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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda F4-$~ v@  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 ^+>laOzC`8  
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, .GP T!lDc  
YNyk1cE  
 j|DsG,  
` xEx^P^7  
  class filler $kdB |4C  
  { g#pr yYz  
public : FBe;1OU  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} 9]([\%)  
} ; r ,8 [O  
5FPM`hLT  
B?gOHG*vd>  
这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决: Drgv`z  
6RU~"C  
#>("CAB02T  
~|D Ut   
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); UawyDs  
:gv{F} ##  
lV3x*4O=  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 Fh&G;aEq  
Wa>}wA=v  
lwxaMjaL4K  
d=$Mim  
二. 战前分析 Z!a =dnwHz  
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。 `!3SF|x&  
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 T*/rySs  
XB;7!8|  
6m/r+?'  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); U/66L+1  
  /* --------------------------------------------- */ [x=s(:qy  
vector < int *> vp( 10 ); :(U ,x<>  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); Fo (fWvz  
/* --------------------------------------------- */ hlvK5Z   
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); &.)^ %Tp\z  
/* --------------------------------------------- */ x$A+lj]x  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); z3{G9Np  
  /* --------------------------------------------- */ n:I,PS0H<  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); c)6m$5]  
/* --------------------------------------------- */ ^KnU4sD  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); .O5Z8 p  
kUL' 1!j7  
RtkEGxw*^  
/Y:sLGQLD  
看了之后,我们可以思考一些问题: zJKv'>?  
1._1, _2是什么? > ym,{EHK  
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。 P[G)sA_"  
2._1 = 1是在做什么? )` SrfGp8  
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。 Hp|kQJ[LE  
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"<liGh"n-  
#X+JHl  
T8?Ghbn  
三. 动工 5 Aw"B  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: ;RZ )  
Di,^%  
P8OaoPj  
:_`F{rDB  
template < typename T > \S `:y?[Y  
class assignment y;m|  
  { "=HA Y  
T value; B {n,t}z  
public : w8")w*9Lmg  
assignment( const T & v) : value(v) {} 9d0@wq.  
template < typename T2 > =g7x' kN  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } ;Zcswt8]u  
} ; ih-#5M@  
gMi0FO'  
]\-A;}\e  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 kYE9M8s;  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment >4x(e\B  
{ T/[cu<  
T= 80,  
kUb>^- -K  
  class holder nmee 'oEw  
  { |"q5sym8Y_  
public : W<h)HhyG  
template < typename T > rm'SOJVA  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const ]6k\)#%2  
  { f=+mIZ  
  return assignment < T > (t); JMCKcZ%N  
} g.k"]lP  
} ; .r=4pQ@#  
gi3F` m  
rET\n(AJ  
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: @W.S6;GA\  
<q58uuK  
  static holder _1; ^`i#$  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 ;HfmzY(  
EgEa1l!NSQ  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); &C5_g$Ma.Z  
而不用手动写一个函数对象。 IV~>I-rd  
+zqn<<9  
7uqzm  
A;q9rD,_  
四. 问题分析 "m):Y;9iQ?  
虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。 J/`<!$<c  
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。 Y sC>i`n9  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 ,C\i^>=  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 Gq)]s'r2  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 #Qw0&kM7I  
.fqN|[>  
五. 问题1:一致性 c1(RuP:S  
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?| dZl5Ic  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 )N{Pw$l_  
G{~J|{t\yz  
struct holder (Bb5?fw  
  { 5X:AbF  
  // 6D;Sgc5"  
  template < typename T > oi7@s0@  
T &   operator ()( const T & r) const fivw~z|[@  
  { zy?|ODM  
  return (T & )r; 3@_xBz,I.  
} b<[Or^X ]  
} ; *uRBzO}  
k!j5tsiR  
这样的话assignment也必须相应改动: ^]Y> [[  
2 0h} [Q(  
template < typename Left, typename Right > 4&lv6`G `  
class assignment D(op)]8  
  { W\$`w  
Left l; H064BM  
Right r; /|m2WxK)  
public : <Xhm`rH  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} ];$L &5^  
template < typename T2 > s*KhF'fN  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } XAKs0*J>  
} ; h]&GLb&<?  
