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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda Tk|0 scjE^  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 >^+Q`"SN  
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, <saS2.4  
C/<fR:`c  
v srce  
;s9!ra:3  
  class filler X'7 T"5!  
  { cK@O)Ko}  
public : :2 QA#  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} Y^2Ma878  
} ; :M1+[FT  
y{!`4CxF  
&{Uaa  
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: dQ/Xs.8  
bxrByu~|1  
q/m}+v]  
z*zLK[t+  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); u'yePJTE  
[9[tn -  
|pq z(j7  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 _^#PV}  
T_5 E  
K 2LLuS!  
dWI/X  
二. 战前分析 4w2V["?X1  
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。 f>#\'+l'  
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 A5ktbj&gy<  
>+#TsX{  
N^%[ B9D  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); a[lE9JA;|  
  /* --------------------------------------------- */ F] M3/M  
vector < int *> vp( 10 ); &e cf5jFy  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); #)my)}o\p  
/* --------------------------------------------- */ V [[B~Rs  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); v*FCE 1HI  
/* --------------------------------------------- */ SDA +XnmH  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); hYb!RRGn  
  /* --------------------------------------------- */ /bt@HFL|`  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); %QwMB`x  
/* --------------------------------------------- */ } ..}]J;To  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); D dt9`j  
2>ce(4Gky  
5C#&vYnq  
]2h~Db=  
看了之后,我们可以思考一些问题: H# 2'\0u  
1._1, _2是什么? 6CY_8/:zL  
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。 "N7C7`izc  
2._1 = 1是在做什么? n; v8Vc'  
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。 -']#5p l  
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。 h8pc<t\6  
hCW8(Zt  
@ mt v2P`  
三. 动工 B quyPG"  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: B:^5W{  
{BJ[h  
dRWp/3 }  
W5J"#^kdF8  
template < typename T > axXA y5  
class assignment *!C^L"i  
  { Vi5RkUY]  
T value; 8$?a?7,>|  
public : n?kU  
assignment( const T & v) : value(v) {} N{|N_}X`Y  
template < typename T2 > He"> kJx  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } }I05&/o.3p  
} ; pOnZ7(  
>jN)9}3>-#  
Vwm\a]s  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 dXrv  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment .!nFy`  
(Pvch!  
%8S!l;\H5  
"9>#Q3<N  
  class holder !Aj_r^[X`  
  { |Vd)7/LN  
public : f\^FUJy  
template < typename T > Nl;rg*@o  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const A4%0  
  { {^MR^4&}(  
  return assignment < T > (t); Rjm5{aa-  
} ',J3^h!b  
} ; (8=Zr0He  
;<ed1%Le,  
oVc_ (NH-  
由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上: L.+5`&  
K V  4>(  
  static holder _1; Xps MgJ/w  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 7Py8!  
ZVK;m1?'  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); {U-VInu  
而不用手动写一个函数对象。 )|Y"^K%Jm  
Q\ro )r  
33"{"2==`  
;rd!kFd#bq  
四. 问题分析 x<9|t(  
虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。 )Cu"M #`  
1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。 0o`0Td  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 TtkB  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 E$smr\  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 O yj!N`&z@  
2\EMtR>.M'  
五. 问题1:一致性 |iO2,99i  
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?| 8M(N   
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 0~an\4nh  
(_U&EX%  
struct holder N @]*E  
  { lyv9eM  
  // 1)%9h>F7  
  template < typename T > ?$=N!>P#  
T &   operator ()( const T & r) const )M'#l<9B  
  { }{]{`\  
  return (T & )r; $zxCv7  
} U/0NN>V  
} ; "QGP]F  
|D`Zi>lv  
这样的话assignment也必须相应改动: y5+-_x,  
Ww)qBsi8  
template < typename Left, typename Right > QJGRi  
class assignment _y5b>+  
  { %DzS~5$G  
Left l; {_ewc/~  
Right r; Q$V xm+  
public : eT:%i"C  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} Gh42qar`  
template < typename T2 > 1c?,= ;>  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } :q^g+Bu=  
} ; >{npg2  
TtKBok  
同时,holder的operator=也需要改动: vEn12s(lj  
 {l_R0  
template < typename T > 4/Ok/I  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const %# J8cB  
  { RQ}x7< /{  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); ;) (qRZd6  
} Qzb8*;4?FF  
&$vDC M4  
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。 }Ct_i'Ow  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 p5G O@^i  
/Hx%gKU  
return l(rhs) = r; /M B0%6m  
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。 h/eKVRGs"  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: ~>s^/`|?  
