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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda K2nq2Gbn  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 N J:]jd  
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, I%%\;Dy  
VY<v?Of i-  
: QSlctW  
CZE5RzG  
  class filler t)g1ICt  
  { Zb-TCS+3l  
public : &9PzBc  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} xuO5|{h  
} ; N-jFA8n  
TJ7on.;  
zm2&\8J  
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: a}#[mw@m=  
 <VB  
*rp@`W5  
wQb")3dw  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); 2tC ep  
g]iWD;61  
/fA:Fnv  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 m\U@L+L  
?nrd$,  
~^" cNv  
;E:ra_l  
二. 战前分析 ?v#t{e0eQ  
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。 MR%M[SK1  
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 Rb<aCX  
Kr=DoQ."d8  
N:0/8jmmO  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); nk1(/~`  
  /* --------------------------------------------- */ 9%oLv25{)  
vector < int *> vp( 10 ); xBG&ZM4"^f  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); /#9O{)  
/* --------------------------------------------- */ HoymGU`w  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); M]jzbJ3Q  
/* --------------------------------------------- */ $ePAsJ  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); ~6!=_"  
  /* --------------------------------------------- */ ?)Z~H,Q(z  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); R_uA!MoLs  
/* --------------------------------------------- */ {~16j"  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); {i~qm4+o  
v;el= D  
INW8Q`[F  
,f$A5RN  
看了之后,我们可以思考一些问题: Qz{:m  
1._1, _2是什么? !fwLC"QC  
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。 Xo(K*eIN  
2._1 = 1是在做什么? 6 )0$UW  
既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。 WXNJc  
Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。 nfy"M),et  
8_U*_I7(  
dSsMa3X[n  
三. 动工 zi2hi9A  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: #$K\:V+ 4  
P`[6IS#\S  
#1z}~1-  
$]\N/}1v  
template < typename T > ]5x N^7_!j  
class assignment KmEm  
  { 7\JRHw  
T value; p}R)qz-=5U  
public : PLg`\|  
assignment( const T & v) : value(v) {} `zC_?+  
template < typename T2 > p4<&NMG  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } )oG_x{  
} ; |?V6__9  
T$GhE  
r4Pm i  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 3?Bq((  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment vwZ2kk!|i  
qB3 SQ:y  
n0@e%=H)I  
L\nWhmwl  
  class holder tLS5yT/  
  { L2P~moVIi  
public : O]m,zk  
template < typename T > Sq-mH=rs]  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const s=~r. x  
  { r@"Vbq%  
  return assignment < T > (t); _R]la&^2F\  
} q<r{ps  
} ; 7O;v5k~iQ  
u_e}m>[S  
*<x EM-  
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: /JtKn*?}:>  
]^VC@$\)+  
  static holder _1; zvdtP'&uj  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 a5?Rj~h!<  
Pf]6'?kQ  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); 3VB{Qj  
而不用手动写一个函数对象。 -2K`:}\y&  
4tCyd5u a8  
8D)*~C'85E  
6Ei>VcN4a  
四. 问题分析 $?(fiFC  
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。 ss236&  
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。 x76<u:  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 '2/48j X5  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 }7X85@jC  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 ]|Vm*zO  
NL0X =i  
五. 问题1:一致性 %z`bu2  
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?| <{3VK  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 :I+%v  
fHb0pp\[.  
struct holder Y=x]'3}^  
  { 7zgU>$i  
  // $a(wM1S4  
  template < typename T > [FAoC3 k-h  
T &   operator ()( const T & r) const -_%n\#  
  { kJlRdt2  
  return (T & )r; U"aFi  
} F4e<=R  
} ; d; oaG (e  
H^B/ '#mO  
这样的话assignment也必须相应改动: hoO8s#0ED  
$0AN5 |`g\  
template < typename Left, typename Right > S3P;@Rm  
class assignment zK}$W73W^  
  { !HY+6!hk  
Left l; 1$q SbQ  
Right r; {E@Vh  
public : `V$i*{c:#  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} FlrLXTx0  
template < typename T2 > X@\rg}kP  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } x!tCK47Yq  
} ; yg5Ik{  
JyjS#BWi  
同时,holder的operator=也需要改动: RoJ{ ou@cs  
&`Z>zT}  
template < typename T > w6qx  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const rKg5?.  
