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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda c(kYCVc   
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 `Hx JE"/  
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, kt# t-N;}x  
)Z*nm<=  
N;HG@B!m  
-kP$S qR~  
  class filler hz+O.k],?  
  { rQ-,mq  
public : Rb_%vOM  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} y&W3CW\:  
} ; cCuK?3V4K  
O@>ZYA%  
&R))c|>OT&  
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:  /M@[ 8  
FfX*bqy  
?orLc,pU^  
b&*)C#7/T  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); ]i/Bq!d l  
/,yRn31[  
Zet80|q  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 |\U5m6q  
r h c&#JS  
a0jzt!ci  
#Ibpf ,  
二. 战前分析 Gn%"B6  
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。 (]nX: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 $!vK#8-&{  
z?Cez*.h>  
[VE>{4]W  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); T<%%f.x[s  
  /* --------------------------------------------- */ )&$mFwf  
vector < int *> vp( 10 ); rhDiIO_  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); [;Jq=G8&t  
/* --------------------------------------------- */ z?t75#u9.  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); 4iv&!hAc;  
/* --------------------------------------------- */ zGwM# -  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); #l 6QE=:  
  /* --------------------------------------------- */ [ <j4w  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); n}dLfg *  
/* --------------------------------------------- */ R:`)*=rL%  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); +xuj]J  
A!v:W6yiz  
e0M'\'J  
@Hl+]arUh  
看了之后,我们可以思考一些问题: MJA;P7g  
1._1, _2是什么? *mz-g7  
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。 !E6Q ED"  
2._1 = 1是在做什么? H@te!EE  
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。 iB}*<~`.Eg  
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。 b"nD5r  
[ut[W9  
txiX1o!/L  
三. 动工 3 TRG] 5  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: &Z(6i}f,Gp  
/bF>cpM  
RgVnx]IF  
D?G'1+RIT~  
template < typename T > +`ug?`_  
class assignment aP]h03sS  
  { 9TZ6c  
T value; eVzZfB-=4}  
public : k#-%u,t  
assignment( const T & v) : value(v) {} /z )Nz2W  
template < typename T2 > Ab8Ke|fA  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } CY\D.Eow  
} ; <cFj-Ys(T  
M6j~`KSE  
z<_a4 ffR  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 8v)iOPmDC  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment 7#7AK}   
& @${@  
=&)R2pLs*  
7M~/[f7Z{  
  class holder pM~-o?  
  { PU4-}!K  
public : LKA/s ~G  
template < typename T > Q)=2%X  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const x2f=o|]D'  
  { ,'n`]@0?\  
  return assignment < T > (t); >2ha6A[  
} @}s EP&$  
} ; !R![:T\,  
WtC&Qyuq  
/I:&P Pff  
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: YRCOh:W*  
ByacSN  
  static holder _1; z3{Cp:Mn  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 Lf`<4 P  
v SY YetL  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); 1--Ka& H  
而不用手动写一个函数对象。 eCiI=HcW;  
gfKv$~  
CaVVlL  
%LuA:{EVD  
四. 问题分析 x.sC015Id  
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。 oPVt qQ  
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。 r^ {Bw1+  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 L4ZB0PmN'  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 G_M8? G0  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 P-DW@drxF  
EMDYeXpV  
五. 问题1:一致性  `fE'$2  
首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?| OuK RaZ  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 @)wsHW%cjz  
av_ +M;G  
struct holder Z@bSkO<Y  
  { {gxP_>  
  // vpC?JXz=H  
  template < typename T > /t*Q"0X5  
T &   operator ()( const T & r) const fYW9Zbov-  
  { n:f&4uKoG<  
  return (T & )r; =G !]_d0  
} l&5Tft  
} ; IG:2<G  
'<>?gE0Cd  
这样的话assignment也必须相应改动: ;/H/Gn+  
~[f`oC  
template < typename Left, typename Right > Er - rm  
class assignment Qkw?Q V-`k  
  { k9;t3-P  
Left l; j<R&?*  
Right r; >WLHw!I!6  
public : nFWiS~(#sW  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} 8A}<-?>  
template < typename T2 > DS_0p|2  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } S~R[*Gk_uT  
} ; 7-0j8$`  
;%k C?Vzi  
同时,holder的operator=也需要改动: z`p9vlS[  
~z,qr09  
template < typename T > <AK9HPxP  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const .Hk.'>YR  
  { i5|)|x3  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); :i|]iXEI"  
} O<ybiPR  
} 7ND] y48  
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。 @( 0O9L F  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 4dm0:, G  
3d,:,f|h  
return l(rhs) = r; #hk5z;J5  
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。 Xq<_r^  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: FlUO3rc|  
m/;fY>}3  
template < typename Tp > +(W7hK4ip  
class constant_t ; rNX  
  { jeB"j  
  const Tp t; 7#SfuZ0@  
public : x&"P^gh)  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} U$S{j&?  