< ~x5{p  
template < typename Tp > FW[<;$  
class constant_t 'fawpU|h  
  { Es[?yft2Q<  
  const Tp t; *R1x^t+)  
public : !>9*$E |  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} B'atwgI0  
template < typename T > o"QpV >x  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const j!m~ :D  
  { wF3mQ_hv:@  
  return t; NjsP"  
} +z("'Cv  
} ; P,D >gxl  
*w> /vu  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 BjOrQAO  
下面就可以修改holder的operator=了 83;1L:}`  
J>XaQfzwU  
template < typename T > U5izOFc  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const _.Uz!2  
  { n1buE1r?  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); %>5Ht e<  
} = eTI@pN`  
+`.%aJIi9  
同时也要修改assignment的operator() k= nfo-h  
{TE0  
template < typename T2 > .yg"!X  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } ,MOB+i(3*u  
现在代码看起来就很一致了。 |FPx8b;#  
>i@gR  
六. 问题2:链式操作 POUB{ba  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 ^D oJ='&  
其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。 BFj@Z'7P  
事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。 Yg2z=&p-{"  
比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。 .B#Lt,m  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct C'7W50b  
:qgdn,Me  
template < typename T > 6TPcG dZ  
struct result_1 ,FS iE\  
  { br$!}7#=L  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; bis/Nfr]  
} ; iWQBo>x  
3S'V>:  
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: R%3H"FU9w  
|W*f 6F3  
template < typename T > !!Mp;h'}-  
struct   ref #8nF8J< 4  
  { 9OT2yC T  
typedef T & reference; &\C vrxa  
} ; EB@!?=0x  
template < typename T > i&.F}bEi  
struct   ref < T &> 4B (*{  
  { K%Q^2"Eb0  
typedef T & reference; Mt@K01MI%  
} ; &sx/qS#,VL  
uVOpg]8d  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: n (cSfT  
 \2eYw.I=  
template < typename T > }})4S;j  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const !4.;Ftgjn  
  { )m5<gp`  
  return l(t) = r(t); y<3v/ ,Y  
} G/<{:R"  
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。 /:awPYGH<1  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 #c/v2  
1`2lTkg  
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 hn!$?Vo.  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: 5:n&G[Md  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 sPc\xY  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 y7,~7f!N2  
最后的布局是: >]C;sP  
                Add -! ;vX @  
              /   \ _;LHC;,:  
            Divide   5 b2p<!?  
            /   \ DB?_E{y]  
          _1     3 <JZ=K5  
似乎一切都解决了?不。 m{+lG*  
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。 ax7 M  
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。 Z.<1,EKi=  
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: z^B!-FcIz>  
+H ="5uO<  
template < typename Right > mjs*Z{_F^  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const 2$1rS}}  
Right & rt) const K<+AJ(C  
  { * k =L  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); 0Vy* 0\{S  
} j#!J hi  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 s/ZOA[Yux  
XXX指的是原来的functor的类型,picker_maker<T>是一个类型变换的trait,如果T是一个常量,那么他会返回constant_t<T>,否则返回T本身。 %R&3v%$y*  
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。 ZMx_J  
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。 ?{{E/J:%  
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。 .iew5.eB+  
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? zq1&MXR)l  
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: ;'J L$=  
/=7|FtB`  
template < class Action > "#e2"=3*  
class picker : public Action XTZWbhNF  
  { *j <;;z-  
public : $V5Ol6@ 2  
picker( const Action & act) : Action(act) {} kN>d5q9b%X  
  // all the operator overloaded 7Jc=`Zm'  
} ; zWjGGTP~3&  
3_Oq4/  
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。 n]8_]0{qi  
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: +;; fw |/  
EidIi"sr  
template < typename Right > DlIfr6F  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const Pu axS  
  { T<!`~#kM  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); )(DV~1r=  
} p}(w"?2  
vBM\W%T|d  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > ?0_i{BvN  
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。 tbOe,-U-@  
?hDEFW9&^x  
template < typename T >   struct picker_maker ={feN L  
  { luC',QJB  
typedef picker < constant_t < T >   > result; uVisU%p  
