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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda `[C!L *#,  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 lkBdl#]9  
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, otk}y8  
U#3J0+!  
hUYd0qEbEt  
-%L6#4m4o  
  class filler 1x[)/@.'f  
  { / ~^rr f  
public : Yot?=T};3{  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} a{[x4d,z  
} ; 6P';DB  
U^Xm)lL  
tO0!5#-VR  
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: [H=)  
W^s ;Bi+Nw  
)n,P"0  
(&!NC[n,  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true );  4._( |  
J_FNAdQt  
Dgy]ae(Hb3  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 [ :zO}r:  
F{UP;"8'  
e @IA20  
5< ja3  
二. 战前分析 zL\OB?)5J  
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。 Q:5KZm[[  
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 VO"("7L  
1bH;!J  
D:Zy  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); X$yN_7|+  
  /* --------------------------------------------- */ 3"O>&Q0c  
vector < int *> vp( 10 ); W8]lBh5~:  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); &8z[`JW,T  
/* --------------------------------------------- */ hEw- O;T0  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); / 4lvP  
/* --------------------------------------------- */ g H G  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); '7oA< R  
  /* --------------------------------------------- */ ,u/aT5\_  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); xKFn.qFr  
/* --------------------------------------------- */ 9ksE>[7  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); ]niJG t  
+=:#wzK@  
Z.M,NR  
;s52{>&F]  
看了之后,我们可以思考一些问题: 9k6r_G"  
1._1, _2是什么? ^.>jG I%rB  
显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。 i@4~.iZ8  
2._1 = 1是在做什么? ?2oHZ%G  
既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。 E <c9#I=  
Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。 k2AJXw  
L =8rH5  
e/^=U7:io  
三. 动工 #es9d3 ~\  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: SXy=<%ed  
KjQR$-  
v.]Q$q^  
w08?DD]CDt  
template < typename T > C[%OkPR,H  
class assignment S*n@81Z  
  { *f?4   
T value; =" g*\s?r  
public : K#U<ib-v  
assignment( const T & v) : value(v) {} T8HF|%I  
template < typename T2 > |<GDUwC_;  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } VP6ZiQ|  
} ; vPD] hs  
|M+<m">E  
~I} &V T  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 $5*WLG&AK  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment PpgP&;z4  
lhkwWbB  
YiPoYlD*n<  
m o:D9  
  class holder Uy$)%dYfq5  
  { 4!LCR}K  
public : y>aZXa  
template < typename T > O/<K!;(@?  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const FD8N"p  
  { ;W^o@*i{>  
  return assignment < T > (t); vo#UtN:q  
} /IM#.v  
} ; %Jrt4sg[j-  
z5r$M  
V7Mh-]  
由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上: ) lZp9O  
dx+hhg\L  
  static holder _1; _C`K*u 6Z<  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 sUU{fNC6|  
x(eb5YS  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); 1SR+m>pL  
而不用手动写一个函数对象。 r}jGUe}d  
gwWN%Z"  
>b]S3[Q(  
oD$J0{K6  
四. 问题分析 %!PM&zV  
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。 J;f!!<l\  
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。 ,Bal  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 3fh8$A  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 &w1P\4?G  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 yn/rW$  
%,k] [V  
五. 问题1:一致性 m2v'WY5u  
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?| |\g5+fv9  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 a! u rew#  
Xt'sQ}  
struct holder ~R@Nd~L  
  { =%> oR  
  // _`pD`7:aI^  
  template < typename T > H[='~%D  
T &   operator ()( const T & r) const I;1lX L  
  { @!8ZPiW<  
  return (T & )r; d:i;z9b@to  
} Jyqc2IH  
} ; #Z<a  
6KOlY>m]  
这样的话assignment也必须相应改动: *Otg*, \  
mI>,.&eo  
template < typename Left, typename Right > -P]sRl3O;  
class assignment PfZ+PqS  
  { ?:L:EW8  
Left l; mb!9&&2 -t  
Right r; I*`*Q$  
public : 8{Fsm;UsY  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} +fnK /%b  
template < typename T2 > V.{H9n]IO  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } w#g#8o>'  
} ; wW/7F;54  
P:N1#|g  
同时,holder的operator=也需要改动: A4]s~Ur  
xSBc-u#< G  
template < typename T > ;Yg{zhJX~  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const -^ C=]Medl  
  { <!pvqNApg  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); <bD>m[8,  
} EVNY*&p  
`Ps:d^8*P  
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。 m,t|IgDh  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 +a*^{l}AST  
A+UU~?3y  
return l(rhs) = r; ?K3(D;5 &i  
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。 P(K>=O  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: +tD[9b! m  
wW%4d  
template < typename Tp > e A}%C.ZR  
class constant_t O1`9Y}G(r  
  { ?Sb8@S&J  
  const Tp t; ? mhs$g>  
public : p}<w#p |  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} ~jb"5CX  
template < typename T > ]J#9\4Sq  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const nQ/E5y  
  { 25&J7\P*  
  return t; |eWjYGwJa  
} mSo_} je(  
} ; SC- $B  
UDL RCS8i  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 fhCc! \  
下面就可以修改holder的operator=了 KW7UUXL  
P06R JE  
template < typename T > ?]4>rl}  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const 0pSmj2/,.  
