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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda GEUg]nw  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 s#9Ui#[=h  
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, #KlCZ~s  
LPd\-S_rsP  
oXsL9,  
sBX-X$*N  
  class filler i]{1^pKq  
  { bC!`@/  
public : I^\&y(LJF  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} s"KJiQKGM  
} ; FDzqL;I  
|OO in]5  
dq;|?ESP  
这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决: HeGY u?&  
U&Wwyu:4i  
Hy:V`>  
E>LkJSy=  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); Fh|#u:n  
[(kB 5 a  
qFX~[h8i+  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 +avMX&%  
h"mi"H^o  
{PU!=IkTS  
_n8GWBi  
二. 战前分析 N7r_77%m0  
首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。 {]*x*aa\  
开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码 Vgb *% I  
O4 3YY2  
:,12")N  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); RrZM&lXY  
  /* --------------------------------------------- */ uP3_FX: e  
vector < int *> vp( 10 ); O=cxNy-I  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); <:>SGSE9  
/* --------------------------------------------- */ bu7'oB~:V^  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); =;a!u  
/* --------------------------------------------- */ Cb t{ H}I3  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); 8M*PML4r  
  /* --------------------------------------------- */ [S]S^ej*8  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); sxKf&p;  
/* --------------------------------------------- */ 5<pftTcZ  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); hVT~~n`Rj  
\6?A!w~6  
\@3Qi8u//  
=o}"jVE  
看了之后,我们可以思考一些问题: sbkQ71T:  
1._1, _2是什么? kd:$oS_*s  
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。 .o1^Oh  
2._1 = 1是在做什么? &c(WE RW?-  
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。 4(neKr5\#  
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。 HmfG$Z  
87)zCq  
hv6@Jr3  
三. 动工 #*$P'r  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: SVlua@]ChU  
P7ph}mB  
J`q]6qf#  
2$_9cF Wm  
template < typename T > n%R;-?*v  
class assignment _zt1 9%Wg  
  { EV#MQM  
T value; "'8KV\/D  
public : jV#ahNq;  
assignment( const T & v) : value(v) {} CycUeT  
template < typename T2 > `b8v1Os^2  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } (>6*#9#p  
} ; >&g}7d%  
 nVu&/  
SvN9aD1  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 B/5=]R  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment QB:i/9  
ms($9Lv/  
ZKQ hbNT  
*19ax&|*S  
  class holder EM7+VO(  
  { l no vykR  
public : kyAXRwzI  
template < typename T > Zh5RwQNE~  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const gH2,\z`[4  
  { 6.5T/D*TT  
  return assignment < T > (t); ;!o]wHmA  
} i{!T&8  
} ; jENr>$$  
G*S|KH  
=X?\MVWB  
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: =. y*_Ja  
 hjO*~  
  static holder _1; `X,yM-(  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 r1ws1 rr=  
j8|g!>Nv  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); h/x0]@M&  
而不用手动写一个函数对象。 g }laG8  
2=?tJ2E  
&t5{J53  
U yw-2]!n  
四. 问题分析 /h v4x9  
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。 IHgeQ F ~  
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。 kc/{[ME  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 )CX4kPj  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 W4;m H}#0  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 qH"Gm  
1_$xSrwcF  
五. 问题1:一致性 c`x7u}C  
首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?| q P ;A}C  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 xoB},Xl$D  
"o& E2#  
struct holder ;X,1&#I  
  { >pkT1Z&'  
  // sBv>E}*R  
  template < typename T > TwyM\9l7  
T &   operator ()( const T & r) const +7Kyyu)y@  
  { Qr# 1u  
  return (T & )r; Z -%(~  
}  n6F/Ac:  
} ; ,(a5@H$f  
1GEK:g2B  
这样的话assignment也必须相应改动: "QoQ4r<|  
P#v*TD'  
template < typename Left, typename Right > \yrisp#`  
class assignment )o!XWh  
  { P)dL?vkK  
Left l; [6jbgW~E  
Right r; Qy#)Gxp  
public : 2?@j~I=s2h  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} R E1 /"[t  
template < typename T2 > i` A  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } U=bEA1*@0  
} ; F#xa`*AP  
4Z[V uQng  
同时,holder的operator=也需要改动: 4eVI},  
s?WCnT  
template < typename T > Hy{ Q#fq  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const ^s\3/z>b4!  
