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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda +7t:/_b~  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 3UcOpq2i\  
在C++中,STL的很多算法都要求使用者提供一个函数对象。例如for_each函数,会要求用户提供一个表明“行为”的函数对象。以vector<bool>为例,如果想使用for_each对其中的各元素全部赋值为true,一般需要这么一个函数对象, 7': <I- Fm  
} d7o-  
2yV {y#\   
VjSA& R  
  class filler s3)T}52  
  { >kV=h?]Y  
public : \U?{m)N  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} A:?w1"7gT  
} ; ^p~3H  
*%dWNvN4X  
}& 01=nY  
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: n(\VP!u5r  
Wp=:|J   
0urM@/j+  
P' k`H  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); +B OuU#  
PLWx'N-kqL  
4hV~ ir  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 M5B?`mTl  
lJ<( mVt  
N4, !b_1  
)eWg2w]  
二. 战前分析 t2z@"e   
首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。 ":^cb =  
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 d\rs/ee  
;hPo5uZQ  
,,(BW7(  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); SVT'fPm1M  
  /* --------------------------------------------- */ gd;e-.  
vector < int *> vp( 10 ); }x:nhy`  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); uX,ln(9I*H  
/* --------------------------------------------- */ _lG\_6oJ,  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); NZ~"2~Hh  
/* --------------------------------------------- */ K9UWyM<(2C  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); :sek MNM  
  /* --------------------------------------------- */ >c@1UEwkm  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); y7#vH<  
/* --------------------------------------------- */ y &%2  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); dRLvej,  
0bG2YMs  
PciiDh~/  
ON$-g_s>)  
看了之后,我们可以思考一些问题: Z65]|  
1._1, _2是什么? &M+fb4:_  
显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。 e@L7p,  
2._1 = 1是在做什么? +DP{_x)t  
既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。 Z+x`q#ZQr  
Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。 .Ue1}'v*,  
J+8T Ie  
Gw Z(3  
三. 动工 btU:=6  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: @c{b\is2  
o*|j}hnbv  
r1X\$&  
G |vG5$Nf  
template < typename T > xn 4-^2  
class assignment {KalVZX2R  
  { )3~):+  
T value; (SYSw%v$A  
public : 2M+'9 +k~  
assignment( const T & v) : value(v) {} tsu Mt  
template < typename T2 > @I|gA  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } qU,u(El  
} ; &\GB_UA  
O9]+Jd4W  
yPza  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 2Fsv_t&*>  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment X,h"%S<c#H  
'rQ>Z A_8  
:;]iUjiC8  
m dTCe HX  
  class holder G\ht)7SGgf  
  { nB1[OB{  
public : >HY( Ij<  
template < typename T > &I$MV5)u  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const qKg*/)sD(  
  { yk| < P\  
  return assignment < T > (t); jRP9e  
} F"<TV&xf  
} ; :v!e8kM\x  
%Z=%E!*  
VgO:`bDF  
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: 3,<$z1Jm  
$ RDwy)9  
  static holder _1; x2bKFJ>e@  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 JXIxk"m  
$ kA'9Y  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); cn$o$:tW  
而不用手动写一个函数对象。 -6OgM}  
+(-L  
ZCAdCKX|  
d/O~"d  
四. 问题分析 YxUC.2V|7$  
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。 x$;I E  
1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。 z"n7du}v  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 O IMsxXF\J  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 1]i{b/ 4  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 bZ$;`F5})  
nM1F4G  
五. 问题1:一致性 =-e` OHA  
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?| Pu=,L#+FN  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 {m )$b  
""JTU6]MS  
struct holder R>iRnrn:-  
  { tJ NJ S  
  // #~(VOcRI  
  template < typename T > b!7*bFTt  
T &   operator ()( const T & r) const 69{BJ] q  
  { x"9e eB,  
  return (T & )r; oK5"RW  
} &]'{N69@d?  
