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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda ;::]R'F[  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 {:=sCY!  
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, 7)Cn 4{B6  
aF8'^xF  
,X`w/ 2O  
lV%oIf[OB  
  class filler 'Fq +\J#%  
  { s#Ayl]8r  
public : 6LRvl6ik  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} p~Wy`g-  
} ; _c!$K#Yl{  
w'uB&z4'  
@ T.+:U@S  
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: E P3Vz8^  
^cDHC^Wm  
njxfBA:  
WUBI( g\  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); 0RZ[]:(  
i(qZ#oN  
&9Kni/  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 B\54eTn  
;F_pF+&q  
/7N&4FrG  
!i>d04u`%  
二. 战前分析 &J?:wC=E  
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。 LvqWA}  
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 Y_zMj`HE  
dtj+ av G  
H\fsyxM7  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); FUVp}>#U  
  /* --------------------------------------------- */ X $2f)3  
vector < int *> vp( 10 ); $c {fPFe-  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); G^|!'V  
/* --------------------------------------------- */ Xj9\:M-  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); m'zve%G  
/* --------------------------------------------- */ JIiS/]KQ  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); =&i#NSK  
  /* --------------------------------------------- */ \Up~ "q>Kb  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); $b~[>S-Q  
/* --------------------------------------------- */ a]/KJn /B(  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); ^H0#2hFa  
ZkJLq[:cM  
I&U.5wf  
1xEFMHjy  
看了之后,我们可以思考一些问题: A$M8w9  
1._1, _2是什么? |}?H$d  
显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。 kRjNz~g  
2._1 = 1是在做什么? <Umr2Vw-  
既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。 I_m3|VCa|t  
Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。 5sANF9o!  
fGd1  
C*}PL  
三. 动工 u`ry CZo#g  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: eEBo:Rc9  
?b:Pl{?  
A`#?Bj   
@eM$S5&n$  
template < typename T > hF{gN3v5  
class assignment Fge ["p?GF  
  { +_L]d6  
T value;  )m#Y^  
public : Y7zs)W8xTT  
assignment( const T & v) : value(v) {} $%^](-  
template < typename T2 > >$tU @mq  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } h w ^ V  
} ; Wco2i m  
_Vl~'+e  
@ x .`z  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 eR,/} g\  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment YKz#,  
\WBO(,]V  
{sf ,(.W  
:tbgX;tCs5  
  class holder q1q 9W@H  
  { <S=( `D  
public : fgs@oaoZ  
template < typename T > $E&T6=Wn  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const c9G%;U)  
  { H[nco#  
  return assignment < T > (t); B~E">}=!  
} UWnF2,<s;  
} ; \gA<yz-;N  
 ?HRS*  
ImG8v[Q E  
由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上: <5D4h!  
5'NNwc\  
  static holder _1; ii_kgqT^  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 EcL6lNTR+  
yuy\T(7BN  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); %L^(eTi[  
而不用手动写一个函数对象。 6lCpf1>6@  
> SLQW  
:{N*Z}]  
l;KrFJ6  
四. 问题分析 `kuu}YUi  
虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。 mW4Cc1*  
1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。 "5L?RkFi\  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 1Xo0(*O  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 nhdZC@~E0  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 L /:^;j`c  
R;!@ xy  
五. 问题1:一致性 >G8I X^*sG  
首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?| nKzm.D gt_  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 ]7Du/)$  
I]` RvT  
struct holder pHmqwB~|  
  { :Rb\Ca  
  // !p/SX>NJ  
  template < typename T > )M.s<Y  
T &   operator ()( const T & r) const d_d&su E  
  { L~- /'+  
  return (T & )r; 'bJGQ[c  
} A[uE#T ^  
} ; _$96y]Bpi  
8 7(t<3V&  
这样的话assignment也必须相应改动: #?Kw y  
lwq:0Rj@Q  
template < typename Left, typename Right > 72d|Jbd  
class assignment Nna.NU1  
  { TdgK.g 4  
Left l; g}v](Q  
Right r; q@~g.AMCB  
public : La )M  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} jcJ 4?  
