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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda z)<pqN  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 0LHiOav  
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, ]/V Iff  
S] K6qY  
X_tW#`  
o+)LcoP u  
  class filler (;Q <@PZg  
  { &6|^~(P?  
public : {HRxyAI!  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} A^r [_dyZ  
} ; 9tc@   
&h4Z|h[01  
l=-d K_ I?  
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: \")YKN=W  
wkZ2Y-#='  
v4k=NH+w  
:DX/r  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); C1P t3  
` .sIZku  
^K 77V$v  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 .J6 j"  
9J;H.:WH  
ukDH@/  
Alk* "p  
二. 战前分析 l~6SR  
首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。 e2h k  
开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码 C#?d=x  
b1>$sPJ+  
4qSS<SqY  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); qYu!:xa8  
  /* --------------------------------------------- */ C@?e`=9(  
vector < int *> vp( 10 ); %`T^qh_dE  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); h&)vdCCk  
/* --------------------------------------------- */ :jKXKY+T  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); z`r4edk3  
/* --------------------------------------------- */ *}iT6OJ  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); Wn,g!rB^@  
  /* --------------------------------------------- */ | C2.Zay  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); CIik@O*  
/* --------------------------------------------- */ tv=FFfQ  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); E?q'|f  
1'U%7#;E  
-ZoOX"N}  
A_q3p\b  
看了之后,我们可以思考一些问题: 8s5ru)  
1._1, _2是什么? eUw;!Du  
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。 -WW!V(~p  
2._1 = 1是在做什么? ]'ApOp  
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。 CD<u@l,1  
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。 O"-PNF,J  
h9n<ped`A;  
C^42=?  
三. 动工 /h.3<HI."*  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: VX>t!JP p  
Z%n.:I<%ZV  
D>x'3WYR  
LYq2A,wm$  
template < typename T > (PrPH/$  
class assignment <ZvPtW  
  { BLH3$*,H  
T value; ,l? 76g  
public : Dp6"I!L<|  
assignment( const T & v) : value(v) {} 5~R{,]52  
template < typename T2 > S| -{wC%  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } w>q_8V_K  
} ; ]aW.b_7<9  
[ MXXY  
w*ktx{  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 &fy8,}  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment x2&! PpM  
xY'YbHFz  
leYmV FE  
nT .2jk+  
  class holder vAhO!5]>\  
  { Gc!{%x  
public : L2O57rT2  
template < typename T > 4aGpKvW  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const awW\$Q  
  { `M<G8ob  
  return assignment < T > (t); yhn $4;m  
} .p0n\ $r  
} ; d\Z4?@T<5  
lR K ?%~  
sF3 l##Wv  
由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上: PWD]qtr  
:8L61d2(  
  static holder _1; gV44PI6h  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 9*Twx&  
GQ)cUrXQz  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); m)RxV@  
而不用手动写一个函数对象。 b2f2WY |z>  
VM|)\?Q  
.MPOUo/e  
,F9wc<V8  
四. 问题分析 p[VCt" j  
虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。 EGr5xR-  
1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。 k+G4<qw  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 vlyNQ7"%  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 CKt~#$ I%  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 h?tV>x/Fu  
VzM@DM]=~  
五. 问题1:一致性 vgZPDf|  
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?| ghQsS|)p.  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 M6Z`Pwv];  
acZ|H  
struct holder J; Xz'0  
  { J 2~B<=V  
  // l+X^x%EA  
  template < typename T > Sh6 NgO  
T &   operator ()( const T & r) const a#Gq J?nY  
  { (xJBN?NRO  
  return (T & )r; "MP{z~M mj  
} \`9|~!,Ix7  
} ; { 3P!b|V>  
9>, \QrrH  
这样的话assignment也必须相应改动: *<5lx[:4/x  
iZ;jn8  
template < typename Left, typename Right > #{`NJ2DU]  
class assignment {"(|oIo{  
  { BU\NBvX$  
Left l;  cJ{P,K  
Right r; xx#Ef@bS  
public : 9.}3RAB(cv  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} <sG>[\i  
template < typename T2 > =n?@My?;  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } H t$%)j9  
} ; o |.me G  
yf>,oNIAg  
同时,holder的operator=也需要改动: zMg^2{0L  
yG_.|%e  
template < typename T > ;G&O"S><]c  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const Raqr VC  
  { Du4?n8 o  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); B|w}z1.  
