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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda bT.q@oU  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 ^AP8T8v  
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, lxhb)]c ^>  
[%.v;+L  
3gi)QCsk  
E^i]eK*"  
  class filler &$ h~Q  
  { x z _sejKB  
public : 6TW7E }a.  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} n[ B~C  
} ; A0DGDr PD  
7QsD"rL  
@gI1:-chB  
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: fM;,9  
Rg?6eN  
7N9NeSH  
)dT@0Ys%  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); Vx_33";S\  
_M^.4H2  
5WQl?yMP  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 kTvM,<  
D4=*yP  
79h~w{IT@  
e,U:H~+]  
二. 战前分析 ]O x5F@  
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。 BR2Gb~#T  
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 po*G`b;v  
z K<af  
g":[rXvId  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); R+M&\ 5  
  /* --------------------------------------------- */ T D _@0Rd  
vector < int *> vp( 10 );  z:,PwLU  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); y }odTeq  
/* --------------------------------------------- */ C ^Y\?2h1  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); 8-2 `S*  
/* --------------------------------------------- */ 4_R|3L  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); w_(3{P[Iz  
  /* --------------------------------------------- */ x|6]+?l@6  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); -R`{]7V  
/* --------------------------------------------- */ YFO{i-*q  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); YT\@fgBt  
g$nS6w|5H  
5'lPXKn+L  
#4^d#Gj  
看了之后,我们可以思考一些问题: B 71/nt9  
1._1, _2是什么? @]@|H?  
显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。 _wq?Pa<)e  
2._1 = 1是在做什么? " 9Gn/-V>  
既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。 <S@jf4  
Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。 :?t~|7O:  
2c9?,Le/;  
]b4WfIu  
三. 动工 *M.xVUPr  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: (eN7s_  
j6rNt|  
";K w?  
>fPo_@O  
template < typename T > QZ a.c  
class assignment pO` KtagL  
  { X]0>0=^  
T value; <L &EH@T  
public : * DL7p8  
assignment( const T & v) : value(v) {} ScPVjqG2{  
template < typename T2 > v,KKn\X  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } AJPvwu}D  
} ; ;P@]7vkff  
b9.M'P\  
5~*)3z^V  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 pCIzpEsRs  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment %$!3Pbu i  
ag=d6q  
t'qYM5  
>yBq i^aL  
  class holder ?8b19DMK6  
  { !|cg=  
public : GtA`0B  
template < typename T > h!EA;2yGKa  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const tq3Wga!5  
  { }r,\0Wm  
  return assignment < T > (t); E[H  
} FKa";f"  
} ; X\|!  
Tg\bpLk0=  
,^(]zZh  
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: @AsJnf$y  
jwZ,_CK  
  static holder _1; 0I&k_7_   
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 ^t;z;.g  
ks '>?Dw  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); W'lqNOX[v  
而不用手动写一个函数对象。 * QgKo$IF  
yK~=6^M  
iG N\ >m}  
_fGTTw(  
四. 问题分析 cnv>&6a)  
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。 ZO0 Ee1/  
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。 :GHv3hn5  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 m>>.N?  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 )9QtnM  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 \;LDE`Q_x  
.HqFdsm  
五. 问题1:一致性 O7K.\  
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?| 'D\Q$q  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 )Fw/Cu  
_X6'u J  
struct holder x(_[D08/TT  
  { Cs'LrUB?=U  
  // ZL MH~cc  
  template < typename T > xmW~R*^  
T &   operator ()( const T & r) const pSZ2>^";  
  { 6cQgp]%  
  return (T & )r;  4M'>oa  
} gq?:n.;TY  
} ; +6m.f,14q  
d0 cL9&~qW  
这样的话assignment也必须相应改动: Qzi?%&  
em$pU*`P  
template < typename Left, typename Right > y_]+;%w:  
class assignment @ZKf3,J0  
  { W U(_N*a  
Left l; ,$P,x  
Right r; FR&`R  
public : _T=g?0 q  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} VFHd2Ea(  
template < typename T2 > 4w4B\Na>l  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } YO6BzS/~  
} ; VJh8`PVX  
SC{m@  
同时,holder的operator=也需要改动: jN=<d q ~  
P&-o>mM  
template < typename T > <Au2e  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const H=t"qEp  
  { ]S|FK>U[  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); niVR!l  
} wb-yAQ8  
7*/{m K)  
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。 zM0NRERi  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 I<SgKva;c  
K|& f5w  
return l(rhs) = r; 8a)AuAi?!  
