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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda sDXQ{*6a  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 B{NGrC`5)  
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, k'K 1zUBj  
}Q_ }c9?  
;uqi  
- S%8  
  class filler K}Lu1:~  
  { Sp@{5  
public : S~{ }j vc  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} /?:q9Wy  
} ; sB<y(}u  
2bTM0-  
CjU?3Ag  
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: oTf^-29d  
6"V86b0)h}  
z_87 ;y;=  
Uy$?B"Z  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); 0lpUn74F  
s5oU  
(&qjY I  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 G\ /L.T  
trL8oZ6  
Pol c.  
"XKd#ncP  
二. 战前分析 7G23D  
首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。 TL([hR _  
开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码 3@mW/l>X  
d0-T\\U  
9TV1[+JWe  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); d'b q#r  
  /* --------------------------------------------- */ %~qY\>  
vector < int *> vp( 10 ); JPkI+0  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); kSO:xS0 _N  
/* --------------------------------------------- */ ?^ `EI}g  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); Med0O~T%  
/* --------------------------------------------- */ a`zw5  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); 4"Pf0PD:  
  /* --------------------------------------------- */ # |,c3$  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); NV9H"fI  
/* --------------------------------------------- */ o*s3"Ib  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); .q9i10C  
F vHd `  
H)i%\7F5  
>FReGiK$T  
看了之后,我们可以思考一些问题: q%MLj./?[  
1._1, _2是什么? $(;0;!t.  
显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。 ,%,.c^-  
2._1 = 1是在做什么? 9C\@10D  
既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。 Xldz& &@  
Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。 yUu+68Z6  
IoWK 8x  
x%, !px3s  
三. 动工 "y=AVO  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: [HQ Bx`3TS  
D,, x<JG|  
s%t =*+L\  
*gN)a%9  
template < typename T > t`vIcCXqyl  
class assignment \m1jV>q  
  { ??=7pFm  
T value; oOHr~<  
public : IsP!ZcV;  
assignment( const T & v) : value(v) {} ph=U<D4  
template < typename T2 > bd3q207>  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } S&;D  
} ; |=ljN7]!  
nWv6I&  
M7SVD[7~HM  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 VseeU;q  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment s@5r}6?M  
IP l]$j>N  
u YJL^I8M'  
[7gwJiK  
  class holder + xRSd *  
  { gqan]b_  
public : v6+<F;G3y>  
template < typename T > wM&WR2  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const ?K^~(D8(  
  { g(F? qP_K  
  return assignment < T > (t); >O}J*4A>+#  
} B;xGTl@8  
} ; %Dm:|><V$b  
/S&8%fb  
K!_''Fg  
由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上: "\1QJ  
W1p5F\ wt  
  static holder _1; t+Hx&_pMj  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 %%f(R7n  
dSIZsapH  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); ^ l9NF  
而不用手动写一个函数对象。 '.d]n(/lZd  
%& b70]S(  
QLe<).S1B2  
n ^_B0Rkv  
四. 问题分析 Z^yhSbE{5  
虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。 .?p\=C@C+  
1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。 rty&\u@}  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 Z;nUS,?om  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 41jlfKiOm  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 2K$#U|Qi  
d NgjM Q  
五. 问题1:一致性  L\("  
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?| :Y2J7p[+  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 sn.&|)?Fi  
"N*i!h  
struct holder ad[oor/7|  
  { V-TWC@Y"  
  // ]~-vU{  
  template < typename T > ,Frdi>7 ~  
T &   operator ()( const T & r) const )m[dfeqd +  
  { "=\@ a=  
  return (T & )r; R3Ka^l8R|  
} F otHITw[  
} ; Jl(G4h V'\  
D^e7%FX  
这样的话assignment也必须相应改动: :T #"bY  
;#Pc^Yzc1  
template < typename Left, typename Right > $yg=tWk  
class assignment &[|P/gj#>  
  { 5 ]v]^Y'?  