} ; bWMM[pnL  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > mX|AptND  
  { \ 2".Kb@=  
typedef picker < T > result; ""WZpaw  
} ; n\cP17dr  
1 !\pwd@{  
下面总的结构就有了: UdLC]  
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。 G.oaDGy  
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。 E,C<ox4e  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 fylaH(LER  
至此链式操作完美实现。 Yn I   
da[l[b;  
sDbALAp +  
七. 问题3 _0vXujz  
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。 Hs-NP#I  
)n0g6  
template < typename T1, typename T2 > %8 4<@f&n]  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const '`3-X];p  
  { Ogjjjy84vM  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); &"^A  
} t-E'foYfr`  
/!%P7F  
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: 8n&",)U  
EkTen:{G  
template < typename T1, typename T2 > P, S9gG9  
struct result_2 4AF" +L  
  { f-{[ushj  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; IndNR:"g  
} ; ~i  &K,  
W tzV|e,  
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? b]Z@zS<8  
这个差事就留给了holder自己。 uHf~KYL  
    aMz%H|/$  
{s`1+6_&Vz  
template < int Order > @cjhri|vH  
class holder; 0p[$8SCJ  
template <> "&2D6  
class holder < 1 > UiYA#m  
  { *~:@xMa  
public : ;UWdT]>!?  
template < typename T > nt5 ~"8  
  struct result_1 BO{J{  
  { L;z-,U$;%R  
  typedef T & result; _<3:vyfdC  
} ; N?pD"re)6  
template < typename T1, typename T2 > oW/&X5  
  struct result_2 xH' H! 8  
  { +Oyt   
  typedef T1 & result; Pq_Il9  
} ; 4Y)3<=kDG  
template < typename T > k| jC c  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const :+R ||q i  
  { :*oI"U*f  
  return (T & )r; A: @=?(lI3  
} >?$Ze@  
template < typename T1, typename T2 > FlkAo]  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const J'7){C"G$  
  { Gwvs~jN  
  return (T1 & )r1; 2?}(  
} +T4<}+n  
} ; hU4~`g p  
' bT9AV%  
template <> 8KAyif@1::  
class holder < 2 > gK%&VzG4  
  { \<PX'mnO  
public : @D60  
template < typename T > 'wQ=b  
  struct result_1 _6(zG.Fg  
  { h+Z|s  
  typedef T & result; -6H)GK14b  
} ; JdV!m`XpXy  
template < typename T1, typename T2 > Ot,sMRk'  
  struct result_2 riBT5  
  { Y.hrU*[J0  
  typedef T2 & result; +"p" ,Z  
} ; ]XP[tLY Y  
template < typename T > n" MFC  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const }'Z(J)Bg  
  { UPgZj\t%{  
  return (T & )r; G A7  
} VvltVYOZA  
template < typename T1, typename T2 > ~ R*6w($  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const TY88PXW  
  { \Xkx`C  
  return (T2 & )r2; %ZQl.''ISa  
} APLu?wy7s5  
} ; +ATN2 o  
.:lzT"QXI  
D<rjxP  
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> >。 ]&9f:5',  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: A+ f{j  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: *v 8 ]99N  
-J[D:P.Z  
return l(i, j) = r(i, j); a.Mp1W  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) G;^iwxzhO  
Cu`ZgK LQ  
  return ( int & )i; I&cb5j]C  
  return ( int & )j; V*)6!N[5  
最后执行i = j; {$s:N&5  
可见,参数被正确的选择了。 r] ]Ke_s!  
~q1s4^J  
r7IhmdA  
L~yy;)]W  
gZPJZN/cpz  
八. 中期总结 f?{Y<M~]  
目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事: QOP*vH >J  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 tq*Q|9j7VG  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 _@@S,(MA  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor n@%'Nbc>b  
8l}|.Q#--  
x Apa+j6I  
iF 67  
N..u<06j/  
!?+3 jzG  
九. 简化 "jpjBH:c$  
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。 lRO8}XSI  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 i>rn!?b  
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: ^%<v| Y(X  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 '@:;oe@]  
  +-*/&|^等 <<A@69"4n  
2. 返回引用。 JN8k x;@  
  =,各种复合赋值等 b ;}MA7=  
3. 返回固定类型。 t7~mW$}O  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) nY*ODL  
4. 原样返回。 )kd)v4#  
  operator, %r>vZ/>a  
5. 返回解引用的类型。 @TH \hr]  
  operator*(单目) #h&?wE>  
6. 返回地址。 2dq{n.cgs  
  operator&(单目) d+IPa<N  
7. 下表访问返回类型。 l s_i)X  
  operator[] od|pI5St  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 5fLCmLM`  
  operator<<和operator>> fe Q%L  
cKxJeM07  
OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。 -,i1T(p1  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: ;0BCM(>Wo  
-S|L+">=Z  
template < typename Left > ,{oANqP  
struct value_return `#(4K4]1.  
