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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda (uV7N7 <1  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 s9[v_(W  
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, dqKTF_+VhA  
& vLX  
KP<J~+_ik  
O &w$  
  class filler 0|^x[dh  
  { swLgdk{8n  
public : q75F^AvH  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} VJR'B={h  
} ; ap6Vmp  
dU&.gFw1  
ReK@~#hLY  
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: 'Ux_X:,:;  
VhW;=y>}  
g3Xz-  
+tV(8h4  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); /e7'5#v  
&% *S  
&J~S  $  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 H|TzD "2N  
VUnEI oKM  
pz$$K?  
=6W:O  
二. 战前分析 f<}!A$wd  
首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。 V.-?aXQ*  
开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码 j qdI=!H  
=)zq %d?i;  
/ P:Hfq  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 );  CMg83  
  /* --------------------------------------------- */ U1"t|KW8  
vector < int *> vp( 10 ); zgRP!q<9tt  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); kK1qFe?]  
/* --------------------------------------------- */ LNN:GD)>  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); @LE?XlhD  
/* --------------------------------------------- */ n47=eKd70  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); !:n),sFv45  
  /* --------------------------------------------- */ bK].qN  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); \Zh)oUHd  
/* --------------------------------------------- */ w7Pe< vT  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); Gzir>'d2'V  
/SUV'J)  
dq8 /^1P  
b$ x"&&   
看了之后,我们可以思考一些问题: :1lE98=  
1._1, _2是什么? V- cuG.  
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。 @\D D|o67  
2._1 = 1是在做什么? J@GfO\ o  
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。 YT5>pM-%  
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。 *QG3Jz  
r~}}o o4K  
osd^SnL1/5  
三. 动工 C^%zV>o  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: N#u8{\|8]  
da2[   
pq[mM!;#v  
=_'cG:=)  
template < typename T > AIm$in`P  
class assignment nP3GI:mjL  
  { H<;Fb;b  
T value; f^)uK+:.  
public : N4To#Q1w  
assignment( const T & v) : value(v) {} $&8h=e~]-  
template < typename T2 > UPKi/)C;  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } MA+-2pMc|7  
} ; r}\h\ {  
\B2d(=~4  
>'6GcnEb4.  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 z9ShP&^4[  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment  j/9QV  
-L9R&r#_e  
aEDN]O95?  
x~;EH6$5'/  
  class holder @E}X-r.^f  
  { AD@PNM  
public : ,Us2UEWNv  
template < typename T > Z va  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const tin|,jA =  
  { cHL]y0>  
  return assignment < T > (t); ?Y{^un  
} Iv(Qa6(  
} ; (a}  
5$oewjLO  
(s"iC:D6U  
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: Blbq3y+Sq  
#jZ@l3  
  static holder _1; ^$IZLM?E~  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 `xUG|  
?Hi}nsw  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); ~*!u  
而不用手动写一个函数对象。 iS"8X#[]N  
D;zWksq  
HmExfW  
fYhR#FVI  
四. 问题分析 G*\abL  
虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。 xHB/]Vd-  
1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。 h}|6VJ@.  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 x=5P+_  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 0)AM-/"  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 (`6%og#8  
1n'$Ji7  
五. 问题1:一致性 uuSR%KK]|  
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?| !7*(!as  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 ,;.B4  
$_C+4[R?  
struct holder &$qF4B*  
  { BWUt{,?KU  
  // o\ngR\>  
  template < typename T > 8/3u/  
T &   operator ()( const T & r) const S Pn8\2Cj  
  { FaFp_P?  