} ; oWu2}#~z_  
T5g}z5~"  
这样的话assignment也必须相应改动: 7 )`U%}R  
ke sg]K  
template < typename Left, typename Right > :QGd/JX$n`  
class assignment em+dQ15  
  { N<|_tC+ct  
Left l; G98P<cyD  
Right r; wsnR$FhQ`  
public : ok"v`76~f5  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} -.>b7ui  
template < typename T2 > K\7\  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } 'edd6yTd  
} ; Pd<s#  
\{HbL,s  
同时,holder的operator=也需要改动: O]\6Pv@N  
OO Hw-MW  
template < typename T > \DG 6  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const :ub 4p4h*  
  { (aAv7kB&  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); X0\2qD  
} ! z^%$;p  
2qw-:  
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。 \>T+\?M  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 kK27hfsw  
$)1i)/]9U  
return l(rhs) = r; i'w8Li  
在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。 0W92Z@_GY  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: Vq'\`$_  
7,MDFO{n  
template < typename Tp > -YXNB[C  
class constant_t c>_tV3TDA  
  { emhI1 *}  
  const Tp t; |[/<[@\''  
public : ! :[`>=!  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} XX85]49`%  
template < typename T > rBOxI  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const "!ZQ`yl  
  { tx,_0[hZi  
  return t; y&ZyThqg  
} skd3E4  
} ; aG"j9A~ &  
kLsp0% 2  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 #%4XZ3j#j;  
下面就可以修改holder的operator=了 I~^t\iujs  
:U6"HP+?g-  
template < typename T > ~[_u@8l!mN  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const ~XzT~WxW  
  { prHM}n{0  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); IhIz 7.|  
} Qm-I=Rh+  
u|ph_?6 o  
同时也要修改assignment的operator() /C[Q?  
q,i&%  
template < typename T2 > *^ZJ&.  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } J!{t/_aw  
现在代码看起来就很一致了。 eD|p1+76  
YiO3.+H  
六. 问题2:链式操作  i/vo  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 2 c 2lK  
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。 8a,uM :  
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。 ww}4   
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。 t5| }0ID-  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct (#&-ld6  
$ Jz(Lb{  
template < typename T > ]C;X/8'Jf5  
struct result_1 x%v[(*F#y  
  { }508wwv  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; :*=fGwIWS  
} ; `!udU,|N  
@A5'vf|2;.  
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: _VUG!?_D$5  
){nOM$W  
template < typename T > ^xyU *A}D  
struct   ref afw`Heaa2(  
  { mn].8 F  
typedef T & reference; -wsoJh  
} ; 7C&J88|\  
template < typename T > *;&[q{hz  
struct   ref < T &> i_c'E;|  
  { khc1<BBsT  
typedef T & reference; n5DS  
} ; fN_qJm#:$y  
P=[_W;->}  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: E/3i _R  
_qxBjB4t"a  
template < typename T > S8j!?$`  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const C09rgEB\B  
  { |JL?"cc  
  return l(t) = r(t); ^ Fnag]qQ  
} @*9c2\"k  
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。 6MD9DqD  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 Ao U Pq  
2il`'X  
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 o"V+W  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: VnYcqeCm  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 /szwVA  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 A_\`Gj!s%  
最后的布局是: 68UfuC  
                Add 2Ij,OIcdBE  
              /   \ Op'&c0l  
            Divide   5 g8SVuG<DI\  
            /   \ eJ%b"H!  
          _1     3 \8Hs[H!  
似乎一切都解决了?不。 M ZAz= )-  
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。 S}b^_+UbP  
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。 : 5X^t  
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: *x &  
N>H#Ew@2U  
template < typename Right > (KLhF  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const EzeU-!|W  
Right & rt) const :O'QL,  
  { U2Tw_  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); ^OOoo2  
} 3&!v"ms  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 Eq?U$eE  
XXX指的是原来的functor的类型,picker_maker<T>是一个类型变换的trait,如果T是一个常量,那么他会返回constant_t<T>,否则返回T本身。 s&4&\Aq}x#  
因此如果该函数声明在assignment的内部,那么就实现了连等,如果声明在的dereference(解引用)的内部,就允许(*A = B)的行为发生。 #`ZBA>FLaQ  
最后,如何把这些函数塞到各个functor的声明里边呢?当然可以用宏,但是。。。大家都知道这样不好。 AxfQ{>)0  
除了宏之外还可以用的方式就是继承。我们可以写一个类叫做picker,该类实现了所有的如上的产生函数。然后让所有的functor继承自它。 i5,yrPF  
且慢,也许立刻就有人跳出来说:这样的话那个XXX怎么写呢?这样不是会导致循环依赖么?这样不是会有downcast么? HU/2P`DGP  
正解,让picker做基类确实不是一个好主意。反过来,让picker继承functor却是一个不错的方法。下面是picker的声明: '~9w<dSB!r  
`Frr?.3&-  
template < class Action > !,^y!+,Qy  
class picker : public Action x*sDp3f[*  
  { <N:)Xf9`  
public : S,s#D9NU  
picker( const Action & act) : Action(act) {} M2$Hb_S{  
  // all the operator overloaded 8B(=Y;w  
} ; mKqXB\<  
^;9<7 h[l  
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。 %L|xmx!c  
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: 6)PnzeYW  
vqAEF^HYry  
template < typename Right > ;X N Ahg7  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const PfsUe,*  
  { @6 a'p  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); :}R,a=N  
} m1e Sn |)7  
)<f4F!?,A  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > gN2oUbf8  
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。 @uz(h'~  
s f.z(o  
template < typename T >   struct picker_maker va:<W H  
  {  )$GCur~  
typedef picker < constant_t < T >   > result; Cw"[$E'J  
} ; I)kc[/^j$  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > =A*a9c2  
  { '5b0 K1$"  
typedef picker < T > result; EOZ 6F-':  
} ; ~Zn|(  
ify48]  
下面总的结构就有了: }[=)sb_  
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。 ULhXyItL  
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。 BIS.,  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 ilXKJJda  
至此链式操作完美实现。 h;#046-7  
J(K/z,4h  
\*&?o51 !e  
七. 问题3 $)  M2  
如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。 ff7#LeB9  
<5"&]! .  