template < typename T2 > &'$Bk5D@G  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } mFF4qbe  
} ; 9 Gd6/2  
*sOb I(&  
同时,holder的operator=也需要改动: a$|U4Eqo  
B^/MwD>%  
template < typename T > @w8} ]S  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const WVRIq'  
  { M !'d  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); 6 X~><r  
} fgd2jr 3T  
J)YlG*  
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。 G<e+sDQ2  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 g8N"-j&@  
4>=M"D hB  
return l(rhs) = r; FuiR\"Ww  
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。 A,.X  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: zuLW'a6F-  
$_"u2"p  
template < typename Tp > Mpojabsh  
class constant_t AB'+6QU9k  
  { zbxW U]<S?  
  const Tp t; QEs$9a5TE  
public : P:'wSE91  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} 9VxM1-8Gs  
template < typename T > oIE 1j?  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const @e)}#kN.  
  { 8X,6U_>#a  
  return t; @ !P2f   
} hN2A%ds*(j  
} ; @wcF#?J  
,GH`tK_  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 /xk7Z q  
下面就可以修改holder的operator=了 i\6CE|  
>}V?GK36  
template < typename T > 49; 'K  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const /Sj~lHh  
  { #-;c!<2  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); |Mq+QDTTw~  
} i=EOk}R  
rM7qBt  
同时也要修改assignment的operator() LDjtkD.r  
vUpAW[[  
template < typename T2 > (L/>LZn|  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } >R F|Q  
现在代码看起来就很一致了。 LU:xmDv  
mw 28E\U  
六. 问题2:链式操作 V.*TOU{{xh  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 0VNLhM(LM  
其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。 =K`.$R  
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。 )aIcA  
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。 ^o3,YH  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct |q w0:c=7!  
~*iF`T6  
template < typename T > GY]P(NU  
struct result_1 (GmBv  
  { ~qgh w@Q~  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; wm`<+K  
} ; ;R*-cm  
D;Qx9^.  
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: /w?e(v<  
Ooz ,?wU6  
template < typename T > q| D5 A|)  
struct   ref z(\a JW  
  { .t@|2  
typedef T & reference; st RM *.  
} ; ;_cTrjMv\  
template < typename T > y74Q(  
struct   ref < T &> Jp=qPG|  
  { H+[?{+"#@l  
typedef T & reference; MRLiiIrq,5  
} ; A%8 Q}s$<s  
*J-pAN  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: & &}_[{fc  
f]NLR>$L}  
template < typename T > j[r}!;O  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const x4q}xwH  
  { C7%R2>}?f  
  return l(t) = r(t); Ypyi(_G(?>  
} mo| D  
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。 (K[{X0T  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 gnp.!-  
o[!'JUxZ  
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 /!H24[tnk1  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: qf0pi&q  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 u n v:sV#b  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 %ztZ#h~g  
最后的布局是: .\XRkr'-  
                Add e@h{Ns.1-  
              /   \ WESD^FK  
            Divide   5 ~}_^$l8#-Q  
            /   \ (ks>F=vk*  
          _1     3 %],BgLhS.  