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。 Ic& h8vSU  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: WzMYRKZ  
5En6f`nR{  
template < typename Tp > 0}{xH  
class constant_t [3%mNNk  
  { M>Q]{/V7T  
  const Tp t; ==[,;g x  
public : ,S)r%[ru^  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} L74Mz]v  
template < typename T > _GOSqu!3Y  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const J 3!~e+wn  
  { IG-\&  
  return t; N^^0j,  
} :5d>^6eoB?  
} ; S{Y zHK  
BHXi g~d  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 OWd'z1Yl  
下面就可以修改holder的operator=了 ngY%T5-  
n,la<N]  
template < typename T > Bq0 \T 0,  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const 4<s.|W`  
  { bOY;IB _  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); y(A' *G9  
} O&`.R|v  
@@EI=\  
同时也要修改assignment的operator() gcLz}84  
'U@o!\=a  
template < typename T2 > (IJNBJb  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } Xtp8 ^4Va  
现在代码看起来就很一致了。 8h )XULs2  
;*K4{wvG  
六. 问题2:链式操作 R>' %}|v/  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 _k-_&PR  
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。 "kg`TJf=  
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。 7#8Gn=g  
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。 =x~I'|%3  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct b@:OlZ~ %  
LQ0/oYmNc  
template < typename T > yNu_>!Cp5  
struct result_1 {.Tx70kn  
  { ^l &lwSRVt  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; 6( HF)z  
} ; [P$Xr6#  
n:j'0WW  
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: %>_[b,  
GAGS-G#  
template < typename T > f^c+M~\JKj  
struct   ref $JE,u' JQ  
  { Bous d  
typedef T & reference; j;x()iZ<  
} ; OATdmHW  
template < typename T > J0G@]H  
struct   ref < T &>  7WJ \nK  
  { 8tvmqe_G  
typedef T & reference; rTD+7 )E  
} ; ju~$FNt8R  
k.@![w\ea  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: tRjv  -  
_0H oJ  
template < typename T > b|#=kPVgL}  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const uo F.f$%"  
  { r924!zdbR  
  return l(t) = r(t); `FHudSK  
} p8Vqy-:  
可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。  MlO OB  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 .ZXoRT  
oOFTQB_6  
有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么 3i^X9[.  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是:  Spm 0`  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 1ni+)p>]  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 ]lWqV  
最后的布局是: N['DqS =  
                Add K.tNV{OL  
              /   \ fI.|QD*$b  
            Divide   5 ]ua3I}_B6v  
            /   \ )>a~%~:  
          _1     3 m$0W^u  
似乎一切都解决了?不。 (m]l -Re  
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。 }T5@P {3P3  
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。 w OL,LU  
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: Z0gtliJ@  
w[~G^x&  
template < typename Right > i'Y8-})  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const ;0DoZ  
Right & rt) const /VR~E'Cy%  
  { emSq{A  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); h5?^MRZS  
} !Ko2yn}6l  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 yC' y>f`H  
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。 IZVP-  
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。 *ug~LK5Y.  
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。 1U\ap{z@  
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。 (s8b?Ol/  
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? ||+~8z#+,  
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: X[Y0r  
`}X3f#eO&  
template < class Action > {C |R@S  
class picker : public Action x&B&lFmo 8  
  { >Kgw2,y+  
public : $8^Hk xy  
picker( const Action & act) : Action(act) {} m8n)sw,,  
  // all the operator overloaded C'R9Nn'  
} ; cILS  
fA=Z):w  
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。 96WzgHPWo  
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: x $uhkP  
3W1Lh~Av  
template < typename Right > ]545:)Q1  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const ljFq;!I5  
  { Y ^^4n$  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); }*fBHzNN  
} C-M_:kQ[U  
O|Uz)Y94  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > -K{R7  
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。 hHJiGVJ=V  
i/:L^SQAq  
template < typename T >   struct picker_maker Q-x>yau"  
  { 5|*{~O|  
typedef picker < constant_t < T >   > result; qu B[S)2}  
} ; ly[yn{  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > ~J\qkQ  
  { s|C[{n<_  
typedef picker < T > result; @O"7@%nu  
} ; *aErwGLB8  
Q,?_;,I}  
下面总的结构就有了: Avx`  
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。 0C zQel)L:  
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。 3.W[]zH/u  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 ; Y/nS  
至此链式操作完美实现。 - 2)k!5X=  
8eqTA8$?  