  { HdLH2+|P;D  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); T =2=k&|  
} Vy|6E#U  
U. @*`Fg  
同时也要修改assignment的operator() ''kS*3  
=Z+nX0qF  
template < typename T2 > o^V(U~m]  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } kVD(Q ~<  
现在代码看起来就很一致了。 %G?;!Lz  
;q1A*f\:#  
六. 问题2:链式操作 {Ions~cO)  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 T_lsGu/  
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。 "jaJr5Wv=y  
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。 m B\C?=_  
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。 M BXBog7U  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct ~%2pp~1 K  
sIv)'  
template < typename T > jU5}\oP@  
struct result_1 7^Yk`Z?|a  
  { g38&P3/  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; ,p9i%i  
} ; I=!rbF;Z  
E{2Eoj;gq  
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: +GAf O0  
10#f`OPC  
template < typename T > (4%YHS8  
struct   ref Ve/xnn]'  
  { 5~yNqC  
typedef T & reference; x[Wwq=~  
} ; 7jJbo]&  
template < typename T > \))=gu)I  
struct   ref < T &> L.=w?%:H=  
  { y8\S}E 0  
typedef T & reference; @EoZI~  
} ; %r iK+  
ZY56\qcY  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: d;+[i  
zY|klX})  
template < typename T > NOS>8sy  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const )H}#A#ovj7  
  { SZ_V^UX_  
  return l(t) = r(t); 1>Q'R  
} <vUVP\u~$  
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。 lW 81q2n  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 P%MfCpyj  
3! ~K^Z]  
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 {W\T"7H  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: SAY f'[|w  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 :h1pBEiH  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 zW8*EE+,  
最后的布局是: 1R. 4:Dn_  
                Add Cbs5dn(Y  
              /   \ _|''{kj(  
            Divide   5 Cb:gH}j  
            /   \ WGAXIQ  
          _1     3 !7d*v3)d  
似乎一切都解决了?不。 "+uNmUUnm  
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。 Ap$y%6  
如何简化这个问题呢?我们不妨假定,任意一种操作符的functor,都能够产生任意一种操作符的functor,这样,每一种操作符的functor都拥有一样的产生方案。如果某种转换确实是不合法的(例如:A/B=C无论如何也不可能合法),那么在试图产生新functor的时候会出现编译错误。幸好C++的模版是如果不使用就不编译的,因此这种编译错误不会干扰到正常的使用,这正是我们所要的。 > MG>=A  
OK,我们的方法呼之欲出了。既然所有的functor都具有一样的产生方案,那么不如大家都不要实现,等到最后统一的在所有的functor里面加上这么一系列的产生代码吧。例如,如果要添加从某functor XXX到operator=的functor的产生代码: UgN28YrW  
pN&c(=If  
template < typename Right > DKm Z  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const mw^7oO#  
Right & rt) const qSx(X!YS  
  { dC1V-x10ju  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); Xq4|uuS-O  
} T%Pp*1/m7  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 c '\SfW<  
XXX指的是原来的functor的类型,picker_maker<T>是一个类型变换的trait,如果T是一个常量,那么他会返回constant_t<T>,否则返回T本身。 jn.C|9/mj  
因此如果该函数声明在assignment的内部,那么就实现了连等,如果声明在的dereference(解引用)的内部,就允许(*A = B)的行为发生。 @d&/?^dp6  
最后,如何把这些函数塞到各个functor的声明里边呢?当然可以用宏,但是。。。大家都知道这样不好。 :3$}^uzIq  
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。 ]P[%Mhg^  
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? 0ji q-3V)  
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: ?U7) XvQ  
aTzDew  
template < class Action > -@&1`@):{  
class picker : public Action 6/ `.(fL1  
  { 4eH.9t  
public : ai*b:Q  
picker( const Action & act) : Action(act) {} Z"s|]K "  
  // all the operator overloaded _e!F~V.  