template < typename T > }0f~hL24  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const KUpj.[5 qo  
  { 3w"_Onwk  
  return t; L$rr:^J  
} t/3HX]B_  
} ; $sUn'62JlU  
F)Z9Qlo  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 YQWq*o^:  
下面就可以修改holder的operator=了 .8GXpt^U(  
@sW!g;\T  
template < typename T > PIdGis5G  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const <;uM/vS i  
  { ?b"'w  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); A-J#$B  
} -%Rbd0gVH\  
awjAv8tPO!  
同时也要修改assignment的operator() Z[0/x.pp$  
4Xww(5?3  
template < typename T2 > ( uG; Q  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } m&z(2yb1  
现在代码看起来就很一致了。 .$ YYN/+W  
6{0MprY  
六. 问题2:链式操作 `~=NBN=tiL  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 zbGZ\pz  
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。 ;lS sy  
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。 L)1\=[Ov  
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。 6urU[t1  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct _/u(:  
((<\VQ,>(  
template < typename T > J1Az+m  
struct result_1 \Lg4Cx  
  { 1Dhu 5ht  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; (_6JQn  
} ; #k[Y(_  
RKM5FXX  
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: 3(nnN[?N,5  
a5/Dz&>j6  
template < typename T > G]{^.5  
struct   ref >>"@ 0tO  
  { L"NfOST3'R  
typedef T & reference; lL 50PU  
} ; lR9uD9Dr  
template < typename T > gvD*^  
struct   ref < T &> kP5G}Bp  
  { ,yvS c  
typedef T & reference; t OxH9  
} ; d0&  
FMhuCl2  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: )heHERbJ  
,}"jiGgS4  
template < typename T > g/\cN(X  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const !H<%X~|,  
  {  q*C-DiV  
  return l(t) = r(t); &FJr?hY%  
} \=`jo$S  
可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。 #K/JU{"  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 y~wr4Q=  
Hl'AnxE  
有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么 VE1j2=3+o  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: 4tx6h<L#s  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 -t>"s'kv  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 ]0[ot$Da6  
最后的布局是: @A<~bod  
                Add JfK4|{@  
              /   \ SU6Aq?`@  
            Divide   5 *OIBMx#qxn  
            /   \ I_kA!^  
          _1     3 F6b;qb6n  
似乎一切都解决了?不。 }qWB=,8HQ  
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。 Qw }1mRv  
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。 Zb|a\z8?  
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: Mn<s9ITS-  
@`8a 3sL)  
template < typename Right > LR\8M(rtvH  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const pd & HC  
Right & rt) const -YmIRocx  
  { 2JcP4!RD  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); 8OO[Le]1  
} U0srwt97S  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 LafBf6wds  
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。 12_ 7UWZ"  
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。 8G9( )UF.  
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。 0 0|!g"E>$  
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。 B7YE+  
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? .+<Ka0  
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: eH[i<Z  
x5Fo?E  
template < class Action > ^tI&5S]nE  
class picker : public Action ;DVg[#  
  { :^xNHMp!  