  { <Ktx*(D  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); R3jhq3F\Y  
} wx>BNlT@?  
5WP)na6"  
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。 |*fGG?}  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 V'mQ {[{R  
C^2Tql  
return l(rhs) = r; \.POb5]p0  
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。 /U`"Xx  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: $eCxpb..  
{Ymn_   
template < typename Tp > 2VrF~+  
class constant_t A]WU*GL2H  
  { Zyu4!  
  const Tp t; Eii)zo8Xd  
public : `$AX!,<!G  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} H CZ#7Z  
template < typename T > Vge9AH:op  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const \{\*h/m  
  { MIsjTKE  
  return t; q#xoM1  
} GASDkVoij  
} ; $GSn#} yz  
^Cst4=:W  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 !.?2zp~  
下面就可以修改holder的operator=了 3T'9_v[Y  
JpcG5gX^B  
template < typename T > p[!&D}&6h  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const i ?%;s5<  
  { jav7V"$  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); kOfbO'O9  
} q3z<v:=1y  
[O2xE037h`  
同时也要修改assignment的operator() ,gVA^]eDh  
0B>hVaj>-  
template < typename T2 > @dvlSqm)  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } 2y>~<S  
现在代码看起来就很一致了。 D. fP Hq  
i/6(~v  
六. 问题2:链式操作 bz[U<  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 C?fd.2#U  
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。 [6`8^-}?  
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。 ^a0{"|Lq  
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。 }u5/  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct hbl:~O&a/  
H{x'I@+  
template < typename T > % r`hW \4{  
struct result_1  TTZb.  
  { C*a>B,H  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; ]u?|3y^ (  
} ;  _/;vsQB  
ve49m%NQ  
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: bJ4})P&  
*P7 H=Yf&  
template < typename T > h64<F3}  
struct   ref !i,Eo-[Z  
  { 4@AY~"dq  
typedef T & reference; i%_W{;e  
} ; pZ,=iqr  
template < typename T > r7+"i9  
struct   ref < T &> j^;f {0f  
  { I<L  
typedef T & reference; JfGU3d*c  
} ; -GJ~xcf0  
1YV ;pEw3w  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: 0/5 a3-3{  
++w7jVi9  
template < typename T >  ?12[8   
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const ^hr^f;N  
  { XD%@Y~>+  
  return l(t) = r(t); mM0VUSy  
} S~()A*5  
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。 wX Z"}uT<}  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 G8z.JX-7g  
"m,)3zND3  
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 R&KFF'%  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: &OQ37(<_  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 _JNSl2  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 s;e%*4  
最后的布局是: w%~UuJ#i  
                Add JN)@bP  
              /   \ `yJ3"{uO  
            Divide   5 h]T  
            /   \ 0`UI^Y~Q  
          _1     3 I!1|);li  
似乎一切都解决了?不。 _zt)c!  
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。 OIJNOuI  
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。  PgI H(  
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: Iz^h| n  
6i'GM`>w  
template < typename Right > o1lhVM`15  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const ) rw!. )  
Right & rt) const xs,,)jF(u  
  { CoZOKRoaH  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); o]/*YaB2>  
} >n$V1U&/  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 VJbsM1y M  
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。 Yw=7(}  
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。 c||EXFS}O  
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。 XX&4OV,^%D  
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。 nl<TM96  
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? |?A:[C#X  
正解,让picker做基类确实不是一个好主意。反过来,让picker继承functor却是一个不错的方法。下面是picker的声明: X!,huB^i  
OD[q u  
template < class Action > 3Gi^TXE]  
class picker : public Action =sZ58xA  
  { )hG4,0hv&  
public : .ni<'  
picker( const Action & act) : Action(act) {} =EFCd=i  
  // all the operator overloaded v}\4/u  
} ; _4,/uG|a O  
tE'^O< K  
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。 DpQ\q;  
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: sbv2*fno5  
59Lc-JJ  
template < typename Right > p{|!LcSU$2  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const W_.WMbT  
  {  )OHGg  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); w1Txz4JqB  
} ?_ 476A  
!,lk>j.V  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > C&|K7Zp0v  
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。 BTc }Kfae  
\uPyvA =  
template < typename T >   struct picker_maker 8;Zz25*  
  { |PtfG2Ty?  