Left l; ;m cu(J  
Right r; h`b[c.%  
public : *]RCfHo\=  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} a #4 'X*  
template < typename T2 > Seb J}P1x  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } N_),'2  
} ; Ig M_l=  
Y]>Qu f.!  
同时,holder的operator=也需要改动: O)Mf/P'  
"/}cV5=Z  
template < typename T > J{bNx8.&  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const ;IYH5sG{  
  { KK4"H]!.  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); .WT^L2l%  
} kw.IVz<  
mFXkrvOf,  
好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。 K7N.gT*4  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 a5xmIp@6  
q^k]e{PD  
return l(rhs) = r;  @M E .  
在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。 N_Y*Z`Xb  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: /l@h[}g+d-  
Y94/tjt  
template < typename Tp > Yab=p 9V;;  
class constant_t ~ GW8|tw  
  { eq#x~O4  
  const Tp t; -L%2*`-L$  
public : j1{\nP/  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} uepL"%.@7|  
template < typename T > ]h6mJ{k  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const q=40  l  
  { 1-bQ ( -  
  return t; Jf{ M[ z  
} @*rED6zH  
} ; --9Z  
Nu%:7  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 9x40  
下面就可以修改holder的operator=了 c@1q8,  
Hz6yy*  
template < typename T > f8'$Mn,  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const O#5ll2?  
  { , JUP   
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); p&#*  
} U DC>iHt  
mC}!;`$8p  
同时也要修改assignment的operator() >7^+ag~&  
"Nn+Zw43  
template < typename T2 > )QvuoaJQ  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } ^3:DeZf!u  
现在代码看起来就很一致了。 |rbl sL2?Z  
;y{VdT  
六. 问题2:链式操作 :9Vd=M6,  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 -=A W. Z o  
其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。 ;dh8|ujh  
事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。 \O7Vo<B&D  
比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。 "<J%@  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct K9J"Q4pEC  
 j{;RuNt  
template < typename T > k-LT'>CWl  
struct result_1 M"t=0[0DM:  
  { yU@~UCmja  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; ^QKL}xiV:  
} ; &MlBp I  
0y3<Ho,+$  
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: !tNJLOYf  
Fc"&lk4e  
template < typename T > %$l^C!qcY  
struct   ref -Jtx9P  
  { qWzzUM1=  
typedef T & reference; l^IPN 'O@  
} ; f @cs<x  
template < typename T > #!FLX*,  
struct   ref < T &> n6a*|rE  
  { s;0eD5b>x  
typedef T & reference; g#ZuRL  
} ; G{cTQH|  
r_kw "9  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: ab=s+[r1  
;Q]j"1c  
template < typename T > %YaUc{.%  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const ?"aj&,q+  
  { iZy`5  
  return l(t) = r(t); /Lc= K<  
} 2z\4?HJy  
可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。 7Pc0|Z/  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 N&0MA  
Vd{h|=J  
有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么 IFX|"3[$  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: ] _/d  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 m7XJe[O  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 Qjj:r~l  
最后的布局是: Qn7l-:`?  
                Add |m%M$^sZ}  
              /   \ &E{5k{Y  
            Divide   5 Ur626}  
            /   \ 4R U1tWQ%  
          _1     3 x Qh?  