template < typename T1, typename T2 >  ^We}i  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const +_{cq@c  
  { { P,hH~!  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); PhPe7^  
} cs7^#/3<  
2$MoKO x8$  
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: bIlNA)g  
vcCNxIzEG  
template < typename T1, typename T2 > B9Mp3[   
struct result_2 Y<jX[ET!  
  { =''WA:,=h  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; ^<Gxip  
} ; A|4om=MO  
3AglvGK7{  
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? a~J!G:(  
这个差事就留给了holder自己。 5}Id[%.x  
    *~YdL7f)J  
/CH]'u^j  
template < int Order > a0+q^*\d\R  
class holder; ?A3u2-  
template <> o>nw~_ H\  
class holder < 1 > /E2P  
  { h-|IZ}F7  
public : v%c/eAF  
template < typename T > 7M _ mR Vh  
  struct result_1 ~-[!>1!%  
  { "G~!J\  
  typedef T & result; pKpB  
} ; J<0d"'  
template < typename T1, typename T2 > )HC/J-  
  struct result_2 ll1N`ke  
  { b !y  
  typedef T1 & result; z5oJQPPi  
} ; {]cr.y]\  
template < typename T > C7G,M  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const G3`9'-2q@c  
  { .%)uCLZr$  
  return (T & )r; x/CM)!U)  
} hJ]Oa7r  
template < typename T1, typename T2 > |/H?\]7  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const =4'V}p  
  { MU sF  
  return (T1 & )r1; 9a=>gEF],@  
} f^*Yqa  
} ; NtM ? Jh  
Zj-U^6^L  
template <> 1x=x,lcL  
class holder < 2 > 7V8k =  
  { ZgG~xl\My  
public : 9) ,|h  
template < typename T > =Gu&0f  
  struct result_1 u8.Tu7~  
  { kS &>g  
  typedef T & result; zCQP9oK!  
} ; 7M4J{}9  
template < typename T1, typename T2 > .D ^~!A  
  struct result_2 =R' O5J  
  { n42\ty9  
  typedef T2 & result; _tX=xAO9  
} ; Ha|}Oj  
template < typename T > AEaN7[PQx|  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const |nWEuKHy  
  { ?T_MP"  
  return (T & )r; g)^s+Y  
} De^:9<{jc  
template < typename T1, typename T2 > [520!JhZY  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const \eNB L[  
  { M;Pry 3J  
  return (T2 & )r2; lq"X_M$  
} - z+,j(@  
} ; +B1&bOb  
d4BzFGsW  
%Z<{CV  
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> >。 Q&vdBO/  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: ~G@YA8}  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: ha$1vi}b  
tB"9%4](  
return l(i, j) = r(i, j); {&>rKCi  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) |u?VlRt  
@L~erg>8=  
  return ( int & )i; 3: WEODV2  
  return ( int & )j; wpYk`L r  
最后执行i = j; -JF^`hBD-  
可见,参数被正确的选择了。 VqV[ @[P  
aIFlNS,y  
ih/E,B"  
/ @"{u0  
pXl[I;  
八. 中期总结 &l7E|.JE  
目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事: 0y,w\'j  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 5 | ,b  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 I/tMFg  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor ap )B%9  
Uzzm2OS`  
s$>n U  
c/tB_]  
hBpa"0F  
O# ZZ PJ"  
九. 简化 QHZ",1F  
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。 o zn&>k  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 -grf7w^  
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: Y2QX<  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 zaHZ5%{LQD  
  +-*/&|^等 7$lnCvm  
2. 返回引用。 clV^Xg8D  
  =,各种复合赋值等 g?v(>#i  
3. 返回固定类型。 >":xnX#  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) $U]T8;5Q  
4. 原样返回。 #DFi-o&-  
  operator, &H;,,7u  
5. 返回解引用的类型。 =oSd M2  
  operator*(单目) Kus=.(  
6. 返回地址。 $\h-F8|JMX  
  operator&(单目) ap}p?r  
7. 下表访问返回类型。 nS%jnp#  
  operator[] 2L1 ,;  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 c#}K,joeU  
  operator<<和operator>> !`I@Rk]`c  
UTyV6~  
OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。 `L`+`B  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: {owuYVm  
K-C,n~-  
template < typename Left > WV$CZgL  
struct value_return {IV% _y?  