似乎一切都解决了?不。 [5P-K{Ko  
你可以想象一下一个完整的Lambda库,它必然能够重载C++几乎所有的操作符。假设其重载了10个操作符,那么至少会有10个代表这些操作符的functor类。大体上来讲,每一种操作符所对应的functor都应当能够由链式操作产生别的任意一种操作符所对应的functor。(例如:*_1 = 2既是由operator*的functor产生operator=的functor)。可想而知这样一共能产生10*10=100种产生方式。这是对编码的一个大挑战。 x@  =p  
如何简化这个问题呢?我们不妨假定,任意一种操作符的functor,都能够产生任意一种操作符的functor,这样,每一种操作符的functor都拥有一样的产生方案。如果某种转换确实是不合法的(例如:A/B=C无论如何也不可能合法),那么在试图产生新functor的时候会出现编译错误。幸好C++的模版是如果不使用就不编译的,因此这种编译错误不会干扰到正常的使用,这正是我们所要的。 Lvf<g}?4  
OK,我们的方法呼之欲出了。既然所有的functor都具有一样的产生方案,那么不如大家都不要实现,等到最后统一的在所有的functor里面加上这么一系列的产生代码吧。例如,如果要添加从某functor XXX到operator=的functor的产生代码: oywiX@]~7  
!`{?qQ[=  
template < typename Right > Kki(A 4;7F  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const p cLKE ZK  
Right & rt) const pf8'xdExH)  
  { [(n5-#1S  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); v^&HZk=(  
} XC3)#D#HGh  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 c^W;p2^  
XXX指的是原来的functor的类型,picker_maker<T>是一个类型变换的trait,如果T是一个常量,那么他会返回constant_t<T>,否则返回T本身。 (pELd(*Ga  
因此如果该函数声明在assignment的内部,那么就实现了连等,如果声明在的dereference(解引用)的内部,就允许(*A = B)的行为发生。 )?jFz'<r  
最后,如何把这些函数塞到各个functor的声明里边呢?当然可以用宏,但是。。。大家都知道这样不好。  LDg9@esi  
除了宏之外还可以用的方式就是继承。我们可以写一个类叫做picker,该类实现了所有的如上的产生函数。然后让所有的functor继承自它。 M ygCg(h  
且慢,也许立刻就有人跳出来说:这样的话那个XXX怎么写呢?这样不是会导致循环依赖么?这样不是会有downcast么? /O[6PG  
正解,让picker做基类确实不是一个好主意。反过来,让picker继承functor却是一个不错的方法。下面是picker的声明: ci;2XLAM  
u$JAjA  
template < class Action > ':4ny]F  
class picker : public Action ika*w  
  { <Y)14w%  
public : NCk-[I?R  
picker( const Action & act) : Action(act) {} &eV5#Ph  
  // all the operator overloaded Be{@ L  
} ; wiI@DJ>E  
5]i#l3")  
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。 M{L<aYe  
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: W1)SgiXnuy  
va@;V+cD  
template < typename Right > 9'( _*KSH  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const 8$-MUF,  
  { ?h`,@~6u  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); vJ0v6\  
} k)knyEUi  
8g=O0Gb  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > 'N{1b_v?  
使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。 pqg2#@F.  
72| gzm  
template < typename T >   struct picker_maker @6ckB (  
  { \0|x<~#j'  
typedef picker < constant_t < T >   > result; G:e=9qTf  
} ; +/&rO,Ql  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > f?Ex$gnI  
  { (lwV(M  
typedef picker < T > result; |e8A)xM]wC  
} ; k[mp(  
ywm"{ U? 8  
下面总的结构就有了: ]Z[3 \~?  
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。 p cD}SY  
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。 og$dv 23  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 _U*R_2aV  
至此链式操作完美实现。 B)/&xQu  
h6~xz0,u  
44QW&qL!(  
七. 问题3  e$  
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。 FBNi (D  
4=q4_ \_T  
template < typename T1, typename T2 > ="T}mc  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const + o< 7*  
  { k&yBB%g  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); 1mgw0QO  
} R?:K\  
v2|zIZ  
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: UHY)+6qt]  
hpOY&7QUTD  
template < typename T1, typename T2 > :SFf}  
struct result_2 \.P'8As  
  { s,J\nbj0h  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; \sGJs8#v][  
} ; v 'L"sgW6I  
QdZHIgh`i  
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? *mWS+xcU(L  
这个差事就留给了holder自己。 ]mBlXE:Z  
    TbMlYf]It  
[e=k<gKH  
template < int Order > g3n>}\xG>  
class holder; fNr*\=$  
template <> .O5|d+S  
class holder < 1 > L#vk77  
  {  ">|L<  
public :  mznE Cy  
template < typename T > 99h#M3@!  
  struct result_1 yj,+7[)  
  { ^-# :T  
  typedef T & result; "=f,4Zbj  
} ; ku v<  
template < typename T1, typename T2 > aLevml2:T  
  struct result_2 eF 8um$t9  
  { Iq;a!Lya-  
  typedef T1 & result; Y$q--JA  
} ; .@(MNq{"6  
template < typename T > aj+I+r"~  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const U,/9fzgd  
  { xs  >Y  
  return (T & )r; mpCKF=KL.  