  { ctQbp~-  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); ]j>i.5  
} ryO$6L  
fpM #XFj  
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。 9^P2I)aD  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 -6Tk<W  
l2b{u GE  
return l(rhs) = r; 5p?!ni9  
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。 \(I6_a_{  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: c*\<,n_  
E jEFg#q  
template < typename Tp > QzGV.Mt2  
class constant_t IL7`0cN(  
  { {u7##Vrgt8  
  const Tp t; >5~7u\#9  
public : G,&%VQ3P>  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} zIQzmvf  
template < typename T > HU B|bKy  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const ?y},,  
  { ]pTvMom$6  
  return t; 'p)Q68;&  
} Z\X'd_1!  
} ; h?@G$%2  
3bC yTZk  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 jRkC/Lw  
下面就可以修改holder的operator=了 .R 44$F  
p5c8YfM  
template < typename T > #;9H@:N  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const g=]&A  
  { ,W5.:0Y;f[  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); ^Uw[x\%#gD  
} <FFJzNc+  
bk#xiuwT  
同时也要修改assignment的operator() ph30'"[Z}  
T)u4S[ &  
template < typename T2 > ;M v~yb3v  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } 2V#6q,2  
现在代码看起来就很一致了。 =7[)'  
g%J./F=@3  
六. 问题2:链式操作 irxz l3   
现在让我们来看看如何处理链式操作。 4~?2wvz G4  
其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。 Unl?fXI  
事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。 yM$J52#d#  
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。 /MMtTB H  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct * UcjQ  
B< ;==|  
template < typename T > f>iuHR*EXB  
struct result_1 +7lRP)1R  
  { hX'z]Am<  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; t9$AvE#a!=  
} ; Y7b,td1  
BW;=i.  
那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为: I!0$% ]F  
l<)JAT;P  
template < typename T > Kjca>/id  
struct   ref gQ+_&'C  
  { EBn:[2  
typedef T & reference; "*>QxA%c4  
} ; Rp@}9qijb  
template < typename T > 1XKIK(l  
struct   ref < T &> Zo6a_`)d  
  { _f2iz4  
typedef T & reference; O!cO/]<  
} ; AE@Rn(1.  
C&K(({5O  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: RozsRt;i  
.h } D%Qa  
template < typename T > iTyApLV  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const hj[g2S%X  
  { eS+LFS7*k  
  return l(t) = r(t); ~~ w4854  
} od|.E$B  
可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。 !pXz-hxKT  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 1A *8Jnw  
{hR23eE)#  
有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么 <>GyG-q  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: Melc -[  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 C <)&qx3  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 Sn,z$-;h;  
最后的布局是: >a K&T"  
                Add P&VI2k  
              /   \ ZvJx01F{  
            Divide   5 ^~od*:  
            /   \ pcG q  
          _1     3 .BvV[`P  
似乎一切都解决了?不。 j|9 2 g  
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。 ]F,5Oh :OY  
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。 {R(q7ALR  
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: RP6QS)|  
4!D!.t~r  
template < typename Right > |= ~9y"F  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const rN OwB2e  
Right & rt) const VF;%Z  
  { (zte'F4  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); <\Lii0hi!  
} SK#; /fav6  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 rM Un ~  
XXX指的是原来的functor的类型,picker_maker<T>是一个类型变换的trait,如果T是一个常量,那么他会返回constant_t<T>,否则返回T本身。 w_PnEJa9  
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。 sZA7)Z`7  
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。 p{NVJ^! +  
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。 -6@#Nq_iWU  
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? K8daSvc  
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: \9jEpE^Ju(  
u8 Q`la  
template < class Action > f }P6P>0T  
class picker : public Action !UDTNF?1  
  { SN' j?-  
public : 0M-=3T  
picker( const Action & act) : Action(act) {} n Hz Xp:"  
  // all the operator overloaded f@rR2xZoQ  
} ; 0QcC5y;  
wO.T"x%X  
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。 b"k1N9  
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: +~Wg@   
v)1@Ew=Y%  
template < typename Right > h6`v%7H?  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const 3qggdi  
  { >{R+j4%  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); 4sMA'fG  
} o+*7Q!  
m?GBvL$  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > @` 5P^H7  
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。 /#TtAkH  
V96:+r  
template < typename T >   struct picker_maker m9Xauk$(  
  { +@G#Z3;l!  