public : Df:/r%  
picker( const Action & act) : Action(act) {} i1A<0W|  
  // all the operator overloaded vy2"B ch  
} ; fakad#O  
uJeJ=7,EO  
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。 OdL/%Zp}  
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: VeZd\Oe  
+c, ^KHW  
template < typename Right > T:9M|mD  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const E*fa&G~s )  
  { Kp1 F"!  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); C*B5"s"  
} *K@O3n   
1oQbV`P  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > {6wXDZxv  
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。 v&3" (fp  
(I'{ pF)  
template < typename T >   struct picker_maker O=lRI)6w@e  
  { u47`&\  
typedef picker < constant_t < T >   > result; V@TA~'$|  
} ; dK,=9DQy5  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > 7~'%ThUb$-  
  { W}}ZP];  
typedef picker < T > result; {fX~%%c"  
} ; nZc6 *jiz  
m_BpY9c]5  
下面总的结构就有了: D ] n|d+  
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。 U>m{B|H  
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。 apgKC;  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 -1`}|t;  
至此链式操作完美实现。 _#+l?\u  
*M0O&"~j  
`P-d. M6Oa  
七. 问题3 q;IuV&B  
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。 CdPQhv)m  
Q2* 8c$  
template < typename T1, typename T2 > }d iE'  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const %L7DC`  
  { lN{>.q@V`r  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); +aPe)U<t  
} N'$P( bx  
5MZv!N   
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: UvB\kIH  
Bss *-K]  
template < typename T1, typename T2 > * LWihal  
struct result_2 7!FiPH~kM  
  { 5 wN)N~JE  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; PYY<  
} ; ! r/~D |  
-U?%A:,a|  
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? Br&&#  
这个差事就留给了holder自己。 aG4 ^xOD  
    \Cin%S. C  
jUR* |  
template < int Order > $ndBT+ i  
class holder; Cw kQhj?  
template <> LTH, a?lD  
class holder < 1 > 2Ur&_c6 P  
  { Aw4)=-LKO  
public : ]n<B a7Y  
template < typename T > oWi#?'  
  struct result_1 X%fLV(  
  { S1'?"zAmd  
  typedef T & result; CRrEs 18;#  
} ; IB 4L(n1  
template < typename T1, typename T2 > >9#) obw  
  struct result_2 =?wDQ:  
  { px+]/P <dX  
  typedef T1 & result; ,@ f|t&  
} ; TL7qOA7^X  
template < typename T > h^`@%g9 S  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const EM +! ph  
  { 0b8=94a{>  
  return (T & )r; yv>uzb`N  
} i.?rom  
template < typename T1, typename T2 > wN/v-^2  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const DAORfFG74  
  { u(? U[pe[  
  return (T1 & )r1; A=e1uBGA  
} GkU$Z @  
} ; 7v0VZ(UR  
wgvCgr<  
template <> l=S!cj;  
class holder < 2 > p} eO  
  { "[7'i<,AI  
public : \VW":+  
template < typename T > qf<o"B|_9  
  struct result_1 '.S02=/  
  { {Dy,|}7s  
  typedef T & result; b'R]DS{8  
} ; .W2w/RayC  
template < typename T1, typename T2 > \ :q@I]2  
  struct result_2 Dvl\o;  
  { XH/!A`ZK  
  typedef T2 & result; ]*U; }  
} ; Q`Pe4CrWvu  
template < typename T > +u\w4byl  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const (dO0`wfM  
  { V|HO*HiB3  
  return (T & )r; (I>SqM Y  
} |o(te  
template < typename T1, typename T2 > f.oY:3h:  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const xUa9>=JU{  
  { UCFFF%  
  return (T2 & )r2; ';D>Z ?l  
} l ^}5PHLd  
} ; K>XZrt  
J#iuF'%Ds  
wq1s#ag<  
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@z Fc!"  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: 5b I4' ;  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: X(DP=C}v9  
"@5{=  
return l(i, j) = r(i, j); /6n"$qon6  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) @$$ J}~{  
}v_|N"@  
  return ( int & )i; 8(S|=cR  
  return ( int & )j; 0%IZ -])  
最后执行i = j; bun_R-  
可见,参数被正确的选择了。 /6\uBy"Xt  
?@Tsd@s~r  
#,})N*7  
gQY`qz  
_ |HA\!  