} @(st![i+  
template < typename T1, typename T2 > >*w(YB]/$V  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const ?IG+U TI  
  { ctC! b{S"@  
  return (T1 & )r1; 5geZ6]|  
} jK=-L#hz  
} ; \U`rF  
Jxb+NPUB  
template <> ( (mNB]sy  
class holder < 2 > ET]`  
  { {u7_<G7  
public :  b|h`v  
template < typename T > bF3}L=z  
  struct result_1 .!Q[kn0a  
  { !Ys.KDL  
  typedef T & result; g60r m1b  
} ; } SA/,4/9  
template < typename T1, typename T2 > d 'wWj  
  struct result_2 Oz,/y3_  
  { _q\w9gN  
  typedef T2 & result; Q,f5r%A.  
} ; W[W}:@KZ  
template < typename T >  Et0;1  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const mm<rdo(`  
  { C@ z^{Z+  
  return (T & )r; {Uu|NA87Cd  
} V-iY2YiR  
template < typename T1, typename T2 > A[oxG;9xi  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const ('p~h-9Vi  
  { '.DFyHsq  
  return (T2 & )r2; Vz&!N/0i  
} *9Nq^+  
} ; !n/"39KT  
9a9{OJa6M  
) crhF9!4  
新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。 &P{[22dQ  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: [& &9F};  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: 2^7VDqLc  
',p`B-dw  
return l(i, j) = r(i, j); 1e#}+i!a  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) Fn!kest  
)W/ mt[;  
  return ( int & )i; Bq]eNq  
  return ( int & )j; ZtfPB  
最后执行i = j; +H~})PeQ  
可见,参数被正确的选择了。 v5GV"qY  
!7-dqw%l  
G? "6[w/p  
%9A6c(L  
I vQ]-A}N  
八. 中期总结 FHS6Mk26  
目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事: =)3tVH&  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义  u m[nz  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 *.J)7~(P  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor tPHDnh^n]  
PI#xRKt  
-Ug  
<O cD[5  
Vx^+Z,y&QP  
iC`K$LY4W  
九. 简化 I7hE(2!$  
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。 c?{&=,u2  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 @<tkwu  
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-+.Ax4L"  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 ~g+?]Lk}  
  +-*/&|^等 kmm1b (  
2. 返回引用。 9 BPucXK  
  =,各种复合赋值等 M3350  
3. 返回固定类型。 mpBSd+ ;Z  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) ;aip1Df  
4. 原样返回。 d([NU;  
  operator, I_IDrS)O  
5. 返回解引用的类型。 'dp3>4  
  operator*(单目) "]81+ D  
6. 返回地址。 1;R1Fj&  
  operator&(单目) vcnUb$%  
7. 下表访问返回类型。 ,25Qhz]  
  operator[] ++Qg5FukR  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 @JS O=8  
  operator<<和operator>> j^}p'w Tu{  
v_PhJKE  
OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。 Lf|5miO  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: K%ltB&  
TpLlbsd  
template < typename Left > r<38; a  
struct value_return AXhV#nZt0  
  { UUGwXq96i  
template < typename T > pmR6(/B#  
  struct result_1 1CFTQB>  
  { .olDmFQD  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; /pZ]:.A  
} ; u;m[,  
gwtR<2,p  
template < typename T1, typename T2 > y-qbK0=X4  
  struct result_2 M/XxiF  
  { pZx'%-\-T  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; 5_@ u Be~  
} ; o;+$AU1f  
} ; o qa]iBO  
#I jG[a-  
g/&`NlD  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait 8{ aS$V"  
Zb<IZ)i#1  
下面我们来剥离functor中的operator() [hE0 9W  
首先operator里面的代码全是下面的形式: 7yGc@kJ?  