} $jL.TraV7  
uty]-k   
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。 !aoO,P#j  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 [vJosbU;  
_\]UA?0  
return l(rhs) = r; cl8Mv  
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。 ~t$VzL1  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: :{imRa-  
#f@53Pxb  
template < typename Tp > 9K y,oB  
class constant_t $>`8'I  
  { XwGJ 8&N  
  const Tp t; t/c^hTT  
public : #Z5~a9rO  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} "lMWSCas  
template < typename T > PkO(Y!  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const 6n4S$a  
  { \EqO;A%<  
  return t; ,peFNpi  
} 0(.C f.B~  
} ; of<OOh%3  
DvKMb-*S  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 S+ x [1#r  
下面就可以修改holder的operator=了 U_04QwhK7  
A]slssE+  
template < typename T > N* QI>kzU  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const #`EMK   
  { L>*|T[~  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t));  yw^, @'  
} _z< q9:  
Cr"hu;  
同时也要修改assignment的operator() svII =JB  
Xp@OIn  
template < typename T2 > .- o,_eg1f  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } p_5+L@%Gb  
现在代码看起来就很一致了。 ={d\zjI$  
.4-S|]/d,  
六. 问题2:链式操作 =Ih_[$1dw  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 oWT0WS  
其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。 GR9F^Y)K{  
事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。 0_)\e  
比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。 NIGFu{S  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct Q0A1N[  
7hQl,v< 5  
template < typename T > awtzt?VtLh  
struct result_1 6&cU*Io@  
  { T!AQJ:;1  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; jKs8i$q  
} ; C8-q<t#SF  
L T!X|O.  
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: p^3d1H3   
5^i ^?  
template < typename T > P^r8JhDJ  
struct   ref :I8t}Wg  
  { 1,,:4 *)  
typedef T & reference; ~M=`f{-$K  
} ; (nG  
template < typename T > Si(?+bda0c  
struct   ref < T &> }r[BME  
  { [\y>Gv%  
typedef T & reference; TW$^]u~v  
} ; G{9y`;  
{0~ p"%*  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: # jyAq$I0  
fzcT(y  
template < typename T > Xb {y*',  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const 2oRmro  
  { o@-cT`HP  
  return l(t) = r(t); V"z0]DP5~  
} 9lwg`UWl,  
可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。 mD:!"h/  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 '>8N'*  
D[_2:8  
有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么 mv_-|N~  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: z%z$'m  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 "@_f>3z  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 /nNHI34  
最后的布局是: XooAL0w  
                Add ?UzHQr  
              /   \ p;HZA}p \  
            Divide   5 6\L,L &  
            /   \ VEk|lX;2  
          _1     3 .)Q'j94Q  
似乎一切都解决了?不。 >jIc/yEYKI  
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。 e~1??k.;=  
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。 psBBiHB[L  
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: ~EymD *  
=6hf'lP  
template < typename Right > /$KW$NH4z  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const pbNVj~#6  
Right & rt) const 2P*O^-zRp  
  { Qoc-ZC"<6  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); c|XnPqo;f  
} :\Dm=Q\  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 ;%&@^;@k%  
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。 4_eq@'9-q  
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。 BR*U9K|W  
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。 G!uxpZ   
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。 wS*UXF&f  
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? bk|>a=o3  
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: I[/u5V_b'  
H Zc;.jJ  
template < class Action > iD9GAe}x  
class picker : public Action asb") NfIm  
  { R[6&{&E:  
public : !Wk "a7  
picker( const Action & act) : Action(act) {} ay2.C BF  
  // all the operator overloaded *@< jJP4  
} ; jw H)x  
p("do1:  
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。 W/+0gh7`,(  
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|uA/B  
q>?oV(sF  
template < typename Right > :'03*A_[  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const JL1Whf  
  { IcN|e4t^J+  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); vU _#(jZ  
} b=sc2 )3?  