  return (T & )r; 'y9*uT~  
} j z~[5m}J  
} ; 53 @oP  
p jKt:R}  
这样的话assignment也必须相应改动: M8';%  =@  
e?V,fzg  
template < typename Left, typename Right > ImIqD&a-h  
class assignment HG2GZ}~^1  
  { &%^K,Q"  
Left l; +UxI{,L  
Right r; 4\M8BRuE  
public : vsKl#R B  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} ]cIu|bRO  
template < typename T2 > {6'*Phw  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } Xv0F:1  
} ; eC~ jgB  
{j?7d; 'j  
同时,holder的operator=也需要改动: 8xgJSk  
T2wv0sHlt  
template < typename T > Z>8eD|m%2  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const b M"fk&  
  {  c/ _yMN  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); R2w`Y5#`  
} u_.HPA  
ASW4,%cl  
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。 cC%j!8!  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 e*:}$u8 a  
f&ytK  
return l(rhs) = r; h* s`^W3  
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。 UfR~%p>K  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: MiJ6n[iv  
?E<c[*F05  
template < typename Tp > *69c-` o  
class constant_t EMlIxpCn:  
  { M)JADX  
  const Tp t; *| YU]b;W  
public : ! _{d)J  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} ;,XyN+2H  
template < typename T > 3]/.\(2  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const FXahZW~Ol  
  { =g~W%})  
  return t; -[DWM2C$K4  
} SfW}"#L>5  
} ; NZk&JND  
0xCz'mJ  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 %d;<2b0  
下面就可以修改holder的operator=了 I@\+l6&#;  
#`ls)-`7  
template < typename T > +xp]:h|  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const +=eR%|!@  
  { lb~E0U`\E`  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); 8IGt4UF&?  
} bik*ZC?E  
rh%m;i<b  
同时也要修改assignment的operator() s-rfS7;  
? \m3~6y  
template < typename T2 > +e P.s_t  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } 2Y OKM #N]  
现在代码看起来就很一致了。 v`DI<Lt  
qZk:mlYd  
六. 问题2:链式操作 @r;wobt  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 S8vV!xO  
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。 WE6\dhJ<  
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。 (\,BxvhG=  
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。 O#eZ<hN V  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct 6f)2F< 7  
 L}%dCe  
template < typename T > ^G|98yc!'  
struct result_1 OqUr9?+  
  { UMMB0(0D  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; ~i0R^qfr  
} ; ^,8R,S\} $  
$ uh z  
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: D'_Bz8H!p  
r&3pM2Da}  
template < typename T > 8g~EL{'  
struct   ref .Y*f2A.v  
  { v?:: |{  
typedef T & reference; ?KE$r~dn  
} ; LT@OWH  
template < typename T > Pm{*.AW1  
struct   ref < T &> {+.r5py  
  { CE%_A[a  
typedef T & reference; <skajQQ  
} ; &1|?BZv  
"3CJUr:Q  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: PWr(*ZP>hI  
39i9wrP  
template < typename T > /+]s.V.  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const tY|8s]{2  
  { #qBr/+b  
  return l(t) = r(t); q2aYEuu,  
} K=::)/{P  
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。 hqvE!Of  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 9!',b>C6  
#-VMg+14  
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 :mppv8bh  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: fV>CZ^=G  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 =uHnRY  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 g|X;ahTT  
最后的布局是: =T?}Nt  
                Add -fI`3#  
              /   \ rqPo)AL  
            Divide   5 2F{hg%  
            /   \ _ gj&$zP  
          _1     3 M9\#Aq&\i  
似乎一切都解决了?不。 796\jf$  
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。 nQX+pkJ  
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。 z4%uN |V  
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: yOU(2"8p  
z G }?  
template < typename Right > `:8J46or  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const } p FQRSOZ  
Right & rt) const 7w :ef0S  
  { Z%zj";C G  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); !3n)|~r;K  
} b \KL;H/  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 -H^oXeN  
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。 {R<Ea @LV+  
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。 i$G;f^Z!Y  
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。 zLs|tJOVp  
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。 ,j;m!V  
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? EF7+ *Q9  
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: z?/1Kj}xG  
&X@Bs-  
template < class Action > ?_x q-  
class picker : public Action sQ6 }\  
  { ;__9TN  
public : )[H{yQ  
picker( const Action & act) : Action(act) {} ;AR{@Fu.  
  // all the operator overloaded WV3|?,y]qm  
} ; >EL)X #e  
m }a|FS  
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-9b&  
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: 0q>P~] Ow  
!CX t*/~  
template < typename Right > _Jwq`]Z  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const S6}@I ,Q  
  { ~$' \L  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); Um1[sMc{au  
} 7g R@$(1Z  
/9o!*K  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > a+hd(JX0~  
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。 ^w]/  
vN 2u34  
template < typename T >   struct picker_maker [ W2fd\4  
  { KD/V aN  
typedef picker < constant_t < T >   > result; R[ 49(>7H4  
} ; "ZTTg>r  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > *x)Ozfe  
  { GUF"<k  
typedef picker < T > result; h~C.VJWl  
} ; IbcZ@'RSw  
,J`'Y+7W  
下面总的结构就有了: d Le-nF  
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。 V([~r,  
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。 ]skkoM  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 5K|"\  
至此链式操作完美实现。 c/_ +o;Bc  
o)OUWGjb/K  
DGevE~  
七. 问题3  ]xguBh]  
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。 qc#)!   