  { l,/5$JGnk  
template < typename T > $@U`zy"Y  
  struct result_1 tl4;2m3w  
  { SMhT>dB  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; nBD7  
} ; 2?"9NQvz  
G?"1 z;  
template < typename T1, typename T2 > h?R-t*G?  
  struct result_2 O-G@To3\  
  { iA< EJ  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; eR}d"F4W  
} ; RM`8P5i]sF  
} ; 62zlO{ >rJ  
kO5KZ;+N-  
B02~/9*Y"  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait )V>FU=  
Xr~r`bR=  
下面我们来剥离functor中的operator() o2.! G  
首先operator里面的代码全是下面的形式: MdyH/.Te  
:,7VqCh3@  
return l(t) op r(t) K E^_09  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) I|PiZ1]2 Y  
return op l(t) bWyXDsr+  
return op l(t1, t2) :*8@Mj Z4  
return l(t) op xL!05du  
return l(t1, t2) op s+CWyW@  
return l(t)[r(t)] p"X\]g^jA>  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] :wF(([&4p!  
X%gJ, c(4  
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: dk.da&P  
单目: return f(l(t), r(t)); cg$~.ytPK  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2));  CZuxH  
双目: return f(l(t)); MBg^U<t8  
return f(l(t1, t2)); 0J_x*k6  
下面就是f的实现,以operator/为例 VVf~ULZ-  
g$:2c7uL  
struct meta_divide w}E?FEe.  
  { #VrT)po+  
template < typename T1, typename T2 > ht=yzJ9Pr  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) )zt5`"/o  
  { 3 C[ ;2  
  return t1 / t2; X)|%[aX}q  
} o3`Z@-.G  
} ; q!7\`>.2:{  
?/u&U\P  
这个工作可以让宏来做: x r=f9?%R  
;3-ssF}k*  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ A+dY~@*a  
template < typename T1, typename T2 > \ )dvOg'it  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; x~mXtqg  
以后可以直接用 %?cPqRHJ ~  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) "JGaw_o  
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 bhgh ]{  
(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。。。) 8(+X0}  
Psv-y  
)/=J=xw2  
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 Cz(PjS  
"q%)we  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > SnXLjJe  
class unary_op : public Rettype :_^YEm+A  
  { 9 V;m;sz  
    Left l; ,iHt*SZ,*  
public : g>Z1ZK0;M  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} <6`,)(dj  
_%>.t  
template < typename T > R@EFG%|`_  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const Vt&I[osC  
      { *r_.o;6  
      return FuncType::execute(l(t)); Comu c  
    } y3xP~]n  
k{;:KW|  
    template < typename T1, typename T2 > 71 2i |  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const #2dmki"~(  
      { G'bp  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); Ky=&C8b<  
    } i0 R=P[  
} ; |[V(u  
=];FojC6I  
1H ZexV  
同样还可以申明一个binary_op 4SOj>(a#  
D?E5p.!A  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > b!N`@m=  
class binary_op : public Rettype BU)4g[4  
  { OO@$jXZB  
    Left l; _6|b0*jv'&  
Right r; Zw3|HV(so  
public : ;xRyONt  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} 9DT}sCLz:B  
d EXw=u  
template < typename T > zL{KK9Or  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const kn<[v;+  
      { ~jPe9  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); duM>( y  
    } ,5/gNg  
\gzNMI*  
    template < typename T1, typename T2 > g_q{3PW.  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const HS2)vd@)  
      { O 8fh'6  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); g"!B |  
    }  t9=rr>8)  
} ; |?0C9  
vz _U  
uo%zfi?  
