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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda Ac 0C,*|^  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 $YSAD\a<  
在C++中,STL的很多算法都要求使用者提供一个函数对象。例如for_each函数,会要求用户提供一个表明“行为”的函数对象。以vector<bool>为例,如果想使用for_each对其中的各元素全部赋值为true,一般需要这么一个函数对象, @G+Hrd6  
<f %JZ4p*  
-"YQo  
|'9%vtbM  
  class filler "toyfZq@  
  { Q#Q]xJH  
public : N`1:U 4}  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} 2>p K  
} ; 58\Rl  
bq/ m?;  
{P"$;_Y"<  
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: 89*CoQ  
3%{A"^S=}  
7(rNJPrU~=  
#n2'N^t  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); }J73{  
HhDiGzOSi  
Tjma'3H*T0  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 eu@hmR8T  
|s`j=<rNQI  
}u:@:}8K  
|b7 v(Hx  
二. 战前分析 _eb:"(m  
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。 q4'szDYO2  
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 fw$/@31AP?  
;wwhW|A  
S 1sNVW  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); 8,=N~(pd`  
  /* --------------------------------------------- */ Pz7{dQqjk#  
vector < int *> vp( 10 ); /yPFts_q  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); ^BIB'/Kh)  
/* --------------------------------------------- */ [y-0w.V=oE  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); JwG$lGNJ  
/* --------------------------------------------- */ S&_Z,mT./  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); `T7gfb%1-3  
  /* --------------------------------------------- */ 4Xi _[ Xf  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); S+Z_Qf  
/* --------------------------------------------- */ GEj/Z};;[b  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); j hf%ze  
H^z6.!$m  
mz$)80ly  
/\34o{  
看了之后,我们可以思考一些问题:  >Eg/ir0  
1._1, _2是什么? ]Q1?Ox:'  
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。 nI7G"f[%r;  
2._1 = 1是在做什么? Sm-gi|A  
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。 gw' uY$  
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。 ^0vK >  
j3 ,6U jlU  
tkX7yg>`  
三. 动工 x>:~=#Vi  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: *"Yz"PK  
,rj_P  
Qz)1wf'y  
xj`ni G  
template < typename T > .|W0B+Z8  
class assignment &x6Z=|Ers  
  { E0; }e  
T value; ~R^~?Y%+<  
public : tS#=I.ET  
assignment( const T & v) : value(v) {} &XAG| #  
template < typename T2 > QY2/mtI  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } "#,]` ME;  
} ; YHBH9E/B  
j_H"m R  
g(Q)fw  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 q2 K@i*s  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment dd1CuOd6(1  
KG9h rT  
r+%:rFeX  
2..b/  
  class holder /$ Gp<.z  
  { zURxXo/\V  
public : cV^r_E\m  
template < typename T > "Kky|(EQ$$  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const q"BM*:W  
  { 7^1yZ1(  
  return assignment < T > (t); Kg lL@V7  
} YZ>L\  
} ; jZwv !-:  
/g$cQ=c  
2kMBe%  
由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上: `w/:o$&  
fLkZ'~e!  
  static holder _1; N zrHWVD  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 LpRl!\FY$  
#9{N[t  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); NqyKR&;  
而不用手动写一个函数对象。 [R V_{F:'  
,36AR|IO)  
|,!]]YO.V  
tFlLKziU  
四. 问题分析 R\DdU-k  
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)(KGdk  
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。 3"v k$  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 ;Q*=AW  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 ]`@= ;w  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 c%|K x  
Jv_KZDOdk  
五. 问题1:一致性 'Mp8!9=&  
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?| st~ 1[in  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 8{DZew /  
;rwjqUDBz  
struct holder <X>lA  
  { Iw@ou  
  // n1 k2<BU4b  
  template < typename T > K>%}m,  
T &   operator ()( const T & r) const +5:Dy,F =  
  { ~V#MI@]V~  
  return (T & )r; a^:on?:9  
} DJ&ni`  
} ; 9Q\CJ9  
4wLN#dpeEy  
这样的话assignment也必须相应改动: yC%zX}5  
&lbZTY}  
template < typename Left, typename Right > w5/`_m!  
class assignment War<a#0  
  { bUv}({  
Left l; yg}zK>j^vC  
Right r; pF0sXvWGG  
public : ]oOSL=~c  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} x? 10^~R  
template < typename T2 > %63zQFk  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } h"C7l#u  
} ; U&F1}P$fb  
9)c{L<o}T  
同时,holder的operator=也需要改动: j:|um&`)  
d,%e? 8x5  
template < typename T > #eRrVjbo  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const |l\!  