w.& 1%X(k  
template < typename T1, typename T2 > "5eNLqt^q  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const qF 9NQ;  
  { 97K[(KE  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); Y?ez9o:/#  
} R\XKMF3mN3  
+za8=`2o  
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: S1/`th  
0flg=U9  
template < typename T1, typename T2 > RT>{*E<I  
struct result_2 %lg=YGLQB  
  { kD bhu^~B  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; :>itXD!  
} ; Q[+ac*F=Y  
&qS[%K )  
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? ;Jd3u -  
这个差事就留给了holder自己。 Fq9Q+RNMZL  
    (%O@r!{  
#z1H8CFL"  
template < int Order > 1xv8gC:6  
class holder; !~Q2|r  
template <> yjJ5P`j]  
class holder < 1 > n]dL?BJ  
  { Tr^nkD{  
public : e)E$}4  
template < typename T > 8( b tZt  
  struct result_1 c$wsH25KH8  
  { .Vq)zi1<  
  typedef T & result; 1".v6caW  
} ; OM{WI27  
template < typename T1, typename T2 > '_b.\_s-d  
  struct result_2 uIU5.\"s  
  { w>b-} t  
  typedef T1 & result; gNGr!3*)w  
} ; \p%3vRwS%p  
template < typename T > <w\:<5e'  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const UU8pz{/  
  { I7^zU3]Ul  
  return (T & )r; Hi]cxD*`  
} g:0#u;j^7  
template < typename T1, typename T2 > -|rLs$V1r  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const `-3o+ID\  
  { <_(/X,kBK  
  return (T1 & )r1; \ u_ui  
} )!tK[K?5  
} ; F]O$(7*  
%7g:}O$  
template <> [=%TnT+^9  
class holder < 2 > vy,&N^P  
  { ;60.l!   
public : Y wkyq>Rv  
template < typename T > bqQq=SO  
  struct result_1 ;L&TxO>#J  
  { ]59i>  
  typedef T & result; wM_c48|d  
} ; <)*2LBF@]  
template < typename T1, typename T2 > H'F6$ypoS  
  struct result_2 b3YO!cJ  
  { 7w;O}axI  
  typedef T2 & result; 5<L_|d)0"  
} ; 6!^[];%xN  
template < typename T > j PnM>=  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const )bx_;9Y{  
  { m`6Yc:@E  
  return (T & )r; oUQ07z\C  
} a^5^gId5l!  
template < typename T1, typename T2 > >u%]6_[  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const PM":Vd/  
  { 3?E8\^N\n  
  return (T2 & )r2; V#ev-\k}@  
} >!6i3E^  
} ; VDB;%U*D  
sS TPMh  
8vk..!7n}  
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> >。 w<9>Q1(  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: w#i[_  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: z'p:gv]  
27ckdyQx  
return l(i, j) = r(i, j); KNgH|5Pb  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) G1 o70  
*=Z26  
  return ( int & )i; hl&-\dc+  
  return ( int & )j; e$c?}3E!z  
最后执行i = j; )x#5Il H  
可见,参数被正确的选择了。 Pag63njg?  
_B2V "p  
t]1ubt2W  
f^e6<5gdf  
Q '(ihUq*k  
八. 中期总结 !A8^Xmz"  
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: =\)IaZ  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 b4Y8N"hL%  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 6)\dBOz  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor }2)DPP:ic  
ngulcv  
,G^[o,hS  
3-40'$lE  
m8+(%>+7  
(\puf+  
九. 简化 5=?i;P  
很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。 >zY \Llv  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 f7}"lG]q  
首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种: ,gnQa  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 | P6EO22p  
  +-*/&|^等 ;)DzC c/  
2. 返回引用。 V9x8R  
  =,各种复合赋值等 zvv:dC/p<  
3. 返回固定类型。 NnxM3*  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) V'Y{v  
4. 原样返回。 aI#4H+/  
  operator, QL"gWr`R  
5. 返回解引用的类型。 d&:H&o)T!  
