  
/8dRql-Ne  
SZxnYVY  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。  HsG3s?*  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment V+})$m*>  
] :](xW%  
qw|B-lT{:  
~:0U.v_V  
  class holder *&_(kq z'1  
  { |U~\;m@  
public : ?v+el,  
template < typename T > GIkVU6Q}  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const '|%\QWuZ  
  { ~-yq,x  
  return assignment < T > (t); z^KBV ^n  
} n? ^oQX}.\  
} ; aNICSxDN  
\H PB{ ;  
70R_O&f-k  
由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上: 7}mr C@[i  
+OI nf_O  
  static holder _1; loyhNT=  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 a|dn3R>vX  
&$pQ Jf  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); Ni;jMc  
而不用手动写一个函数对象。 EUPc+D3  
\3 rgwbF  
T%TO?[cN  
oSR;Im<2  
四. 问题分析 0w2<2grQ  
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。 H7{kl  
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。 }mk z_P(Z  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 IS{>(XT{  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 *MCkezW7{  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 tg2+Z\0)4g  
kf' 4C "}  
五. 问题1:一致性 0}>p)k3&A  
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?| !|,djo!N  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 *u>[  
=@;\9j  
struct holder @# p{,L  
  { c5eimA%`  
  // UQT=URS  
  template < typename T > Og2w] B[  
T &   operator ()( const T & r) const NdI~1kemr  
  { ~MK%^5y?  
  return (T & )r; `4|:8@,3{  
} ^ -lWv  
} ; .k5&C/jv  
S]c&T`jx  
这样的话assignment也必须相应改动: UtB~joaR  
+4]f6Zz({  
template < typename Left, typename Right > SUoUXh^!w  
class assignment @ w,O1Xwj  
  { R36A_  
Left l; :u?L y[x  
Right r; [-=y*lx %g  
public : Jj+Hj[(@  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} u-wj\BU  
template < typename T2 > ^K'XlM`a  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } H|d"45J_  
} ; 1|7t q  
A9y3B^\*  
同时,holder的operator=也需要改动: s";9G^:  
Xf|I=XK  
template < typename T > N*}g+ IS  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const H7Ee0T(`  
  { _GL:4  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); jQ P2[\  
} >Cglhsb:N  
Fau24-g  
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。 MB?762 Q  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 8SO(pw9  
FlLk.+!t  
return l(rhs) = r; t\,X G  
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。 ;c#jO:A5  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: x?G"58  
K|wB0TiXP  
template < typename Tp > f2M}N  
class constant_t 6"c(5#H  
  { WP? AQD  
  const Tp t; e:;u_ be~  
public : r )f+j@KF  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} Wtj* Z.=:  
template < typename T > TDW\n  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const 3ZL<6`YF  
  { 8]% e[  
  return t; J@(69&  
} /V E|FTs  
} ; 89%#;C  
[Pz['q L3t  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 +)e+$ l  
下面就可以修改holder的operator=了 |il P>b  
FWQNO(  
template < typename T > `z6I][Uf  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const bb`8YF+?'  