  { WG~|sLg  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); V$ 8go#5  
} P:lmQHls+  
&Tc:WD  
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。 qg7qTF&   
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 4o/}KUu(*  
a7$]" T 7  
return l(rhs) = r; ojmF:hR"  
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。 'gBGZ?^N!U  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: &# [w*t(A  
s&Bk@a8  
template < typename Tp > sxG8 jD  
class constant_t uUhqj.::<Y  
  { 6[.#B!;9  
  const Tp t;  f$7Xh~  
public : #|92 +  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} k4n 4 BL  
template < typename T > CBkI! In2  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const cj[a^ ZH  
  { 4n9".UHh  
  return t; S['rfD>9  
} f`;y "ba  
} ; X  jPPgI  
\C{Dui) F  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 ,0hk)Vvr3  
下面就可以修改holder的operator=了 _DDknQP  
c[IT?6J4  
template < typename T > `s )- lI  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const |2L|Zp&  
  { o"kVA;5<G  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); `j#zwgUs  
} :D|5E>o(  
cVV@MC  
同时也要修改assignment的operator() wo#,c(  
v[7iWBqJ  
template < typename T2 > KF.O>c87&  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } lRk)  
现在代码看起来就很一致了。 "_f~8f`y  
\X*Es.;|x  
六. 问题2:链式操作 p&s~O,Bw$  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 TmS-w  
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。 4Eri]O Ri  
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。 &g;&=<#I  
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。 WX-J4ieL  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct f]_{4Olk  
=%)Y, )"  
template < typename T > ~|:U"w\[=  
struct result_1 7:M`k#oDP  
  { x>]14 bLz  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; icrcP ~$A  
} ; MQ#nP_i  
_\2Ae\&c  
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: }OsAO  
O|} p=ny  
template < typename T > IgmCZ?l&0  
struct   ref ?5IF;vk  
  { !=3Ce3-  
typedef T & reference; w *pTK +  
} ; sBq-"YcjR  
template < typename T > v 1.8]||^  
struct   ref < T &> /g`!Zn8a  
  { &FpoMW  
typedef T & reference; q+Ec|Xd e  
} ; b)[2t^zG  
mG*ER^Y@D  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: ez-jVi-Fi  
q\$k'(k>35  
template < typename T > {i^F4A@=Z  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const $eq*@5B  
  { c:[8ng 2v  
  return l(t) = r(t); J+(B]8aj  
} Pf:;iXH?  
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。 Dq~ \U&U\$  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 2JhE`EVH  
/prR;'ks  
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 w7%.EA{N  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: 1RgERj  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 jhJ'fI  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 FX  %(<M  
最后的布局是: &v/>P1Z G  
                Add |muZv!,E  
              /   \ vf@toYc[E  
            Divide   5 iAr]Ed"9|  
            /   \ yno X=#`  
          _1     3 5-RA<d#  
似乎一切都解决了?不。 %HD0N&  
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。 W]oILL"d  
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。 Yh["IhjR  
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: jX; $g>P  
4c]=kbGW  
template < typename Right > ( }RJW:  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const u- }@^Y$M  
Right & rt) const ;L@p|]fu  
  { O>LqpZ  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); KIGMWS^^  
} 0F%/R^mw  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 [9;[g~;E%m  
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。 GboZ T68  
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。 =.]{OT  
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。 |Kq<}R  
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。 aT~=<rEDy  
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? iOB*K)U1  
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: $Xr4=9(|7  
;r BbLM`  
template < class Action > FmhT^  
class picker : public Action 4g)$(5jI}  
  { !DkIM}.  
