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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda *r[V[9+y-D  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 0;@>jo6,!  
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, `"[qb ?z  
^"p . 3Hy  
VBix8|  
I|c!:4  
  class filler Xp9I3nd|  
  { )XavhS~Ff  
public : NJE*/_S  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} 6WT3-@d  
} ; TE$6=;  
ZfX$q\7  
UimofFmI%  
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: 7l$ u.[  
9unRMvE u  
{|hg3R~A  
~##FW|N)  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); h@NC#Iod  
|hw.nY]J  
g)^s+Y  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 PuREqa\_[  
[520!JhZY  
\eNB L[  
~  z3J4s  
二. 战前分析 >W8"Ar  
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。 7 s{vou  
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 UO&$1rV  
CEI"p2  
* 30K}&T  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); O=V_ 7I5  
  /* --------------------------------------------- */ RqGX(Iuv  
vector < int *> vp( 10 ); aVHIU3  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); ?RS:I%bL  
/* --------------------------------------------- */ te2vv]W1  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); KcpYHWCa.  
/* --------------------------------------------- */ +|d]\WlJ  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); [.fh2XrVM  
  /* --------------------------------------------- */ qe#5;#  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); GJZjQH-#P  
/* --------------------------------------------- */ bY.VNA  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); ZSK_Lux>  
c'tQA  
(m,H 5  
[ 5}Q  
看了之后,我们可以思考一些问题: Nj3iZD|  
1._1, _2是什么? u%e~a]  
显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。 Pb>/b\&JS  
2._1 = 1是在做什么? YLQ0UeDN'  
既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。 ws5Ue4g|  
Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。 KS93v9|  
3sdL\  
 {Ba&  
三. 动工 y)&K9 I  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: H}5WglV.  
vE'{?C=EM  
<^Vj1s  
:=;{w~D  
template < typename T > }R#W<4:  
class assignment Ve|:k5z  
  { GnW MI1$  
T value; ;j/$%lC  
public : aH{)|?  
assignment( const T & v) : value(v) {} ltgtD k  
template < typename T2 > J??AU0 vh  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } lP`BKc,  
} ; \alV #>J5  
O7VEyQqf5  
C h>F11kC  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 9;U?_   
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment t kj  
Y /_CPY  
dREY m}1  
3r kcIVO  
  class holder `"&Nw,C  
  { A_oZSUrR  
public : $xZ ~bE9  
template < typename T > Pn OWQ8=  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const `L`+`B  
  { {owuYVm  
  return assignment < T > (t); K-C,n~-  
} WV$CZgL  
} ; |} b+$J  
\6&Ml]1  
d6QrB"J`  
由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上: 9m$;C'}Z  
<Pt?N2]A|  
  static holder _1; ZAgXz{!H(  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 Blzvn19'h  
'1ySBl1>  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); g) u%?T  
而不用手动写一个函数对象。 E^F<"mL*  
50N4J  
~SQ xFAto  
~h@@y5<4  
四. 问题分析 0W*{ 1W  
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。 L/tn;0  
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。 7amVnR1f  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 |cma7q}p  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 ,sAAV%" >  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 @Uez2?  
TsaQR2J@  
五. 问题1:一致性 Z*co\ pW  
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?| 11yXI[  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 1W{N6+u  
yKV{V?h?  
struct holder  '/.Dxib  
  { B]"`}jn  
  // ^_bG{du  
  template < typename T > aP  
T &   operator ()( const T & r) const t Y  
  { V[nPTYO4  
  return (T & )r; \QK@wgu  
} S"Cz. bv  
} ; {g%N(2  
+r8bGS]ki  
这样的话assignment也必须相应改动: ,D+ydr  
[#Y L_*p  
template < typename Left, typename Right > H>EM3cFU  
class assignment %MjoY_<:_  
  { {'O><4  
Left l; SO0\d0?u  
Right r; Q[j| 2U  
public : !RmVb}m  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} }%jF!d  
template < typename T2 > R#d~a;j  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } Zok{ndO@|f  
} ; ={:a N)  
.Ix3wR9  
同时,holder的operator=也需要改动: X=$Jp.  