  { ;Z-%'5hKM  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); ,\ zx4 *  
} d01]5'f?o  
IFW"S fdZk  
同时也要修改assignment的operator() :sJQ r._L  
$36.*s m  
template < typename T2 > P^m&oH5]EG  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } _G ^Cc}X  
现在代码看起来就很一致了。 @A8@j%CK1  
j4]y(AA  
六. 问题2:链式操作 Q;eY]l8  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 63pd W/\j  
其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。 7NQEnAl  
事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。 a/lTQj]A  
比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。 %bgUU|CdA  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct Kr@6m80E5  
=$F<Ac;&  
template < typename T > 8@d@T V!n&  
struct result_1 V*F |Yo:  
  { C5EaP%s  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; #-bz$w#*  
} ; }9 I,p$  
o9c?)KQ  
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: G9r~O#=gy  
cPPTGpqw  
template < typename T > %HcCe[d5l  
struct   ref A$W~R  
  { "<yJ<lS&>  
typedef T & reference; klx28/]  
} ; P?j;&@$^e  
template < typename T > YaAOP'p  
struct   ref < T &> Ew*SA  
  { irKM?#h  
typedef T & reference; 9qX)FB@'i;  
} ; e# z#bz2<  
F0/!+ho  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: T3h1eU  
`clp#l.ii  
template < typename T > M.fA5rJ^  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const $9?<mP2-*  
  { hf< [$B  
  return l(t) = r(t); @5*$yi 'Cp  
} @k||gQqIB  
可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。 -s9()K(vZG  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 #,Cz+ k*4  
sTw+.m{F  
有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么 ^_\%?K_u  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: :HkX sZ  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 "*ww>0[  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 Y@2yV(m)o  
最后的布局是: ,d$D0w  
                Add 80 ckh  
              /   \ o4nDjFhh  
            Divide   5 tYCVVs`?  
            /   \ #i=k-FA)H  
          _1     3 ;2l|0:  
似乎一切都解决了?不。 YU/?AQg  
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。 nG0R1<  
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。 (0^ZZe`# j  
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: )_SpY\J  
k[{ ~ eN:  
template < typename Right > 0n*D](/NK  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const lwm 9gka  
Right & rt) const Y |9  
  { %`}nP3  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); @IV,sz e  
} qpV"ii  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 LyRW\\z2  
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。 I*H($ a  
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。 QVo>Uit   
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。 3a}53? $  
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。 x%T.0@!8  
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? f-Zi!AGh>  
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: K>G.HN@  
x.Tulo0/  
template < class Action > }mpFo 2  
class picker : public Action BRXDE7vw  
  { d:=Z<Y?d/  
public : ew<_2Xy"<  
picker( const Action & act) : Action(act) {} cc0T b  
  // all the operator overloaded 'PWA  
} ; @S1Z "%S  
Ty}Y/jW  
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。 HYl~)O>  
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: 4`Lr^q}M+  
_fS4a134R  
template < typename Right > 2 ])e}& i  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const Sm;@MI<@/  
  { 8^sh@j2L  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); }VeE4-p B  
} c&C*'c-r  
2d&]V]:R*  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > fNz(z\  
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。 -^q;e]+J  
3%)@c P:?  
template < typename T >   struct picker_maker (C0Wty  
  { Z{x)v5yh2V  
typedef picker < constant_t < T >   > result; /[E2+g  
} ; b>Ea_3T/  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > OAf}\  
  { ~I;|ipK4m  
typedef picker < T > result; |G_,1$  
} ; l2ie\4dK@  
2"_5Yyb  
下面总的结构就有了: *Sps^Wl  
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。 h s_x @6  
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。 a[p$e?gka  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 2S-f5&o  
至此链式操作完美实现。 #_WkV  
N5zx#g  
-F_c Bu81V  
七. 问题3 `\GR Y @cg  
如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。 3n~O&{  
qiH)J- ~GZ  
template < typename T1, typename T2 > J&&)%&h'I  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 88l1g,`**  
  { u;+8Jg+xH/  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); RAWzQE }  
} i|m8#*Hd  
\i+Ad@)  
很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2: *Qyu QF  
M4(57b[`  
template < typename T1, typename T2 > (I/ iD.A  
struct result_2 ]- _ ma  
  { #}l$<7Z U  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; _}F _Q5)  
} ; }QBL{\E!  