public : }a"koL  
picker( const Action & act) : Action(act) {} -7IRlP&  
  // all the operator overloaded HLX  #RQ  
} ; Sw.Kl 0M  
iLO,XW?d v  
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。 o&)v{q  
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: '[vC C'  
8xt8kf*k  
template < typename Right > 4jw q$G  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const  (,R\6  
  { 13p.dp`  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); cz1 m05E  
} P#9Pq,I  
~^J9v+  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > @ek8t2??x  
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。 +O4//FC-"  
zmhAeblA  
template < typename T >   struct picker_maker w$0*5n>)  
  { re fAgS!=q  
typedef picker < constant_t < T >   > result; juA}7   
} ; ]$!7;P  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > w :9M6+mM^  
  { b(~#CHg  
typedef picker < T > result; -HvJ&O.V$  
} ; o]B2^Yq;x  
6Z5$cR_vC7  
下面总的结构就有了: TMD*-wYr  
functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。 uBw[|,yn2*  
picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。 c27Zh=;Tj  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 ' L-h2  
至此链式操作完美实现。 kvN<o-B  
Xb@dQRVX  
+bk+0k9k5  
七. 问题3 i(4.7{*  
如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。 YbF}>1/"  
>@EwfM4[e  
template < typename T1, typename T2 > }_D{|! !!T  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const &MBm1T|Y  
  { F$S/zh$)0  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); y]g5S-G  
} `( 'NH]^  
l%qfaU2  
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: Ckhw d  
AZ SaI  
template < typename T1, typename T2 > ,x utI  
struct result_2 MhjIE<OI=  
  { X([@}ren  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; 75iudki  
} ; {<zE}7/2-  
wj8\eK)]L  
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? BkB9u&s^  
这个差事就留给了holder自己。 X=? \A{Y  
    | Pqs)Mb]  
ypNeTR$4  
template < int Order > ; hU9_e  
class holder; bYYjP.rcF  
template <> s>=$E~qq  
class holder < 1 > f[q_eY  
  { gX(8V*os^  
public : x[R?hS,0 t  
template < typename T > X;v{,P=J  
  struct result_1 GL^ j |1  
  { 1pqYB]*u_  
  typedef T & result; X*a7`aL  
} ; $#_^uWN-M  
template < typename T1, typename T2 > iZ0.rcQj'o  
  struct result_2 KP!7hJhw  
  {  nyZ?m  
  typedef T1 & result; 'i;ofJ[.c  
} ; 'cY @Dqg1  
template < typename T > 9y*(SDF  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const GYonb) F  
  { Xy9'JVV6  
  return (T & )r; {"0n^!  
} xM>dv5<E  
template < typename T1, typename T2 > _he~Y2zFz  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const xEB 4oQ5  
  { v%QC p  
  return (T1 & )r1; qJ$S3B  
} xzRC %  
} ; 1?r$Rx<R  
|[!0ry*N%  
template <> xRF_'|e  
class holder < 2 > {XW>3 "  
  { 7N0m7SC  
public : #Z]<E6<=9  
template < typename T > vIFx'S~D  
  struct result_1 +EZr@  
  { K,*IfHi6[  
  typedef T & result; k,y#|bf,Y  
} ; M<@9di7c  
template < typename T1, typename T2 > %Ip=3($Ku[  
  struct result_2 Q8DKU  
  { )EG-xo@X  
  typedef T2 & result; xH-} <7  
} ; 5;9.&f  
template < typename T > )' 2vUt`_7  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const vf`]  
  { QEEX|WM  
  return (T & )r; 'YEiT#+/  
} e co=ia  
template < typename T1, typename T2 > !Tu.A@  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const & aF'IJC  
  { dTVM !=  
  return (T2 & )r2; jw]IpGTt  
} ,aa %{  
} ; i{PX=  
]o_E]5"jO  
p-/}@r3Z+  
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> >。 2aQ}| `  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: U7G|4(  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: !" : arK  
6.4,Qae9E  
return l(i, j) = r(i, j); )sapUnqrlR  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) s_,&"->  
<zu)=W'R]  
  return ( int & )i; BimM)4g  
  return ( int & )j; y)Lyo'`  
最后执行i = j; ,]?l(H $x'  
可见,参数被正确的选择了。 ? oGmGKq  
EtB56FU\  
fVBRP[,   
I3?:KVa  
l1RFn,Tzr  
八. 中期总结 S[uHPYhlA  
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: m$$98N  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 ix}*whW=U  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 K9Pw10g'  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor t{/ EN)J  
O0"&wvR+5  
i)e)FhEY6  
O11.wLNH  
v aaZ  
upH%-)%'  
九. 简化 *-9b!>5eD  
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。  ,#-^  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 9a_(_g>S  
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: dkbKnY&  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 gClDVO  
  +-*/&|^等 [h2V9>4:  
2. 返回引用。 @KYmkx W  
  =,各种复合赋值等 -OP5v8c f  
3. 返回固定类型。 5(OF~mX#  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) ~ .Eln+N  
4. 原样返回。 |m7`:~ow  
  operator, :hxZ2O?5_  
5. 返回解引用的类型。 :Zd# }P  
  operator*(单目) wwmODw<tT  
6. 返回地址。 Web8"8eD  
  operator&(单目) !PrO~  
7. 下表访问返回类型。 ]# T9v06w  
  operator[] WJL,L[XC  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 r^6v o6^  
  operator<<和operator>> +NEP*mk  
k07) g:_  
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。 VVje|T^{Z  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: }fs;yPl,  
)+9D$m=P;  
template < typename Left >  g^E n6n)  
struct value_return 7+u%]D!  
