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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda {Ca#{LeLk  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 ,_YCl09p(  
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, Z\i@Qa+r  
ctdV4%^{  
PWLMux  
>F,~QHcz  
  class filler v"_hWJ)  
  { &hd+x5  
public : z7{b>oub('  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} r6 ,5&`&  
} ; q(!191@C(  
7Y @ &&  
athU  
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: 5@Ot@o  
33[2$FBf  
wvJm)Mj+  
hV'JTU]H  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); #12PO q  
yZ6560(q  
A#2 Fd7&  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 n`0}g_\q  
3boINmX  
+Medu?K `  
|nz,srr~  
二. 战前分析 Gnj|y?'  
首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。 D19uI&U4  
开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码 #=7~.Y  
sqJ?dIBH  
*'PG@S  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); Jan73AOX  
  /* --------------------------------------------- */ '(&.[Pk:"  
vector < int *> vp( 10 ); 6BLw 4m=h  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); XL g6?Nu  
/* --------------------------------------------- */ _hAp@? M  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); OPBnU@=R  
/* --------------------------------------------- */ q%Obrk  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); M<~z=B#  
  /* --------------------------------------------- */ ~naL1o_FZ  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' );  ];Bh1  
/* --------------------------------------------- */ WJ=eV8Uk  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); cm6cW(x6  
y!mjZR,&  
Y%|f<C)lx2  
VoWlBH  
看了之后,我们可以思考一些问题: #G$_\bt  
1._1, _2是什么? (6>8Dt 9[  
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。 5Ee%!Pk  
2._1 = 1是在做什么? \@GA;~x.b  
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。 vM1f-I-  
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。 . sgV  
4mQ:i7~  
29 Yg>R!/  
三. 动工 QP >P  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: ~H7m7  
.1[K\t)2  
:JxShF:M  
m:)v>vu  
template < typename T > DZilK:  
class assignment # x!47Y{  
  { R4]t D|  
T value; iZwt,)(  
public : &#w] 2~|  
assignment( const T & v) : value(v) {} N'i%9SBcg  
template < typename T2 > a5:YP  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } a~9U{)@F  
} ; hcWkAR  
37T<LU  
>j|.pi  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 Zh6bUxr  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment }tua0{N:z  
MHpPb{ ^  
,L6d~>=41  
g"FG7E&  
  class holder /3L1Un*  
  { w(eAmN:zR  
public : iLws;3UX;x  
template < typename T > S c_*L<$  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const @vCPX=c  
  { 4=%Uv^M  
  return assignment < T > (t); #78p# E  
} q+>{@tP9  
} ; m5v9:5{  
Zq}w}v  
6 GO7[?U<  
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: m`}! dBi  
 -*_D!  
  static holder _1; -shS?kV  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 ZXY5Xvt:v  
8&IsZPq%l  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); (I IPrW;>  
而不用手动写一个函数对象。 T\{ on[O  
7*r Q6rAP  
3qXOsa7  
<_dyUiT$J  
四. 问题分析 E*:!G  
虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。 o )G'._  
1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。 %FDi7Rx  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 +%OINMo.A  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 _[<R<&jG  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 ^&03D5@LoY  
E3X:{h/  
五. 问题1:一致性 'nz;|6uC  