八. 中期总结 $`0,N_C<}  
目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事: M;KeY[u  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 u3 &# UN  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 =_Z.x&fi  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor t 0p  
QAY:H@Gt:  
+G7[(Wz(z  
7suT26C  
j-FMWEp  
IM2<:N%'  
九. 简化 4@a/k[,  
很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。 J^~J&  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 w&]$!g4  
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: H{EZ} *{M4  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 #Wb4*  
  +-*/&|^等 .6bo  
2. 返回引用。 0 EA3> $;  
  =,各种复合赋值等 v"Ryg]^_  
3. 返回固定类型。 \]\GDpu[  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) la$%%@0/  
4. 原样返回。 Bw[IW[(~!  
  operator, 8hyX He  
5. 返回解引用的类型。 S'@Ok=FSy  
  operator*(单目) MBQ|*}+;  
6. 返回地址。 G1ruF8  
  operator&(单目) k<N5*k8M  
7. 下表访问返回类型。 { W5 _KX  
  operator[] R7FI{ A  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 u-V( 2?  
  operator<<和operator>> _l,-S Qgj  
mOLz(0  
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。 -ni@+Dy  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: %)&Tr`   
65RD68a  
template < typename Left > x&EMg!  
struct value_return rO/Sj<0^  
  { b!"FM/ %  
template < typename T > !)}z{,Jx  
  struct result_1 X]GodqL\  
  { p2+K-/}ApP  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; k%s,(2)30  
} ; {!.w}  
$"0`2C  
template < typename T1, typename T2 > 'S#^ 70kt  
  struct result_2 c <Q*g  
  { 7c@5tCcC-  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; E2S#REB4  
} ; <l+hcYam  
} ; cVmF'g  
%\!0*(8  
2%H_%Zu9  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait jOK !k  
sY]pszjT  
下面我们来剥离functor中的operator() 3z"%ht~;  
首先operator里面的代码全是下面的形式: : 'jVA  
87+u` ~  
return l(t) op r(t) Dx9k%G)!  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) PklJU:Pu\U  
return op l(t) d9T:0A`M  
return op l(t1, t2) 5.kKg=a  
return l(t) op rQTG-& ,  
return l(t1, t2) op '#QZhz(+  
return l(t)[r(t)] !y2yS/  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] #TeAw<2U  
'I2[} >mj2  
很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式: ``rYzj_  
单目: return f(l(t), r(t)); <0jM07\<  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); AthR|I|8  
双目: return f(l(t)); Ch~y;C&e+r  
return f(l(t1, t2)); [V5,1dmkI  
下面就是f的实现,以operator/为例 yv)-QIC3  
/7-FVqDx8  
struct meta_divide `)BZk[64  
  { 0AhUH| ]  
template < typename T1, typename T2 > 0p\Kf(|E*6  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) IZd~Am3f  
  { sLK$H|%>m  
  return t1 / t2; *WWDwY@!u  
} \vW'\}  
} ; {L M Q  
/}5)[9GC  
这个工作可以让宏来做: %GMCyT  
C MGDg}  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ ;H?tcb*  
template < typename T1, typename T2 > \ WO^]bR  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; vsYbR3O  
以后可以直接用 V[7D4r.j  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) A\.{(,;kp  
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 x Y}.mP  
(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。。。) gN<J0c)  
Scmew  
/-=h|A#Kh  
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 #210 Yp#  
K_qA[n  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > UHIXy#+o5  
class unary_op : public Rettype 91k-os(4]  
  { h6tYy_(G  
    Left l; JbXi|OS/  
public : F C=N}5u  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} 1IK*j +%  
z07:E>D]  
template < typename T > ?U2 'L2y  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const Ir5E*op7D  
      { jgfr_"@A  
      return FuncType::execute(l(t)); e&Z ?I2J  
    } A3.pz6iT>  
1h{7dLA  
    template < typename T1, typename T2 > 5/HkhT yj  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const (/i|3P  
      { Rgz zbW  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); e :@PI(P!  
    } YH{n   
} ; J@ 8OU  
g}*p(Tp9:  
)k4&S{=  
同样还可以申明一个binary_op ~!/agLwY  
 ?H8dyQ5"  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > ]tmMk7  
class binary_op : public Rettype veS) j?4  
  { "R% RI( y{  
    Left l; xhMAWFg|  
Right r; o9OCgP`Y  
public : NezE]'}  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} MK!Aq^Jz  
L#!m|_Mz  
template < typename T > }%0X7'  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const _gl1Qtv@rf  
      { J!@R0U.  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); FrV8_[  
    } U8<C4  
Ejyo oO45  
    template < typename T1, typename T2 > &=wvlI52`  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const }8`>n4  
      { >g{b'Xx  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); /!*=*  
    } 0sF|Y%N  
} ; Qzv&  
zbvV:9N  
-Q%Pg<Q-#  
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 SES-a Mi3  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 Na+h+wD.D  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) !y$+RA7\  
那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。 "2PT]!  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! hsYv=Tw3C  
如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。 b]N&4t  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 .(yJ+NU  
这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan) nB4+*=$E+-  
下面是修改过的unary_op #jPn7  
caV DV  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > OLqynY  
class unary_op Fn{Pmo*rs  
  { lZ) qV!<  
Left l; U7-*]ik  
  KD- -w(4  
public : `A8ErfA  
sR)jZpmC(  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} 9d!mGnl  
(N`GvB7;  
template < typename T > 4Ujy_E?^  
  struct result_1 F]s:`4  
  { & +yo PF  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; ;ssI8\LG  
} ; y8} /e@&  
J_9[ x mM  
template < typename T1, typename T2 > Xc L%0%`  
  struct result_2 mo&9=TaG  
  { `^h:} V  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; q*cEosi'F?  