  { OiY2l;68  
template < typename T > 0?t!tugG  
  struct result_1 @w:sNXz-  
  { ;h3*MR  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; &f qmO>M  
} ; ;3sT>UB  
$Y0bjS2J  
template < typename T1, typename T2 > M+^K,  
  struct result_2 #(*WxVE  
  { 6YU2  !x  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; C5RDP~au  
} ; uf)W? `e~  
} ; Lou4M  
.^.UJo;4G  
HNuwq\w  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait J0p,P.G  
+;[`fSi  
下面我们来剥离functor中的operator() j)IK  
首先operator里面的代码全是下面的形式: rb\Ohv\  
mLY*  
return l(t) op r(t) <CmsnX  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) .Um%6a-  
return op l(t) 1I^Sv  
return op l(t1, t2) ;+b}@e  
return l(t) op @7^#_772  
return l(t1, t2) op =\%>O7c,8Y  
return l(t)[r(t)] lE|T'?/  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] c8"I]Qc7  
r IK|}5  
很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式: ZJ[ Uz_%W  
单目: return f(l(t), r(t)); OEwfNZQ-  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); BtHvfoT  
双目: return f(l(t)); JN KZ'9  
return f(l(t1, t2)); /?XfVhA:A  
下面就是f的实现,以operator/为例 =OZ_\vO  
C${TC+z  
struct meta_divide r&3fSx9  
  { 2aje$w-  
template < typename T1, typename T2 > i)(Q Npv  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) Ju9v n44  
  { ^:)&KV8D|  
  return t1 / t2; Xp?Z;$r$  
} YKc{P"'/ |  
} ; \!V6` @0KC  
 xBG1up<z  
这个工作可以让宏来做: "\=_- `  
>aWJ+  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ ,6buo~?W:  
template < typename T1, typename T2 > \ gq@."wHU  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; 8c|IGC  
以后可以直接用 \%Smp2K  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) M{4_BQ4$  
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 G<dXJ ]\\  
(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。。。) #dfW1@m  
y14@9<~9  
pq&c]8H  
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 j5)qF1W,  
7=AKQ7BB>b  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > vZDQ@\HrC  
class unary_op : public Rettype ,`7GI*Vq  
  { Cp* n2  
    Left l; 8Z!ea3kAT  
public : K/,lw~>  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} mDmWTq\  
r4lG 5dV  
template < typename T > |5/[0V-vy  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const n{yjH*\Z  
      { *sG<w%%  
      return FuncType::execute(l(t)); } R/  
    } ;i#gk%- 2  
WE7l[<b  
    template < typename T1, typename T2 > 7@"X~C  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const XHg %X  
      { Q}T9NzOH%  
      return FuncType::execute(l(t1, t2));  ~EM];i  
    } e4b~s  
} ; G9[-|[j^N  
Jr9}'l8  
)AoFd>  
同样还可以申明一个binary_op u~kwNN9t3  
.2P?1HpK  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > 6J*`<k/ S  
class binary_op : public Rettype >?'FH +2K  
  { Wd}mC<rv1  
    Left l; )pLq^j  
Right r; >`uSNY"tO  
public : W Q&<QVK  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} u@E M,o  
{EUH#':  
template < typename T > IXN4?=)I  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 0R]CI  
      { bsr y([N>w  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); XL3h ; $,  
    } z&0V21"l  
f.$o|R=v  
    template < typename T1, typename T2 > <X |h *  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const t_rDXhM  
      { [s2V-'2  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2));  c$|dK  
    } 9-^p23.@[j  
} ; k#(cZ  
dL` +^E>  
,f+5x]F?m  