typedef picker < constant_t < T >   > result; <Ukeq0  
} ; o@2Y98~Q}  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > S3 Dmc\f  
  { 0Sx$6:-~  
typedef picker < T > result; ]ZTcOf  
} ; M-Y0xWs  
5[4Z=RP  
下面总的结构就有了: A W)a">|  
functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。 cOkgoL" 4  
picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。 F6W}mMZH/N  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 'S?;J ,/  
至此链式操作完美实现。 s*Ih_Ag=:  
iITp**l  
`U{mbw,  
七. 问题3 #dc1pfL!y{  
如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。 %9o+zg? RJ  
.+E#q&=  
template < typename T1, typename T2 > qzK("d  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const =-~;OH /  
  { We}lx{E  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); '# z]M  
} v7IzDz6gF  
5j{Np,K  
很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2: gWrAUPS[  
zX kx7d8  
template < typename T1, typename T2 > ^7aN2o3{  
struct result_2 +y&d;0!  
  { K>1X}ZMdD(  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; rg5]&<Vq8  
} ; )"`!AerJ  
W#XG;  
显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢? phP> 3f.T  
这个差事就留给了holder自己。 9`"DFFSMS  
    B9X8  
k\N4@UK  
template < int Order > YQgNv` l}  
class holder; 0oU=RbC  
template <> LdTdQ,s<  
class holder < 1 > x*}bo))hb  
  { [pgZbOIN37  
public : KJh,,xI>by  
template < typename T > R$m`Z+/@  
  struct result_1 %f&< wC  
  { .Q>!B?)  
  typedef T & result; 1S$h<RIPAc  
} ; V 0{tap}  
template < typename T1, typename T2 > lBA+zZ  
  struct result_2 xh0xSqDM  
  { u&]vd /  
  typedef T1 & result; o a<q/  
} ; 4MW ]EQ-  
template < typename T > ^J x$t/t  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const lKV"Mh+6  
  { S KXD^OH  
  return (T & )r; uDayBaR  
} ijUzC>O+q  
template < typename T1, typename T2 > 4TRG.$2[  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const Llz[ '"m  
  { .T.5TMiOSq  
  return (T1 & )r1; {G*QY%j^  
} cd.brM  
} ; H+Z SPHs  
S~F`  
template <> {3edTu  
class holder < 2 > y' xF0  
  { 8SmjZpQ?  
public : w+AuMc  
template < typename T > B 0)]s<<  
  struct result_1 vRhnX  
  { ~OFvu}]  
  typedef T & result; 7_\Mwy{P  
} ; Fhj8lVvk  
template < typename T1, typename T2 > k%Vv?{g  
  struct result_2 F0dI/+  
  { 0SV\{]2  
  typedef T2 & result; BzbDZV  
} ; TD,nIgH`  
template < typename T > rVryt<2:@r  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const kE)!<1yy2  
  { 3y`F<&sA  
  return (T & )r; H;KDZO9W  
} Ax<\jW<  
template < typename T1, typename T2 > t[C1z  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const @}LZ! y  
  { Nhf~PO({&  
  return (T2 & )r2; [ygF0-3ND  
} oXYMoi  
} ; `T WN^0!]  
e%6{ME 3  
<,8l *1C  
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> >。 45+{nN[  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: eti `O  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: )ly ^Ox  
\cySWP[  
return l(i, j) = r(i, j); jX */piSq  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) Vb4;-?s_  
$aP(|!g  
  return ( int & )i; y!Cc?$]_Y  
  return ( int & )j; j$@tK0P  
最后执行i = j; Dgi~rr1`'s  
可见,参数被正确的选择了。 ;5S}~+j  
!9Xex?et  
~kFRy{z  
|,f6c Om f  
Ps-d#~4U;  
八. 中期总结 Y^f|}YO%y  
目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事: p 1fnuN |,  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 [a6lE"yr  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 G _o4A:2  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor LRgk9*@,  
L2tmo-]nw  
ThB2U(Wf  
 5 Ep  
3g?T,| 2K  
Vt>E\{@[t  
九. 简化 ;T(^riAEl  
很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。 W`kgYGnFG  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 JJO"\^,;~  
首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种: {[dqXG$v `  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 0eIR)#j*  
  +-*/&|^等 }%|OnEk"  
2. 返回引用。 U[u6UG  
  =,各种复合赋值等 U)6JJv  
3. 返回固定类型。 W3kilhZ  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) a WC sLH  
4. 原样返回。 &kt#p;/p?  