  { |{YN3"qN  
template < typename T > - C q;  
  struct result_1 R>"Fc/{y  
  { ":Tm6Nj  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; Yw3'9m^  
} ; (8h4\utA  
c]ARgrH-  
template < typename T1, typename T2 > F =e9o*z  
  struct result_2 1]2]l*&3  
  { /VT/KT{  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; ~\CS%thX  
} ; N~O3KG q  
} ; dn- [Gnde  
f<@!{y 2Xe  
2r!ltG3}  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait Om0$6O  
zW%Em81Wd  
下面我们来剥离functor中的operator() %DKFF4k  
首先operator里面的代码全是下面的形式: TSP%5v;Dh  
0Xh_.PF  
return l(t) op r(t) Xh;.T=/E|  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) >%U+G0Fq  
return op l(t) \s5Uvws  
return op l(t1, t2) h.>SVQzU  
return l(t) op E:pk'G0bZ  
return l(t1, t2) op :9UgERjra  
return l(t)[r(t)] J/4T=:\  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] %Gh5!e:$SI  
6*9 wGLE  
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: \QK@wgu  
单目: return f(l(t), r(t)); S"Cz. bv  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); {g%N(2  
双目: return f(l(t)); BUBx}dbCM  
return f(l(t1, t2)); eTS}-  
下面就是f的实现,以operator/为例 $5&%X'jk  
[v"Z2F<.=  
struct meta_divide I1E9E$m5\<  
  { .Az36wD  
template < typename T1, typename T2 > E?XaU~cpc  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) QPx5`{nN  
  { c}o 6Rm50  
  return t1 / t2; XX~vg>3_  
} Zok{ndO@|f  
} ; nTqU~'d'  
ccuGM WG*  
这个工作可以让宏来做: .c"nDCFVR  
QF"7.~~2  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ 9b+jT{Tg  
template < typename T1, typename T2 > \ ]^~}/@  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; 2nB99L{6  
以后可以直接用 e,p"=/!aY  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) ^&eF916H  
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 ,@ 8+%KqG  
(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。。。) (gBKC]zvz3  
8 c8`"i  
N6y9'LGG`  
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 |RiJ>/ MK\  
!2LX+*;  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > K&|h%4O  
class unary_op : public Rettype RehmVkT  
  { ^Pn|Q'{/p  
    Left l; O^@8Drgc  
public : x4'@U<  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} 7s|'NTp  
gpV4qDXV  
template < typename T > EjR(AqZY  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const Uk?G1]$mL  
      { uYUFxm  
      return FuncType::execute(l(t)); XQ]K,# i  
    } h:%,>I%{  
d/7fJ8y8  
    template < typename T1, typename T2 > MgJ6{xzz  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 7=l~fKu  
      { \]tBwa  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); @k?vbq  
    } QHk\Z  
} ; Dl;hOHvKk  
7Aqg X0)  
Tru{8]uMH  
同样还可以申明一个binary_op 7*5B  
*4cuWkQ,  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > ^{+ry<rS>  
class binary_op : public Rettype 6 R6Ub 0  
  { $p0nq&4c  
    Left l; A WR :~{  
Right r; 5p0~AN)  
public : tDK@?PfKz  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} Q]k< Y  
B5lwQp]  
template < typename T > <XdnVe1  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const [ RyVR  
      { ;.>*O oe&  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); Cy~IB [  
    } |p|Zv H  
Ds`e-X)O;\  
    template < typename T1, typename T2 > smn"]K  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const MpCPY"WLL  
      { nQF& ^1n  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); Qd} n4KF\  
    } Th)  
} ; 5 D|#l*V  
DSrU7#  
Q dj(D\.  