似乎一切都解决了?不。 a9E!2o+,  
你可以想象一下一个完整的Lambda库,它必然能够重载C++几乎所有的操作符。假设其重载了10个操作符,那么至少会有10个代表这些操作符的functor类。大体上来讲,每一种操作符所对应的functor都应当能够由链式操作产生别的任意一种操作符所对应的functor。(例如:*_1 = 2既是由operator*的functor产生operator=的functor)。可想而知这样一共能产生10*10=100种产生方式。这是对编码的一个大挑战。 t|X |67W  
如何简化这个问题呢?我们不妨假定,任意一种操作符的functor,都能够产生任意一种操作符的functor,这样,每一种操作符的functor都拥有一样的产生方案。如果某种转换确实是不合法的(例如:A/B=C无论如何也不可能合法),那么在试图产生新functor的时候会出现编译错误。幸好C++的模版是如果不使用就不编译的,因此这种编译错误不会干扰到正常的使用,这正是我们所要的。 sJlX ]\RLQ  
OK,我们的方法呼之欲出了。既然所有的functor都具有一样的产生方案,那么不如大家都不要实现,等到最后统一的在所有的functor里面加上这么一系列的产生代码吧。例如,如果要添加从某functor XXX到operator=的functor的产生代码: rI:KZ}GZ  
k"P2J}4eO  
template < typename Right > F$K-Q;r]<  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const Zw5\{Z0  
Right & rt) const Or9@X=C  
  { ~EU[?  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); f$E66yG  
} OU(z};Is6Z  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 ?CS jn  
XXX指的是原来的functor的类型,picker_maker<T>是一个类型变换的trait,如果T是一个常量,那么他会返回constant_t<T>,否则返回T本身。 fJ Ch  
因此如果该函数声明在assignment的内部,那么就实现了连等,如果声明在的dereference(解引用)的内部,就允许(*A = B)的行为发生。 k"SmbFn%N0  
最后,如何把这些函数塞到各个functor的声明里边呢?当然可以用宏,但是。。。大家都知道这样不好。 wYf=(w \c  
除了宏之外还可以用的方式就是继承。我们可以写一个类叫做picker,该类实现了所有的如上的产生函数。然后让所有的functor继承自它。 ] %*970  
且慢,也许立刻就有人跳出来说:这样的话那个XXX怎么写呢?这样不是会导致循环依赖么?这样不是会有downcast么? H&L=WF+x  
正解,让picker做基类确实不是一个好主意。反过来,让picker继承functor却是一个不错的方法。下面是picker的声明: UZdE ^Q[  
9xg_M=72  
template < class Action > 2`* %NJ  
class picker : public Action x~GV#c  
  { s9A'{F  
public : er5}=cFZ  
picker( const Action & act) : Action(act) {}  =&fBmV  
  // all the operator overloaded mm=Y(G[_%y  
} ; ucj)t7O   
%6 <Pt  
Picker<T>继承自T,唯一的作用就是给T添加上了各种操作符的重载函数。 e76@-fg  
现在所有参与行动的functor都要套上一层picker, _1被声明为 picker<holder>, 并且holder中所重载的操作符除了operator()之外全部被移到了picker内。而picker中的操作符重载的返回的functor也必须套上一个picker: ![5<\  
R7KQ-+Zb  
template < typename Right > (Df<QC`0v  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const bq4H4?j  
  { 'w%N(Ntq  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); GtO5,d_  
} !9"R4~4  
p _e-u-  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > U!a"r8u|8q  
使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。 ` OQ&u  
+&\TdvNI4  
template < typename T >   struct picker_maker l@*/1O)v  
  { J'O`3!Oy/  
typedef picker < constant_t < T >   > result; *:.0c  
} ; i,")U)b  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > K23_1-mbe  
  { Y%:p(f<  
typedef picker < T > result; lSyp k-c  
} ; (r[<g*+3  
A2&&iL=j/  
下面总的结构就有了: ?<frU ,{  
functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。 =zA=D.D2  
picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。 7IJb$af:;  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 g}^ /8rW  
至此链式操作完美实现。 w#mnGD  
sW2LNE  
|V 9%@ Y?  
七. 问题3 ,H[AC}z2X  
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。 0D#!!r ;  
;D8Nya>%  
template < typename T1, typename T2 > wI}'wALhA  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const K=5_jE^e  
  { 0HD1Ob^@  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); 5,AQ~_,'\  
} _R(5?rG,  
0acY@_  
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: z3*G(,  
L)nVNY@Mc  
template < typename T1, typename T2 >  (+]k{  
struct result_2 GPx S.&  
  { uWnS<O  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; ['km'5uZ^  
} ; Rg[e~##  
IPxfjBC+J  
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? l!AZ$IV  
这个差事就留给了holder自己。 u F*cS&'Z  
    gy =`cMS@  
`4EOy:a  
template < int Order > z~ u@N9M  
class holder; @I"Aet'XV  
template <>  ,O~2 R  
class holder < 1 > 3X!~*_i C  
  { $Qy(ed  
public : pO+1?c43  
template < typename T > 2FVKgyV  
  struct result_1 3+|6])Hi1  
  { uBE,z>/,;  
  typedef T & result; pV("NJj!  