很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮 Sz . _XY^  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 -V+fQGZe  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) ;<*VwXJR  
那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。 aH~il!K  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! [m4<j  
如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。 ':fVb3A[*d  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。  [g/g(RL  
这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan) H<q:+  
下面是修改过的unary_op *L!R4;ubE  
J0x)m2  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > yK{~  
class unary_op P--#5W;^oB  
  { 0 8U:{LL  
Left l; 7<) .luV  
  QM$?}>:  
public : @U9ov >E  
m/{rmtA4  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} w,P2_xk`  
:8rqTBa`  
template < typename T > "B\qp"N  
  struct result_1 l^SKd  
  { `yf#(YP  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; _LS=O@s^  
} ; 4}0s^>R  
a]Lr<i8#%  
template < typename T1, typename T2 > YlYTH_L>E  
  struct result_2 2#rF/!`^  
  { TN0d fba[  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; Ltu;sw  
} ; -PX {W)Aw  
EBn7waBS  
template < typename T1, typename T2 > -yC},tK  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const _qGkTiP  
  { 6g!t1%Kb  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); #]Cr zLe  
} .qHgQ_%  
r..Rh9v/=E  
template < typename T > HWc=.Qq  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 8'f:7KF  
  { :0]KIybt  
  return OpClass::execute(lt(t)); vm Hf$rq  
} t n}9(Oa)  
vb$k/8JK  
} ; N (43+  
@NNN&%  
m7d? SU  
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 (l$bA_F \  
好啦,现在才真正完美了。 z,^baU  
现在在picker里面就可以这么添加了: /|>z7#?m^  
|i|>-|`!  
template < typename Right > P>)qN,a  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const :lcoSJ  
  { "d{ |_Cf  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); b>o38(  
} K)&AR*Tc  
有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。 |{Oe&j3|  
VkUMMq{  
6 s*#y [$  
= i `o+H  
C7nLa@  
十. bind i5rAb<q`  
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。 g4U%(3,>D  
先来分析一下一段例子 zHyM@*Gf(  
[t>}M6?R:  
4Sw)IU~K(  
int foo( int x, int y) { return x - y;} ['{mW4i  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 0Pbv7)=XL  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 2o6%P}C  
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。 qi$6y?  
我们来写个简单的。 2r\ f!m'  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: %kyvt t  
对于函数对象类的版本: Es)Kw3^a  
KecRjon~  
template < typename Func >  8*lVO2  
struct functor_trait 'w&,3@Z  
  { QKe=/;  
typedef typename Func::result_type result_type; HD$W\P  
} ; {wK98>$a  
对于无参数函数的版本: rry 33  
3Ju<jXoo!  
template < typename Ret > !hEt UF  
struct functor_trait < Ret ( * )() > l+RBe<Mq  
  { (rvK@  
typedef Ret result_type; EQMn'>  
} ; %[5hTf  
对于单参数函数的版本: <kp?*xV]]  
V|DAw[!6N  
template < typename Ret, typename V1 > iz& )FuOr  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > s )\%%CM  
  { xa??OT`(  
typedef Ret result_type; /u5MAl.<[  
} ; C#+Gkzq  
对于双参数函数的版本: 6"z:s-V  
&h')snp:#  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > >q "mI6F  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > IrM Ws86;  
  { #T&''a  
typedef Ret result_type; 0)+F}SyyD  
} ; gm(`SC?a  
等等。。。 P @G2F:}  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy $O?&!8);,  
3D(/k%;)  
template < typename Func > R8sj>.I9j  
struct func_return 3Oy?_a$  
  { ]*D=^kA0[  
template < typename T > COZ<^*=A#p  
  struct result_1 ;&oS=6$  
  { P|l62!m<   
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; VMZ\9IwI  
} ; ~#C7G\R  
9-5H~<}fF  
template < typename T1, typename T2 > 4v_<<l  
  struct result_2 FxW~Co  
  { 3)3?/y)_  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; Rq|7$O5  
} ; >;LXy  
} ; M2l0x @|  
iP)`yB5`  
il|e5TD^  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 )w4i0Xw^C:  
~+ Mp+gE  
template < typename Func, typename aPicker > *2P%731n5  
class binder_1 ;p)RMRMg  
  { 3MH9%*w'0  
Func fn; Zi/ tax9C  
aPicker pk; u $O` \=  
public : jJml[iC  
V:s$V.{!  
template < typename T >  ltK\ )L  
  struct result_1 >k }ea5+  
  { rO[cm}  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; 9J+ p.N  
} ; fh,kbn==r?  