} ; r^ABu_u(`I  
a TPq1u  
template < typename T1, typename T2 > v3<q_J'qT  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ^Ww5@  
  { g1Osd7\o  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); s3 VD6xi7  
} 2)-4?uz~  
8fP TxvXqL  
template < typename T > >oC{YYcK  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const `O0y8  
  { d;{k,rP6  
  return OpClass::execute(lt(t)); @7{.err!  
}  , YlS  
aDu[iaZ  
} ; n98sY+$-z  
^$[iLX  
YWL7.Y>%5  
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 8i)9ho<  
好啦,现在才真正完美了。 FW{K[km^P  
现在在picker里面就可以这么添加了: vb}c)w dp?  
dEW= V"W  
template < typename Right > mmy/YP)  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const v7%}ey[  
  { J|<C;[du>  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); Np/vPaAk  
} U=5~]0g  
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。 (*AJ6BQWa  
"{zqXM}:C  
ImbA2Gcs  
;^|):x+O  
6{yn;D4  
十. bind ?-8DS5  
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.NCG96S  
先来分析一下一段例子 po.QM/b \  
D]N)  
7U2B=]<e-  
int foo( int x, int y) { return x - y;} |I{3~+E h  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 {CNJlr@z  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 '%o^#gJp  
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。 6?[SlPPE1  
我们来写个简单的。 ,LDL%<7t  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: @Bn4ZF B@  
对于函数对象类的版本: m;L 3c(r.  
X-J85b_e  
template < typename Func > *kcc]*6@s  
struct functor_trait 6~x a^3G:  
  { t D4-Llj6  
typedef typename Func::result_type result_type; 5".bM8o  
} ; @.`k2lxGd~  
对于无参数函数的版本: '(g;nU<  
[jrfh>v  
template < typename Ret > Gl[1K/,*  
struct functor_trait < Ret ( * )() > XL'\$f  
  { yB 'C9wEH  
typedef Ret result_type; +wQ}ZP&  
} ; l}&2A*c.  
对于单参数函数的版本: M0OIcMTv  
k4E9=y?  
template < typename Ret, typename V1 > B+Ft  >  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > KVUub'k  
  { $`lm]} {&  
typedef Ret result_type; dczSW ]%  
} ; ]Tg@wMgI  
对于双参数函数的版本: 2 )3oX  
%5nEyZOq  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > %~,Fe7#p  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > R.vOYzo  
  { y O,Jgn  
typedef Ret result_type; 1}+b4 "7]  
} ; AlkHf]oB  
等等。。。 N">#fYix  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy o$V0(1N  
'f.k'2T  
template < typename Func > C ,|9VH  
struct func_return ?<Lm58p8  
  { :"H? phk  
template < typename T > g,W34*7=Q  
  struct result_1 L 4Z+8*  
  { N Z ,}v3  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; #;?/fZjY  
} ; [x]~G  
Ih4$MG6QC  
template < typename T1, typename T2 > P"]l/  
  struct result_2 Ajo IL  
  { oN%zpz;OR  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; 6a_U[-a9;  
} ; {<-wm-]mo  
} ; \fuz`fK:  
2)T;N`tNw  
b?qV~Dg k`  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 ] @#wR  
`l/nAKg?W  
template < typename Func, typename aPicker > LsaX HI/?b  
class binder_1  :8==Bu  
  { >yHtGIHe-  
Func fn; 5SmJ'zFO  
aPicker pk; }maD8,:t  
public : iHK.hs;  
P#`M8k  
template < typename T > z%iPk'^  
  struct result_1 S8v?H|rm  
  { -;FAS3(wy  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; ;Krb/qr4_  
} ; w5 ]lU  
%Lb cwh(9  
template < typename T1, typename T2 > d|9]E&;,  
  struct result_2 )+=Kh$VbS  
  { @+Sr~:K  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; -Fu,oEj{*  
} ;  Fq5u%S  
X.[bgvm~C  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} cMnN} '  
/e^) *r  
template < typename T > mH4u@aQ}  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const <r`;$K  
  { X(rXRP#  
  return fn(pk(t)); PAtv#)h  
} 9F?-zn;2s  
template < typename T1, typename T2 > CQ^(/B^c  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const <t*<SdAq>`  
  { Vsw:&$  
  return fn(pk(t1, t2)); d_0(;'  
} Uxik&M  
} ; ( ^@i(XQ  
p]/[ji  
r|jM;  
一目了然不是么? ~K99DK.  