BTAbDyH5  
七. 问题3 7hJX  
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。 o z*;q]  
~n=DI/AJ@-  
template < typename T1, typename T2 > ?/|Xie  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const Sk{skvd;  
  {  h,/Aq  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); 8 063LWV  
} rrL.Y&DTK  
('x]@  
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: E{ /, b)  
Fz#@[1,  
template < typename T1, typename T2 > ixA.b#!1  
struct result_2 uV:R3#^  
  { py;p7y!gxA  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; HV%/baX]  
} ; ,I"T9k-^  
1ksFxpE  
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? @c^ Dl  
这个差事就留给了holder自己。 "_/ih1z]  
    fd[N]I3  
9#9 UzKX#  
template < int Order > k;\gYb%L  
class holder; Avw=*ZW  
template <> R-%6v2;ry  
class holder < 1 > bK:U:vpYm  
  { 0AHQ(+Ap  
public : <vcU5 .K.  
template < typename T > $udhTI#,  
  struct result_1 ||hQ*X<m>  
  { WEwa<%Ss  
  typedef T & result; a&>NuMDI  
} ; JuO47}i]5  
template < typename T1, typename T2 > ROFZ*@CH<  
  struct result_2 .D@J\<,+l  
  { 9FDu{4:  
  typedef T1 & result; Ki><~!L  
} ; lcl|o3yQ  
template < typename T > ko9}?qs  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const L/"MRQ"  
  { ? xR7Ii3  
  return (T & )r; %,bD| NKp  
} d?7?tL2  
template < typename T1, typename T2 > c)#P}Ai  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const +gd5&  
  { DFMpU.BN W  
  return (T1 & )r1; mG S4W;  
} w(@r-2D"  
} ; b,Wm]N  
, ;,B7g  
template <> %)j&/QdzF&  
class holder < 2 > R!dC20IMvH  
  { LGt>=|=bj  
public : uG\~Hxqw7O  
template < typename T > T#B#q1/  
  struct result_1 dk&e EDvfd  
  { ?I=1T.  
  typedef T & result; DMUirA;  
} ; )'kpO>_G  
template < typename T1, typename T2 > poBeEpbs  
  struct result_2 M FIb-*wT  
  { ~kZdep^]  
  typedef T2 & result; F'XQoZ* 1  
} ; =e6p v#  
template < typename T > cUq]PC$|  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const Ic(qA{SM  
  { yV.p=8:  
  return (T & )r; R&|.Lvmc/  
} t9`{^<LH  
template < typename T1, typename T2 > g`pq*D  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const IWE([<i}i[  
  { 7i($/mNl  
  return (T2 & )r2; ]nsjYsT  
} T ipH}  
} ; 3%*igpj\)  
?("O.<  
PIH\*2\/  
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> >。 == wX.y\.n  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: k3bQ32()  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: yv-R<c!'  
CE3l_[c  
return l(i, j) = r(i, j); _9>,9aL  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) ins(RWO  
RQ E]=N  
  return ( int & )i; Aits<0  
  return ( int & )j; Gj?Zbl <  
最后执行i = j; ^t'mW;C$4  
可见,参数被正确的选择了。 x;[ .ZzQ  
v\@qMaPY  
#R5\k-I  
w Q[|D2;  
!` 1h *}  
八. 中期总结 o(ow{S@=4  
目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事: xVPSL#>  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 OH@"]Nc~  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 6SCjlaGW5  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor Iynks,ikA  
nWsRa uY  
e]1=&:eX#d  
b%lB&}uw}  
VV Q~;{L  
w"0$cL3  
九. 简化 9i\}^ s2  
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。 |it*w\+M  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 _YX% M|#  
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: r $S9/  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 &m--}  
  +-*/&|^等 1t e^dh:Vp  
2. 返回引用。 tEL;,1  
  =,各种复合赋值等 a>GA=r  
3. 返回固定类型。 D#<y pJR  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) u [qy1M0  
4. 原样返回。 w5z]=dN  
  operator, W $D 34(  
5. 返回解引用的类型。 a >fA-@  
  operator*(单目)  _ %mm  
6. 返回地址。 W_XFTqp^  
  operator&(单目) 2M+RA}dX  
7. 下表访问返回类型。 @ fMlbJq  
  operator[] G5qsnTxUJ  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 ^U~Er'mT  
  operator<<和operator>> 9-n]_AF`0  
HZ<#H3_ix  
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。 @Xoh@:j\  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: AkW,Fp1e  
_,^f,WO~  
template < typename Left > L^e*_q2d:>  
struct value_return &K]|{1+  
  { IRM jL.q  
template < typename T > 3R/6/+S-  
  struct result_1 m@nGXl'!  