} ; J$I1 *~I4v  
template < typename T1, typename T2 > `u>BtAx8  
  struct result_2 , ;d9uG2  
  { mTP.W#N  
  typedef T1 & result; Ba+OoS  
} ; BWPYHWW}E  
template < typename T > R-Fi`#PG2  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const *>'R R<  
  { ABHZ)OM  
  return (T & )r; CQ( @7  
} \7j)^  
template < typename T1, typename T2 > fBLd5  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const qBNiuV;*  
  { `X^e}EGWu  
  return (T1 & )r1; GC\/B0!  
} >(*jbL]p  
} ; Fp]8f&l8  
-.*\J|S@g  
template <> tJu<#h X  
class holder < 2 > sMS`-,37u  
  { "G,*Z0V5  
public : %@&)t?/=  
template < typename T > &V:dcJ^Q  
  struct result_1 ,){0y%c#y  
  { $Tur"_`I;  
  typedef T & result; .E}});l  
} ; aXJe"IT.u  
template < typename T1, typename T2 > Y@4vQm+  
  struct result_2 XP`kf]9  
  { v4zd x)  
  typedef T2 & result; 8Cqs@<r4Od  
} ; >ATW/9r  
template < typename T > kxmS   
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const |K_B{v.   
  { f!J^vDl  
  return (T & )r; 6'%]6"&M4  
} e"CLhaT  
template < typename T1, typename T2 > +-nQ, fOV  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const aOD"z7}U  
  { Ax^'unfQ:  
  return (T2 & )r2; Ji!-G4.n"  
} 1%@~J\qF  
} ; tQ~B!j]  
0 \#Q;Z2  
% *G)*n  
新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。 lewDR"0Kx  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: 'AAY!{>  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: f5a](&  
Xp~]kRm9  
return l(i, j) = r(i, j); 9vbh5xX   
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) 7xc<vl#:q7  
Xdq, =;  
  return ( int & )i; *YtNt5u  
  return ( int & )j;  B~NC  
最后执行i = j; :z\f.+MI  
可见,参数被正确的选择了。 CN=&Je%I  
~tLR  
_'7/99]4g}  
Ax0,7,8y  
h0 Sf=[>z  
八. 中期总结 *mQit/ k.  
目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事: g=C<E2'i*  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 |u{QI3#'  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 +mA=%? l  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor 4B]61|A  
6\3k0z  
[KH?5 C  
DOerSh_0W  
zFtGc  
upDQNG>d  
九. 简化 u,m-6@ il  
很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。 1955(:I  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 1,j9(m2  
首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种: QP B"E W  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 ^PQV3\N  
  +-*/&|^等 _")h %)f  
2. 返回引用。 hQm4R]a  
  =,各种复合赋值等 m=MT`-:  
3. 返回固定类型。 BB.TrQM.#  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) a+/|O*>#  
4. 原样返回。 >y9o&D  
  operator, \`zG`f  
5. 返回解引用的类型。 w4'K2 7  
  operator*(单目) qYiAwK$  
6. 返回地址。 MI(i%$R-A  
  operator&(单目) 5G!U'.gr  
7. 下表访问返回类型。 f4S@lyYF  
  operator[] A E&n^vdQW  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 GX)QIe~;qJ  
  operator<<和operator>> g8+,wSE  
*$(CiyF!  