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 wNf:_^|}  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 UUt"8]@[  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) yZleots1  
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。 e=sc$1|4=  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! mxv ?PP  
如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。 }je<^]a  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 .p#kW:zspA  
这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan) ]*2),H1 c  
下面是修改过的unary_op c#OxI*,+/  
? x%s j  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > b;i*}4h!  
class unary_op jB LTEb  
  { 22l'kvo4"  
Left l; 72<9xNcB!}  
  x5lVb$!G  
public : Fy=GU<&AI  
EmNVQ1w  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} Za|7gt];l  
q*hn5K*  
template < typename T > m06'T2I  
  struct result_1 VI! \+A  
  { -KiPqE%&G  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; i fsh(^N  
} ; LRJX>+@  
yzS]FwW7  
template < typename T1, typename T2 > *6s_7{;  
  struct result_2 {*_Ln  
  { k[Em~>m  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; PR{ubM n  
} ; )UR$VL  
VUP|j/qD  
template < typename T1, typename T2 > mb\T)rj  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const Rk$7jZdTf  
  { |~9rak,  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); M Kyj<@[  
} \8{SQ%  
lu#a.41  
template < typename T > pH'Tx>  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ^twyy9VR  
  { ^ D0"m>3r  
  return OpClass::execute(lt(t)); 3D|Lb]=  
} HSruue8  
<a R  
} ; UylIxd  
!yNU-/K  
(hc!!:N~q  
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 N_%@_$3G]  
好啦,现在才真正完美了。 }e7Rpgu  
现在在picker里面就可以这么添加了: m#+0m!  
0#|Jhmv-zL  
template < typename Right > Q2fxsa[  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const 8eT#- 9q@  
  { B:zx 9  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); rz|T2K  
} %`C e#b()'  
有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。 vn.5X   
\' O/3Y7?X  
)<x9t@$  
M"z=114  
>N^<Q4%2  
十. bind cW3'057  
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。 wSR|uh  
先来分析一下一段例子 Zg+.`>z  
igu1s}F  
{ 4+/0\  
int foo( int x, int y) { return x - y;} :!i=g+e]  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 cS.@02~f"  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 5<Kt"5Z%7  
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。 B)q}]Qn  
我们来写个简单的。 a^_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: U&3!=|j  
对于函数对象类的版本: I Fw7?G,  
C|y^{4 |R  
template < typename Func > 7w73,r/D8A  
struct functor_trait e1[ReZW  
  { -Mo4`bN  
typedef typename Func::result_type result_type; |q4=*Xq  
} ; g$Tsht(rHD  
对于无参数函数的版本: .-$3I|}X=  
cqU6 Y*n  
template < typename Ret > /)K')  
struct functor_trait < Ret ( * )() > *zRig|k!H  
  { shw?_#?1dy  
typedef Ret result_type; ^!tX+`,6^  
} ; T"\d,ug5[  
对于单参数函数的版本: N[@~q~v  
*)[fGxz \  
template < typename Ret, typename V1 > bU gg2iFS  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > w5Fk#zJv  
  { 5c5!\g~'  
typedef Ret result_type; ;(K/O?nrJ  
} ; \J:+Wl.9A  
对于双参数函数的版本: k4#j l<R  
8wWp+Hk  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > #19O5  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > #X] *kxQ<  
  { xxGm T.&  
typedef Ret result_type; x& _Y( bHA  
} ; .H|Z3d!Jj  
等等。。。 -#%M,Qb  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy w&@tP^`  
[Or1  
template < typename Func > :h,}yBJ1L  
struct func_return bfeTf66c  
  { ,u@:(G  
template < typename T > ^Zl[#:EFP  
  struct result_1 /CALX wL  
  { YusmMsN?  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; MTt8O+J?P~  
} ; vU *: M8k  
g?v/ u:v>W  
template < typename T1, typename T2 > Q]5_s{kiz  
  struct result_2 t|>P9lX@  
  { P)VQAM  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; 2Ys=/mh  
} ; B}qG-}(V  
} ; rk=/iD  
7 \xCNOKh  
q?frt3o  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 6O?zi|J[:  
x`?>j$  
template < typename Func, typename aPicker > sssw(F  
class binder_1 t<Sa ;[+  
  { 0SD'&   
Func fn; @Mg&T$  
aPicker pk; ](I||JJa9f  
public : G{?`4=K  
0%xb):Ctw  
template < typename T > ")ys!V9  
  struct result_1 "3_X$`v"!  