Xk\IO0GF  
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? =J|jCK[r  
这个差事就留给了holder自己。 BS(jC  
    0s79rJ  
&2S-scP  
template < int Order > k(o(:-+x  
class holder; Rh#`AM`)j  
template <> S|af?IW  
class holder < 1 > X *EseC  
  { *,t/IA|  
public : 2|ej~}Y  
template < typename T > [5ncBY*A7  
  struct result_1 i[I&m]N  
  { Ve${g`7&  
  typedef T & result; a,(nf1@5  
} ; TO.STK`  
template < typename T1, typename T2 > 6l T< lzT  
  struct result_2 w 62m}5eA  
  { [XttT  
  typedef T1 & result; (H"{r  
} ;  q*94vo-  
template < typename T > $41<ldJ  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const "?<(-,T  
  { /GX>L)  
  return (T & )r; ^4NRmlb  
} .)=*Yr M  
template < typename T1, typename T2 > 9yaTDxB>  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const &nwS7n1eb  
  { pU'${Z~b  
  return (T1 & )r1; M?DZShkV_  
} EV-sEl8ki  
} ; _>BYUPY  
bDudETl  
template <> v(GnG  
class holder < 2 > QO0@Ax\b  
  { <-fvYer  
public : Hpa6; eT  
template < typename T > w,up`W7,  
  struct result_1 (P;TM1k  
  { K^o{lyK;@~  
  typedef T & result; (EvYrm4  
} ; bI|{TKKN&P  
template < typename T1, typename T2 > *JfGGI_E  
  struct result_2 DBG0)=SHy  
  { LT>_Y`5>  
  typedef T2 & result; hW'b'x<  
} ; yf!7 Q>_G^  
template < typename T > j}d):3!  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const mZc;n.$U  
  { _|W&tB *  
  return (T & )r; ?iV}U  
} m mZP;  
template < typename T1, typename T2 > h  Ypj  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const k=mLcP  
  { L)&^Pu  
  return (T2 & )r2; Z,/^lg c,  
} l1|*(%p?X  
} ; q'a]DJ`  
cMF)2^w}  
|vm-(HY!  
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> >。 jSM`bE+"  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: OI*ltba?  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: Ly3!0P.<  
d}tmZ*q  
return l(i, j) = r(i, j); 4n@>gW  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) uD?RL~M  
\At~94  
  return ( int & )i; .ahY 1CO  
  return ( int & )j; >N2kWSa  
最后执行i = j; ^;h\#S[%  
可见,参数被正确的选择了。 4M>pHz4  
' `c \Dq  
f3qR7%X?  
04&S.#+(  
2O@ON/  
八. 中期总结 I4+1P1z  
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: `?.6}*4@_A  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 yUD@oOVC0  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 YgjW%q   
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor |bSAn*6b  
{D^ )% {  
ULu@"  
,/GFD[SQ  
5Za<]qxr  
>yLDU_P)  
九. 简化 rir,|y,  
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。 $xdo=4;|  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 pfIK9>i  
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: xzOvc<u  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 A'7Y{oPHX  
  +-*/&|^等 $H.U ~  
2. 返回引用。 WRkuPj2  
  =,各种复合赋值等 W( sit;O  
3. 返回固定类型。 :h(3Ep  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) B Tj1C  
4. 原样返回。 H_3Wx fO  
  operator, W`JI/  
5. 返回解引用的类型。 OmZZTeGg1s  
  operator*(单目) ,1B4FAR&  
6. 返回地址。 S LeA,T  
  operator&(单目) FN/l/OSb  
7. 下表访问返回类型。 k$m'ebrS.~  
  operator[] ME]7e^  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 ;`c:Law4  
  operator<<和operator>> qi7*Jjk>90  
j DEym&-  
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。 fKFD>u 0%  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: 5wh(Qdib  
yx&}bu\  
template < typename Left > 87B$  
struct value_return .@+M6K*  
  { `L <sZ;Cj  
template < typename T > .t>SbGC  
  struct result_1 S1)g\Lv  
  { MIl\Bn  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; ]j,o!|rx7  
} ; S{bp'9]$y  
;Ccp1a~+  
template < typename T1, typename T2 > G7,v:dlK   
  struct result_2 7b-[# g  
  { YqXN|&  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; }j1;0kb?  
} ; W7~_XI  
} ; >YXb"g@.  