首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?| 0~iC#lHO  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 rr>QG<i;G  
o8-BTq8  
struct holder r`qMif'  
  { w4Qqo(  
  // [2pp)wq  
  template < typename T > 6iV jAxR  
T &   operator ()( const T & r) const '_lyoVP  
  { L'BDS*  
  return (T & )r; puF'w:I (  
} 9z$]hl  
} ; Z3g6 ?2w6  
z\Rs?v"  
这样的话assignment也必须相应改动: GpMKOjVm|  
`MA ee8u'  
template < typename Left, typename Right > X/ gIH/  
class assignment gbsRf&4h  
  { y>Zvose  
Left l; K kP}z  
Right r; 1P. W 34  
public : ^VK-[Sz&  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} :9Zu&t  
template < typename T2 > nm'sub  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } {>H#/I8si  
} ; / *RDy!m  
w<3}(1  
同时,holder的operator=也需要改动: ZM K"3c9  
^1s!OT Is  
template < typename T > )G\23P  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const K{.s{;#  
  { 1L]7*NJe  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); 3~z4#8=  
} ,d(F|5 M:  
X,: pT\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。 RrSSAoz1  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 dIQ7u  
XKp.]c wP  
return l(rhs) = r; "u~l+aW0  
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。 Tf7$PSupP  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: gcqcY  
a*REx_gLG  
template < typename Tp > ]W7(}~m  
class constant_t J~eY,n.6]  
  { M[}EVt~  
  const Tp t; q>/# P5V  
public : 8Y*SZTzV  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} Fh9%5-t:J  
template < typename T > SlB,?R2  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const qR4('  
  { ^h{A AS>  
  return t; a\S"d  
} ]:i :QiYD  
} ; i>HipD,TD  
7 Bm 18  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 /%EKq+ZP  
下面就可以修改holder的operator=了 >^LVj[.1  
D M(WYL{  
template < typename T > _P 0,UgZz  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const F, Y@  
  { +Mc kR  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); vpcHJ^19  
} rUEoz|e4a  
^"7tfo8  
同时也要修改assignment的operator() d af$`  
j}uFp|df<  
template < typename T2 > gYVk5d|8@4  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } GE]fBg  
现在代码看起来就很一致了。 Bj09?#~[  
&sR=N60n  
六. 问题2:链式操作 ;j])h !8X  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 k@JDG]R<{  
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。 A"x1MjuqLM  
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。 gvvl3`S{  
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。 zvf:*Na")  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct ;F9<Yv  
b }S}OW2  
template < typename T > #mlTN3   
struct result_1 Zq=t&$*  
  { Ug_5INK  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; MzT#1~  
} ; ^prseO?A  
6kuN)  
那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为: &o{I9MD  
La48M'u  
template < typename T > J;h4)w~9H3  
struct   ref Z]DO  
  { CXks~b3SD  
typedef T & reference; g66=3c9</6  
} ; x^Tjs<#  
template < typename T > @GqPU,RO  
struct   ref < T &> 1{4d)z UB  
  { [Av#Z)R  
typedef T & reference; fN~kd m.  
} ; Mnyg:y*=  
T0s7aw[zm  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: %^[45e  
S>O fUrt  
template < typename T > K]' 84!l  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const p8K4^H  
  { hm3,?FMbq  
  return l(t) = r(t); O=LS~&=,  
} 3":ef|w]  
可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。 x?Z)q4  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 `)e;bLP  
U^vQr%ha  