:*''ci  
template < typename T > (G"'Fb6d  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const `Y?VQ~ci>  
  { K.)!qkW-%S  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); n(F!t,S1i  
} r.H`3m.0q  
)r9 9zdUk  
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。 2^WJ1: A  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 d+JK")$9C  
l'+3 6  
return l(rhs) = r; 'c s(gc 0  
在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。 YO7U}6wBt  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: jfxNV2[  
6ZQ |L=Ytp  
template < typename Tp > Q Q3<)i  
class constant_t >j5\J_( ;D  
  { m+Ye`]  
  const Tp t; 7=6:ZSI  
public : q9/v\~m  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} AFz:%m  
template < typename T > s:U:Dv  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const 03 @a G  
  { 5CkG^9  
  return t; K~ eak\=  
} D|LO!,=b  
} ; JtL> mH  
%v0M~J}+  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 XNYA\%:5S  
下面就可以修改holder的operator=了 Hy.u6Jt*/  
A5XMA|2_  
template < typename T > (0$~T}lH  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const }\"EI<$s  
  { 3Zb%-_%j  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); a('0l2e<u9  
} &GP(yj]  
/s\ m V  
同时也要修改assignment的operator() }T?X6LA$I8  
4era5=  
template < typename T2 > ) O0Cz n  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } 8MJJ w;  
现在代码看起来就很一致了。 ;p(h!4E  
@j46Ig4~b  
六. 问题2:链式操作 Y=mr=]q  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 o PSPb(.  
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。 ;.>*O oe&  
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。 Cy~IB [  
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。 |p|Zv H  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct Ds`e-X)O;\  
smn"]K  
template < typename T > MpCPY"WLL  
struct result_1 nQF& ^1n  
  { 11H`WOTQF  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; NdXHpq;  
} ; c+:ZmrP/  
#dauXUKH  
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: .hT>a<  
O =Z}DGa+  
template < typename T > .a%6A#<X  
struct   ref *[Hp&6f  
  { m%HT)`>bg  
typedef T & reference; p*g Fr hm  
} ; 02J/=AC5  
template < typename T > t;8)M $ p  
struct   ref < T &> DzZF*ylQ5P  
  { uF7vba$  
typedef T & reference; t 7Q$  
} ; Y)rK'OY'  
R3>q]  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: }LUvh  
F&M d+2  
template < typename T > xIM,0xM2  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const CNB weM  
  { I,?NYIG"(  
  return l(t) = r(t); %_!/4^smE  
} C;BO6$*_e  
可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。 a"#t'\  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 ;d?BVe?  
'P.y?  
有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么 -)V0D,r$[  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: BZeEZ2"  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 pzF_g- B  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 T\6Qr$t  
最后的布局是: X`8<;l  
                Add A(y6]E!  
              /   \ 1-kuK<KR  
            Divide   5 V3,C5KKk&z  
            /   \ 9jal D X  
          _1     3 `G\ qGllX  
似乎一切都解决了?不。 N*IroT3  
你可以想象一下一个完整的Lambda库,它必然能够重载C++几乎所有的操作符。假设其重载了10个操作符,那么至少会有10个代表这些操作符的functor类。大体上来讲,每一种操作符所对应的functor都应当能够由链式操作产生别的任意一种操作符所对应的functor。(例如:*_1 = 2既是由operator*的functor产生operator=的functor)。可想而知这样一共能产生10*10=100种产生方式。这是对编码的一个大挑战。 %'2P4(  
如何简化这个问题呢?我们不妨假定,任意一种操作符的functor,都能够产生任意一种操作符的functor,这样,每一种操作符的functor都拥有一样的产生方案。如果某种转换确实是不合法的(例如:A/B=C无论如何也不可能合法),那么在试图产生新functor的时候会出现编译错误。幸好C++的模版是如果不使用就不编译的,因此这种编译错误不会干扰到正常的使用,这正是我们所要的。 1$*8F  
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: 6uRE9h|  
+ai3   
template < typename Right > > X~\(|EM  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const Tu vs}  
Right & rt) const N_%@_$3G]  
  { ,:S#gN{U  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); ` m 5\  
} _/>ktYo:  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 "aGmv9\  
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。 rZUTBLZ`j  
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。 (kL"*y/"p  
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。 4 ]oe`yx  
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。 x?i wtZ@  
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? (B#FLoK  
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: R @\fqNq  
bJ2-lU% ;2  
template < class Action > cW3'057  
class picker : public Action wSR|uh  
  { 49 FP&NgK  
public : XDK Me}  
picker( const Action & act) : Action(act) {} { 4+/0\  