P8=J0&5  
y]obO|AH  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait !,Gavt7f  
`FNU- I4s  
下面我们来剥离functor中的operator() k5tyOk  
首先operator里面的代码全是下面的形式: []N&,2O  
G@~e :v)  
return l(t) op r(t) FMn|cO.vEP  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) 0QquxYYw,  
return op l(t) hUp3$4w  
return op l(t1, t2) rVsCJuxI  
return l(t) op i@WO>+iB  
return l(t1, t2) op 2uY:p=DxG9  
return l(t)[r(t)] KYKF$@ <G  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] ]v@ng8  
}3XjP55  
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: :4X,5X7tW=  
单目: return f(l(t), r(t)); wRwx((eb  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); +kxk z"fP  
双目: return f(l(t)); H3d|eO4+W  
return f(l(t1, t2)); K)`R?CZ:s  
下面就是f的实现,以operator/为例 =? q&/ cru  
<?8cVLW} O  
struct meta_divide d/3&3>/  
  { \!uf*=d  
template < typename T1, typename T2 > )PU\|I0|)e  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) s/E9$*0  
  { c<cYX;O  
  return t1 / t2; X3gYe-2  
} X%iqve"{nB  
} ; wT;;B=u}G  
]k1N-/  
这个工作可以让宏来做: d3T7$'l$  
9S'\&mRl  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ #&S<{75A  
template < typename T1, typename T2 > \ T}XJFV  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; 6OPNP0@r  
以后可以直接用 yfFe%8w_vw  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) .1J`>T?=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 [tt_>O  
(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。。。) ?W?n l:F  
B@\0b|  
UQ^ )t ]  
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 jl]p e7-  
AC fhy[,  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > B1i'Mzm-4  
class unary_op : public Rettype \[+':o`LH  
  { Z Wx[@5  
    Left l; QiRx2Z*\  
public : }!s$ / Kn  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} [ CU8%%7  
1_}k)(n  
template < typename T > ih:%U  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const j}jU.\*v<  
      { +'` ^ N  
      return FuncType::execute(l(t)); ND 8;1+3  
    } b_~KtMO  
' e x/IqbK  
    template < typename T1, typename T2 > T[0CD'|E  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const "6?Y$y/wm  
      { rHjR 4q  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); T z+Y_  
    } MI8c>5?  
} ; 7#T@CKdUd  
4=* ml}RP  
:NH '>'  
同样还可以申明一个binary_op )OGO wStz  
"bO]AG  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > G CcSI;w  
class binary_op : public Rettype J/vcP  
  { XT==N-5,  
    Left l; e=u}J%|  
Right r; yaX%<KBa\  
public : "rQ?2?  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} z5[Qh<M  
5M3)7  
template < typename T > *nUa0Zg4q6  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const #: ,X^"w3  
      { R ta_\Aj!  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); 9'p pb  
    } IifH=%2Y  
xU9^8,6  
    template < typename T1, typename T2 > _j_c&  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const :Sk<0VVd7  
      { 3_ =:^Z  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); +n8,=}  
    } O}Do4>02  
} ; KR4RIJZ_t  
@|~D?&<\  
`jDmbD +=  
很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮 ;wr]_@<~  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 lCK:5$ z0  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) (]<G)+*  
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。 SY2((!n._  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! R&}{_1dj8  
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。。。 Z:MU5(Te  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 =(5}0}j  
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) QV%eTA  
下面是修改过的unary_op zhwajc  
j7Lw( AJ  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > lG X_5R  
class unary_op v[?eL0Z  
  { s8kkf5bu  
Left l; z*:.maq  
  =G<S!qW  
public : aw0xi,Jz  
akA C^:F  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} ?DJ,YY9P  
( e(<4-&  
template < typename T > %G~%:uJ5  
  struct result_1 =CO#Q$  
  { 4T#Z[B[  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; TWQ{, B  
} ; >E(IkpZ  
*W<g%j-a  
template < typename T1, typename T2 > P1QGfp0-J  
  struct result_2 UBy:W^\g  
  { 8c'E  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; SbpO<8}8  
} ; Ibl==Irk  
j6$_U@)%O  
template < typename T1, typename T2 > !Lj+&D|z  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const [k6 5i  
  { })r[q sv  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); ='r4z z  
} utwqP~  
9Fxz9_ i  
template < typename T > Rs%6O|u7  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const Wj. _{  
  { ~x}=lKN  
  return OpClass::execute(lt(t)); .:s**UiDR  
} X*C4N F0  
F%QVn .  