最后实现bind 9c }qVf-i  
hvNK"^\p  
(2M00J-o  
template < typename Func, typename aPicker > /c 7z[|  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) +R HiX!PG  
  { -!O8V  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); z,7;+6*=L  
} @:#J^CsM+'  
jm@M"b'{  
2个以上参数的bind可以同理实现。 D!/ 4u0m  
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。 /h.{g0Xc  
xpo^\E?2  
十一. phoenix -1d*zySL  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: o?t H[  
N:k>V4oE  
for_each(v.begin(), v.end(), F4WX$;1  
( V45adDiZ  
do_ kR^h@@'F"  
[ )T^w c:  
  cout << _1 <<   " , " [rK`BnJX  
] ^blw\;LB  
.while_( -- _1), o$Nhx_F  
cout << var( " \n " ) e*PUs  
) $Cfp1#  
); R){O]<+  
8>6<GdGL<n  
是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧: "kBVHy  
首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor ?wCX:? g  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 F ]Zg  
那么我们就照着这个思路来实现吧: _@[W[= |H  
6 R})KIG  
U`HY eJ  
template < typename Cond, typename Actor > |9IOZ>H9  
class do_while l&e$:=;8  
  { Ba|}$jo  
Cond cd; q*` m%3{  
Actor act; qQG? k~r  
public : ,+6u6  
template < typename T > ruB D ^-  
  struct result_1 g<M!]0OK  
  { HiU)q  
  typedef int result_type; ~9vK 6;0  
} ; nGYi mRYO  
TNA7(<"fV|  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} qm:C1#<p   
~D4l64  
template < typename T > yt5<J-m  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const eI2HTFyT  
  { 9X;*GC;d  
  do ]H}2|~c  
    { FdzdoMY  
  act(t); 'ROz|iJ  
  } ?Z?(ky!  
  while (cd(t)); SlR//h  
  return   0 ; ZAN~TG<n  
} >(.|oT\Tb  
} ; =#y;J(>~|  
jG;J qT  
{cIk-nG -_  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). EK"/4t{L_  
代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。 OW\vbWX  
其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。 at@tS>Dv  
因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。 R#;xBBt8  
下面就是产生这个functor的类: ( B\ UZb  
~h Dp-R;  
w)@Wug  
template < typename Actor > S\:+5}  
class do_while_actor 1 Ga3[ g  
  { 0!0e$!8l  
Actor act; F!)[H["_  
public :  4W*o:Y!  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} Fb%?qaLmCv  
K|-m6!C!7  
template < typename Cond > &,jUaC5I  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; p!^K.P1 '  
} ; 8zj&e8&v  
5 D^#6h 4  
nYZ6'Iwi'  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 Y)5O %@Rl  
最后,是那个do_ la-:"gKC  
*!&?Xy%\"j  
[Tbnfst  
class do_while_invoker tJ>>cFx  
  { !o_eK\p  
public : %,02i@Fc  
template < typename Actor > `:V'E>B  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const :dULsl$Nz  
  { , ftJw  
  return do_while_actor < Actor > (act); s=jYQ5nv  
} $9Bzq_!  
} do_; i({\fb|0  
ny1O- `!1  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? md'wre3  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 a@W9\b@I  
最后来说说怎么处理break和continue \ Voly  
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。 W7 Iy_>  
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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