很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮 9gg,Dy  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 w0!,1 Ry  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) ]t3"0  
那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。 dE]"^O#Mc  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! >nDnb4 'C  
如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。 ,]mwk~HeF  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 =R.9"7~2x  
这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan) VWv0\:,G  
下面是修改过的unary_op <yPHdbF  
03o3[g?  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > 0?xiGSZV  
class unary_op Y(zN  
  { 7]j-zv  
Left l; )''wu\7A)'  
  %6'D!H?d  
public : =.hDf<U  
1}E@lOc  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} A*~1Uz\t  
lKUm_; m  
template < typename T > %},G(>  
  struct result_1 \2xBOe-a]  
  { J\'5CG  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; 7y Te]O  
} ; \cP'#jZz  
}GDG$QI]K&  
template < typename T1, typename T2 > !nq\x8nU  
  struct result_2 'kvFU_)  
  { N-9gfG  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; nln6:^w  
} ; S "Pj 1  
wPJRp]FA  
template < typename T1, typename T2 > #cG479X"  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const [B3aRi0AQ  
  { vCSB8R  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); c/Yi0Rl)  
} WnzPPh3PJ  
oQnk+>}%  
template < typename T > XFTMT'9  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const vGwD~R  
  { ;Ph)BY<  
  return OpClass::execute(lt(t)); Lu39eO6  
} \%Rta$ O?S  
F ^t?*   
} ; ,l .U^d6>  
N%A`rY}u  
y!N)@y4  
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 ai jGz<  
好啦,现在才真正完美了。 2^#UO=ct  
现在在picker里面就可以这么添加了: ;sR6dT)  
Jx$#GUl#j  
template < typename Right > G=HxD4l  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const NJf(,Mr*|  
  { *P R_Y=v%  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); .l=*R7~EU  
} OsL%SKs|  
有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。 Vnj/>e3  
`uZv9I"  
}FiN 7#  
#7-@k-<|  
:n9xH  
十. bind KzX ,n_`an  
既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。 E(!6n= qR  
先来分析一下一段例子 C%_  
 AY'?Xt  
,&&M|,NQ&s  
int foo( int x, int y) { return x - y;} ob0 8xGj  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 b]<HhU  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 &s^>S? L-  
可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。 ZoON5P>  
我们来写个简单的。 (:-Jl"&R@  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: #C1A5JE&  
对于函数对象类的版本: ,r 2VP\hLh  
V.Ba''E7  
template < typename Func > ]vQ?]d?>a  
struct functor_trait 2Uv3_i<  
  { (vAv^A*i}  
typedef typename Func::result_type result_type; |1+(Ny.%k  
} ; r7"Au"  
对于无参数函数的版本: dH2]ZE0V  
gO:Z6}3vM  
template < typename Ret > 'uf2 nUo  
struct functor_trait < Ret ( * )() > sh(kRrdY3  
  { *rn]/w8ZW  
typedef Ret result_type; }d~wDg<#  
} ; '"w}gx  
对于单参数函数的版本: c@9Z&2)  
x, Vh  
template < typename Ret, typename V1 > 4Wla&yy  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > 1Y"35)CR)  
  { =Esbeb7P  
typedef Ret result_type; nl'J.dJe  
} ; yMbcFDlBr  
对于双参数函数的版本: <Hh5u~  
`[@^m5?b-  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > 2rO)qjiH  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > M*O(+EM  
  { IQw %|^  
typedef Ret result_type; 974eY  
} ; PPCTc|G  
等等。。。 Q&upxE4-~  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy <DXmZ1  
dF{6>8D=5B  
template < typename Func > 6mBDd>`0  
struct func_return VPM|Rj:d  
  { +#*&XX5A#?  