hg]]Ok~cAs  
同时,holder的operator=也需要改动: 5J.bD)yrP  
#6aW9GO  
template < typename T > 4}baSV  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const ?T8}K>a  
  { +zN-!5x  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); q s!j>x  
} dh\'<|\K  
Xh"n]TK  
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。 gnf8 l?M  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 [ZwjOi:)  
lN 4oW3QT  
return l(rhs) = r; fCn^=8KOZ  
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| wS<cA2  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: ha<[b ue  
#powub  
template < typename Tp > e;q!6%  
class constant_t w$iX.2|9%u  
  { @Sn(lnlB  
  const Tp t; &{n.]]%O.  
public : Lz Kj=5'Y  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} ?#G$=4;i  
template < typename T > a 7 V-C  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const 2DDtu[}  
  { 'W^YM@  
  return t; .k%72ez  
} ,.8KN<A2]'  
} ; vzAaxk%  
qH>d  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 oUlY?x1  
下面就可以修改holder的operator=了 /)>3Nq4Zx  
Y;M|D'y+  
template < typename T > "Qc7dRmSxm  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const 1~_{$5[X?  
  { #$07:UJ  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); B)g[3gQ  
} N0Lw}@p  
',@3>T**  
同时也要修改assignment的operator() `:KY\  
M#6W(|V/  
template < typename T2 > ifQ*,+@fxR  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } `wEb<H  
现在代码看起来就很一致了。 >z>!Luw  
'3fu  
六. 问题2:链式操作 s?}e^/"v  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 :J@ gmY:C  
其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。 + .[ <%  
事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。 ,/I.t DH  
比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。 prF%.(G2)  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct =z69e%.  
` p-cSxR_  
template < typename T > 6,"Q=9k4[  
struct result_1 19)i*\+  
  { ES7>H  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; -<!NXm|kvz  
} ; }B+C~@j  
j{A y\n(  
那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为: "Ac-tzhE  
DV-d(@`K  
template < typename T > %s|Ely)  
struct   ref }<SQ  
  { E6ElNgL  
typedef T & reference; K=k"a  
} ; n M*%o-  
template < typename T > }2.`N%[  
struct   ref < T &> /nNN,hz  
  { J=I:CD%  
typedef T & reference; Y"aJur=`  
} ; Vn}0}Jz  
?P`K7  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: oW*16>IN9l  
0R'?~`aTt  
template < typename T > !)0;&e5  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const d.d/<  
  { Id .nu/  
  return l(t) = r(t); pJ"qu,w  
} M`!H"R7  
可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。 P@Oo$ o  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 W+?4jwqw  
Ckuh:bs  
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 <uw9DU7G  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: 7' V@+5  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 ZDYJ\}=  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 EgCAsSx(  
最后的布局是: .jE{3^  
                Add U$ElV]N  
              /   \ k"zv~`i'  
            Divide   5 )U:m:cr<  
            /   \ &.Qrs :U  
          _1     3 'XjZ_ng  
似乎一切都解决了?不。 dOH &  
你可以想象一下一个完整的Lambda库,它必然能够重载C++几乎所有的操作符。假设其重载了10个操作符,那么至少会有10个代表这些操作符的functor类。大体上来讲,每一种操作符所对应的functor都应当能够由链式操作产生别的任意一种操作符所对应的functor。(例如:*_1 = 2既是由operator*的functor产生operator=的functor)。可想而知这样一共能产生10*10=100种产生方式。这是对编码的一个大挑战。 |FZ/[9*  
如何简化这个问题呢?我们不妨假定,任意一种操作符的functor,都能够产生任意一种操作符的functor,这样,每一种操作符的functor都拥有一样的产生方案。如果某种转换确实是不合法的(例如:A/B=C无论如何也不可能合法),那么在试图产生新functor的时候会出现编译错误。幸好C++的模版是如果不使用就不编译的,因此这种编译错误不会干扰到正常的使用,这正是我们所要的。 @9RM9zK.q  
OK,我们的方法呼之欲出了。既然所有的functor都具有一样的产生方案,那么不如大家都不要实现,等到最后统一的在所有的functor里面加上这么一系列的产生代码吧。例如,如果要添加从某functor XXX到operator=的functor的产生代码: {qJ1ko)$  
G@X% +$I  
template < typename Right > 051 E6-  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const |{NYkw  
Right & rt) const oQVgyj.  