有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么 s^ rO I~  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: Nv "R'Pps  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 *vv <@+gA  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 aSd$;t~  
最后的布局是: 1MHP#X;|  
                Add m6^Ua  
              /   \ @*q WV*$h  
            Divide   5 35z]pn%L  
            /   \ *F*c  
          _1     3 D5fJuT-bp  
似乎一切都解决了?不。 EW*!_|  
你可以想象一下一个完整的Lambda库,它必然能够重载C++几乎所有的操作符。假设其重载了10个操作符,那么至少会有10个代表这些操作符的functor类。大体上来讲,每一种操作符所对应的functor都应当能够由链式操作产生别的任意一种操作符所对应的functor。(例如:*_1 = 2既是由operator*的functor产生operator=的functor)。可想而知这样一共能产生10*10=100种产生方式。这是对编码的一个大挑战。 #q`[(`Bx  
如何简化这个问题呢?我们不妨假定,任意一种操作符的functor,都能够产生任意一种操作符的functor,这样,每一种操作符的functor都拥有一样的产生方案。如果某种转换确实是不合法的(例如:A/B=C无论如何也不可能合法),那么在试图产生新functor的时候会出现编译错误。幸好C++的模版是如果不使用就不编译的,因此这种编译错误不会干扰到正常的使用,这正是我们所要的。 9C}Ie$\  
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: R~8gw^w![  
(Z5=GJM?$  
template < typename Right > tagkklJ~  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const t+Kxww58  
Right & rt) const C-d|;R}Ww  
  { }qmBn`3R  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); u8qL?Aj^  
} x%d+~U;$&  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 3 Yf%M66t  
XXX指的是原来的functor的类型,picker_maker<T>是一个类型变换的trait,如果T是一个常量,那么他会返回constant_t<T>,否则返回T本身。 L0uvRge  
因此如果该函数声明在assignment的内部,那么就实现了连等,如果声明在的dereference(解引用)的内部,就允许(*A = B)的行为发生。 xEQ2iCeC  
最后,如何把这些函数塞到各个functor的声明里边呢?当然可以用宏,但是。。。大家都知道这样不好。 txQyHQ)@  
除了宏之外还可以用的方式就是继承。我们可以写一个类叫做picker,该类实现了所有的如上的产生函数。然后让所有的functor继承自它。 Z l.}=  
且慢,也许立刻就有人跳出来说:这样的话那个XXX怎么写呢?这样不是会导致循环依赖么?这样不是会有downcast么? DLcfOOn1I  
正解,让picker做基类确实不是一个好主意。反过来,让picker继承functor却是一个不错的方法。下面是picker的声明: JPfNf3<@My  
%<$CH],%  
template < class Action > +Q_(wR"FS  
class picker : public Action =Xze).g  
  { 44FK%TmtF  
public : ! utgo/n  
picker( const Action & act) : Action(act) {} H|;6K`O_  
  // all the operator overloaded m76**X  
} ; KK4>8zGR  
!O F#4N  
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。 *I%r   
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: /tRzb8`  
~K%]9  
template < typename Right > ha  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const #S2LQ5U  
  { {`QF(WL  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); !P/ ]o  
} sj a;NL  
zrk/}b0j  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > *- $u\?$  
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。 v:1l2Y)g  
3U<\y6/  
template < typename T >   struct picker_maker q# gZ\V$I  
  { IrQ8t!  
typedef picker < constant_t < T >   > result; MK9?81xd  
} ; 1<A+.W  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > qY\zZ  
  { #b\&Md|;  
typedef picker < T > result; >C"cv^%c  
} ; :}x\&]uC#k  
*cCr0\Z`  
下面总的结构就有了: G&:[G>iSm^  
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。 zr@Bf!VG:  
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。 y2>v'%]2  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 /- z_"G  
至此链式操作完美实现。 $D5[12X  
GJWC}$#T Y  
6yk  
七. 问题3 RK(uC-l  
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。 <y'B !d#  
dgd&ymRm :  
template < typename T1, typename T2 > WIOV  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const /eDah3%d  
  { R<LW*8  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); %_u*5,w  
} :i0xer  
a8M.EFa:  
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: DamLkkoA  
0K>rc1dy  
template < typename T1, typename T2 > 9F0B-aZ  
struct result_2 n4YEu\*  
  { ^T'+dGU`  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; M_MiY|%V/K  
} ; mmY~V:,Kd  
JiZ9ly( G  