  { t=lDN'\P  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; w[a(I} x  
} ; 5_A*I C]  
N/>:})dav  
template < typename T1, typename T2 > ~ !ei]UP  
  struct result_2 "wH(t k4  
  { x7B;\D#`i/  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; JCxQENsVqB  
} ; cZ%tJ(&\7X  
R|@~<*  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} #^9bBF/  
o5/BE`VD5c  
template < typename T > _an 0G?7  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const {'alA  
  { kjQW9QJ<  
  return fn(pk(t)); 1N65 M=)  
} F<h+d917  
template < typename T1, typename T2 > {$t*XTY6R  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const %1 RWF6  
  { [PXq<ST  
  return fn(pk(t1, t2)); #P!<u Lc%  
} Sg%s\p]N_#  
} ; ~jJ.E_i  
/0>'ZzjV,  
_KloX{a  
一目了然不是么? KKQT?/ {b  
最后实现bind oFp1QrI3k8  
U6|T<bsOl  
"Plo[E  
template < typename Func, typename aPicker > ?!m\|'s-  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) nGX3_-U4  
  { {nM1$  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); |[r7B*fw  
} kE6/d,  
RU#}!Kq  
2个以上参数的bind可以同理实现。 *]/iL#  
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。 Slo^tqbG  
K:9AP{+  
十一. phoenix IkmEctAU  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: k|>yFc  
@}PXBU   
for_each(v.begin(), v.end(), M_+W5Gz<  
( 8wO4;  
do_ vr"Pr4z4i  
[ k:7Gb7\  
  cout << _1 <<   " , " a:GM|X  
] Qm7];,  
.while_( -- _1), o6w8Y/VPu  
cout << var( " \n " ) zrSYLG  
) L[:A Ue  
); [&P @0F n  
va QsG6q[  
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: rF}Q(<Y86  
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 U<F|A!Fg  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 6.tA$#6HP  
那么我们就照着这个思路来实现吧: "] 2^O  
e[Vk+Te7  
bLWY Tj  
template < typename Cond, typename Actor > m<#^c?u  
class do_while ->OVNmCB`+  
  { r"K!]Vw  
Cond cd; `e;r$Vpd_  
Actor act; 1D)0\#><  
public : hMz)l\0  
template < typename T > &2.DZ),L  
  struct result_1 ' A+L #  
  { D=%1?8K  
  typedef int result_type; }^Sk.:;n3  
} ; K:XP;#OsP  
E_'H=QN c  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} 7jxx,#I:  
yMyvX_UNI  
template < typename T > yaG:}=.3  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ,?jc0L.'r]  
  { +-),E.  
  do Odw'Ua  
    { Wj!+ E{y<r  
  act(t); *pD|N  
  } $8(QBZq  
  while (cd(t)); a_0I)' ?  
  return   0 ; )l! /7WKY  
} u^MRKLn  
} ; 0#=xUk#LP`  
dg~lz80  
WC=d @d)M  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). Vh;|qF 9  
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。 vm;%713#1  
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。 n8)&1 q?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。 $nW9VMa  
下面就是产生这个functor的类: ?Bq^#i |m  
8 3/WWL }  
LauGT* z!  
template < typename Actor > 1MO-60  
class do_while_actor 2<!IYEyT  
  { DOGGQ$0  
Actor act; |qj"p  
public : V'>Plb.A  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} ig YYkt  
a6;[Z  
template < typename Cond > -l_B;Sb:e  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; PW5)") z  
} ; Iw.!*0$  
|cnps$fk~  
9.xRDk  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 #C.  
最后,是那个do_ #Ff8_xhP2  
}wp/,\_ >  
}ssja,;  
class do_while_invoker }6.@  
  { Ua:@,};  
public : }.'rhR+  
template < typename Actor > ZCZ@ZN  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const :Cx|(+T  
  { }@t" B9D  
  return do_while_actor < Actor > (act); VoUo!t:(+  
} QD3tM5(Yr  
} do_; bW! &n  
))Z>$\<:  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? vR!g1gI23  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 Wq+GlB*  
最后来说说怎么处理break和continue  yZ[g2*1L  
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。 N>*+Wg$Ne  
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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