  operator, B7C6Mau  
5. 返回解引用的类型。 =X):Zi   
  operator*(单目) P nDZi  
6. 返回地址。 >~ :]+q  
  operator&(单目) fk_i~K  
7. 下表访问返回类型。 s,8%;\!C  
  operator[] MvA_tRO  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 7[PXZT  
  operator<<和operator>> LgYzGlJp  
k5/}S@F8  
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。 "`wq:$R  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: /:)4tIV  
r}w 9?s^rB  
template < typename Left > Hqk2W*UTl  
struct value_return O)?0G$0  
  { bE{`g]C5  
template < typename T > 'S\H% -  
  struct result_1 uB?YJf .T@  
  { 6>Fw,$  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; )/Vr 5b@  
} ; g o@}r<B$  
iJK9-k~  
template < typename T1, typename T2 > ? "gy`oCv  
  struct result_2 $}829<gh7  
  { aap:~F{]X  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; &nss[w$%C  
} ; l d@^ $  
} ; f{J7a1 `_  
Hcpw [%(  
fHiCuF  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait H0S7k`.  
-p 1arA  
下面我们来剥离functor中的operator() 2;3q](d   
首先operator里面的代码全是下面的形式: :5(TOF  
`u-}E9{  
return l(t) op r(t) p ,!`8c6  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) `i}\k  
return op l(t) _i&\G}mrC  
return op l(t1, t2) x8H)m+AW  
return l(t) op ]lo O5  
return l(t1, t2) op OCd[P1Y]  
return l(t)[r(t)] R#t~i&v/  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] _^B+Xo@E-  
4-\a]"c  
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: BBX4^;t  
单目: return f(l(t), r(t)); biJU r^n  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); q&+GpR  
双目: return f(l(t)); 4DNZ y2`  
return f(l(t1, t2)); _tjH=Ff$  
下面就是f的实现,以operator/为例 U> >J_2  
D -jew&B  
struct meta_divide {Hb _o)S  
  { YC$pT  
template < typename T1, typename T2 > NT/}}vES  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) au8) G_A  
  { 6 @d( <Z  
  return t1 / t2; ev; &$Hc  
} NzEuiI}  
} ; 71~V*  
~6OdPD  
这个工作可以让宏来做: d#(xP2  
Awj`6GeJ  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ 'HC4Q{b`  
template < typename T1, typename T2 > \ .8,lhcpY  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; 29E^]IL?  
以后可以直接用 ]t,ppFC#  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) {U4%aoBd8  
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 "];19]x6q  
(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。。。) hGpaHY>My  
\dP2xou=  
/ og'W j  
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 uv@4/M`  
;xb:{?  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > &BQ`4j~.  
class unary_op : public Rettype %9M_ * ]  
  { ?(mlt"tPk  
    Left l; I|p(8 R!  
public : b&!X#3(KT  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} KQEnC`Nz  
5VISP4a  
template < typename T > HK}C<gg  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const !#>{..}}3  
      { #"TTI vd0  
      return FuncType::execute(l(t)); lc*<UZR  
    } (_d^i Zyf  
d/"e3S1  
    template < typename T1, typename T2 > |n~- LH++  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const VG)kPKoi  
      { %POoyH@D}  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); Yw./V0Z{@  
    } Wz9 }glr  
} ; A_CK,S*\,&  
1}'|HAu  
@c5TSHSL.  