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? ;nLQ?eS\  
这个差事就留给了holder自己。 Z]$yuM  
     Cih}  
N;A1e@bP  
template < int Order > :d/Z&LXD  
class holder; qA9*t  
template <> 5{ #9b^  
class holder < 1 > &k\7fvF  
  { z QoMHFL3  
public : Xfx(X4$9  
template < typename T > }@@1N3nnxV  
  struct result_1 H:U1#bQQ:  
  { ;G!X?(%+  
  typedef T & result; meR%);\  
} ; v|_?qBs"  
template < typename T1, typename T2 > l,h#RTfry  
  struct result_2 IOF~V)8k=  
  { HG@!J>YaD  
  typedef T1 & result; uI%h$  
} ; Q9K Gf;  
template < typename T > R.A}tV=j#  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const !f)'+_d  
  { gtJ^8khME  
  return (T & )r; ]gTa TY  
} )_+"  
template < typename T1, typename T2 > _kH#{4`Hw  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const la)f\Nk  
  { )[9L|o5D  
  return (T1 & )r1; =%U t&6}sQ  
} 5 W(iU  
} ; Ul@ZCv+  
~/3cQN^  
template <> 1}S_CR4XBs  
class holder < 2 > Y+upZ@Ga  
  { )%X\5]w`  
public : tl;?/  
template < typename T > -2> L*"^  
  struct result_1 Uo^s]H#:  
  { kKE 2~ q  
  typedef T & result; j])iyn~-Ke  
} ; !SJmu}OB]  
template < typename T1, typename T2 > cJ]`/YJ  
  struct result_2  t8GJ;  
  { HLYM(Pz  
  typedef T2 & result; =Z#tZ{"  
} ; A6iyJFm D  
template < typename T > i=o>Bl@f  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const HxZ4t  
  { NWCnt,FlY  
  return (T & )r; 2:pq|eiF  
} DLS-WL  
template < typename T1, typename T2 > nkJ*$cT1o  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const @GnsW;$*~.  
  { 8>pFpS  
  return (T2 & )r2; pKEMp&geo  
} nkhM1y  
} ; BD4.sd+H,  
JB%6G|Z  
MM'<uy  
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> >。 d /t'N-m  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: -2 tZ  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: `R:<(:  
u8o7J(aQsR  
return l(i, j) = r(i, j); 9\Xl 3j!  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) 3M1(an\nW  
e1<28g  
  return ( int & )i; G>:l(PW:  
  return ( int & )j; #Q'i/|g   
最后执行i = j; B]*&lRR  
可见,参数被正确的选择了。 gmLw.|-  
\Z+v\5nmO  
}ZYK3F  
J8b]*2D  
_R5^4-Qe  
八. 中期总结 ;F5B)&/B  
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: ,\=u(Y\I[  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 1>1|>%  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 {'!D2y.7g  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor Do_L  
HNh=igu  
;quGy3  
3ZZJYf=  
snEkei|0  
D ^ &!  
九. 简化 `J-"S<c?_  
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。 "{V,(w8Dt  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 [dzb{M6_  
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: jNIM1_JjD  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 2>EIDRLJ-  
  +-*/&|^等 ~{5%~8h.0r  
2. 返回引用。 Fa/i./V2  
  =,各种复合赋值等 jzPC9  
3. 返回固定类型。 CJu;X[6  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) fA 3  
4. 原样返回。 yS3x))  
  operator, Sl$dXB@  
5. 返回解引用的类型。 h M8G"b  
  operator*(单目) qQ1m5_OD`z  
6. 返回地址。 G3U+BC23E  
  operator&(单目) -y/?w*Cx  
7. 下表访问返回类型。 [j!0R'T  
  operator[] fptW#_V2  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 iww h,(  
  operator<<和operator>> S [u <vHy  
C*78ZwZ  
OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。 "M:arP5f  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: n]o+KT\  
5cfzpOqr0  
template < typename Left > C*gSx3OG  
struct value_return lO9>?y8.y  
  { Yd<~]aXM   
template < typename T > r+lY9 l  
  struct result_1 R]V`t^1  
  { jr9ZRHCU  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; 3p^WTQ>(  
} ; d&ZwVF!  