} ; i5F:r|  
*xR 2)u  
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。 rNl.7O9b  
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: A-ZmG7xk  
>`jU`bR@  
template < typename Right > H UWxPIu  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const .C]cK%OO N  
  { 3^=+gsc  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); jKIc09H|  
} 4Tct  
V|MY!uV  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > OJ4SbI  
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。 q|)Q9+6$+  
(5$ZvXx?}  
template < typename T >   struct picker_maker rp7W }P+uU  
  { #hw/^AaD-  
typedef picker < constant_t < T >   > result; +'oX  
} ; IK^~X{I?  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > !8tS|C#2  
  { insY(.N  
typedef picker < T > result; +[ .Yy  
} ; W}'WA  
?nKF6 f  
下面总的结构就有了: tK%c@gGU9  
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。 <EO<x D=:  
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。 ~2_lp^Y  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 'PWQnt_U  
至此链式操作完美实现。 s4T}Bs r  
+7}iu/B!9  
h?,\(KjP#  
七. 问题3 hF&}lPVtv  
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。 iz"3\{aN  
(!?K7<Jv  
template < typename T1, typename T2 > )yxT+g2!  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const IJU0[EA]F  
  { H]#Rg`~n  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); l)+:4N?iVv  
} .>6 Wv0  
EqM;LgE=  
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: F:37MUQi  
2)/NFZ  
template < typename T1, typename T2 > bb=uF1  
struct result_2 F#+.>!  
  { Ey&aB YR  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; 84&XW  
} ; ~y0R'oi  
uL?vG6% ^1  
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? t0m*PJcF  
这个差事就留给了holder自己。 W$?e<@  
    5@u~3jPd  
^O%9yEo  
template < int Order > .gYt0raSY  
class holder; '5H4z7)  
template <> K3p@$3hQ  
class holder < 1 > +3^NaY`Y  
  { M2T|"Q"=  
public : [B6DC`M  
template < typename T > nwM)K  
  struct result_1 h ; kfh.  
  { )%JD8;[Jq  
  typedef T & result; <`g3(?   
} ; q^bO*bv  
template < typename T1, typename T2 > );}t&}  
  struct result_2 SQ#7PKH  
  { mrZ`Lm#>pS  
  typedef T1 & result;  ,-rB=|w  
} ; ]HvZ$  
template < typename T > 5 d ;|=K  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const r[HT9  
  { w+f=RHX"{  
  return (T & )r; O]nT>;PXX  
} QD<eQsvV  
template < typename T1, typename T2 > jQtSwVDr  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const :%tuNJjj  
  { d\]O'U)s  
  return (T1 & )r1; Bh`IXu  
} R,Ml&4pZ}  
} ; if~rp-\P  
68 x}w Ae  
template <> MTmO>V&O  
class holder < 2 > q a!RH]B3  
  { d bO#  
public : YBSl-G'  
template < typename T > d\Jji 6W  
  struct result_1 lfS;?~W0k  
  { !dv-8C$U  
  typedef T & result; Hq xK\m%,.  
} ;  *W^=XbG  
template < typename T1, typename T2 > O{n<WQd{CY  
  struct result_2 %2yAvGa1  
  { D<nxr~pQ  
  typedef T2 & result; d=e{]MG(  
} ; .C5@QKU  
template < typename T > a c6*v49  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const ~Fx&)kegTo  
  { iVeQ]k(u  
  return (T & )r; ="B n=>  
} .5g}rxO8  
template < typename T1, typename T2 > 7c::Qf[|  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const !Z/$}xxj  
  { H`D f  
  return (T2 & )r2; s)tpr   
} $^Ca: duk  
} ; /2h][zrZ[.  
G?[-cNdk  
%N{sD[^  
新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。 QGPR.<D)B  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: !0dX@V'r  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: @)z*BmP  
;E's4jWq  
return l(i, j) = r(i, j); _0]QS4a][c  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) uL>:tb  
eycV@|6u*  
  return ( int & )i; jYdV?B  
  return ( int & )j; 8vJdf9pB*  
最后执行i = j; m"-G6BKS  
可见,参数被正确的选择了。 :r39wFi  
I*c;hfu  
BkT-m'I?  