typedef picker < constant_t < T >   > result; y>^FKN/  
} ; 7+9o<j@@o  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > HK NT. a  
  { gFpub_  
typedef picker < T > result; ]*?lgwE  
} ; y0f:N U  
R_W6}  
下面总的结构就有了: :W^\ } UX4  
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。 CY~ S{w  
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。 D*&#}c,*  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 GJ5R <f9I  
至此链式操作完美实现。 s Poh\n  
n&l(aRoyx  
?wP/l  
七. 问题3 `G0k)eW  
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。 Um^4[rl:#g  
9;7Gzr6A"  
template < typename T1, typename T2 > O!!N@Q2g  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const j*\oK@  
  { 40%fOu,u`  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); [*C%u_h  
} gLm,;'h%u  
x8w l  
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: 2##;[  
*8r^!(Kj  
template < typename T1, typename T2 > f$76p!pDa  
struct result_2 Vy=P*  
  { 3n,jrX75u  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; FI,K 0sO/|  
} ; jB<B_"  
oN2#Jh%dH  
显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢? xkCM*5:  
这个差事就留给了holder自己。 /!?b&N/d)  
    EHy15RL  
D V\7KKJE  
template < int Order > Mz6\T'rC  
class holder; X1HEeJ|  
template <> }.a{;{y  
class holder < 1 > i#98KzE  
  { '_b3m2I.G  
public : R_D&"&   
template < typename T > C$p012D1  
  struct result_1 $DXO7;#  
  { 5tyA{&Ao  
  typedef T & result; $K.DLqDt  
} ;  ZC]|s[  
template < typename T1, typename T2 > 6f2?)jOW^N  
  struct result_2 et2;{Tb,5  
  { X%mga~fB  
  typedef T1 & result; %~I&T". iC  
} ; |8pSMgN  
template < typename T > denxcDFu/~  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const {#st>%i  
  { qfG:v Tm  
  return (T & )r; NE.h/+4  
}  v%$l(  
template < typename T1, typename T2 > OK)>QGl  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const ?wu@+  
  { {yv_Ni*6!  
  return (T1 & )r1; 8 :WN@  
} )RN3Oz@H  
} ; =igTY1|af  
[;yKbw!C  
template <> X!:J1'FE  
class holder < 2 > &\I<j\F2/  
  { m.rV1#AI  
public : i}:hmy'  
template < typename T > L[ZS17 ;*  
  struct result_1 +m]-)  
  { '<3h8\"  
  typedef T & result; ,ss"s3  
} ; 'z^'+}iyv  
template < typename T1, typename T2 > Ypl;jkHP  
  struct result_2 ^^&H:q  
  {  LtH j  
  typedef T2 & result; 9% C]s  
} ; T ay226  
template < typename T > Auc&dpW  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const 'Kk/ J+6U  
  { l9C `:g  
  return (T & )r; gyq6LRb  
} CuK>1_Dq  
template < typename T1, typename T2 > Fm=jgt3wv8  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const Zr1"'+-  
  { (u ^8=#  
  return (T2 & )r2; r&Nh>6<&/  
} YO-B|f  
} ; Ux1j+}y  
-8l(eDm"m  
Gk+R, :  
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> >。 YzQ(\._s  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: `y61Bz  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: ZJW8S  
)Nqx=ms[(!  
return l(i, j) = r(i, j); |{(JUXo6K  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) VQ,5&-9Y3  
unc6 V%  
  return ( int & )i; 0ETT@/)]z  
  return ( int & )j; Vpp$yM&?  
最后执行i = j; |JR`" nF`  
可见,参数被正确的选择了。 4i.&geX A.  
l?$X.Cw X  
0<:rp]<,  
1) K<x  
O'B3sy  
八. 中期总结 sxA]o|  
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: jygUf|  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 M"W#_wY;  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 [T4{K &  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor `q\F C[W  
)Nx*T9!Q  
BJ]L@L%  
bDIhI}P  
*Gv:N6  
(^W :f{  
九. 简化 `),U+  
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。 V~#5^PF{  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 =BN<)f^*s  
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: U\, N  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 n^$Q^[:Z  
  +-*/&|^等 GFE3p  
2. 返回引用。 [kpQ:'P3  
  =,各种复合赋值等 [qV/&t|O*h  
3. 返回固定类型。 l%('5oz@\  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) KPDJ$,:  
4. 原样返回。 ?u&|'ASo  
  operator, }f_@@#KB?  