4\$Ze0tv  
template < typename T1, typename T2 > {UUVN/$  
  struct result_2 C/cGr)|8%  
  { }pTj8Tr  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; -B4v1{An  
} ; rmhCuY?f  
} ; n!N;WL3k  
'<}7bw}+c  
!^LvNW\|  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait L,D!T&B  
ow$#kQ&R O  
下面我们来剥离functor中的operator() @O3w4Zs  
首先operator里面的代码全是下面的形式: w_{z"VeD  
7}lZa~/  
return l(t) op r(t) 1mjv~W  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) 9|e"n|[  
return op l(t) _*;cwMne-  
return op l(t1, t2) Zq`bd55~  
return l(t) op ,v6Jr3  
return l(t1, t2) op nQP0<_S  
return l(t)[r(t)] .(hb8 rCM  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] @qe>ph[UA  
'|q :h  
很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式: Sm1bDa\!=  
单目: return f(l(t), r(t)); Dr2h-  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2));  JA)gM  
双目: return f(l(t)); K8+b\k4E  
return f(l(t1, t2)); ^y3\e  
下面就是f的实现,以operator/为例 #k"[TCQ>  
JRiuU:=J~`  
struct meta_divide \W\6m0-x  
  { KXM-GIRUG  
template < typename T1, typename T2 > .o-j  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) Lhc@*_2  
  { >3kR~:;  
  return t1 / t2; bF Vd v&  
} 6d.m@T6~  
} ; RSi0IfG5  
y k5P/H)  
这个工作可以让宏来做: y,r`8  
,,Db:4qfjD  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ (Q4_3<G+  
template < typename T1, typename T2 > \ y-@!, @e  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; g764wl  
以后可以直接用 WR-C_1-pT  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) FvNO*'xP  
来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数 e7?W VV,  
(ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。) A,og9<+j-  
lxmS.C  
XVLuhw i  
下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体 Nb8<8O ^  
%1<p1u'r?#  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > lcP@5ZW  
class unary_op : public Rettype ,C&>mv xA  
  { @uE=)mP@  
    Left l; B~aOs>1 S]  
public : \I'Zc]  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} `kv$B3  
IL=v[)en4  
template < typename T > Gzfb|9 ,q  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const R] [M_ r  
      { hHg g H4T  
      return FuncType::execute(l(t)); e-')SB  
    } 'H'+6   
h@~X*yLKh  
    template < typename T1, typename T2 > iR_Syk`G*A  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const Y-Ku2m  
      { LWL>hd  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); bc4x"]!  
    } __fR #D  
} ; Y) h%<J  
]dK]a:S  
rO`g~>-  
同样还可以申明一个binary_op .apX72's,  
u20b+c4  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > _]S6>  
class binary_op : public Rettype +{%4&T<nHw  
  { <D dHP  
    Left l; 0V#t ;`Q3  
Right r; )[)]@e  
public : Yz,!#ob$  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} /2cI{]B  
.fsk DW  
template < typename T > +7Lco"\w<  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const -Wn.@bz6B  
      { '*XNgvX  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); {^kG<v.vV  
    } QO7:iSZJ  
by U\I5  
    template < typename T1, typename T2 > iXm||?Rnx  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const eE{L>u  
      { :.Qe=}9  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); sBb.Y k  
    } 1a$V{Eag  
} ; 5y3TlR  
Crhi+D  
Xe SbA  
很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮 ?R]y}6 P$  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 ye|a#a9N  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) oyt//SE  
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。 tv OAN|+F  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! ~0-764%  
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。。。 e] K=Nm  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 BR^J y<^F'  
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) |3s&Y`x-D  
下面是修改过的unary_op k4$q|x7+%  
KY`96~z  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > xN m32~  
class unary_op _0*>I1F~  
  { E.`d k.  