Opry`}5h  
CZfE |T~  
八. 中期总结 b"P&+c  
目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事: `Qq/ F]  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 -kc(u1!  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 qC.i6IL  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor 0Bu*g LY  
kJeu40oN  
6J;i,/ky  
 h,hL?imD  
1(pjVz&  
,cS0  
九. 简化 3k{c$x}  
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。 ._ih$=   
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 L?.7\a@  
首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种: _3U|2(E  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 l4Y1(  
  +-*/&|^等 "7?t)FOo  
2. 返回引用。 !VNbj\Bp  
  =,各种复合赋值等 2H>aC wfX  
3. 返回固定类型。 H%~Q?4  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) 6JWGu/A  
4. 原样返回。 U6a z hi&,  
  operator, !5E9sk{)  
5. 返回解引用的类型。 *2#FRA#q  
  operator*(单目) P#F_>GB  
6. 返回地址。 q]+)c2M  
  operator&(单目) i;avwP<0  
7. 下表访问返回类型。 S[.5n]  
  operator[] *JS"(. '(  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 i^/Di Wdyf  
  operator<<和operator>> .h!9wGi`  
r?afv.@L2  
OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。 @e={Wy+Vm(  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: uOb2npPj  
)BB%4=u@~.  
template < typename Left > Vs|sw  
struct value_return 4[xA- \  
  { :@WLGK*u.  
template < typename T > Fu mn9  
  struct result_1 @92gb$xT  
  { uc\.oG;~q  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; wmiafBA e  
} ; Es~DHX  
>&[3  
template < typename T1, typename T2 > Q~h6J*  
  struct result_2 QglYU  
  { _&K\D p&@  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; gTuX *7w  
} ; XX:q|?6_ 4  
} ; V-:`+&S{^  
9kUV1?  
Gzj3Ka  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait { $X X  
Jtpa@!M  
下面我们来剥离functor中的operator() \ bC}&Iz6  
首先operator里面的代码全是下面的形式: Kj=;>u  
8`DO[Z  
return l(t) op r(t) pB[%:w/@l:  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) SUo^c1)G  
return op l(t) <gR`)YF7  
return op l(t1, t2) :(+]b  
return l(t) op b%<164i  
return l(t1, t2) op  srvYAAE  
return l(t)[r(t)] | [p68v>  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] "zXGp7Q'#  
Ys)+9yPPn  
很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式: _>;&-e  
单目: return f(l(t), r(t)); Mo~ki"9.  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); v^;-@ddr  
双目: return f(l(t)); vB=;_=^i 1  
return f(l(t1, t2)); $e>/?Ss  
下面就是f的实现,以operator/为例 Cv0&prt  
QZ?O;K1|y  
struct meta_divide H 'D#s;SlR  
  { HqB|SWyK  
template < typename T1, typename T2 > VVgsLQd  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) yW[L,N7d  
  { Jm%mm SYK  
  return t1 / t2; ofVEao  
} OA!R5sOz"  
} ; vP-3j  
VPdwSW[eM  
这个工作可以让宏来做: @pTD{OW?  
SHytyd  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ Q +R3H,  
template < typename T1, typename T2 > \ *O!T!J  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; >pN;J)H  
以后可以直接用  7N!tp,?  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) _w\Y{(k  
来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数 q"P5,:W  
(ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。) Q%+ }  
#aj|vox}  
Ii,~HH  
下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体 ~:2&/MOP?  
C{DlcZ<  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > 9e0C3+)CY  
class unary_op : public Rettype +SO2M|ru&  
  { C{8i7D  
    Left l; kboizJp  
public : <>SR4  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} Zlr{L]c  
Sb'N];  
template < typename T > ULV)0SB  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const "[#@;{@Gt  
      { Cc@=?  