template < typename T > kQwm"Z  
  struct result_1 +2EHmuJ;  
  { y)p$_.YFF  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; EItxRHV5  
} ; 4ypRyO  
Kunle~Ro  
template < typename T1, typename T2 > &$m=^  
  struct result_2 J&63Z  
  { }2Cd1RnS  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; CO:*x,6au  
} ; MOP]\ypn  
} ; $v:gBlj%"  
np-T&Pz2  
K}PvrcO1  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 rT flk  
(F,(]71Z+  
template < typename Func, typename aPicker > L2CW'Hd  
class binder_1 Gg}5$||^C  
  { NokXE  
Func fn; H}h~~7E  
aPicker pk; 0 OAqA?Z  
public : M)"]$TM  
!K3i-zY  
template < typename T > gH{:`E k7  
  struct result_1  n5bXQ  
  { #)_J)/h  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; TRgY:R_  
} ; M8^.19q;  
b&=]S(  
template < typename T1, typename T2 > 7.Ml9{M/i  
  struct result_2 Mx/h?}u;  
  { 5jn$7iE`  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; 7$+P|U  
} ; >oft :7p  
e=gboR  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} z}> 4,d  
/rIm7FW)  
template < typename T > 8?e   
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const cP*c(k~N  
  {  : cFF  
  return fn(pk(t)); K4j@j}zK9I  
} /:#j ?c  
template < typename T1, typename T2 > PM~bM3Ei  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const OlEpid'Z  
  { ,'FD}yw4v  
  return fn(pk(t1, t2)); G%2P  
} _qY`KP "  
} ; z@!^ow)`J  
Y*Y&)k6 t  
lq1[r~  
一目了然不是么? tgO+*q5B  
最后实现bind LKqRvPnh  
cJP'ShnCh  
`aO.=:O_  
template < typename Func, typename aPicker > >65 TkAp  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) X$BXT  
  { `Uz s+k-]  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); rW:iBq  
} Ab*] dn`z  
]@*tfz\YaH  
2个以上参数的bind可以同理实现。 GS}0;x  
另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。 oz%h)#;  
/"(b.&  
十一. phoenix ]KsGkAG  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: 8]My k>  
54=}GnZN  
for_each(v.begin(), v.end(), jo_o` j  
( >4Iv[ D1  
do_ N\_( w:q  
[ "3@KRb4f  
  cout << _1 <<   " , " clHM8$  
] ha_@Yqgh  
.while_( -- _1), IK8%Q(.c  
cout << var( " \n " ) G-2EQ.  
) (F_w>w.h  
); rwoF}}  
q1UBKhpnH  
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: ~Y% : 3  
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 *7\W=-  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 %n jOX#.w  
那么我们就照着这个思路来实现吧: :ezA+=ENg  
DX|uHbGg  
6%>/og\%  
template < typename Cond, typename Actor > _~ v-:w  
class do_while w-lrnjs  
  { ^Ss<X}es-  
Cond cd; pNuqT*  
Actor act; b<\$d4Qy  
public : {&uT3*V1  
template < typename T > %Hh3u$Y,  
  struct result_1 o5>/}wIf  
  { /n(9&'H<  
  typedef int result_type; s){Q&E~X  
} ; 658\#x8|  
ja?s@Y}-9s  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} VW{,:Ya  
}bp.OV-+  
template < typename T > 3a%xn4P  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 5|CzX X#U  
  { L4~ W/6A  
  do $ cq!RgRn  
    { 7iP5T  
  act(t); ?C}sR:K/  
  } ^ZR8s^X  
  while (cd(t)); O"qR}W  
  return   0 ; 97!H`|u <  
} 1f<RyAE?5  
} ; cu<y8 :U<  
O5O.><RP  
ikr7DBLt  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). q=njKC  
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<ce=  
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。 O'OFz}x),  
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。 wajZqC2yg  
下面就是产生这个functor的类: 4x(F&0  
bhn5Lz$z  
o,J^ e_  
template < typename Actor > {(%~i37  
class do_while_actor qT$ )Rb&  
  { Y5n>r@ )m  
Actor act; c88_}%h?(  
public : 8|6~o.B.G  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} r( M[8@Nz  
XwtAF3oz  
template < typename Cond > nz[ m3]  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; zMr&1*CDX  
} ; [NL -!  
$5x]%1 R  
g#}tm<  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 W=3? x  
最后,是那个do_ V;k#})_-  
l**3%cTb  
P0)AU i  
class do_while_invoker 0TmZ*?3!4  
  { hD*(AJ  
public : &5d\~{;  
template < typename Actor > GoazH?%  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const "ct58Y@   
  { pUGN!3  
  return do_while_actor < Actor > (act); dkpQ ZXi9%  
} s@PLS5d"  
} do_; aV#h5s  
_\UIc;3Gl  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? l77'Lne  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 r,0@~;zA  
最后来说说怎么处理break和continue 8A!'I<S1  
显然break的语义超出了我们的能力范围,然而却是有一个东西很适合模拟其行为,那就是异常。 2Y$  
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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