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。 @(c<av?  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: @S7=6RKa[  
H040-Q;S'  
template < typename Left > : xZC7"  
struct value_return aELT"b,x  
  { SSLs hY~d  
template < typename T > ^qx\e$R  
  struct result_1 a{*'pY(R0$  
  { Z5Ihc%J^  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type;  _)E8XyzF  
} ; qm=F6*@}  
!|h2&tH  
template < typename T1, typename T2 > {,FeNf46  
  struct result_2 *'YNRM\}  
  { AtlR!I EUb  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; q "D L6 >j  
} ; {H; |G0tR  
} ; rp#*uV9;  
X&s\_jQ  
a{HgIQg_>R  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait (eG]Cp@  
R6Mxdm2P}  
下面我们来剥离functor中的operator() W 'a~pB1I  
首先operator里面的代码全是下面的形式: 4sBoD=e  
5?L:8kHsH  
return l(t) op r(t) j!MA]0lTM  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) 6r=)V$K <  
return op l(t) %]0U60  
return op l(t1, t2) #}7m'F  
return l(t) op b*F~%K^i$  
return l(t1, t2) op ~|{)h^]@  
return l(t)[r(t)] Vfm #UvA  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] Jf<yTAm  
q>(u>z!  
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: oHXW])[  
单目: return f(l(t), r(t)); UUf1T@-  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); aE+$&_>ef  
双目: return f(l(t)); D 2:a  
return f(l(t1, t2)); *7;*@H*jd  
下面就是f的实现,以operator/为例 Cn;H@!8<s  
SE9u2Jk  
struct meta_divide @GZa:(  
  { ~oA9+mT5  
template < typename T1, typename T2 > }t D!xI;  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) 8N* -2/P&  
  { 5rA!VES T  
  return t1 / t2; wu!_BCIy  
} *<1x:PR  
} ; p:<gFZb  
uxMy 1oy  
这个工作可以让宏来做: "8iiRzt#  
O"qa&3t%  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ y8*@dRrq  
template < typename T1, typename T2 > \ D2%G.z  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; /W$y"!^)J1  
以后可以直接用 bC4* w O  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) #1dTM-  
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 P tQ#  
(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。。。) renmz,dJ,  
Be>c)90bO_  
EXW 6yXLV  
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 wJos'aTmE  
k3/JQ]'D  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > f+TBs_  
class unary_op : public Rettype z?uQlm*We  
  { aRO_,n9  
    Left l; @z$pPo0fW  
public : ?sf2h:\N  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} oj(A`[  
D*T$ v   
template < typename T > wdcryejCkr  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const h/0-Mrk;e  
      { .A"T086  
      return FuncType::execute(l(t)); K~y9zF{  
    } TaQ "G  
aEFe!_QY  
    template < typename T1, typename T2 > w HHF=Q  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const QV'3O|  
      { a[P>SqT4`  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); ;TV'PJ  
    } {uwk[f{z  
} ; $, &g AU  
:^-HVT)qF  
"E ok;io  
同样还可以申明一个binary_op "l[ V%f E  
AY/-j$5+?  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > Fe& n,  
class binary_op : public Rettype 7Ysy\gZ&wp  
  { 8A8xY446)  
    Left l; V:G}=~+=  
Right r; x#F1@r8R  
public : RSPRfYU/  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} $~G0#JL  
h*\TCl)  
template < typename T > ^=izqh5S  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 3<)@ll  
      { $E`i qRB  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); Y6f+__O  
    } 7<QYT+6xV  
=JbdsYI(  
    template < typename T1, typename T2 > :L [YmZ  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const Bgk~R.l  
      { rq'##`H  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); 3vRL g b  
    } #zSi/r/=1  
} ; 0.u9f`04  
TM/|K|_  
iB}LnC:  
很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮 S4k^&$;  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 36^C0uNdX  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) 9&XV}I,~?|  
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。 h$aew63  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! VM<oUKh_3  
如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。 V 4\^TO`q=  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 1%/ NL?8#  
这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan) n&YW".iG  
下面是修改过的unary_op 0$f_or9T  
J/]o WC`u  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > CSG+bqUG  
class unary_op G%j/eTTf  
  { \~z?PA.$  
Left l; \'It,PN  
  =2;mxJ#o  
public : '.%iPMM  
$/<"Si&(  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} i)@U.-*5m  
<@U.   
template < typename T > \N`fWh8&  
  struct result_1 AT%* ~tr  
  { As6)_8w  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; Yhc6P%{Z^  
} ; M!&_qj&N,  
HIPcZ!p  
template < typename T1, typename T2 > `Ct'/h{  
  struct result_2 J+3\2D?  