  { :bq8N@P/  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); Hd ={CFip  
} A[{yCn`tM  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 CxW>~O:  
XXX指的是原来的functor的类型,picker_maker<T>是一个类型变换的trait,如果T是一个常量,那么他会返回constant_t<T>,否则返回T本身。 ^%{7}g&$u  
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。 T_5H&;a  
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。 kv{za4,&  
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>;'%W  
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? vw/J8'  
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: >jLY"  
O-hAFKx  
template < class Action > L\"d  
class picker : public Action  |TH\`U  
  { sBg.u  
public : %pL''R9VF  
picker( const Action & act) : Action(act) {} 0znR0%~  
  // all the operator overloaded z,p~z*4  
} ; 0pd'93C  
3~ {:`[0Q  
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。 ={&j07,*a  
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: H40p86@M  
*P=VFP  
template < typename Right > HBXOjr<,{  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const 3;{kJQ  
  { v$wIm,j  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); ;'@9[N9  
} <<5(0#y#  
U$A]8NZ$S  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > ^k">A:E2  
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。 :OT0yA=U  
Y]2A&0  
template < typename T >   struct picker_maker qfm|@v|De5  
  { n 0L^e  
typedef picker < constant_t < T >   > result; /7F:T[  
} ; _Q4)X)F  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > YPk fx  
  { _A9AEi'.  
typedef picker < T > result; z46~@y%k  
} ;  d{3QP5  
}|NCboM^_  
下面总的结构就有了: >0TxUc_va  
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。 HQhM'x  
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。 {hrX'2:ClT  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 I,vJbvvl!  
至此链式操作完美实现。 ]GkfEh7/J  
"@0]G<H  
+iRh  
七. 问题3 ENs&RZ;  
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。 t-bB>q#3>  
Lk}J8 V^2  
template < typename T1, typename T2 > 7~.9=I'A  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const V {ddr:]4  
  { u\;C;I-? '  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); YUy0!`!`  
} F{;((VboN  
+VOK%8,p  
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: BUXpC xQ  
c 3)jccWTc  
template < typename T1, typename T2 > M%P:n/j  
struct result_2 )1`0PJoHE  
  { w_K1]<Q*  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; .p" xVfi6  
} ; $DaNbLV  
r52gn(,  
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? 6mxfLlZ  
这个差事就留给了holder自己。 -X2Buz8  
    9EibIOD^/  
I:1C8*/  
template < int Order > U8n V[  
class holder; M-Y_ Wb3  
template <> R8Fv{7]c  
class holder < 1 > =MDys b&:  
  { Q sCheHP  
public : B*Dz{a^.:  
template < typename T > oQ[f,7u  
  struct result_1 ;+ hH  
  { jasy<IqT!{  
  typedef T & result; K`fuf=  
} ; 7?w*]  
template < typename T1, typename T2 > Si;H0uPO  
  struct result_2 MeZf*' J  
  { K_Eux rPn  
  typedef T1 & result; 5MJS ~(  
} ; #BH*Z(  
template < typename T > `1IgzKL9  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const R`E~ZWC4V  
  { $c(nF01  
  return (T & )r; -;WGS o  
} B>P{A7Q  
template < typename T1, typename T2 > )R1<N  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const ^RIl  
  { 0[W:d=C`a  
  return (T1 & )r1; U26}gT)  
} 5vnrA'BhBU  
} ; ~6LN6}~|.  
@*KZ}i@._  
template <> 5 #E`=C%  
class holder < 2 > &`2)V;t  
  { 8$Y9ORs4  
public : $X,D(  
template < typename T > (V2fRv  
  struct result_1 8XE7]&)];  
  { iSs:oH3l  
  typedef T & result; [FR`Z=%  
} ; /R wjCUf  
template < typename T1, typename T2 > l}K37f  
  struct result_2 mrtb*7`$  
  { 4ID5q~  
  typedef T2 & result; +A?U{q  
} ; 8&b,qQ~  
template < typename T > <x>M o   
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const or}[h09qA  
  { Z=vU}S>r|v  
  return (T & )r; OYn}5RN  
} FXkM#}RgNm  
template < typename T1, typename T2 > IF:;`r@%  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const "oO%`:pb  
  { }b.%Im<3R  
  return (T2 & )r2; FJ)$f?=Qd  
} n,WqyNt*  
} ; s`~IUNJ@P  
gV_}-VvP  
k~1?VQ+?M  
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> >。 >}6%#CAf  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: draN0v f  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: w NdisI  
PB\x3pV!}  
return l(i, j) = r(i, j); u.xnOcOH!  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) \(2sW^fY  
1#+S+g@#  
  return ( int & )i; ^s"R$?;h  
  return ( int & )j; I51@QJX  
最后执行i = j; NqWdRU  
可见,参数被正确的选择了。 nZYBE030  
/f;~X"!  