  operator*(单目) #`GbHxd  
6. 返回地址。 <l\N|+7R  
  operator&(单目) 1TqF6`;+  
7. 下表访问返回类型。 B{, Bno  
  operator[] h\ ,5/ )Y  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 2]jPv0u  
  operator<<和operator>> L9IGK<  
||TtNH  
OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。 !awh*Xj6  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: -oBI+v&  
rb_Z5T  
template < typename Left > +h[e0J|v{  
struct value_return cV$lobqO  
  { vrcE]5(:s  
template < typename T > |uha 38~  
  struct result_1 Md(JIlh3  
  { 2tr :xi@  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; m^$5K's&  
} ; ^E@@YV  
{*=E?oF@  
template < typename T1, typename T2 > *8!w&ME+.  
  struct result_2 G j6. Iv  
  { NM L|"R;  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; OAok  
} ; 4]6Qr  
} ;  {;RF  
]t/f<jKN^  
_'JRo%{xGX  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait ?iln<% G  
)1_(>|@oi  
下面我们来剥离functor中的operator() )Xno|$b5Eo  
首先operator里面的代码全是下面的形式: k}B DA|\s  
Kfjryo9  
return l(t) op r(t) E/"SU*Co  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) ;QidDi_s>  
return op l(t) wW()Zy0)  
return op l(t1, t2) :Y.e[@!1x  
return l(t) op F"BL #g66  
return l(t1, t2) op ;f(n.i  
return l(t)[r(t)] 56ZrCr  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] VCf|`V~G  
J 9a $AU*  
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: e`ex]py<C  
单目: return f(l(t), r(t)); P!>g7X  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); $NCm;0\B|  
双目: return f(l(t)); 7sguGwg)_  
return f(l(t1, t2)); @Z=wE3T@  
下面就是f的实现,以operator/为例 wi BuEaUkW  
\>;%Ji  
struct meta_divide S~|tfJpL  
  { OequU'j  
template < typename T1, typename T2 > '8={ sMy  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) "s;ci~$  
  { R25-/6_V>  
  return t1 / t2; +Wd L  
} i]@c.Q iFN  
} ; wKLN:aRF2  
ebD{ pc`&  
这个工作可以让宏来做: gQ,4xTX  
5IO3 %p?  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ U-ULQ|6U  
template < typename T1, typename T2 > \ \aB&{`iG  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; -rRz@Cr  
以后可以直接用 $WJy?_c  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) U#$:\fT  
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 gvK"*aIj  
(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。。。) JQr36U  
Y& m<lnB  
~"\P~cg0J  
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 wV?[3bEhM  
Yr:>icz|  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > nT)~w s  
class unary_op : public Rettype  @}Pw0vC  
  { 7~L|;^(  
    Left l; 75PS^5T,  
public : z^"?sd  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} y.%i  
jw/ wcP  
template < typename T > T<_+3kw  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ^75pV%<%  
      { C?bXrG\  
      return FuncType::execute(l(t)); ))$ CEh"X  
    } *-+C<2"  
wX@H &)<s  
    template < typename T1, typename T2 > T$f:[ye]Z  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const `AB~YX%(  
      { {P,>Q4N  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); V#+126  
    } elNB7%Y/  
} ; ik8|9m4/  
o$*bm6o  
Au~+Zz|mQ  
同样还可以申明一个binary_op dVij <! Lu  
/vMQF+  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > PV5-^Y"v  
class binary_op : public Rettype j0Id!o  
  { A&x ab  
    Left l; ]:[)KZ~  
Right r; v#{G8'+%  
public : mrw]yu;2<n  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} nD^{Q[E6=  
$K5ni{M;  
template < typename T > m T>b ;  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 3U :YA&K(  
      { //ne']L  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); UwvGr h  
    } V,99N'o~x  
]b5%?^Z#  
    template < typename T1, typename T2 > -6.i\ B  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 7-g]A2N  
      { g6x/f<2x  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); TyxU6<>4J4  
    } &;SwLDF"1  
} ;  hg<"Yg=  
[a#?}((  
G.A=hGw  
很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮 nsM>%+o  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 Fjb4BdZ P  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) [XA&&EcU  
那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。 FF~on06!   