  // all the operator overloaded :!i=g+e]  
} ; p{E(RsA  
U6JD^G=qR,  
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。 U]Q 5};FK  
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: 3W'fEh5  
;MfqI/B{  
template < typename Right > |$ PA  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const uQdeKp4(  
  { f1NHW|_j  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); wBt7S!>G  
} -Mo4`bN  
|q4=*Xq  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > dv. 77q  
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。 TOiLv.Dor  
{aE[h[=r  
template < typename T >   struct picker_maker u6C_*i{2  
  { fw%p_Cm  
typedef picker < constant_t < T >   > result; TQ\#Z~CbK{  
} ; %DuPM6 6r  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > L,zx\cj?z  
  { dV$[O`F* b  
typedef picker < T > result; a"s2N%{  
} ; 091m$~r*  
60{G 4b)  
下面总的结构就有了: oyVT  
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。 jTwSyW  
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。 CH7a4qL`  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 3[#^$_96b  
至此链式操作完美实现。 PTHxvml  
cc${[yj)  
s}JifY`  
七. 问题3 'v'[_(pq  
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。 0LW3VfvToN  
u?>},M/  
template < typename T1, typename T2 > 8j Cho  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 9DBX.|  
  { ij:xr% FJ  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); ,DEq"VW_  
} .BxI~d^  
WD4"ft  
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: :r{-:   
/CALX wL  
template < typename T1, typename T2 > YusmMsN?  
struct result_2 MTt8O+J?P~  
  { vU *: M8k  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; g?v/ u:v>W  
} ; Q]5_s{kiz  
jP+{2)z"W  
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? d8Vqmrc~  
这个差事就留给了holder自己。 km>ZhsqD  
    /Ey%aA4v  
=U84*HAv  
template < int Order > $`OyGeq"T  
class holder; {"jtR<{)  
template <> @o[ZJ4>*  
class holder < 1 > m 70r'b]  
  { xkf2;  
public : N-N]BS6  
template < typename T > p#c41_?'e  
  struct result_1 YUSrZ9Yg  
  { <=CABWO.  
  typedef T & result; -s HX   
} ; t7-r YY(  
template < typename T1, typename T2 > ~_BjcY  
  struct result_2 ?u CL[  
  { fFEB#l!oUb  
  typedef T1 & result; &CRgi488b  
} ; o0AT&<K  
template < typename T > +M.BMS2A<l  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const 86LE )z  
  { 5XT^K)'  
  return (T & )r; z81dm  
} ~F@p}u8TV  
template < typename T1, typename T2 > bD)"Jy  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const 0x*1I1(c  
  { q1 HJ_y  
  return (T1 & )r1; KrP?*yk  
} ;Q3[} ]su  
} ; 62;xK-U  
nK< v  
template <> (e_<~+E  
class holder < 2 > =~s+<9c]  
  { o(}%b8 K  
public : !Th5x2  
template < typename T > XFTqt]  
  struct result_1 F<h+d917  
  { {$t*XTY6R  
  typedef T & result; %1 RWF6  
} ; :~vg'v~C  
template < typename T1, typename T2 > {KDN|o+%  
  struct result_2 ;t>4VA  
  { =LY`K#  
  typedef T2 & result; 9PV]bt,  
} ; C-ORI}o  
template < typename T > dU_;2d$  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const FD!8o  
  { $+2QbEk&-  
  return (T & )r; >/RFff]Fh0  
} E el*P M  
template < typename T1, typename T2 > M8:i]   
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const D,*|:i  
  { .dYv.[?hL  
  return (T2 & )r2; 5{W Aw !  
} erv94acq  
} ; nN.Gn+Cl  
l(x0d  
Zs|Ga,T  
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> >。 ]Vj($O:  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: @=z.^I30  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: 4cy,'B  
^?]-Q*w3Qs  
return l(i, j) = r(i, j); a/s5Oit2'X  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) k:7Gb7\  
a:GM|X  
  return ( int & )i; Qm7];,  
  return ( int & )j; Uufig)6  
最后执行i = j; ?zP 2   
可见,参数被正确的选择了。 t+d7{&B  
|d~'X%b%  
M^OYQf  
^6{op3R_  
<!G\%C  
八. 中期总结 A *:| d~  
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: feS$)H9-  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 % u VTf  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 e[Vk+Te7  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor u,:hT] ~+  
GL>YJ%  
Yx,E5}-  
_'G'>X>}WU  
G3y8M |:  
]7TOA$Q  
九. 简化 UsA fZg8  
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。 E,ilJl\  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 5|jY  
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: +VQD'  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 :Hb`vH3 x  
  +-*/&|^等 /? d)01  
2. 返回引用。 pdFO!A_t  
  =,各种复合赋值等 |Wa.W0A  
3. 返回固定类型。 'Qg!ww7O  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) g - !  