Left l; )h0E$*  
  SO<m(o)G2  
public : kN j3!u$  
e^NEj1  
unary_op( const Left & l) : l(l) {}  ;Z q~w  
S8OVG4-  
template < typename T > DjzUH{6O  
  struct result_1 )6Q0f  
  { ?GNF=#=M  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; "x;k'{S  
} ; ,GJ>vT)  
T4=3VrS  
template < typename T1, typename T2 > MXF"F:-Kn  
  struct result_2 H~|%vjH  
  { ARdGh_yJ&  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; FMd LkyK;  
} ; %p2x^air  
iEviH>b5  
template < typename T1, typename T2 > jN%p5nZ^EK  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 7vaN&%;E%  
  { NceB'YG|  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2));  aoDD&JE  
} E^ok`wfO  
8RAeJ~e  
template < typename T > 7_40_kwJi  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const f4k5R  
  { ;(Xe@OtW  
  return OpClass::execute(lt(t)); "'!%};  
} MpA;cw]cI/  
z g7l>9Sc  
} ; 'n[+r}3  
+qUkMx  
J`q}Ry;   
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 Yv>BOK  
好啦,现在才真正完美了。 >yBxa)  
现在在picker里面就可以这么添加了: akhL\-d)al  
%L j0  
template < typename Right > T1Q sW<*j  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const E ;!<Z4  
  { v0C;j (2zb  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); ?JgO-.  
} H_?B{We  
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。 hOB\n!  
tw/#ENo  
6%.  
28R>>C=R  
'xbERu(Y  
十. bind A6N~UV*_  
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。 AzW7tp;t =  
先来分析一下一段例子 +lW}ixt  
adI!W-/R:  
$% Ci8p  
int foo( int x, int y) { return x - y;} qo6LC>Qg  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 g. ?*F#2  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 TH>?Gi) "  
可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。 o8'Mks  
我们来写个简单的。 V5O=iMP  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: 9$+^"ilk  
对于函数对象类的版本: aZj J]~bO  
}r}RRd  
template < typename Func > *`ZB+ \*  
struct functor_trait 6~ 7 ; o_>  
  { @fqV0l!GR  
typedef typename Func::result_type result_type; I f3{E  
} ; A~SL5h  
对于无参数函数的版本: =_RcoG/^~  
N^\2 _T  
template < typename Ret > u  m: 0y,  
struct functor_trait < Ret ( * )() > $_RWd#Q(  
  { GsIwY {d  
typedef Ret result_type; DB`$Ru@  
} ; 9q1HSJ1)  
对于单参数函数的版本: xHJ8?bD p  
Q1`<fD  
template < typename Ret, typename V1 > 6F*-qb3  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > heL$2dZ5H  
  { Tr8AG>  
typedef Ret result_type; +Y>"/i. N  
} ; [eNkU">}  
对于双参数函数的版本: |rHG%VnBH  
u>}w-  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > U g}8y8  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > !/Iq{2LX  
  { 0]T.Lh$3  
typedef Ret result_type; .tRr?*V|l  
} ; Ot`LZ"H:  
等等。。。 F qeV3 N  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy Zc'|!pT _  
A*8m8Sh$  
template < typename Func > \3Dk5cSDk+  
struct func_return 6a4'xq7  
  {  8]q  
template < typename T > CmEpir{}(  
  struct result_1 ,3Wb4so  
  { L*g. 6+2  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; 5Vp;dc  
} ; D|@bGN  
T'ED$}N>~  
template < typename T1, typename T2 >  0xJ7M.  
  struct result_2 /?KtXV>]  
  { "]VDY)  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; gi6g"~%@q1  
} ; Deg!<[Nw  
} ; ^WE4*.(  
+|y*}bG  
|K L')&"  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 XE_ir Et  
?y ~TCqV  
template < typename Func, typename aPicker > I=K!)X$  
class binder_1 }]AT _bh,  
  { @j O4EEe:  
Func fn; v*E(/}<v  
aPicker pk; 5Sr4-F+@%  
public : V0K16#}1gM  
nX0HT )}  
template < typename T > {?E<](+0  
  struct result_1  _e%dM  
  { v" }WP34  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; jY7=mAd  
} ; *YWk1Cwjo  
00ofHZ  
template < typename T1, typename T2 > Btj#EoSI_  
  struct result_2 [SVhtrx|%  
  { z{S:X:X  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; xfjd5J7'  
} ; #/Ruz'H1>  
vr=~M?  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} lT2 4JhJ#  
% Y~>Jl  
template < typename T > xc9YM0B&  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const -LtK8wl^  
  { JB3"EFv  
  return fn(pk(t)); q\%cFB}  
} { ;s;.  