t;\Y{`  
XU(eEnmo m  
4@ai6,<  
八. 中期总结 Qq|57X)P*  
目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事: FVJ GL  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 Oxd]y1  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 2g! +<YZ~  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor j|#Bo:2km  
9p(. A$  
,Ko!$29[  
H"WprHe  
hkQ"OsU  
$yNS pNmT0  
九. 简化 tK\~A,=  
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。 E hMNap}5"  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 z-)O9PV  
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: Lw>N rY(Y  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 BnasI;yWb  
  +-*/&|^等 wz%Nb Ly-  
2. 返回引用。 *gWwALGo5  
  =,各种复合赋值等 $-sHWYZ  
3. 返回固定类型。 @E|}Y  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) oXF.1f/h  
4. 原样返回。 #QMz<P/Gl6  
  operator, )\$|X}uny&  
5. 返回解引用的类型。 97!;.f-  
  operator*(单目) +52{-a,>  
6. 返回地址。 g3y+&Y_  
  operator&(单目) oNF6<A(@$  
7. 下表访问返回类型。 pFjK}J OF  
  operator[] *J`O"a  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 /9fR'EO{x  
  operator<<和operator>> O :Tj"@h  
Xc&9Glf  
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。 Qzw;i8n{  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: /mzlH  
NTs aW}g  
template < typename Left > Z(CkZll  
struct value_return "=MeM)K  
  { e$rZ5X  
template < typename T > b d!Y\OD  
  struct result_1 },-H"Qs  
  { Pe3o;mx  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; X=&KayD  
} ; hp|YE'uYT  
U&qZ"  
template < typename T1, typename T2 > /cP"h!P}~~  
  struct result_2 ?%[jR=w  
  { ?4T-@~~*`=  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; ysY*k`5  
} ; lL0APT;  
} ; IJcsmNWm  
\qJXF|z<K  
d8P^lv*rQW  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait |P?*5xPB  
`r 3  
下面我们来剥离functor中的operator() jAlv`uB|G"  
首先operator里面的代码全是下面的形式: ; BHtCuY  
>i?oC^QM  
return l(t) op r(t) O?#7N[7  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) 4{|"7/PE1  
return op l(t) ^} >w<'0  
return op l(t1, t2) Ml-6OvQ7g  
return l(t) op Ab.(7GFK  
return l(t1, t2) op $/Uq0U  
return l(t)[r(t)]  a0)QH  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] !R`{ TbN  
~*];pV]A[  
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: $6R-5oQ  
单目: return f(l(t), r(t)); 5]:U9ts#  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); }i&/ G +_  
双目: return f(l(t)); dioGAai'  
return f(l(t1, t2)); (KZ{^X?a  
下面就是f的实现,以operator/为例 a/xn'"eli  
Tpa5N'O  
struct meta_divide @-`*m+$U6  
  { 3F^Q51:t  
template < typename T1, typename T2 > M/`lM$98:  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) }W^A*]X  
  { ('+d.F[109  
  return t1 / t2; F#5~M<`.o  
} yyTnL 2Y9  
} ; /PXzwP_(A  
G7/ +ogV  
这个工作可以让宏来做: {(Es(Sb}c  
R 2vlFx/  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ 5~DJWi,  
template < typename T1, typename T2 > \ Xne1gms  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} };  uHRsFlw  
以后可以直接用 BDQsP$'6QT  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) /Z}}(6T  
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 +D*Z_Yh6  
(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。。。) >9Vn.S  
}4X0epPp;:  
]7c=PC  
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 R`-S/C  
MVUJD{X#  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > <b*DQ:N  
class unary_op : public Rettype A?OQE9'  
  { &_8 947  
    Left l; T6$+hUM$1  
public : <(#ej4ar,  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} ~v6D#@%A  
|CbikE}kL  
template < typename T > @BMx!r5kn  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const goWuw}?  
      { b" [|:F>P  
      return FuncType::execute(l(t)); #fM`}Ij.A  
    } P16~Qj  
VuZr:-K/  
    template < typename T1, typename T2 > -yNlyHv9  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const Z0r'S]fe  
      { yEy6]f+>+  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); \o3gKoL%  
    } M X]n&  
} ; K wVbbC3  
t"I77aZ$A  
1X1dG#:  
同样还可以申明一个binary_op *|HY>U.  
eS){1  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >  C9)@jK%  
class binary_op : public Rettype E=O\0!F|b  
  { J] r^W)O  
    Left l; bpa?C  
Right r; <(!:$  
public : &5!8F(7  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} ZSo)  
;q>ah!"k  
template < typename T > o^wqFX(Y  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const X2"/%!65{  
      { >/6 _ ^  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); +LJ73 !  