  { UP-2{zb |?  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; M}jl \{  
} ; f]1 $`  
[vtDtwL  
template < typename T1, typename T2 > p3fV w]N  
  struct result_2 gs2qLb  
  { NTJ,U2  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; e~QLzZ3  
} ; '_g&!zi8~  
} ; E2 'Al6^C  
;\"Nekd|  
,=!s;+lu{  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait sUF5Y q:9  
.aZB?M W  
下面我们来剥离functor中的operator() _)-2h[  
首先operator里面的代码全是下面的形式: h<m>S,@g  
#O^zA`D   
return l(t) op r(t) j5Yli6r?3-  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) 1slt[&4N  
return op l(t) \^F6)COy  
return op l(t1, t2) 0T3r#zQ  
return l(t) op s5 Fn("h]n  
return l(t1, t2) op JmF`5  
return l(t)[r(t)] ?Wt_Obl  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] pfim*\'  
^(xVjsHp#  
很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式: 'iYaA-9j  
单目: return f(l(t), r(t)); [\HAJA,  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); hy"p8j7_  
双目: return f(l(t)); }xrrHp  
return f(l(t1, t2)); fZd~},X  
下面就是f的实现,以operator/为例 iEFS>kL8e  
1?+)T%"  
struct meta_divide 8/34{2048  
  { {iq{<;)U?U  
template < typename T1, typename T2 > S4O:?^28  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) BJ/#V)  
  { \No22Je6d  
  return t1 / t2; Pb D|7IM  
} 9aqFdlbY  
} ; 8&f"")m  
#iGz&S3iN$  
这个工作可以让宏来做: m4P=,=%  
D+_PyK~ jc  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ dR /UXzrc  
template < typename T1, typename T2 > \ B<'V7#L_  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; h$zPQ""8  
以后可以直接用 +ACV,GG  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) .J\U|r  
来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数 .Lu=16  
(ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。) '*p-`  
cl7+DAE  
!c`Q?aGV)  
下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体 ;/{Q4X{  
uJp}9B60_  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > vrW9<{  
class unary_op : public Rettype tT#Q`cB  
  { ;1OTK6  
    Left l; ?y45#Tk]  
public : E[Io8|QA  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} .r*b+rc;]  
r@<;  
template < typename T > f,a4LF  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const J2[QHr&tn  
      { mg,f>(  
      return FuncType::execute(l(t)); ^9b `;}).  
    } u!`C:C'  
ujWHO$uz!  
    template < typename T1, typename T2 > ng<`2XgU  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 80]TKf>  
      { $xZk{ rK  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); FfgJ 2y  
    } -MEz`7c~  
} ; +@qk=]3a  
EIEq[`h  
yEqmB4^-  
同样还可以申明一个binary_op gX _BJ6  
<d5vVn  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > imhq*f#A[  
class binary_op : public Rettype c_a$g  
  { R39R$\  
    Left l; o%QQ7S3 P  
Right r; rYS D-Kq  
public : J3.Q8f  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} jr l6):x  
CzEn_ZMb  
template < typename T > n1/lE)  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ?W|IC8~d')  
      { "qm>z@K  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); *pD;AU  
    } uY~A0I5Z  
9|WWA%p  
    template < typename T1, typename T2 > wqOhJYc  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const oX4uRc7wR  
      { UQcmHZ+lf  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); h^*{chm]  
    } .am*d|&+G  
} ; KRZV9AJ  
E\S&} K,s  
g\)z!DQ]  
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 ,s76]$%4  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 Mv=cLG?X  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) zNf5OItx  
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。 "y0 A<-~  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! W 8NA.  