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! Gd]5xl HRU  
如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。 yoq\9* ?u^  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 %RfY`n  
这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan) :8\*)"^E  
下面是修改过的unary_op ,6y-.m7>  
kx;xO>dC  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType >  :V5!C$QV  
class unary_op /h}wM6pg  
  { )D6'k{6M  
Left l; \S|VkPv  
  t ?Njw7  
public : 14@q$}sf  
ArEH%e  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} x`j$9XN5  
6I5[^fv45G  
template < typename T > 9}'l=b:Jms  
  struct result_1 FEm1^X#]  
  { ?-(w][MT\  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; M; S-ESQ  
} ; C[J`x>-K  
fmZzBZ_  
template < typename T1, typename T2 > 5sA>O2Rt>  
  struct result_2 `0n 7Cyed  
  { SzgY2+Qq  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; @'NaA SB  
} ; Bcd0   
VQG  /g\  
template < typename T1, typename T2 > LzEE]i  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const mXN1b!  
  { yo Q?lh  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); #IL~0t  
} o}AqNw60v  
J~yd]L>  
template < typename T > Vqv2F @.  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 8en#PH }  
  { ;>QK}#'  
  return OpClass::execute(lt(t)); ui#1+p3G  
} |]]pHC_/W  
Y" ]eH{  
} ; =-1^K  
gp|7{}Q{  
~:RDw<PWp  
该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug v,x%^gv0  
好啦,现在才真正完美了。 >aanLLO  
现在在picker里面就可以这么添加了: w]+BBGYQKb  
l.NkS   
template < typename Right > % &Q7;?  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const E*!zJ,@8  
  { Y[8co<p  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); C_khd"  
} 5KPPZmO  
有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。 DGuUI}|)  
'y@ 2,9v  
!+26a*P  
}zfLm` vJ  
Jv{"R!e"P  
十. bind TAXkfj  
既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。 (9[C0eS  
先来分析一下一段例子 z1KC$~{O  
Z-sN4fr a  
kKk |@  
int foo( int x, int y) { return x - y;} /dvnQW4}8  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 h'q0eqYeu)  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 [@?.}!  
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。 h*X%:UbW  
我们来写个简单的。 KL\=:iWA  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: ^)P5(fJ  
对于函数对象类的版本: K}*p(1$u  
T+`GOFx  
template < typename Func > r L|BkN  
struct functor_trait `r0 qn'*  
  { DBrzw+;e3  
typedef typename Func::result_type result_type; ]~x/8%e76  
} ; %|6Q7'@p  
对于无参数函数的版本: ~Wd8>a{w  
n_ NG~ /x  
template < typename Ret > n)7$xYuH  
struct functor_trait < Ret ( * )() > +O:pZz  
  { ;%.k}R%O@  
typedef Ret result_type; u2m{Yx|  
} ; .?)oiPW#  
对于单参数函数的版本: qf&{O:,Z  
<yaw9k+P  
template < typename Ret, typename V1 > <y/AEY1  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > }@0.  
  { lSv;wwEg  
typedef Ret result_type; cx%9UK*c  
} ; mztq7[&-  
对于双参数函数的版本: HQj4h]O#  
t-m,~IoW  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > bH]!~[  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > (j Q6~1  
  { s|`)'  
typedef Ret result_type; /'^>-!8_1  
} ; ~g|0uO}.  
等等。。。 H LGy"P  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy ^u&Khc~ y  
tdK^X1  
template < typename Func > jJC( (1|  
struct func_return m|gd9m $,?  