    } u)Whr@m  
8H`[*|{'  
    template < typename T1, typename T2 > ;<4a*;IO  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const <%mRSv  
      { 9;If&uM  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); uhq8   
    } ,<X9Y2B  
} ; | 6y  
Rf% a'b  
"$vRMpW:  
很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮 0<*<$U  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 Vi|#@tC'  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) {Y1Ck5  
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。 tpx2 IE  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! HjwE+:w  
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。。。 b7ZSPXV  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 NwfVL4Xg  
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) tO&^>&;5  
下面是修改过的unary_op pQQH)`J|t  
gnHbb-<i,  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > 2B`JGFcdcB  
class unary_op #lO Mm9  
  { f%8C!W]Dm  
Left l; aDN` 6[  
  3$ PV2"  
public : TkF[x%o  
bW:!5"_{H  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} )LCHy^'  
MWh6]gGs  
template < typename T > W} ofAkF  
  struct result_1 -tU'yKhn  
  { ?&uu[y  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; =i3n42M#  
} ; !ubD/KE  
lmhLM. 2  
template < typename T1, typename T2 > 2 ? 4!K.  
  struct result_2 \}G^\p6?M  
  { .A|@?p[  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; :Iz8aQ  
} ;  WfRXP^a  
3iU=c&P  
template < typename T1, typename T2 > Qv ?"b  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const #s9aI_  
  { !TcJ)0   
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); [PbOfxxgA  
} &6k3*dq  
7PF%76TO  
template < typename T > 51.%;aY~z  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 5E <kwi  
  { :fJN->wY^s  
  return OpClass::execute(lt(t)); /Gfw8g\}  
} q0 \6F^;M  
Zgb!E]V[  
} ; P+HXn8@  
'we>q@  
>C~6\L`c  
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 bQ5\ ]5M  
好啦,现在才真正完美了。 Ht&Y C<X  
现在在picker里面就可以这么添加了: -%4,@ x`  
@[v~y"tE}  
template < typename Right > -DAlRz#d,  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const 9Gz=lc[!7  
  { =?`c=z3~i$  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); ]]Ufas9  
} i{qgn%#}Y  
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。 9o!Bzy+_  
|gY^)9ei  
8a"%0d#  
xe$_aBU  
ft Wv~Eh  
十. bind EB|}fz  
既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。 S5EK~#-L[  
先来分析一下一段例子 ?Ss!e$jf  
]J]h#ZHx  
PmM3]xVzd  
int foo( int x, int y) { return x - y;} 2b8L\$1q  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 QSf|nNT  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 +qdEq_ m  
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。 3T0"" !Q  
我们来写个简单的。 f|oh.z_R  
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`66h M[  
对于函数对象类的版本: )BfAw  
z([</D?  
template < typename Func > mXs; b 2r^  
struct functor_trait M rb)  
  { W=4FFl[  
typedef typename Func::result_type result_type; m~ee/&T  
} ; a"u0Q5J  
对于无参数函数的版本: 3HK\BS  
, 9 a  
template < typename Ret > YKf0dh;O  
struct functor_trait < Ret ( * )() > *DhiN  
  { }W,[/)MO  
typedef Ret result_type; UkGCyGyZ[  
} ; {BU;$  
对于单参数函数的版本: B#1;r-^P<  
IEvdV6{K  
template < typename Ret, typename V1 > Jj%K=sw  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > ""~ajy  
  { Yu2Bkq+  
typedef Ret result_type; Ny)X+2Ae  
} ; uFga~&#g  
对于双参数函数的版本: #gw]'&{8D  
/; 85i6  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > IV)j1  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > jmW7)jT8:  
  { n '6jou  
typedef Ret result_type; +X]vl=0  
} ; 7"D.L-H  
等等。。。 )@bQu~Y  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy  #:%/(j  
"U"Z 3 *  
template < typename Func > |#N&akC  
struct func_return \Y}8S/]  
  { mpJ#:}n  
template < typename T > D^;Uq8NDKq  
  struct result_1 @"H >niG  
  { "" ZQ/t\  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; Aq7osU1B  
} ; @7n"yp*"  
j"Pv0tehw  
template < typename T1, typename T2 > h@@=M  
  struct result_2 Jxm.cC5z.  