} ; uBC*7Mkm  
%S4pkFR  
-T-h~5   
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 CpICb9w  
好啦,现在才真正完美了。 )<jT;cT!&  
现在在picker里面就可以这么添加了: $PNIuC?=  
 kQm\;[R  
template < typename Right > TXQ Y&7  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const Kth^WHL  
  { x:Kca3pv_  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); enT.9|vm/  
} EGyQ hZ mO  
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。 # S4{,  
21U,!  
7uRXu>h  
F/w!4,'<?5  
.Su9fj y%  
十. bind eq\{*r"DCK  
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。 O-vvFl#4  
先来分析一下一段例子 kST  
R:v`\  
1)M>vdrP  
int foo( int x, int y) { return x - y;} Ye_)~,{,p  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 %k3a34P@  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 qN_jsJ  
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。 T=2 91)@  
我们来写个简单的。 EkqsE$52  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: x3my8'h@  
对于函数对象类的版本: KdOy3O_5N  
q-}J0vu\K  
template < typename Func > hQgi--Msw'  
struct functor_trait ,*V{g pC7  
  { !g~xn2m$R  
typedef typename Func::result_type result_type; |&TRN1  
} ; l>M&S^/s j  
对于无参数函数的版本: @Tr8.4  
vf(\?Js ,  
template < typename Ret > T{j&w%(z  
struct functor_trait < Ret ( * )() > _>*$%R  
  { A_@#V)D2  
typedef Ret result_type; . \fzK  
} ; p]#%e0  
对于单参数函数的版本: /\_ s  
fF8g3|p:  
template < typename Ret, typename V1 > :U<`iJwY  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > 4jrY3gyBX  
  { ,.f GZ4  
typedef Ret result_type; cQUmcK/,  
} ; O.*,e  
对于双参数函数的版本: 8<6;X7<-  
*/RtN`dh  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > |k> _ jO  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > :nw4K(:f  
  { avk0pY(n  
typedef Ret result_type; W!z=AL{  
} ; y)!K@  
等等。。。 810u +%fu  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy t1.5hsp  
uV*&a~  
template < typename Func > #2&_WM!   
struct func_return jQ_j#_Vle  
  { dd>stp   
template < typename T > :\48=>  
  struct result_1 !K1[o'o#  
  { #G^?4Z a  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; r/fLm8+  
} ; :NO'[iE  
dGcG7*EX  
template < typename T1, typename T2 > (6 fh[eK86  
  struct result_2 xq.,7#3  
  { l>S~)FNwXJ  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; ;Zc(qA  
} ; y#^d8 }+  
} ; X%S?o  
+kQ$X{+;8  
Ah28D!Gor  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 ,`MUd0 n  
xO6)lVd  
template < typename Func, typename aPicker > grnlJ=  
class binder_1 do%6P^ qA  
  { 2|Hq[c=~  
Func fn; RpR;1ktF>  
aPicker pk; W[: n*h  
public : {KE858  
$AUC#<*C  
template < typename T > _bn*B$  
  struct result_1 p^A9iieHp=  
  { SV}I+O_w  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; W :jC2,s!m  
} ; WeE>4>^  
,Rk;*MEMJ  
template < typename T1, typename T2 > ">lu8F  
  struct result_2 ;2-,Xzz8  
  { _CBG?  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; [L"(flY(E  
} ; SI)u@3hl&w  
HkD6aJ:kA!  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} }i ./,  
frk(2C8T  
template < typename T > @]t}bF]  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const gEMxK2MNXj  
  { {?17Zth  
  return fn(pk(t)); :03w k)  
} ^N _kiSr  