  { RLX^'g+P  
template < typename T > JU+'UK630  
  struct result_1 >x0lSL0y  
  { zg Ti Az  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; m*,[1oeG&  
} ; wA&)y>n-  
`;GGuJb \  
template < typename T1, typename T2 > S*@0%|Q4r  
  struct result_2 =xP{f<`   
  { >&z+ih  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; J, >PLQAa  
} ; rmJ847%y`  
} ; >7Q7H#~w  
?MB nnyo6  
~]+  jn  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 'mR+W{r  
bUL9*{>G  
template < typename Func, typename aPicker > iP_Xr~w  
class binder_1 zjE4v-H:l  
  { yt,;^o^  
Func fn; c17==S  
aPicker pk; F\72^,0  
public : pSUp"wch  
"V2$g  
template < typename T > :E*U*#h/  
  struct result_1 4tWI)}+ak  
  { !%9I%Ak^  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; Gjr2]t;E  
} ; (P8oXb+%  
v:;cTX=x`#  
template < typename T1, typename T2 > net9K X4\  
  struct result_2 i*j+<R@  
  { b*fflJ  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; KYN{iaj  
} ; ObzlZP r@  
Df^S77&c!  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} p60D{UzU  
#C mBgxg+M  
template < typename T > iSHl_/I<  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const Ymom 0g+ f  
  { Zlo,#q  
  return fn(pk(t)); Hc9pWr "N  
} 4uA^/]ygo  
template < typename T1, typename T2 > R3A^VE;qP  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const RkzBn  
  { 67?5Cv  
  return fn(pk(t1, t2)); KHtY +93  
} I "4B1g  
} ; =d}3>YHS  
6Y^o8R  
ig{5 ]wZ(  
一目了然不是么? }__+[-  
最后实现bind _L":Wux  
D2bUSRrb  
jLSZ#H  
template < typename Func, typename aPicker > pyKag;ZtP  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) Df (6DuW  
  { 5mU_S\)4:z  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); hh9{md\  
} gZ3!2T>  
1oPT8)[U  
2个以上参数的bind可以同理实现。 L@XeAEIq  
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。 Cmj)CJ-  
"|if<hx+  
十一. phoenix $$a"A(Y  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: (&(f`c@I  
zlfm})+G  
for_each(v.begin(), v.end(), _Gu ;U@  
( /!hW6u5  
do_ ;QYK {3R?  
[ Y~Rwsx  
  cout << _1 <<   " , " |{ k B`  
] V~;YV]1Y  
.while_( -- _1), (]:G"W8f  
cout << var( " \n " ) }1V&(#H2  
) XebCl{HHp  
); o0 Ae*Y0  
C1=[\c~jw  
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: cnR>)9sX  
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 ze- iDd_y  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 DxlX-  
那么我们就照着这个思路来实现吧: :|a[6Uwl\V  
F<$&G'% H  
zy|hf<V  
template < typename Cond, typename Actor > Z]tz<YSkG  
class do_while x-1[2K1"[  
  { oW6.c]Vo  
Cond cd; 9g7T~|P  
Actor act; M0|z^2  
public : %X3T<3<  
template < typename T > O%Mh g\#B  
  struct result_1 Z1Wra-g  
  { O'k"6sBb  
  typedef int result_type; IoC,\$s,  
} ; vQ;Z 0_  
t?\osPL  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} m*1=-" P  
[Y[|:_+5  
template < typename T > BsJClKp/  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const W|:WAxJ*d  
  { C-8@elZ1  
  do avQwbAh[  
    { ' `S,d[~  
  act(t); , vWcWT  
  } @ Fu|et  
  while (cd(t)); jN'zNOV~  
  return   0 ; j*GYYEY  
} 1'ZBtX~A  
} ; dI`b AP;\  
hUqIjcuL4  
'Ag?#vB  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). -0Ps. B  
代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。 oYW:p tJ  
其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。 :p89J\  
因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。 >y5~:L  
下面就是产生这个functor的类: YM-,L-HMA  
q%nWBmPZ~y  
 [5H#ay  
template < typename Actor > %5'6^bT  
class do_while_actor WmeV[iI  
  { d-X<+&VZ  
Actor act; @I9A"4Im  
public : Zv-#v  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} ol-U%J  
J%{>I   
template < typename Cond > `2G 0B@  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; @u?m4v{  
} ; X-=49)  
G@s rQum(  
^tI ,eZ  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 S/V%<<[>p]  
最后,是那个do_ RGsgT^  
vr"O9L w  
)1N~-VuT  
class do_while_invoker 7*.nd  
  { ^? }-x  
public : 3%P<F>6 J  
template < typename Actor > c~SR@ZU  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const ;0FfP  
  { EV/DJ$C }  
  return do_while_actor < Actor > (act); ?L x*MJZ  
} &.F ]-1RN[  
} do_; h/k00hD60  
]lqLC  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? ]Q$Sei5  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 E6XDn`:  
最后来说说怎么处理break和continue IK1'" S|  
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。 Ym%XCl  
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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