.Q7z<Q  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > o Vs&r?\Z  
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。 `R\0g\  
:?zOLw?(  
template < typename T >   struct picker_maker 1*s Lj#  
  { 6w' ^,V  
typedef picker < constant_t < T >   > result; D0~mu{;c$  
} ;  I2b[  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > &WIPz\  
  { !GO4cbdQ  
typedef picker < T > result; N?aU<-Tn  
} ; q~lmOT~E  
giv cq'L  
下面总的结构就有了: 3 ;&N3:,X  
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。 p AD@oPC  
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。 hP #>`)aNY  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 dS-l2 $n  
至此链式操作完美实现。 2Tp.S3  
~<aCn-h0  
a`}HFHm\2,  
七. 问题3 :)&_  
如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。 >R6Me*VR  
E/ Pa0.  
template < typename T1, typename T2 > L(iWFy1& T  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const hTF]-& hZ  
  { W n|w~{d{  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); jl@xcs]#  
} VE!h!`<k  
_d: l1jD  
很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2: %@LVoP!@!  
3.Y/ZWON  
template < typename T1, typename T2 > 0HE@L_$;2  
struct result_2 Al! P=h  
  { 1L3L!@  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; mwBOhEefNJ  
} ; M!,WU[mP  
 {sbQf7)  
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? V7.EDE2A3  
这个差事就留给了holder自己。 NcdOzx>  
    mZmwCS8  
/P320[B}m&  
template < int Order > 4e* rBTl  
class holder; 8{'L:yzMY  
template <> }I !D65-#'  
class holder < 1 > Q\}5q3  
  { hW]:CIqk  
public : 7 'N&jI   
template < typename T > rTQrlQ:@  
  struct result_1 94A re<  
  { U:p<pTnMR  
  typedef T & result; TRa|}JaI"  
} ; B#8!8  
template < typename T1, typename T2 > qWdL|8  
  struct result_2 mI-$4st]  
  { @hp@*$#& 9  
  typedef T1 & result; >%t"VpvR  
} ; #49,7OBU  
template < typename T > JpN+'/  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const 4~DoqT  
  { N|wI=To  
  return (T & )r; %kUIIH V}  
} }k$2r3  
template < typename T1, typename T2 > =*fOej>G  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const V|Smk;G  
  { oJEind>8O  
  return (T1 & )r1; JS} iNS'X  
} D >$9(  
} ; yi PMJ  
THC34u]  
template <> R0vWj9nPh  
class holder < 2 > B\`4TU}kE  
  { 4vF1  
public : UH2fP G  
template < typename T > j8P=8w{  
  struct result_1 ,iV|^]X3$/  
  { _O{3bIay3!  
  typedef T & result; Z)?B5FF  
} ; >yiK&LW^?  
template < typename T1, typename T2 > :T.j;~  
  struct result_2 KFx4"f%  
  { "{Lp'+wNw  
  typedef T2 & result; #f d ;]  
} ; pKMy:j  
template < typename T > r Z%l?(  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const #Zj3SfU~`  
  { (pT 7m  
  return (T & )r; (Y:?qy  
} @*^%^ P  
template < typename T1, typename T2 > Y wu > k  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const $ )orXe|  
  { 2!Sl!x+i\'  
  return (T2 & )r2; Cu`ty] -'  
} H}PZJf_E  
} ; G' 0JK+=o  
Ta NcnAY>9  
R>y/Y<5=  
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> >。 aK5O0`  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: Mi:i1i cdn  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: ~jDf,a2  
$q 9dkt  
return l(i, j) = r(i, j); UJ7{FN=@t  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) |h^]`= 3  
SI9PgC  
  return ( int & )i; (Q F-=o  
  return ( int & )j; 7QM1E(cMg  
最后执行i = j; ^ RIWW0  
可见,参数被正确的选择了。 a_U[!`/ w  
>bbvQb +j  
h42dk(B  
rq![a};~  
,?(U4pzX  
八. 中期总结 vu|-}v?:  
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: l dw!G/  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 O\q-Ai  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 @BoZZ  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor  s4vj  
>?|c>HGX  
$8WeWmY  
@YHt[>*S  
^F g!.X_  
ZYs?65.  