4. 原样返回。 *@^@7`W  
  operator, K:XP;#OsP  
5. 返回解引用的类型。 `#<UsU,~Lu  
  operator*(单目) |RD )pvVM  
6. 返回地址。 R#YeE`K  
  operator&(单目) o,?G(  
7. 下表访问返回类型。 vP#*if[V5  
  operator[] B R  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 4 7mT  
  operator<<和operator>> ZXo;E  
7*M-?  
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。 _UZPQ[  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: N)D+FV29y  
ckV\f({  
template < typename Left > KkTE -$-  
struct value_return T(Yp90'6  
  { G 0Z5h  
template < typename T > Vg,nNa3  
  struct result_1 \K"7U  
  { ZDL1H3;R  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; +w.$"dF!  
} ; F =*4] O  
}%PK %/ zI  
template < typename T1, typename T2 > o_b3G  
  struct result_2 rZ n@i  
  { F_-xp1|  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; 8oI|Z=  
} ; /;}%E  
} ; |.m)UFV  
4sO Rp^t'Q  
' =5B   
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait sm Ql^ 6a  
A15Kj#Oy  
下面我们来剥离functor中的operator() LjGZp"&{  
首先operator里面的代码全是下面的形式: 1,h:|  
479X5Cl  
return l(t) op r(t) M?My+ oT  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) 2 z#S| $  
return op l(t) cNwH Y Z'  
return op l(t1, t2) ~@6l7H6{  
return l(t) op }[lP^Qs  
return l(t1, t2) op W 2[]m>;  
return l(t)[r(t)] k{vbi-^6rf  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] AWMJ/ E*T  
n6t@ e^  
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: hQY`7m>L  
单目: return f(l(t), r(t)); {PxFG<^U  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); 5rbb ,*  
双目: return f(l(t)); +XO\#$o>W  
return f(l(t1, t2)); -n[(0n3c  
下面就是f的实现,以operator/为例 } )L z%Z  
7$g$p&,VX  
struct meta_divide w1-P6cf  
  { K,! V _  
template < typename T1, typename T2 > Z- a  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) Dj c-f  
  { U+>M@!=  
  return t1 / t2; _4)z:?G5  
} &wY$G! P  
} ; RjvW*'2G  
=9 )k:S(  
这个工作可以让宏来做: ZQfPDH=  
y9d"sqyh  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ `#l3a  
template < typename T1, typename T2 > \ (57!{[J  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; [|c%<|d2  
以后可以直接用 j-R*!i  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) y2jw3R  
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 7p]Izx8][  
(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。。。) *IWW,@0  
WG6 0  
2YKa <?_  
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  &qdhxc4  
A&Aj!#  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > 0mUVa=)D  
class unary_op : public Rettype QM 3DB  
  { z#o''  
    Left l; Y2 J-`o$5  
public : @>VVB{1@,]  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} jy2gR1~  
pk.\IKlG]  
template < typename T > /; Bmh=  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const UsFn!!+  
      { .S-)  
      return FuncType::execute(l(t)); &R@([=1  
    } EmcLW74  
!YjxCx  
    template < typename T1, typename T2 > 7CuZ7!>$  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ZGR5"el!  
      { f4Y)GO<R]  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); HW~-GcU-o  
    } qT(6TP  
} ; P][jB  
D 6 y,Q  
jci,]*X4  
同样还可以申明一个binary_op hF0,{v  
YVDFcN9v  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > io+V4m  
class binary_op : public Rettype ]nB|8k=J  
  { \298SH(!7  
    Left l; ; iia?f1  
Right r; y{hy7w'd  
public : RhHm[aN  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} U3V5Jo r#  
1s.2z[B~  
template < typename T > |SjRss:i+  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ;mk[!  
      { }H\I[5*  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); \_8wU' 7  
    } xxu  
r niM[7K  
    template < typename T1, typename T2 > [DM0'4  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ^ U mYW  
      { z.SC^/\o|  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); 7:<w)Al!  