template < typename T1, typename T2 > u*3NS$vH  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 0}{'C5  
  {  qve ./  
  return fn(pk(t1, t2)); "(v%1tGk  
} E@-ta):  
} ; $9 +YNgW>  
S}(8f!9<  
dBSbu=^$)  
一目了然不是么? 98R KCc9h  
最后实现bind + WVIZZ8  
_A98  
!Uh2}ic  
template < typename Func, typename aPicker > <a4 TO8  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) %Y]=1BRk}  
  { _]b3,% 2  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); y%S1ZT ScO  
} .%}?b~  
(a@?s$LG  
2个以上参数的bind可以同理实现。 %f j+70  
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。 Z:*@5  
<A >)[u  
十一. phoenix VIC0}LT0R  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: Y4E/?37j  
> @_im6  
for_each(v.begin(), v.end(), UDy(dn>J:J  
( \P;rES'  
do_ ('O}&F1  
[ ZE?f!ifp  
  cout << _1 <<   " , " qnM|w~G  
] :`\) P,  
.while_( -- _1), J NVr  
cout << var( " \n " ) &;E5[jO^D  
) P?LlJ 5hn  
); %ft &Q  
eg/<[ A:  
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: MP^ d}FL  
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 hB9Ee@  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 ;{#^MD MB  
那么我们就照着这个思路来实现吧: 26I  
 foRD{Hx  
a(IY\q[Wh  
template < typename Cond, typename Actor > )@gZ;`n  
class do_while S?ujRp  
  { ~YP Jez  
Cond cd; 0nJE/JZ  
Actor act; iD`d99f8O  
public : l[Q:}y  
template < typename T > lDc-W =X=  
  struct result_1 fB1TFtAh  
  { 59r_#(uo  
  typedef int result_type; izgp*M,  
} ; @{hd{>K*  
Bc7V)Y K  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} Pq9|WV#F5/  
yWDTjY/  
template < typename T > vI1i, x#i  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ^EELaG  
  { fu[K".  
  do 5cJ !"  
    { WWKvh  
  act(t); ,Lpixnm]  
  } m)v''`9LU  
  while (cd(t)); |re}6#TgcT  
  return   0 ; 2P#=a?~[  
} #KxbM-1=  
} ; e~l#4{w  
;U9J++\d<A  
*&BnF\?m  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). m: n` g1  
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。 fq )vK  
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。 ;-P)m  
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。 ,`D~py,  
下面就是产生这个functor的类: dU)]:>Uz  
<BFQ:  
?BA]7M(,4  
template < typename Actor >  hc#!Lv  
class do_while_actor Sr?#wev]rn  
  { qfY5Ww$8  
Actor act; o+w;PP)+=  
public : Zxr!:t7  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} o?L'Pg  
uvDzKMw~R  
template < typename Cond > &QRE"_g  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; KWAb-yB  
} ; 7ELMd{CD  
C%d_@*82  
KmG  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 f() FY<b  
最后,是那个do_ $`ZzvZ'r  
32DbNEk  
zgx&Pte  
class do_while_invoker L`f^y;Y.  
  { [B@'kwD\l  
public : +#U|skl  
template < typename Actor > &Z(K6U#.  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const **9x?s  
  { n0Y+b[ +wj  
  return do_while_actor < Actor > (act); pl@O N"=[  
} O[tvR:Nh  
} do_; glDcUCF3  
v+p {|X-  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? d->|EJP  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 XO#/Fv!  
最后来说说怎么处理break和continue rX_@Ihv'  
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。 O~j> ?  
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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