v`ckvl)(C  
return l(t) op r(t) #;59THdtPk  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) ?YzOA${  
return op l(t) [;3` Aw  
return op l(t1, t2) 7/nnl0u8  
return l(t) op 8.4 1EKr2  
return l(t1, t2) op x#ub % t  
return l(t)[r(t)] Y;ytm #=  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] >h+[#3vD  
e|)6zh<O:  
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: 1oq5|2p  
单目: return f(l(t), r(t)); cn1UFmT  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); i`-,=RJ  
双目: return f(l(t)); q 65mR!)  
return f(l(t1, t2)); G9y 0;br  
下面就是f的实现,以operator/为例 0Q^ -d+!  
$e66jV  
struct meta_divide #-b0U[,.  
  { 7#K%Bo2pG  
template < typename T1, typename T2 > 5g9lO]WDI  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) Q@B--Omfh  
  { ? +{=>{1  
  return t1 / t2; oxkA+}^j8M  
} 6[g~p< 8n}  
} ; #jdo54-  
IR ; DdF  
这个工作可以让宏来做: F/c7^  
> <cK  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ !vNZ- }  
template < typename T1, typename T2 > \ jx_n$D  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; %n<u- {`  
以后可以直接用 ^+Ho#]  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) )aY^k|I  
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 q:A{@kFq_  
(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。。。) gY'w=(/`  
axT-  
8SmtEV[b3  
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 (ATvH_Z  
o(iv=(o  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > @.T w*t  
class unary_op : public Rettype >Xz P'h  
  { ^<L;"jl%  
    Left l; xsjJ8>G  
public : {4u8~whLp  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} E]x)Qr2Ju  
ofe SGx  
template < typename T > H` !%"  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 0fc]RkHs"  
      { v/%q*6@  
      return FuncType::execute(l(t)); AEx|<E0  
    } /+pPcK  
b?&=gm%oU  
    template < typename T1, typename T2 > @)0-oa,u+  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const rTJv>Jjld  
      { $,+'|_0yM  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); Wj N0KA  
    } JDO5eEwj  
} ; 1iOQ8hD  
_;*|"e@^  
RfPRCIo  
同样还可以申明一个binary_op qK ,mG {  
$)OUOv  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > gR `:)>  
class binary_op : public Rettype .f'iod-   
  { =6#tJgg8  
    Left l; !A>VzW  
Right r; *|c*/7]<  
public : g=?KpI-pn0  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} ag6hhkj A  
,}&E=5MF\  
template < typename T > QiU!;!s  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const m.~&n!1W*`  
      { \Yv<Tz J9  
      return FuncType::execute(l(t), r(t));  )]2yTG[  
    } &JoMrcEZ  
)2Gp3oD?  