同样还可以申明一个binary_op 5*~G7/hT  
~ZT(@w  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > O{Wy;7i  
class binary_op : public Rettype iEnDS@7  
  { INi(G-!g  
    Left l; 2b2/jzO}J  
Right r; \=i>}Sg  
public : bz,C%HFA  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} iFpJ /L  
U#-89.x  
template < typename T > E7ixl~  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const @=:( b"Sg  
      { KxqJlben  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); RP!X 5  
    } :IvKxOv  
D&$%JT'3  
    template < typename T1, typename T2 > S}mqK|!  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const X)x$h{ OE  
      { SCZtHEl9  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); {p-&8-  
    } Y2HF  
} ; 0escp~\Z  
.gzNdSE  
a;8q7nC  
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 '+JU(x{CCl  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 )w=ehjV^m  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) 9/'zk  
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。 h`;w/+/Zr  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! 1#/>[B  
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。。。 \ ?sM  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 3]$qY_|7  
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) h0_od/D1r  
下面是修改过的unary_op W!MO }0s  
\("|X>00  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > Y|stxeOC  
class unary_op jv_z%`  
  { /N>f#:}  
Left l; nJC/yS |  
  A 0~uv4MC  
public : `o4alK\  
^}8qPBz  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} lXso@TNrZ0  
RE 6d&#N  
template < typename T > 2<q.LQ}<  
  struct result_1 X+dLk(jI`u  
  { |soDt <y+L  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; u]RI,3Z  
} ; uI lm!*0  
I5Vp%mCY  
template < typename T1, typename T2 > )jc`_{PQg  
  struct result_2 M5\$+Tu  
  { p^J=*jm)x  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; 0[E}[{t`  
} ; oA+/F]XJ  
J;8M. _  
template < typename T1, typename T2 > ' m^nKG$"  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const l|{q8i#4V  
  { z'"e|)  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); MEKsL7  
} :yFUlO:  
oyC5M+shP9  
template < typename T > m!#'4  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 9fQ[:Hl"  
  { C6` Tck!  
  return OpClass::execute(lt(t)); m-u3^\'  
} 2po8n _  
{%wrx'<  
} ; r`ftflNh(  
z/j*zU `  
rv{Wti[  
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 67/@J)z0%  
好啦,现在才真正完美了。 /\fR6|tJ  
现在在picker里面就可以这么添加了: XyB_8(/E  
ZW))Mx#K=T  
template < typename Right > lG`%4}1  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const U ?6.UtNf  
  { (J.U{N v  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); 2zkO s:  
} Hw,@oOh.  
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。 #?DoP]1Y  
? RI D4xu!  
YN7JJJ/~T  
4mm>6w8NT  
rouaT  
十. bind d*LW32B@  
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。 ZtX CPA!  
先来分析一下一段例子 |}o3EX  
CWSc#E  
PeJIa %iE  
int foo( int x, int y) { return x - y;} #1p\\Av  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 ,#j'~-5  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 ]3L/8]:  
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。 T1(*dVU?  
我们来写个简单的。 !9_'_8  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: <Q\KS  
对于函数对象类的版本: Y~8 5Z0l  
.i I{  
template < typename Func > A5TSbW']+5  
struct functor_trait e ,/]]E/o  
  {  E|"SM A,  
typedef typename Func::result_type result_type; H3<tsK=:  
} ; "!V`_ S;  
对于无参数函数的版本: <1l%|   
ou<3}g  
template < typename Ret > EXCE^Vw  
struct functor_trait < Ret ( * )() > $|-Lw!)D  
  { jJ$B^Y"4  
typedef Ret result_type; AX8~w(sv  
} ; J W@6m  
对于单参数函数的版本: b;UBvwY_  
=wdh# {  
template < typename Ret, typename V1 > #dUKG8-HJ  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > *v+l,z4n  
  { $qQYxx@  
typedef Ret result_type; kg]6q T;Y  
} ; I"88O4\@  
对于双参数函数的版本: .cHgYHa  
GHcx@||C?  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > i *.Y  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > $:F+Nf 8  
  { 6MT (k:  
typedef Ret result_type; 0vm>*M*p  
} ;  n?EgC8b9  
等等。。。 Y7}Tuy dC  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy P[ :_"4U  
&L+uu',M0c  
template < typename Func > ^el+ej/=  
struct func_return `s CwgY+  
  { v.-DXQq  
template < typename T > +twoUn{#  
  struct result_1 1y'Y+1.<  
  { f$xXR$mjf  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; o%t4WQ|bj  
} ; W7qh1}_%  
P }sr  
template < typename T1, typename T2 > o6[.$C  
  struct result_2 d&j  
  { =b%}x >>  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; D!rPF)K )  
} ; 'E_~ |C  
} ; !{lH*  
,2S!$M  
SndR:{  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 t WI-  
H$h#n~W~  
template < typename Func, typename aPicker > R@o&c%K"  
class binder_1 j,k3]bP  
  { ,;`f* #  
Func fn; dht0PZdx?  