  { dJ%wVY0z=  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; [D<RV3x9  
} ;  fW5" 4,  
$ ,; ;u:-  
template < typename T1, typename T2 > ~{1/*&P  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const NK  
  { Rm,[D)D^0N  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); _XY`UZ  
} v2M"b?Q  
u_}`y1Xu#  
template < typename T > S.Wh4kMUe  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const )d770Xg+  
  { ^Txu ~r0@  
  return OpClass::execute(lt(t)); xUiWiOihr6  
} zqHpT^B?  
?$30NK3G  
} ; bk\dy7  
;xW8Z<\-  
#Dj"W8'zh  
该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug ?Kx6Sf<i  
好啦,现在才真正完美了。 0v_6cYA  
现在在picker里面就可以这么添加了: 8X}^~e  
45Nv_4s  
template < typename Right > P3wU#qU  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const  D rF  
  { PtVo7zO ye  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); 86;+r'3p.  
} pr62:  
有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。 (*Gi~?-  
}j+~'O4m  
qy7hkq.uX  
fbh6Ls/  
olD@W UB  
十. bind vh9kwJyT  
既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。 b{~fVil$y  
先来分析一下一段例子 %+AS0 JhB  
T7>4 8eH  
ewb*?In  
int foo( int x, int y) { return x - y;} ntrY =Y  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 8Zcol$XS'  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 =&di4'`  
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。 b34zhZ  
我们来写个简单的。 2x7(}+eD  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: c&E*KfOG  
对于函数对象类的版本: bn0"M+7)f  
a za o`z  
template < typename Func > d u.HSXK  
struct functor_trait MxM]( ew~7  
  { /~H[= Pf  
typedef typename Func::result_type result_type; %/{IssCR7  
} ; eP V-yy  
对于无参数函数的版本: G*kE~s9R  
07.nq;/R  
template < typename Ret > 6@"Vqm|HD  
struct functor_trait < Ret ( * )() > @IEI%vH  
  { >|l;*Kw,/P  
typedef Ret result_type; P_,v5Qx"-  
} ; ??|d=4g\  
对于单参数函数的版本: Ivz+Jj w  
((Vj]I% ;  
template < typename Ret, typename V1 > 4^ c!_K&&  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > x1|Da$2  
  { ;V|M3  
typedef Ret result_type; l%^h2 o  
} ; o `b`*Z  
对于双参数函数的版本: 6!4';2Q  
Of1IdE6~  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > 4fu'QZ(}  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) >  5Waw?1GL  
  { fm3(70F\  
typedef Ret result_type; 8# 6\+R  
} ; ^36M0h|R  
等等。。。 .i MnWW  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy 5,F;j<F  
Bj;\mUsk  
template < typename Func > 2~vo+ng  
struct func_return <\>+~p,  
  { @)9REA(U  
template < typename T > Jb( DJ-&  
  struct result_1 f&6w;T=  
  { 99J+$A1  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; PPUEkvH W  
} ; q $t&|{  
Xy:Gj, @  
template < typename T1, typename T2 > uK$=3[;U/!  
  struct result_2 dVvZu% DFp  
  { 9OPK4-  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; Bx+d3  
} ; *y)4D[ z-  
} ; #0}Ok98P  
)J;ny!^2  
lo"j )Zt  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 +c-6#7hh  
uZ@-e|qto  
template < typename Func, typename aPicker > ksTzXG8  
class binder_1 .6\T`6H=a  
  { 7*+Km'=M  
Func fn; YkSuwx@5_q  
aPicker pk; r])Z9bbi  
public : nHrP>zN  
:_>\DJ'>  
template < typename T > L_E^}^1!  