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。。。 6<Wr 8u,  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 urB3  
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) P[K=']c  
下面是修改过的unary_op *$$V, 6O.  
1F,_L}=o1s  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > (FYJ^o  
class unary_op i|^6s87"N2  
  { rfi`Bp  
Left l; g:M7/- "  
  OP}p;(  
public : [ d7]&i}*|  
_[o^23Hj  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} hob$eWgr  
@EZONKT  
template < typename T > =3C)sz}  
  struct result_1 8|NJ(D-$  
  { K>6k@okO  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; :Qo  
} ;  0QqzS  
~{G: ,|`  
template < typename T1, typename T2 > X2YOD2<v  
  struct result_2 l|em E ^  
  { SqF.DB~  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; W? ||9  
} ; m@u`$rOh  
i%4k5[f.:  
template < typename T1, typename T2 > Ef!p:HBJ  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const >o#wP  
  { jY+S,lD  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); GTe:k  
} !gfhEz Y  
(<ZkmIXN  
template < typename T > @[lc0_ b  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const }k0-?_Z=1  
  { A=d$ir K[  
  return OpClass::execute(lt(t)); fbTw6Fde$  
} :;;WK~* #  
u7P+^A97L_  
} ; RLOQ>vYY  
)NmlV99q  
!LOors za  
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 hdJwNmEA>  
好啦,现在才真正完美了。 D#Yx,`Ui  
现在在picker里面就可以这么添加了: L"!ZY  
TTZxkK  
template < typename Right > auTTvJ  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const _<RR`  
  { l()MYuLNV  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); FEZ"\|I|  
} vF6*c  
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。 fCf#zV[  
tb?F}MEe  
Oqpl2Y"/  
-F+P;S  
wYO"znd  
十. bind  /E{dM2  
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。 yC 7Vb P  
先来分析一下一段例子 ,mjfZ*N  
Q|= Q]$d  
G</I%qM  
int foo( int x, int y) { return x - y;} !\#Wk0Ku  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 (21 W6  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 5u|=;Hz*)  
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。 mk%"G=w  
我们来写个简单的。 Ly)(_Tp@+  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: 3_\{[_W  
对于函数对象类的版本: Vv yrty  
gJ3OK!/  
template < typename Func > {nQ)4.e6  
struct functor_trait ^\[LrPq e  
  { RJRq` T|m  
typedef typename Func::result_type result_type; ~S^X"8(U  
} ; 5&<d2EG6l'  
对于无参数函数的版本: Y0PGT5].@'  
iL0jpa<}  
template < typename Ret > cNuHXaWp  
struct functor_trait < Ret ( * )() > X$-b oe?  
  { oF;%^XFp  
typedef Ret result_type; fys5-1@-p  
} ; Cgz&@@j,]  
对于单参数函数的版本: ,yk PQzO  
WjY{rM,K  
template < typename Ret, typename V1 > rmPne8D=c(  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > $AA~]'O>6:  
  { A \MfF  
typedef Ret result_type; H ~[LJ5x  
} ; a1g6}ym\  
对于双参数函数的版本: kUn2RZ6$#  
f`hyYp`d5  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > S9HBr  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > ~*7O(8  
  { (!ZQ  
typedef Ret result_type; Vl{~@G,@  
} ; aFRTNu/r  
等等。。。 K,eqD<  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy 1 [Sv  
a[1sA12  
template < typename Func > L289'Gzg  
struct func_return \}$*}gW[}  
  { 1mJbQ#5  
template < typename T > 9W1;Kb|Z<  
  struct result_1 GA|/7[I}  
  { `*e4m  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; E tJ~dL)  
} ; 45x,|h[F{5  
2#z=z d  
template < typename T1, typename T2 > 8yE!7$Mj  
  struct result_2 5%<TF .;-J  
  {  d?:`n 9`  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; 2c}B  
} ; |}_gA  
} ; { EA2   
<9ma(PFa  
0TTIaa$  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 ?VwK2w$&={  
7{n\y l?  