aPicker pk; &?@C^0&QV  
public : j7~FR{: j  
n3a.)tcC  
template < typename T > Xqf,_I=V  
  struct result_1 ``-N2U5  
  { $v0,)ALi  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; yix[zfQt0  
} ; +=3=%%?C  
))"gWO  
template < typename T1, typename T2 > N6Mr#A-{  
  struct result_2 Qm%PpQ^Lz3  
  { :$WO"HfMSn  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; ax&?Z5%a  
} ; <`}P  
E/zf9\  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} 1R2IlUlzFr  
BQ-x#[ %s  
template < typename T > yb`PMjj15  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const c[h~=0UtJ  
  { 5'zXCHt  
  return fn(pk(t)); nKx)R^]k  
} 3!CUJs/W  
template < typename T1, typename T2 > GcBqe=/B!  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const `/8@Fj  
  { 02-ql F@i  
  return fn(pk(t1, t2)); ./YR8#,  
} idI w7hi4  
} ; /DQYlNa  
SVCh!/qe\  
zHJCXTM  
一目了然不是么? d][ Wm  
最后实现bind $Z]&3VxxY  
5ya9VZ5#  
DR#" 3  
template < typename Func, typename aPicker > ]E`<8hRB  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) @*6fEG{,q  
  { 7N$2N!I(  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); B8@mL-Z-;  
} n]4E>/\  
LP vp (1  
2个以上参数的bind可以同理实现。 ":!$Jnj,  
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。 v] m/$X2  
Blpk n1  
十一. phoenix qmrT d G  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: a'J0}j!  
>ahDc!Jyu  
for_each(v.begin(), v.end(), 0Hnj<|HL  
( &W<7!U:2m  
do_ )x.%PUA  
[ eM7@!CdA9q  
  cout << _1 <<   " , " H/,KY/>i  
] D!j/a!MaKk  
.while_( -- _1), }[p{%:tP  
cout << var( " \n " ) &.A_d+K&  
) 1Bytu >2  
); e(c\U}&  
v:O{"s  
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: &[E\2 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 xR+vu>f  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 bvox7V>  
那么我们就照着这个思路来实现吧: X4;U4pU#  
;_}pIO  
#6 M] tr  
template < typename Cond, typename Actor > THrLX;I  
class do_while )G P;KUVae  
  { vq$6e*A  
Cond cd; rOJ>lPs  
Actor act; )V1XL   
public : i<uU_g'M  
template < typename T > E7uIur=g!  
  struct result_1 TvU z^  
  { 6N/(cUXJ  
  typedef int result_type; ~k*]Z8Z  
} ; !3b& S4  
{lI}a8DP  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} XC<fNK  
JE.$]){  
template < typename T > N_Us6 X  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const j=sfE qN).  
  { ETDWG_H |  
  do kWzp*<lWe  
    {  Z-@nXt  
  act(t); x ;DoQx  
  } O&Y;/$w  
  while (cd(t)); UP]( 1lAf  
  return   0 ; Qz(D1>5I?  
} ;lMvxt:  
} ; m6Dm1'+  
/@Lk H$  
0 0&$SE  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). 9`xFZMd31A  
代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。 qk,y|7 p  
其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。 \STvBI?  
因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。 IGT_ 5te  
下面就是产生这个functor的类: PV6 *-[  
/'6[*]IZP  
lO> 7`2x=F  
template < typename Actor > N>%KV8>{L  
class do_while_actor 3b@1Zahz  
  { }]+}Tipd  
Actor act; ' ,`4 U F  
public : xKST-:c+  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} zl 0^EltiU  
9~'Ip7X,!  
template < typename Cond > C$G88hesn  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; }|"*"kxi!  
} ; , )pt_"-XA  
X1[R*a/p  
n3g WM 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。 X/,1]  
最后,是那个do_ a~>0JmM+N  
"rDzrz  
; 9&.QR(  
class do_while_invoker :$Q]U2$mPS  
  { 1qKxg  
public : _<F@(M5  
template < typename Actor > QqK{~I|l  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const h9w^7MbO  
  { T{{AZV"pB  
  return do_while_actor < Actor > (act); bc=u1=~w  
} '`~(Fkj  
} do_; xiOrk  
.'{6u;8  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? ="w8U'  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 vua1iN1  
最后来说说怎么处理break和continue b:5%}  
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。 Ta\8 >\6  
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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