九. 简化 "9O8#i<Nr  
很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。 u]MQ(@HHF  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 K8 Hj)$E61  
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: 8 Az|SJ<  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 =i:,")W7=  
  +-*/&|^等 7Y6b<:4j  
2. 返回引用。 d:JP935  
  =,各种复合赋值等 ~*hCTqH vN  
3. 返回固定类型。 0 LQ%tn  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) $/"QYSF  
4. 原样返回。 w-P;E!gTt  
  operator, GxS!Lk  
5. 返回解引用的类型。 0S&C[I o6  
  operator*(单目) x<1t/o  
6. 返回地址。 Iwe  
  operator&(单目) oq[r+E-]$@  
7. 下表访问返回类型。 46gDoSS  
  operator[] pMV?vH  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 ,*Wp$  
  operator<<和operator>> zvR;Tl6]  
P1dFoQz  
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。 m*vz   
例如针对第一条,我们实现一个policy类: 3*#$:waGd  
oQK,#>rv  
template < typename Left > ]e(\<R6Gf  
struct value_return 9gac7(2`)  
  { FYIz_GTk  
template < typename T > 5,9cD`WR^  
  struct result_1 [BKOK7QK|  
  { N*SUA4bnuM  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; N9 TM  
} ; +Ou<-EQV  
-%TwtO<$']  
template < typename T1, typename T2 > }fL ]}&  
  struct result_2 G6pR?K+  
  { <4P.B?-/t  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; \|6Q]3l  
} ; k,LaFe`W  
} ; =\)76xC20  
L~*nI d  
>OKc\m2%Q  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait %lGT |XrY  
W4"1H0s`l  
下面我们来剥离functor中的operator() `a5,5}7v%`  
首先operator里面的代码全是下面的形式: m O"Rq5  
{v*X}`.h  
return l(t) op r(t) "qoJIwl#q  
return l(t1, t2) op r(t1, t2)  `l  
return op l(t) 3j2d&*0  
return op l(t1, t2) \qJ cs'D  
return l(t) op Y8for'  
return l(t1, t2) op @ 1FWBH~  
return l(t)[r(t)] S e|h]+G  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] `KUL 4) g~  
LBIEG_/m  
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: K~+x@O*  
单目: return f(l(t), r(t)); lL&p?MUp  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); Y4N)yMSl"  
双目: return f(l(t)); 1;HL=F  
return f(l(t1, t2)); !}q@O-}j  
下面就是f的实现,以operator/为例 `HILsU=|  
uTrQ<|}#  
struct meta_divide ;ZTh(_7  
  { vj"['6Xa  
template < typename T1, typename T2 > S+l>@wa)|  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) @%!Gj{   
  { c3*9{Il^  
  return t1 / t2; vH@$?b3VP  
} TIxlLOs  
} ; 6>b'g ~I  
m Gx{Vpt  
这个工作可以让宏来做: g_?bWm4br  
1-PFM-  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ Kir|in)r0  
template < typename T1, typename T2 > \ .jl^"{@6  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; OT#foP   
以后可以直接用 1~vv<`-  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) 5;A=8bryU  
来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数 iOiXo6YE  
(ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。) rLcXo %w  
p7[&H/  
._<gc;G  
下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体 0$|wj^?U  
GuQ#  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > i~tps  
class unary_op : public Rettype iBCIJ!;  
  { MT<3OKo?:  
    Left l; \oO &c  
public : PRK*7-(  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} E#n: d9WA:  
u HXb=U  
template < typename T > EI@ep~  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const :U-yO 9!j  
      { cd$,,  
      return FuncType::execute(l(t)); to)Pl}9QkK  
    } qGgdWDn`  
?{>5IjL)en  
    template < typename T1, typename T2 > D66!C{  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const HK<oNr.d52  
      { uQkQ#'e|  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); {=_xze)  
    } #e6x_o|  
} ; I# |ib  
VqeW;8&*iv  
1 w9Aoc  
同样还可以申明一个binary_op op|x~Thf  
4'XCO+i#  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > n7d`J_%s  
class binary_op : public Rettype 'Y5=A!*@tf  
  { ~T&X#i  
    Left l; k? =_p6>  
Right r; zxvowM  
public : zuvP\Y=V`  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} =Lr# *ep[  
K|.!)L  
template < typename T > Fi"TY^-E;  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const dH0wVI<z  
      { H$]FUv8  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); 2LH.If  
    } 3<HPZWc  
JC4Z^/\.  