  struct result_1 xcHen/4X  
  { I!61 K  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; )X7e$<SU*  
} ; :M@Mmp Ph  
6 4?Pfir6  
template < typename T1, typename T2 > `+oV/:Q3  
  struct result_2 b2G2c L-(  
  { g4Y) Bz  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; iOl%-Y  
} ; ' Q\@19  
:*#rRQ>t  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} ^)|&|  
A_@I_V$  
template < typename T > FH4u$ g+  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const y7>iz6N  
  { w2k<)3 g~  
  return fn(pk(t)); -<xyC8 $^$  
} :MK=h;5Z  
template < typename T1, typename T2 > 'c#IMlv  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ,E%1Uq"  
  { 9e]'OKL+  
  return fn(pk(t1, t2)); o\&~CW~@~  
} `(3SfQ-  
} ; ooY\t +  
= PV/`I_h  
wcwQjHwd  
一目了然不是么? e]>/H8  
最后实现bind e$HQuA~Q;  
kQy&I3  
'm[6v}  
template < typename Func, typename aPicker > f?Z|>3.2  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) `N$!s7M  
  { .x EJaID\N  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); MvBD@`&7  
} &2Q*1YXj  
b"Zq0M0 l  
2个以上参数的bind可以同理实现。 s_xV-C#q@  
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。 #Gd7M3  
B=r0?%DX"1  
十一. phoenix wEE2a56L-  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: 6p#g0t  
I'dj.  
for_each(v.begin(), v.end(), cs t&0  
( YwGH G{?e  
do_ lu]o34  
[ #9i6+. Z  
  cout << _1 <<   " , " ujx@@N  
] %Z7%jma  
.while_( -- _1), fSjs?zd`  
cout << var( " \n " ) l~rb]6E  
) Qo.Uqz.C  
); vGMJ^q  
"?P[9x}  
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: L@nebT;\'  
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 {M [~E|@D  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 ^Z#@3 =  
那么我们就照着这个思路来实现吧: :&9TW]*g  
Ge^Qar  
@ ICb Kg:  
template < typename Cond, typename Actor > Z^*NnL.'  
class do_while %J _ymJ'pd  
  { J,(7.+`~#  
Cond cd; }"n7~|  
Actor act; U;p e:  
public : N 'i,>  
template < typename T > %l]Rh/VPn?  
  struct result_1 qU-!7=}7  
  { 0cFn{q'u  
  typedef int result_type; \Tyf*:_F>  
} ; &wjB{%  
O#:&*Mv  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} /&(1JqzlB  
=m9i)Q  
template < typename T > B)6#Lp3  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const s/t11;  
  { m2O&2[g  
  do 3cixQzb}u  
    { 3;l"=#5  
  act(t); Ak A!:!l  
  } ! Mo`^ t  
  while (cd(t)); JDA]t&D!v  
  return   0 ; J {tVa(.  
} 2+:'0Krc  
} ; -zKxf@"  
=|,A%ZGF$  
b#a@ rh  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). 7@l<? (  
代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。 OH6n^WKY  
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。 .6m_>Y6  
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。 f{ ^:3"i  
下面就是产生这个functor的类:  iSiDSeW8  
 %w5[*V  
J +q|$K6  
template < typename Actor > YeyGN  
class do_while_actor mmP U  
  { Pl78fs"L@  
Actor act; ]?&FOzN5$P  
public :  D:JS)+]  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} 9i%9   
X;!~<~@Y  
template < typename Cond > y@;%Uv&  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; Jhy(x1%  
} ; OipqoI2  
6(KmA-!b(O  
URw5U1  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 K9|7dvzC:  
最后,是那个do_ &{z<kmc$6  
P^i.La,  
E\$C/}T  
class do_while_invoker S_\ F  
  { Cj^{9'0  
public : x8"#!Pw:`"  
template < typename Actor > N wtg%;  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const `@XehSQ  
  { c1%rV`)]  
  return do_while_actor < Actor > (act); _|zBUrN  
} 62\&RRB i  
} do_; XYfv(y  
%|+E48  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? @cv{rr  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 T)SbHp Y  
最后来说说怎么处理break和continue H?Jm'\~  
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。 Z<"K_bj   
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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