]?rVram;z  
template < typename T1, typename T2 > NwP!.  
  struct result_2 ,1&Pb %}  
  { Pq u]?X  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; > mk>VM  
} ; >pdWR1ox  
C9OEB6  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} e ?sMOBPlv  
nvY%{Zf$}  
template < typename T > Td(eNe_4T  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const h}0}g]IUx  
  { o^+2%S`]  
  return fn(pk(t)); 2@~.FBby7@  
} !LJEo>D  
template < typename T1, typename T2 > =S+*= jA  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const  Z(F['Zf  
  { [ ICFPY6  
  return fn(pk(t1, t2)); S#Q0aG j  
} JJe8x4  
} ; !:Z lVIA  
8z1#Q#5  
WVZ](D8Gc]  
一目了然不是么? [`J91=  
最后实现bind lDsT?yHS`Z  
nQ*9E|Vx  
X\4d|VJ?m  
template < typename Func, typename aPicker > OEi u,Y|@l  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) >f$N G  
  { #K#BNpG|  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); /|s~X@%K  
} 27J!oin$  
N> 7sG(!'"  
2个以上参数的bind可以同理实现。 A#7/,1h\  
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。  3-~*  
_nwsIjsW  
十一. phoenix $/p0DY  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: {#`O'F>  
Y8v13"P6  
for_each(v.begin(), v.end(), {=I:K|&  
( }uR[H2D`L  
do_ R`5g#  
[ d?ru8  
  cout << _1 <<   " , " `D-P}hDm!  
] 2JdzeJb  
.while_( -- _1), S@Iza9\|@  
cout << var( " \n " ) *qa.hqas  
) S4 j5-  
); Jn7T5$pJ  
#B2a?   
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: TW?_fse*[  
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 pl }nb Y  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 ,Iv eKk5W  
那么我们就照着这个思路来实现吧: yE&WGpT  
^/~ZP?%]  
v*";A  
template < typename Cond, typename Actor > +$}3=n34)  
class do_while Bo,>blspw  
  { whi#\>i  
Cond cd; `' .;U=mF  
Actor act; HVdy!J  
public : 4bs<j  
template < typename T > ' kOkwGf!  
  struct result_1 %1oB!+tv  
  { u4#YZOiY)A  
  typedef int result_type; hv0bs8h  
} ; dzQs7D}  
CM%Rz-c  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} !F:ANoaS  
vX@T Zet0  
template < typename T > /S{U|GBB%r  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 6& (bL<8b  
  { % }IrZrh  
  do <Hf3AB;#4  
    { G{.[o6>  
  act(t); Ct][B{  
  } jj&mRF0gCb  
  while (cd(t)); I A%ZCdA;  
  return   0 ; hpc&s  
} {^D; ($lm  
} ; z+Guu8  
v,'k 2H  
;kI)j ?  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). 4Ei8G]O $_  
代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。 [g bFs-B2/  
其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。 "XQ3mi`y  
因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。 =Vm3f^  
下面就是产生这个functor的类: 0u;a*#V@  
ds9U9t  
" Tk,  
template < typename Actor > }a !ny  
class do_while_actor .mHVJ5^:4\  
  { enx+,[  
Actor act; eQz.N<f"  
public : c/7}5#Rs  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} =8v NOvA  
KE.O>M ,I.  
template < typename Cond > U!{~L$S  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; .-'_At4g  
} ; w`DcnQK'  
@HzK)%@  
j8oX9 Yo0=  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 d"yJ0F  
最后,是那个do_ 97[wz C,  
 Q'ZZQ  
znB+RiV8  
class do_while_invoker ?)ct@,Ek$  
  { .i {yW  
public : IgjPy5k  
template < typename Actor > &pf"35ll  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const 6oa>\PDy   
  { G4U0|^(h  
  return do_while_actor < Actor > (act); 2Wg:eh  
} 4{Q$^wD+.  
} do_; W__Y^\ ~  
 ,)uW`7  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? g:O/~L0Xb  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 r$v \\^?2  
最后来说说怎么处理break和continue Wks zN h  
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。 ]- 6q`'?[  
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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