    } s< FBr,  
} ; LQ# E+id&  
I8 :e `L  
s4"Os gP+  
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 -<6?ISF2  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 v wEbGx  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) nlNk  
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。 qt~=47<d  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! ~.%HZzR6&  
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。。。 <ErX<(0`ig  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 )|lxzlk  
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) pqfX}x  
下面是修改过的unary_op R^*baiXVI  
}LT&BNZj  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > dg24h7|]  
class unary_op >SK:b/i  
  { (6S'wb  
Left l; +1y$#~dl  
  clB K  
public : ccHf+=  
zOs}v{8"  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} PVo7Sy!'H  
9aJIq{`E  
template < typename T > l&qnqmW<  
  struct result_1 y'K2#Y~1e  
  { Z]]Ur  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; !,m  
} ; CP~ZIIip"  
\x}\)m_7M<  
template < typename T1, typename T2 > cgMF?;V  
  struct result_2 sF{aG6u   
  { X@\W* nq  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; DpT9"?g7  
} ; C_Ewu*T7  
'k X8}bx  
template < typename T1, typename T2 > H&)}Z6C"  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const Db,"Gl  
  { -^xbd_'  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); @x}"aJgl  
} @&ZQDi  
yWi-ic [n  
template < typename T > DW. w=L|5R  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const RSp wU;o6z  
  { .$18%jH#  
  return OpClass::execute(lt(t)); $8=|<vt  
} } a9Ah:.7/  
nF,F#V8l  
} ; %y6(+I #P  
Qq<@;4  
gc.Lh~  
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 #J"xByQKK  
好啦,现在才真正完美了。 c1yRy|  
现在在picker里面就可以这么添加了: I,{YxY[$7  
SO$Af!S:bB  
template < typename Right > LjI`$r.B  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const X8$i*#D  
  { .:$(o&  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); 8W\yM;'  
} _}R[mr/  
有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。 zt(lV  
6:ettdj  
_=Gj J~2n  
q>$MqKWM  
51jgx,-|$  
十. bind KewW8H~tb  
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。 X4 Arn,  
先来分析一下一段例子 AE0uBv  
r)*23&Ojs  
fMUcVTFe  
int foo( int x, int y) { return x - y;} lG7PM^Eb  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 =,6H2ew  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 MiT0!6Pg  
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。 SYCL\b   
我们来写个简单的。 -& 1(~7  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: nkW})LyB\  
对于函数对象类的版本: vI{aF- #  
W [ l  
template < typename Func > .XJ'2yKof  
struct functor_trait QyD0WC}i  
  { 'hpOpIsHa  
typedef typename Func::result_type result_type; +%JBr+1#\  
} ; 5=pE*ETJ  
对于无参数函数的版本: Q^(CqQo!<  
P.Z:`P)  
template < typename Ret > \}Jznzx;  
struct functor_trait < Ret ( * )() > !dLu($P  
  { 2J7|y\N,  
typedef Ret result_type; U#jz5<r  
} ; 0!hr9Y]Lx  
对于单参数函数的版本: x-BU$bx5  
w% %q/![uy  
template < typename Ret, typename V1 > `6Bx8CZ'I  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > R}nvSerVb  
  { 0*gvHVd/l  
typedef Ret result_type; 7>N~l  
} ; |P >"a`  
对于双参数函数的版本: 'f5 8Jwql  
!eW1d0n'+f  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > K:,V>DL  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > xfYKUOp/  
  { PkvW6,lS  
typedef Ret result_type; G4* LO  
} ; m\&|#yq  
等等。。。 a-{|/ n%  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy ingG  
{VcRur}&Y8  
template < typename Func > =zkN63S  
struct func_return -DI >O/  
  { GX>8B:]o|  
template < typename T > 1m*)MZ)  
  struct result_1 EA"hie7  
  { W$4$%r8  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; Coi[cfg0  
} ; 0<,{poMM  
8A>OQR  
template < typename T1, typename T2 > #l=yD]t PU  
  struct result_2 1djZ5`+  
  { 6{h\CU}"  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; GG%b"d-  
} ; "#1\uoH  
} ; 2W,9HSu8  
^O07GYF  
r,6~%T0  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 >mb}~wx`  
F&d!fEHU  
template < typename Func, typename aPicker > U=Ps#  
class binder_1 .j]tzX  
  { i|eX X)$  
Func fn; X +`Dg::  
aPicker pk; Na0^csPm  
public : +kL7"  
aI=p_+.h  
template < typename T > 'S`l[L:.8  
  struct result_1 uNyU]@R<W  
  { AdDX_\V,*  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; c!EA>:;(<  
} ; tOIqX0dWd  
on_h'?2  
template < typename T1, typename T2 > 3#7V1  
  struct result_2 Q i18q|l8v  
  { ] K$YtM^  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; 7^eyO&4z  
} ; JipNI8\r  
?;XO1cs  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} Rl?1|$%  
.9J^\%JD  
template < typename T > y ``\^F  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ha :l-<a  
  { S\GWMB!oF  
  return fn(pk(t)); 8E%LhA.  