      return FuncType::execute(l(t)); ]d[Rf$>vu0  
    } ^).WW  
(s5<  
    template < typename T1, typename T2 > >6*(}L9  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const KuIBYaK, g  
      { <j{0!J@:  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); XulaPq  
    } aytq4Ts  
} ; X!HDj<  
I/oIcQS!k  
R5m`;hF  
同样还可以申明一个binary_op NG!>7$@RV  
14mXx}O  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > N>Vacc_[  
class binary_op : public Rettype P'-JbPXU  
  { Y')O>C0~  
    Left l; fui4@  
Right r; W`w5jk'0^=  
public : hO5K\QnRL  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} "PZYgl  
pESB Il  
template < typename T > {E;2&d  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const w> Tyk#7lw  
      { IXbdS9,>F  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); k&MlQ2'!<  
    } ?BWHr(J  
M(_^'3u  
    template < typename T1, typename T2 > BM|-GErE  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const <QYCo1_  
      { fO[Rf_  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); Cf.pTYSl  
    } l*F!~J3  
} ; HXD*zv@ *6  
#citwMW  
l,imT$u  
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 #]5&mKi  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 y%{*uH}SL  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) qk_p}l-F1  
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。 %GVEY  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! [ c ~LY4:  
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。。。 [$hptQv  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 3g?MEM~  
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) ${jA+L<J  
下面是修改过的unary_op fo/ D3  
yq/[/*7^  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > Nm H}"ndv+  
class unary_op }9L 40)8  
  { w/lXZg  
Left l; p_rN1W Dd'  
  7yMieUF  
public : OVDMC4K2z!  
:6 Hxxh  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} ;J,,f1Vw  
g_rA_~dh  
template < typename T > e8~62O^  
  struct result_1 9f@#SB_H  
  { 30sC4}   
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; fK)ZJ_?w,@  
} ; y8<lp+  
c,6<7  
template < typename T1, typename T2 > sh',"S#=@  
  struct result_2 L#t-KLJ  
  { o{ ,ba~$.w  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; R-g>W  
} ; M!xm1-,[  
DiZ!c "$  
template < typename T1, typename T2 > 7i-W*Mb:  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const <Z\MZ&{k{*  
  { C5:dO\?O  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); [JX}1%NA  
} M9uH&CD6U  
ef;& Y>/  
template < typename T > 'DL;c@}37  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const q3,P|&T  
  { q;1VF;<"vH  
  return OpClass::execute(lt(t)); oiTMP`Y  
} )z ?&" I  
902!M65[rG  
} ; +Op%,,Db  
>)AE |j`  
/o<}]]YBF  
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 8I5VrT  
好啦,现在才真正完美了。 |1_$! p  
现在在picker里面就可以这么添加了: w*&n(zJF>  
<2o.,2?G  
template < typename Right > g(@$uJ  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const ^Ff~j&L@{  
  { y]z)jqX<  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); f^[{k {t  
} ="#:=i]  
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。 Y\z^\k  
,p[\fT($]  
nJ'>#9~a'>  
VurP1@e&  
`&|l;zsS  
十. bind (/9.+V_  
既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。 Ovaj":L  
先来分析一下一段例子 +eV4g2w)  
jza}-=&+e  
}\`-G+i{W  
int foo( int x, int y) { return x - y;} *0Wi^f  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 H}jK3;8E  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 1A`?y& Ll  
可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。 6]@|7|N>X  
我们来写个简单的。 i-i}`oN  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现:  MrKU,-  
对于函数对象类的版本: |mQtjo  
)"pxry4v7J  
template < typename Func > <6}f2^  
struct functor_trait c]g<XVI  
  { >'2w\Uk~:  
typedef typename Func::result_type result_type; UgnsV*e&  
} ; W[1f]w3  
对于无参数函数的版本: PtPGi^  
Dj,+t+|  
template < typename Ret > &G7)s%q  
struct functor_trait < Ret ( * )() > w{:Oa7_A  
  { XoH[MJC  
typedef Ret result_type; +}`O^#<qLX  
} ; <QkN}+B=  
对于单参数函数的版本: V~]'+A q>  
n&3iv ^  
template < typename Ret, typename V1 > Gw\G+T?M-  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > 'sjJSc  
  { 9GtVI^]  
typedef Ret result_type; RV#uy]  
} ; Zs3]|bUR  
对于双参数函数的版本: ! 6p)t[s  
>DL-Q\U  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > >F\rBc&  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > .Kh(F 6 s  
  { ok\/5oz  
typedef Ret result_type; ?;.1fJU>  
} ; sjkKaid  
等等。。。 02# b:  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy FB =  