    template < typename T1, typename T2 > |C;*GeyS;J  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const Xr pnc 7  
      { )nUTux0K\  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); `d:cq.OO  
    } )"<:Md$7  
} ; 6-uB[$ko  
PWs=0.Wj  
+4k7ti1Qb  
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 Cg&cz]*q|  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 >"+bL6#  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) Sc&p*G  
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。 -j"2rIl4#  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! gNzamorv[  
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。。。 Mhze !!  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 {siIRl2&  
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) X.!|#FWb+  
下面是修改过的unary_op -AU!c^-o  
00@y,V_]  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > D$y-Kh  
class unary_op -m>ng E~q  
  { 8&9'1X5)8_  
Left l; d512Y[ R  
  2u'h,on?  
public : "+J[7p}`@  
yTL<S'  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} j#E&u*IR  
eLAhfG  
template < typename T > &c1zEgl  
  struct result_1 S4BU!  
  { >D/+04w  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; au 5qbP  
} ; FrryZe=  
]QAMCu(>  
template < typename T1, typename T2 > S?Z"){  
  struct result_2 q%A.)1<'_  
  { A&6qt  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; [boB4>.  
} ; Y:} !W  
+=A53V[C  
template < typename T1, typename T2 > ^J Y]w^u  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const Kwa$5qZI  
  { _l;$<]re\k  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); w>ap8><4  
} j:6VWdgq  
Z>zW83a  
template < typename T > S 2SJFp  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const Td6"o&0A!  
  { h^$ c  
  return OpClass::execute(lt(t)); K-b'jP\  
} qKd&d  
x<%V&<z1g  
} ;  9> k-";  
MKN],l N  
\6U$kMGde  
该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug Zr.6J*&!  
好啦,现在才真正完美了。 bM"crRG"  
现在在picker里面就可以这么添加了: vCh/%7+  
^|1)6P}6  
template < typename Right > Iq[Z5k(K  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const >C|i^4ppI  
  { gP?uLnzvi  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); c _v;"QZ  
} %IbG@ }54  
有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。 wJQ"|  
i>`!W|=_  
b0_Ih6  
9AsK=/Buf  
}QqmDK.  
十. bind ^ |^Q(  
既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。 xiW;Y{kZ  
先来分析一下一段例子 V=v7<I=]  
TE.O@:7Z  
i!JVGs  
int foo( int x, int y) { return x - y;} =7U_ jDME  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 c)tG1|Og]  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 #AJo75E%  
可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。 hvS4"% \  
我们来写个简单的。 /.u0rxoRP}  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: U<*8KiI  
对于函数对象类的版本: `bdCom  
2-<i#nA3  
template < typename Func > 1[;~>t@C  
struct functor_trait NJ;D Qv  
  { eBmBD"$  
typedef typename Func::result_type result_type; }RvP*i  
} ; I,@f*o  
对于无参数函数的版本: $C;)Tlh  
/b)V=mcR  
template < typename Ret > ^at X/  
struct functor_trait < Ret ( * )() > 2C!Ko"1Y'  
  { nKzS2 u=:Y  
typedef Ret result_type; Z7X_U` Q  
} ; & bwhD.:=  
对于单参数函数的版本: 5IPZ;  
EC4RA'Bg1k  
template < typename Ret, typename V1 > v{Rj,Ou  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > Q3$AL@".  