template < typename Func, typename aPicker > S?*^>Y-e;  
class binder_1 MWBXs7 5I  
  { EVR! @6@  
Func fn; mR"uhm}q  
aPicker pk; I+0c8T(:  
public : za,6 du6  
"E.\6sC  
template < typename T > 5pO]vBT  
  struct result_1 ~6p5H}'H1  
  { D899gGe  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; csYy7uzi  
} ; 8{oZi]ob  
X$/E>I  
template < typename T1, typename T2 > Q}=fVY  
  struct result_2 StEQ -k  
  { i wUv`>l&  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; nt7|f,_J  
} ; Ujf,6=M  
Q\H_t)-  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} 5`"iq "5Cf  
$Jcq7E~  
template < typename T > X1Qr _o-BR  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const {t&*>ma6)  
  { DacN {r"3  
  return fn(pk(t)); IAYACmlN&  
} MZ WmlJ   
template < typename T1, typename T2 > vTdUuj3N  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const xpAok]  
  { #*^e,FF<  
  return fn(pk(t1, t2)); E30Ln_^o  
} +s ULo  
} ; GLCAiSMz[  
"TfI+QgLF  
"mR*7o$|  
一目了然不是么? ?IILt=)<  
最后实现bind E4=qh1d  
L"^OdpOs  
fH[Wkif  
template < typename Func, typename aPicker > #BsW  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) /[%w*v*'  
  { :> SLQ[1  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); D^|9/qm$  
} Jld\8=  
$Zxt&a  
2个以上参数的bind可以同理实现。 `]jqQr97  
另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。 P3!Atnv2  
n}JPYu  
十一. phoenix Z|I-BPyn  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: LL.x11 o3  
5rloK"  
for_each(v.begin(), v.end(), >g]ON9CGH  
( P#MK  
do_ >'b=YlUL  
[ \x(^]/@  
  cout << _1 <<   " , " lI6W$V\,  
] <bP#H  
.while_( -- _1), R&*@@F-dx  
cout << var( " \n " ) H:Y&OZ  
) W:vr@e6  
); JhP\u3 QE  
ezUQ> e  
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: |@wyC0k!  
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 8I.VJ3Q  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 YG`? o  
那么我们就照着这个思路来实现吧: 2.nE k  
($8t%jVWJJ  
psUE!~9,  
template < typename Cond, typename Actor > C6]OAUXy:F  
class do_while - {{[cT I  
  { n Q-mmY>#  
Cond cd; )+EN$*H  
Actor act; :h*a rT4{  
public : u R:rO^  
template < typename T > + >nr.,qo3  
  struct result_1 U\vY/6;JI  
  { [E|uY]DR  
  typedef int result_type; l'"'o~MC  
} ; /pykW_`/-  
%\6Q .V#s  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} Ej"u1F14J  
%u!b& 5]e  
template < typename T > !%[S49s  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const #|f~s  
  { izuF !9  
  do Cy@ cLdV  
    { O|'1B>X  
  act(t); eV2mMSY  
  } qZ+H5AG2  
  while (cd(t)); GLUUY0  
  return   0 ; /tj$luls5  
} i zwUS!5e  
} ; sn{tra  
^sClz*%?  
)(TAT<  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). 2*1ft>Uty  
代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。 [po "To  
其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。 1@qgF  
因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。 OZ(dpV9.S  
下面就是产生这个functor的类: d%ME@6K)  
C5 X(U :  
Vw~\H Gs/~  
template < typename Actor > sWqM?2g  
class do_while_actor eUBrzoCO  
  { rx!=q8=0R  
Actor act; VR0=SE  
public : WNy3@+@GZ  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} m9":{JI.w  
K7(MD1tk  
template < typename Cond > g0R[xOS|  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; jndGiMA  
} ; /aqEJGG>  
<02m%rhuW  
HdX2YPYn;  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 eJ@~o{,?>  
最后,是那个do_ WAPhv-6  
8P: spD0  
jvwwJ<K  
class do_while_invoker P'$ `'J]j  
  { Xm!-~n@-m7  
public : fiDl8=~@  
template < typename Actor > (< c7<_-H  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const `V!>J 1x  
  { @N.jB#nEb  
  return do_while_actor < Actor > (act); H9 tXSh  
} l=m(mf?QBg  
} do_; 04@cLDX8uB  
LIpEQ7;  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? N{Qxq>6 G  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 S: :>N.y  
最后来说说怎么处理break和continue sRhKlUJG  
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。 h2q/mi5{  
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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