5. 返回解引用的类型。 #g@4c3um|  
  operator*(单目) a#+$.e5  
6. 返回地址。 wSCI?  
  operator&(单目) h5T~dGRlR  
7. 下表访问返回类型。 h8%QF'C  
  operator[] g"Hl 30o  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 <+r~?X_  
  operator<<和operator>> p5OoDo  
`Ix`/k}  
OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。 K@DFu5  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: |OAiHSW"V  
BMQ4i&kF|  
template < typename Left > ~N}Zr$D  
struct value_return 4,W,E4 7  
  { J!RRG~  
template < typename T > }@jJv||  
  struct result_1 qhG2j;  
  { ReD]M@;  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; "[k>pzl6  
} ; yMM2us#*+q  
G;#xcld  
template < typename T1, typename T2 > DF-PBVfpu  
  struct result_2 Vv5T(~   
  { <KtL,a=2+  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; \p}GW  
} ; k >.U!  
} ; E_$nsM8?  
~ArRD-_t  
a%a0/!U[  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait b;*'j9ly  
9bRUN<  
下面我们来剥离functor中的operator() /*e<r6  
首先operator里面的代码全是下面的形式: [-"ZuUG  
:6%ivS  
return l(t) op r(t) IO7gq+  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) A /c  
return op l(t) /E{tNd^S  
return op l(t1, t2) LkK&<z  
return l(t) op g,o46`6"  
return l(t1, t2) op G#f3 WpD  
return l(t)[r(t)] X{i>Q_8>  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] hyJ&~i0P{J  
R=48:XG3/K  
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: fWWB]h  
单目: return f(l(t), r(t)); GV ) "[O  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); }#M>CNi'PU  
双目: return f(l(t)); #H |p)2k  
return f(l(t1, t2)); z19%!k  
下面就是f的实现,以operator/为例 C|g1:#0  
]oz>/\!  
struct meta_divide wxBZ+UP_  
  { xzfugW  
template < typename T1, typename T2 > XV4aR3n{Q  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) }X=c|]6i^  
  { #PPHxh*S  
  return t1 / t2; *wX[zO+o  
} )MTf  
} ; yP} |8x  
_ MB/p  
这个工作可以让宏来做: kef% 5B  
0 |?N  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ 1^GRUbOU[  
template < typename T1, typename T2 > \ @q># ]8  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; xQzW6H|  
以后可以直接用 lgK5E *^  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) %|:j=/_  
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 K5^zu`19  
(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。。。) LH @B\ mS  
iFcSz  
bUM4^m  
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 5A 5t  
 @e\ @EW  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > _\,lv \u  
class unary_op : public Rettype [h&s<<# D  
  { <tsexsw  
    Left l; i| ,}y`C#  
public : H"Hl~~U  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} l= Jw6F+5  
pV\> ?  