    template < typename T1, typename T2 > Gmcx#?|Tx  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 0 `X%&  
      { \FOX#|i)  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); ^ K8JE,  
    } ) Qve[O  
} ; rN|c0N  
#&\hgsw/T  
A%u@xL,_  
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 S3"js4a  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 DI=Nqa)r  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) kmM4KP#&|  
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。 @URLFMFi  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! R6 w K'  
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。。。 (sw1HR  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 x q93>Hs  
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) uh`@qmu)  
下面是修改过的unary_op 3mn0  
9E _C u2B  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > ~B%EvG7:n  
class unary_op 8|[\Tp:;  
  { ]>@; 2%YvY  
Left l; MBCA%3z08  
  =$5[uI2  
public : xJ9_#$ngeM  
6wzF6] @O  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} dJ`Fvj  
3Z'{#<1>^;  
template < typename T > $P]% Px!x  
  struct result_1 bxP>  
  { xiU-}H'o  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; > 3 JU  
} ; =!xeki]|9  
%dZD;Vhg  
template < typename T1, typename T2 > PKC``+K i  
  struct result_2 q 9qmz[  
  { kETA3(h'  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; #I@]8U#,":  
} ; '2]u{rr~+  
}eb%"ZH4|  
template < typename T1, typename T2 > h_]3L/  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const :LVM'c62c>  
  { ?w# >Cs(  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2));  wB5zp  
} l{#m"S7J^  
2Z@<llsi  
template < typename T > (W+9 u0Zq  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const oAWk<B(@  
  { p%IR4f  
  return OpClass::execute(lt(t)); vFb{(gIJ  
} p"H8;fPA0  
CpS' 2@6  
} ; OJ UM Y<5  
Z;S*fS-_  
q22cp&gmX  
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 0&/1{Dk*n  
好啦,现在才真正完美了。 6WfyP@ f  
现在在picker里面就可以这么添加了: g) v"nNS  
wt2S[:!p  
template < typename Right > o9wg<LP  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const yN3Tk}{V  
  { kTi QO2H  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); v/+dx/  
} `r*6P^P  
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。 ~n[LL)v  
/>ob*sk/Y  
&K>]!yn   
?qO,=ms>-  
{'DP/]nK  
十. bind f=K1ZD  
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。 h!K B%4V  
先来分析一下一段例子 mApn(&  
"fpj"lf-  
WP]<\_r2  
int foo( int x, int y) { return x - y;} B10p7+NBF  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 f{AgKW9"  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 CPVKz   
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。 :m&`bq  
我们来写个简单的。 -m|b2g}"3  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: e<9nt [  
对于函数对象类的版本: ,o9)ohw  
5?O/Aub  
template < typename Func > p1?}"bHk  
struct functor_trait 22BJOh   
  { Y~vTFOI  
typedef typename Func::result_type result_type; vhL&az  
} ; ;*Rajq  
对于无参数函数的版本: awkVjyqX  
Tby+Pd;  
template < typename Ret > mCz6&  
struct functor_trait < Ret ( * )() > @\"*Z&]8z0  
  { .vW~(ZuD  
typedef Ret result_type; h[Iu_#HMa  
} ; 'nT#3/rL  
对于单参数函数的版本: .oK7E(QJ  
8PEOi  
template < typename Ret, typename V1 > 6U&Uyd)  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > 6~!YEuA  
  { `PW=_f={  
typedef Ret result_type; &R5M&IwL  
} ; |wLQ)y*  
对于双参数函数的版本: Cfi2N V  
ttsB'|p s  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > xlwsZm{V  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > BphF+'CM  
  { (C3d<a\:  
typedef Ret result_type; )_Oc=/c|f  
} ; X*JD  
等等。。。 SRD&Uf0M  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy kyjH~mK4  
X,fTzkGj  
template < typename Func > -$0S#/)Z  
struct func_return <Z__Q  
  { *C:+N>  
template < typename T > v'>Yc#VJ  
  struct result_1 ('lnQD.Hd  
  { )/ZSb1!  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; /,>.${,;u  
} ; J6%op{7/  
X,N@`  
template < typename T1, typename T2 > f2u2Ns0Ym  
  struct result_2 &q< 8tTW5  
  { sy`s$E d!  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; }dHiW:J>  
} ; wMUnZHd{|  
} ; 6~8 RFf"  
/iN\)y#u1  
.UYpPuAkn  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 ;MMFF{  
3?XLHMxW  
template < typename Func, typename aPicker > :L[6a>"neE  
class binder_1 ul%bo%&~  
  { **q/'K  
Func fn; L C7LO  
aPicker pk; 1A)~Y   
public : ~"mZ0 E  
#K l2K4  
template < typename T > d<Os TA  
  struct result_1 ,$]q2aL  
  { |gVO Iq  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; [5VUcXGt*\  
} ; PsgzDhRv  
~ YK <T+  
template < typename T1, typename T2 > [:QMnJ  
  struct result_2 ?R(3O1,v^  
  { Tpukz_F  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; %p9bl ,x  
} ; )^\='(s  
#$w#"Nr9k  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} kOCxIJ!Xp=  
wuzz%9;@B  
template < typename T > 9^='&U9sr  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ^kr)U8  
  { ;*2e;m~)?  