  { NQ2E  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; D. XvG_  
} ; FzC'G57Kl  
} ; GWip-wI  
7Hu3>4<  
P7/X|M z  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 FaJ&GOM,  
W `}Rf\g  
template < typename Func, typename aPicker > k"w"hg&e  
class binder_1 $* Kvc$D  
  { SasJic2M  
Func fn; Xla~Yg  
aPicker pk; 65^9  
public : _:27]K:  
x-3\Ls[I  
template < typename T > <2qr}K{'A  
  struct result_1 Hj,A5#|=J  
  { P7~>mm+  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; :9 ^* ^T  
} ; kMd.h[X~  
k$^`{6l  
template < typename T1, typename T2 > `PH{syz  
  struct result_2 VW4r{&rS  
  { B^9j@3Ux  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; czd~8WgOa  
} ; Th%Sjgsn  
y'*K|a TG  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} | Xy6PN8  
4{`{WI{  
template < typename T > s->^=dy  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const MFk5K  
  { ^gnZ+`3  
  return fn(pk(t)); L;I]OC^J  
} IO-Ow!  
template < typename T1, typename T2 > [ibu/ W$  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const H_Q+&9^/  
  { 0"bcdG<}  
  return fn(pk(t1, t2)); ea')$gR  
} 'b{]:Y  
} ; `W*U4?M  
_5N]B|cO  
ixD)VcD-f  
一目了然不是么? CzEd8jeh7  
最后实现bind  kPLxEwl  
W6/yn  
+; AZ+w]ZF  
template < typename Func, typename aPicker > Y0 -n\|  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) @I!0-OjL  
  { LSr]S79N1  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); ~R92cH>L  
} ?.;c$'  
e**qF=HCw  
2个以上参数的bind可以同理实现。 [HZv8HU|  
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。 |# 2.Q:&  
Q$Q([Au  
十一. phoenix ,DkNLE  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: 6~w@PRy  
N//K Ph  
for_each(v.begin(), v.end(), <GaS36ZW  
( y_lU=(%Jd  
do_ r<^HmpUJ  
[ B_m8{44zM  
  cout << _1 <<   " , " >I&5j/&}+  
] 81Z) eO#  
.while_( -- _1), ^$hH1H+V  
cout << var( " \n " ) pcWPH.  
) v^ V itLC  
); :G%61x&=Zc  
$ gS>FJ  
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: }Kbb4]t|"  
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 E09 :E  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 v z '&%(  
那么我们就照着这个思路来实现吧: 0.k7oB;f(@  
7%eK37@u  
7E~;xn;  
template < typename Cond, typename Actor > fS78>*K  
class do_while Z}Ft:7   
  { W v+?TEP  
Cond cd; )|=j`jCC  
Actor act; ]-/VHh  
public : ?2Py_gkf  
template < typename T > :!!at:>  
  struct result_1 Qn)a/w-  
  { b B3powy9  
  typedef int result_type; UrEs4R1#  
} ; : E )>\&  
Qjv}$`M  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} bAtSVu  
7! INkH]  
template < typename T > 5taT5?n2  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 7\Y0z  
  { -z%^)VE  
  do q9r[$%G  
    { ZRU{ [4  
  act(t); i6Emhji  
  } mSh[}%swj  
  while (cd(t)); &Ys<@M7E:  
  return   0 ; C1 GKLl~  
} JYbL?N  
} ; [%1CRk  
|imM# wF  
hy"\RW  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). 0[?Xxk}s0  
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。 ?QdWrE_  
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。 aQ\$A`?  
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。 57  
下面就是产生这个functor的类: [ ~c|mOk  
a'yK~;+_9  
ML56k~"BL  
template < typename Actor > dk4CpN  
class do_while_actor x\G'kEd  
  { o9yJf#-En  
Actor act; dn$!&  
public : z/2//mM  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} A0 C,tVd  
3eAX.z`D  
template < typename Cond > }Sh?S]]`  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; mLLDE;7|}  
} ; V#gK$uv  
gu.}M:u  
84zSK)=Y  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 B !L{  
最后,是那个do_ rlSeu5X6  
 < !C)x  
['tY4$L(  
class do_while_invoker SP_75BJ  
  { ywmo#qYe  
public : 6H WE~`ok6  
template < typename Actor > `% "\@<  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const #r~# I}U  
  { ( 2E\p  
  return do_while_actor < Actor > (act); '/p/8V.O.  
} u.m[u)HQ  
} do_; Zaf:fsj>  
jZkcBIK2  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? FxWSV|Z  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 ? _9  
最后来说说怎么处理break和continue ,CcV/K  
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。 >7T'OC  
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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