^qId]s  
template < typename Func > qV,$bw  
struct func_return qy42Y/8'  
  { Zjp5\+hHV  
template < typename T > eJ=Y6;d$  
  struct result_1 u\1Wkxj  
  { iRj x];:Vu  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; d4/`:?w  
} ; KWigMh\r  
Z#TgFQ3u  
template < typename T1, typename T2 > }eDX8b8emA  
  struct result_2 _OknP2E  
  { Z:B Y*#B  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; c&Su d, &  
} ; D $CY:@  
} ; YCB 3  
qK6  uU9z  
32-3C6f@oZ  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 bKt3x+x(  
vVAZSR#  
template < typename Func, typename aPicker > m[xf./@f{  
class binder_1 h@>rjeY@  
  { 6ImV5^l  
Func fn; &;@b&p+  
aPicker pk; $ Op/5j  
public : {^$"/hj  
VQ,\O  
template < typename T > 1:;&wf  
  struct result_1 LnRi+n[@7  
  { A]SB c2   
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; !7Nz W7j  
} ; xBI"{nGoN  
8#Z\}gGz  
template < typename T1, typename T2 > %dk$K!5D0  
  struct result_2 "za*$DU  
  { k0 e|8g X  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; #Mem2cz  
} ; gH{\y5%rO  
[>Kxm  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} zk 'e6  
7dg 5HH  
template < typename T > B=Jd%Av  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const &A5[C{x  
  { Jn:GA@[I  
  return fn(pk(t)); 3d)+44G_)  
} {R{%Z  
template < typename T1, typename T2 > : .w'gU_  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ]kplb0`  
  { 4;c_%=cU  
  return fn(pk(t1, t2)); S5pP"&I[  
} u, SX`6%  
} ; 8DS5<  
knK=ENf;e  
;'18  
一目了然不是么? 1\608~ZH  
最后实现bind "6NNId|Y  
M"$RtS|h  
]MA)=' ~  
template < typename Func, typename aPicker > DwrCysIK  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) 'm!1 1Phe  
  { x]J-q5  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); &\]f!'jV  
} \=G Xe.}4d  
~z1KD)^   
2个以上参数的bind可以同理实现。 U/&qV"Ih  
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。 VQNH@g^gqr  
]zMBZs  
十一. phoenix }?qnwx.  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: .HyiPx3^  
K~ /V  
for_each(v.begin(), v.end(), ']6#7NU  
( UUEDCtF)  
do_ cCbr-Z&  
[ cp?P@-  
  cout << _1 <<   " , " z?_}+  
] 0_zSQn9c  
.while_( -- _1), AA& dZjz  
cout << var( " \n " ) MLIQ 8=  
) C<=p"pWw  
); y`@4n.Q  
B l/e>@M  
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: z` ?xS  
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 2u;fT{(  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 YIk6:W{  
那么我们就照着这个思路来实现吧: jeBj   
@k #y-/~?  
oJu4vGy0  
template < typename Cond, typename Actor > r~Ubgd ]U  
class do_while rMFZ#38d  
  { Y(yJ|y&  
Cond cd; i\z0{;f|GX  
Actor act; PaeafL65=  
public : BH*]OXW\  
template < typename T > .&Gtw _  
  struct result_1 PWD]qtr  
  { :8L61d2(  
  typedef int result_type; gV44PI6h  
} ; R]s jG <  
GQ)cUrXQz  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} m)RxV@  
b2f2WY |z>  
template < typename T > VM|)\?Q  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const .MPOUo/e  
  { ,F9wc<V8  
  do p[VCt" j  
    { EGr5xR-  
  act(t); k+G4<qw  
  } vlyNQ7"%  
  while (cd(t)); CKt~#$ I%  
  return   0 ; h?tV>x/Fu  
} VzM@DM]=~  
} ; ^g){)rz|  
p;Ok.cXVp  
0 S8{VZpy  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator().  !3M!p&  
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。 95&sFT C  
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。 J 2~B<=V  
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。 4i&!V9@:  
下面就是产生这个functor的类: pR7G/]U$A  
ct/THq  
Z$K%@q,10+  
template < typename Actor > "Ksd9,J\b  
class do_while_actor ! m5\w>  
  { Cu<ojN- $  
Actor act; .z7f_KX^  
public : pnb$lpxt  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} /!8:/7r+W  
F qyJ*W\1  
template < typename Cond > dsoRPX']=  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; 'N/%SRk  
} ; JkEQ@x  
8>+eGz|  
dM.Ow!j  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 $4) g uG)  
最后,是那个do_ m,fr?d/;  
Qnc S&  
E0Xu9IW/A  
class do_while_invoker L| qY  
  { ArKrsI#H-  
public : zMg^2{0L  
template < typename Actor > OU=IV;V{  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const Dp'af4+%$  
  { ;b2>y>?[  
  return do_while_actor < Actor > (act); ~i {)J  
} TU6EE  
} do_; ~a)2 0  
r|$g((g  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? "d*  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 dQ o$^?  
最后来说说怎么处理break和continue ht!:e>z&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。 goWt!,&f  
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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