template < typename T > Z-_Xt^N  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const .!lLj1?p  
      { a+O?bO  
      return FuncType::execute(l(t)); 73]t5=D:  
    } y0?HZ Xq  
(|<+yQ,@>  
    template < typename T1, typename T2 > cH:&S=>h  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const kz("LI]  
      { pXBh^  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); agruS'c g  
    } `(P71T  
} ; x;} 25A|  
31#jLWY'0  
UmMu|`  
同样还可以申明一个binary_op nra)t|m  
-k2|`t _  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > ?|}qT05  
class binary_op : public Rettype 7h41E#  
  { 9B83HV4J  
    Left l; (Jj xrZ+L  
Right r; 9` VY)"rJ  
public : :9x]5;ma  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} i-p,x0th  
f w)tWJVD  
template < typename T > ]c|JxgU  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const @8aV*zjB  
      { 7i02M~*uS  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); 08k  
    } Qgf|obrEi6  
&m9= q|;m  
    template < typename T1, typename T2 > BXxJra/V  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const xb9^WvV  
      { 4f ~q$Sf]<  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); KjF8T7%  
    } %gSmOW2.c^  
} ; aM#xy6:XG  
JX&%5sn(  
v^p* l0r6:  
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 U#PgkP[4  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 i$ hWX4L  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) QR~4Fe  
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。 T/%Y_.NtU  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! i|/G!ht^e  
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。。。 %Q.M& U  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 ER[$TH&  
这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan) 4OO^%`=)M'  
下面是修改过的unary_op 2\|sXC  
2,Z@<  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > K$:btWSm  
class unary_op >){}nlQf  
  { v6! `H  
Left l; -!M>;M@  
  I4UsDs*BD  
public : d>#X+;-k  
g1y@z8Z{  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} O ]-8 %  
K*1]P ar;  
template < typename T > Ic&YiATj  
  struct result_1 IeA/<'U s  
  { Ro<5c_k  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; L >hLYIW  
} ; 3KkJQ5a  
R `ob;>[Q  
template < typename T1, typename T2 > /S^>06{-+  
  struct result_2 ^HT vw~]5  
  { |m*l/@1  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; >lek@euqw  
} ; I)r6*|mz  
e85E+S%  
template < typename T1, typename T2 > MAX?,- x  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const KZ65# UVX  
  { JP ;SO  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); b{x/V9&|  
} )/OIzbA3#  
[{& OcEf  
template < typename T > >>y\idg&:  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ]z=dRq  
  { N6S@e\*  
  return OpClass::execute(lt(t)); C+t|fSJ  
} Z3u6m0!  
'%TD#!a  
} ; dPV<:uO  
={6vShG)m  
KRP6b:+4L  
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|vBr  
好啦,现在才真正完美了。 Klu0m~X@  
现在在picker里面就可以这么添加了: I?\P^f  
v9f%IE4fX  
template < typename Right > d5{RIM|  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const DM\pi9<m  
  {  ggfCfn  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); BPOT!-  
} <@4V G  
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。 UQ)^`Zj  
am| 81)|a  
8QI+O`  
dV*9bDkM/  
]a*26AbU+  
十. bind 20Jlf?  
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。 ! 8Ro5),  
先来分析一下一段例子 q 4Ok$~"I  
}h3[QUVf%  
J~ *>pp#U  
int foo( int x, int y) { return x - y;} )W vOa] :  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 QMDkkNK  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 s~5rP:  
可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。 9c0  
我们来写个简单的。 R-4#y%k<  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: <p` F/p-  
对于函数对象类的版本: sYk#XNH  
!9V; 8g  
template < typename Func > VPVg \K{  
struct functor_trait CSNz8 y  
  { &*Kk> 4  
typedef typename Func::result_type result_type; Q } 0_}W  
} ; w`=XoYQl~*  
对于无参数函数的版本: #??[;xjs!  
3?!c<^"e  
template < typename Ret > 7o7FW=^  
struct functor_trait < Ret ( * )() > E429<LQI/  
  { 3_{rXtT)'  
typedef Ret result_type; usi3z9P>n  
} ; Y|KT3  
对于单参数函数的版本: Cw5 B p9  
nLrCy5R:  
template < typename Ret, typename V1 > @j(2tJ,w  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > 6"r _Y7%  
  { -BwZ  
typedef Ret result_type; ,~Lx7 5{  
} ; (H]NL   
对于双参数函数的版本: DW)81*~g  
9R[P pE''  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > h`p=~u +  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > QUz4 Kt  
  { cF"}}c1*M  
typedef Ret result_type; q$<VLrx  
} ; $KoGh_h   
等等。。。 YYe=E,q  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy -V'Y^Df  
|#(y?! A^  
template < typename Func > cCG!X%9  
struct func_return _.m|Ml,`{  
  { D'UIxc8  
template < typename T >  |vBy=:  
  struct result_1 ~*tn|?%  
  { |2jA4C2L}  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; nHLMF7\  
} ; sWVapu p?  