  return fn(pk(t)); ~Z]vr6?$h  
} "Y!dn|3  
template < typename T1, typename T2 > @__;RVQ  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const >, E$bm2  
  { j/<y  
  return fn(pk(t1, t2)); IDh`0/i]  
} #Qr4Ke$g[l  
} ; Gme$FWa  
mM} Ukmy  
(U_Q7hja?  
一目了然不是么? !C#RW=h9  
最后实现bind Qs9U&*L  
t^,Qy.L0  
p'uz2/g  
template < typename Func, typename aPicker > !B lk=L+p  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) 38rZ`O*D  
  { ~ n^G<iXLp  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); yXA f  
} CS\tCw\Y  
Z9&D'n)  
2个以上参数的bind可以同理实现。 L~{Vt~H9"  
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。 66<\i ltUQ  
-FN6sNvIh  
十一. phoenix aNC,ccm  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧:  - 1  
Ue#yDTjc  
for_each(v.begin(), v.end(), g&3#22z  
( *+j{9LK  
do_ qW~ R-g]  
[ S<3!oDBs  
  cout << _1 <<   " , " 4)HWPX  
] {[5L96RH%  
.while_( -- _1), KWJgW{{v  
cout << var( " \n " ) 4spaw?j  
) Z 'NbHwW}  
); ; Uqx&5P}  
7~ese+\smG  
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: n [Xzo}  
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 pLQSG}N  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 L-C/Luws  
那么我们就照着这个思路来实现吧: %DRy&k/T  
Ui |a}`c  
*:T>~ilF  
template < typename Cond, typename Actor > QHzX 5$IM  
class do_while bEQtVe@`  
  { to!W={S<ol  
Cond cd; q 9brpbg_  
Actor act; o`K^Wy~+k#  
public : "56?/ jF  
template < typename T > HS`bto0*  
  struct result_1 03QEXm~|Q  
  { %wjB)Mae  
  typedef int result_type; an=+6lIl  
} ; *[xNp[4EU  
sL7`=a.&T  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} ]EM)_:tRf  
 LbV]JP  
template < typename T > :Q r7:$S^  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const OHP3T(Q5  
  { L_~I ~  
  do /y](mu"!  
    { T]nR=uK6LL  
  act(t); _.OMjUBZT  
  } ^?6 W<  
  while (cd(t)); <Sprp]n 7  
  return   0 ; StyB"1y  
} [  t  
} ; LN.Bd,  
2-6.r_  
)"_Ff,9Z!  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). *H%0Gsk  
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。 qXU:A-IdIl  
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。 @7Rt4}g  
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。 8)W?la8'p  
下面就是产生这个functor的类: $&=4.7Yt  
z<o E!1St  
0r0\b*r  
template < typename Actor > d(X\B{  
class do_while_actor &N/|(<CB  
  { V`g\ja*Y  
Actor act; -t%{"y  
public : Q$?7)yyu+  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} yhSk"e'G  
W( &Go'9e"  
template < typename Cond > v7o?GQ75  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; ;z.6'EYMG  
} ; mh A~eJ  
J|gdO+  
p|h.@do4   
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 79{.O`v  
最后,是那个do_ K-2o9No?j`  
0<]$v"`I  
lBlSNDs  
class do_while_invoker :(bdI]  
  { MiSja#"+A  
public : m4P hn~>Gg  
template < typename Actor > %uGleY]~  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const Vqa5RVnI  
  { ig{A[7qN  
  return do_while_actor < Actor > (act); -TzI>Fz  
} ,] ~u:Y}  
} do_; OwG6i|q  
/*u#Ba<<  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? tJUVw=  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 Smq r q  
最后来说说怎么处理break和continue &K5C=]4  
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。 L!bfh`  
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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