template < typename T1, typename T2 > xf?*fm?m  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const <l(LQmM;  
  { 1p<m>s=D=e  
  return fn(pk(t1, t2)); Tz]t.]!&E  
} yNP M-  
} ; Z~ VOO7|m  
5vxJ|Hse@  
&[}b HX /  
一目了然不是么? =U!M,zw4  
最后实现bind \IbGNV`q  
g>A*kY  
3G dWq*  
template < typename Func, typename aPicker > WrQe'ny  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) X<m#:0iD  
  { [*Nuw_l  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); VChNDHiH  
} )"2)r{7:  
vX;WxA<  
2个以上参数的bind可以同理实现。 <T+)~&g$  
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。 YN#i^(  
De@GNN"-  
十一. phoenix ,8nu%zcVn  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: |?hNl2m  
F$7>q'#  
for_each(v.begin(), v.end(), a_P8!pk+5  
( >}%  
do_ 1~Zmc1]  
[ 0qqk:h  
  cout << _1 <<   " , " BMkN68q  
] @r^a/]5D  
.while_( -- _1), 9aFu51  
cout << var( " \n " ) +] >o@  
) Tz[ck 'k  
); [QEV6 S]  
\wEHYz  
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: c"Ddw'?e  
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 $n\{6Rwb  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 1%68Pnqk  
那么我们就照着这个思路来实现吧: ABw:SQ6=Q  
 eme7y  
ZgK[,<2  
template < typename Cond, typename Actor > xr}3vJ7  
class do_while ?zGx]?1P1<  
  { dE~]%fUFy-  
Cond cd; mZQW>A]iE  
Actor act; ,c<&)6FU]  
public : #$2 {l,>  
template < typename T > n]^zIe^6  
  struct result_1 3DRJl, v  
  { AI0YK"c?  
  typedef int result_type; m r"b/oM{  
} ; Z:9xf:g *  
o{7wPwQ;*  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} n@xC?D:t*  
Oo^kV:.)  
template < typename T > IcRA[ g  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const d$qivct  
  { f]%:.N~1w  
  do =jXBF.  
    { jYDpJ##Zb  
  act(t); q{T [|(!  
  } blO(Th&  
  while (cd(t)); LH/lnrN  
  return   0 ; |LhVANz  
} #t N9#w[K{  
} ; Z OJ<^t}  
j5\z7  
x7\b-EC  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). ~(i#A>   
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。 >-U'mkIH  
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。 3L}eF g,d  
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。 '. 5&Z  
下面就是产生这个functor的类:  +~xY}  
'u@,,FFz[K  
gQ90>P:  
template < typename Actor > LCBP9Rftvd  
class do_while_actor U9"g;t+/   
  { FM$$0}X  
Actor act; jN))|eD0x  
public : {txW>rZX  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} kjAARW  
4JQd/;  
template < typename Cond > 0V;9v  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; XhEZTg;  
} ; Ckd j|  
\Lu aI  
/LwS|c6}}  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 KU$:p^0l;*  
最后,是那个do_ ` 1Ui  
;]v{3m  
dfy]w4ETB  
class do_while_invoker ;wGoEN  
  { 6%yt"XmT  
public : E8X(AZ 2  
template < typename Actor > D6+^Qmu"p  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const X~UrAG}_  
  { 5&)T[Q X`  
  return do_while_actor < Actor > (act); ^mH:8_=(.  
} To/6=$wto  
} do_; x%h4'Sm  
W%ml/ 4  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? 1t+uMhy*y  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 }%75 Wety  
最后来说说怎么处理break和continue z)%Ke~)<\@  
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\76`Ot  
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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