&hM7y7  
template < typename T1, typename T2 > 9!dG Xq  
  struct result_2 >``  
  { [[ll4|  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; TFXKCl  
} ; $+U 6c~^^  
} ; E$v!Z;A  
I 6L3M\+-  
iBY16_q  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 j:HIcCp  
z)u\(W*\iA  
template < typename Func, typename aPicker > 8rLhOA  
class binder_1 6R#igLm  
  { 12tAx3p  
Func fn; IGA4"\s  
aPicker pk; n3\~H9  
public : q{xF7}i  
JL7;l0#  
template < typename T > Y/L*0 M.<  
  struct result_1 =8Z-ORW51  
  { jK{qw  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; ]na$n[T/I  
} ; NBw{  
4Q,|7@  
template < typename T1, typename T2 > n8z++ T&  
  struct result_2 2r@9|}La  
  { sy(.p^Z  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; ]L k- -\  
} ; e?KzT5j:  
^SIA%S3  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} vm =d?*cR  
\9R=fA18  
template < typename T > *y|zF6  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const y#/P||PM  
  { E<@N4%K_Q  
  return fn(pk(t)); -'^:+FU  
} ,}l|_GGj  
template < typename T1, typename T2 > ;Qq7@(2y  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const $gCN[%+j  
  { *bzqH2h8  
  return fn(pk(t1, t2)); qXoq< |  
} R.YUUXT  
} ; sg4(@>  
nZEew .T:6  
&<- S-e  
一目了然不是么? UUGX@  
最后实现bind FgMQ=O2  
xZVZYvC,t  
$dsLU5]1o  
template < typename Func, typename aPicker > /RWD\u<l  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) I [n|#N  
  { Rt@O@oDI  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); ` ^;J<l  
} tY#Zl 54~{  
`w)yR>lqh  
2个以上参数的bind可以同理实现。 <s$Jj><  
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。 zd{sw}  
p!\ GJ a",  
十一. phoenix jI9#OEH_g  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: |fo#pwX  
$Xqc'4YOZ  
for_each(v.begin(), v.end(), & s:\t L  
( Yaz/L)Y;R  
do_ U6YHq2<  
[ \$gA2r  
  cout << _1 <<   " , " wZ=@0al  
] #oN}DP  
.while_( -- _1), A.~wgJDO  
cout << var( " \n " ) j' b0sve|?  
) {e0(M*u  
); z|zEsDh;  
Q(4~r+  
是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧:  %\~U>3Q  
首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor . "7-f]!  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 G9@5 !-  
那么我们就照着这个思路来实现吧: ?6h~P:n.  
n3$u9!|P  
3#eAXIW[  
template < typename Cond, typename Actor > -vc ,O77z"  
class do_while +x<OyjY5?]  
  { L^K,YlNBR  
Cond cd; bgkBgugZhX  
Actor act; :m>Vp  
public : 86a,J3C[  
template < typename T > hDc2T  
  struct result_1 7\gu; [n  
  { o'8%5 M@  
  typedef int result_type; }rF4M1+B\  
} ; TV`sqKW  
G"".;}AV  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} j3u!lZ}U  
*w/N>:V0p  
template < typename T > N0N%~3  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const !/X>k{  
  { \S{ihS@J  
  do {Z178sik  
    { d<E2=WVB6  
  act(t); U~dqxR"Q  
  } WC b 5  
  while (cd(t)); ?yu@eo  
  return   0 ; <&bBE"U4  
} _rz\[{)  
} ; mP?}h  
QSwT1P'U  
SL +\{V2  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). ]Rxrt~ ZB  
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。  `YO&  
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。 6o*'Q8h  
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。 }9FWtXAU^1  
下面就是产生这个functor的类: D[4%CQ1m  
K??jV&Xor  
?~cO\(TY["  
template < typename Actor > 6X$nZM|g,  
class do_while_actor &%eM  
  { HrT@Df  
Actor act; u`Kc\B Sn  
public : ft0tRv(s:  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} LLMGs: [  
'R99m?"  
template < typename Cond > %/ :&L+q  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; Ds{bYK_y  
} ; ,wy;7T>ODd  
Y@qugQM>  
^N`KT   
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 7e D` is  
最后,是那个do_ n8D'fvY  
a.ijc>K  
;";>7k/}  
class do_while_invoker j)Z0K$z=  
  { \gv-2.,  
public : )Lk2tvr  
template < typename Actor > k?/!`   
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const o ,xy'  
  { ZVit] 3hd  
  return do_while_actor < Actor > (act); ~{N#JOY}Z  
} z]=Ks_7  
} do_; NdRE,HWd?$  
q6x}\$mL  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? :`0,f?cE  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 UQWv)  
最后来说说怎么处理break和continue 6F%6]n  
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。 TGjxy1A  
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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