} #(^<qr   
template < typename T1, typename T2 > |AYii-g  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 4 &bmt  
  { 7:4c\C0  
  return fn(pk(t1, t2)); 4.O)/0sU  
} )OI}IWDl  
} ; TU|#Pz7n-Z  
2F4<3k! &  
f_c\uN@f  
一目了然不是么? o,7|=.-b  
最后实现bind T?8BAxC?K  
_XZ Gj:V  
lp`j3)  
template < typename Func, typename aPicker > @Jd&[T27Lr  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) *AH `ob}  
  { T`# nn|  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); yYz{*hq  
} |` T7}U  
-.D?Z8e  
2个以上参数的bind可以同理实现。 v=k+MvX  
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。 i}m'#b  
d{fd5jv;  
十一. phoenix lR?y tIY  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: !tq]kKJ3:  
&y? |$p\;/  
for_each(v.begin(), v.end(), ex>7f%\  
( d"|_NG`vr  
do_ PQaTS*0SXJ  
[ dz^HN`AlzC  
  cout << _1 <<   " , " }qWnn>h9xv  
] a6 Vfd&  
.while_( -- _1),  a*p|Ij  
cout << var( " \n " ) 13?:a[~=Y  
) *7AB0y0k  
); Ii0\Skb  
B^2r4 9vC  
是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧: 5{=+S]  
首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor ]]|#+$ ~  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 rN1]UaT  
那么我们就照着这个思路来实现吧: ; hQ[-  
j/t%7,  
6u_i >z  
template < typename Cond, typename Actor > ^q-%#  
class do_while DOWWG!mx  
  {  q0ktABB  
Cond cd; gS FZ>v*6  
Actor act; 8F[ ];LF>  
public : CR [>5/:M  
template < typename T > DuC#tDP  
  struct result_1 K~:SLCv E%  
  { 4)iP%%JH  
  typedef int result_type; %pVsafV  
} ; "}()/  
qc(e3x  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} )>~ jjR  
3EYEd39E  
template < typename T > z</C)ObL  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const "L.k m  
  { B EwaQvQ!  
  do 7;Ze>"W>  
    { +3o vO$g  
  act(t); 2/3yW.C  
  } >/-H!jUF]  
  while (cd(t)); $}vk+.!*1  
  return   0 ; tav@a)  
} d>[i*u,]/  
} ; <y7{bk~i  
X3sAy(q  
(Z<@dkO?)  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). |&K;*g|a  
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。 y A5h^I  
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。 :2j`NyLI.  
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。 RQ=rB9~:ZN  
下面就是产生这个functor的类: U*+-#  
18X?CoM~  
h1S)B|~8  
template < typename Actor > (?Ko:0+*  
class do_while_actor Ucv7`W gr  
  { h] ho? K  
Actor act; ;?u cC@  
public : pj_W^,*/  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} @PM<pEve  
D2VYw<tEA  
template < typename Cond > ;BuMzG:tmZ  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; &en2t=a  
} ; |kZ!-?9Z  
 8s22VL  
ObM/~{rKx  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 }`CF(Do  
最后,是那个do_ )ThNy:4  
C9+rrc@4  
(-yif&  
class do_while_invoker "]jN'N(.  
  { G+#bO5  
public : tD`^qMua  
template < typename Actor > wfO -bzdw  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const o|>=< l  
  { ="]lN  
  return do_while_actor < Actor > (act); |8E~C~d  
} r.)n>  
} do_; yLf9cS6=  
!RJ@;S  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? ItLR|LO9  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 l!}gWd,H  
最后来说说怎么处理break和continue AyQ5jkIE^{  
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。 v RtERFL  
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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