  { g(i_di  
typedef Ret result_type; ]d}U68$T+  
} ; FKOTv2  
对于双参数函数的版本: m;S!E-W  
_^2rRz  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > [LQD]#  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > OUd&fUmH  
  { YjTRz.e{[7  
typedef Ret result_type; ky`xBO =  
} ; 3:XF7T  
等等。。。 NEpomE(>x  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy Vg 6/1I  
q;^Q1[Ari  
template < typename Func > i58&o@.H<u  
struct func_return |bwz  
  { _%xe:X+ M  
template < typename T > c==5cMUg  
  struct result_1 zJH#J=O  
  { ,[ UqUEO  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; O M]d}}=Y  
} ; yZ_6yJw3}  
%[<@$qP  
template < typename T1, typename T2 > s\)0f_I  
  struct result_2 V!Px975P  
  { "G^Z>Z-`  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; 56;^ NE4  
} ; m~[4eH,  
} ; 1%v!8$  
:7,j%ELic  
y_>l'{w3^  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 ^dR="N  
AG3iKk??T  
template < typename Func, typename aPicker > r9nyEzk  
class binder_1 B<99-7x3  
  { x6i7x"  
Func fn; m a!rZ n  
aPicker pk; D%=VhKq  
public : fEdp^oVg  
lUL6L 4m  
template < typename T > 7s2 l3  
  struct result_1 u<VR;p:y  
  { :>:F6Db"U  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; FO"sE`  
} ; /IO<TF(X  
ftr8~*]O  
template < typename T1, typename T2 > ,P%a0\  
  struct result_2 n=z=%T6  
  { =t/ "&[r  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; c#ahFpsnlw  
} ; ;?{N=x8  
F}f/cG<X  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} #j+0jFu  
w$aiVOjgT  
template < typename T > TrYt(F{t  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const bAUruTn  
  { !OCb^y  
  return fn(pk(t)); Y"n$d0%  
} 7f$ hg8  
template < typename T1, typename T2 > 0SHF 8kek  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 0qCx.<"p8#  
  { 6h5,XcO4  
  return fn(pk(t1, t2)); }akF=/M  
} QY^v*+lr\  
} ; F> H5 ww9E  
N!{waPbPi  
!.EDQ1k  
一目了然不是么? 8mmHefZ}2!  
最后实现bind Wx`| u  
[X\<C '<  
Bvai  
template < typename Func, typename aPicker > F?!X<N{  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) b9%G"?~Zz  
  { x1O]@Z{d\  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); Edp%z"J;C  
} +kj d;u#  
Qy!;RaA3T  
2个以上参数的bind可以同理实现。 aANzL  
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。 ] 'B4O1  
0dKv%X#\  
十一. phoenix J;|i6q q  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: W]-c`32~S  
/SvB w>gQ  
for_each(v.begin(), v.end(), VGVb3@  
( 8rNRQOXOa  
do_ skeXsls  
[ ~stG2^"[  
  cout << _1 <<   " , " c+bOp 05o-  
] l2S1?*  
.while_( -- _1), { ML)F]]  
cout << var( " \n " )  (%\tE  
) % k}+t3aF  
); ~snYf7  
,QZNH?Cp/  
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: 3m]8>1e1"  
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 <`P7^ 'z!  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 3yXSv1  
那么我们就照着这个思路来实现吧: +ak<yV1=  
ro8c-[V  
)C^@U&h&  
template < typename Cond, typename Actor > LV6BSQyQ  
class do_while "P9SW?',  
  { $psPNJG  
Cond cd; _C&XwC Im  
Actor act; 7&>==|gt  
public : [izP1A$r#Q  
template < typename T > :%2uZ/cG(  
  struct result_1 EjjW%"C,  
  { v*3tqT(%  
  typedef int result_type; E8Y(C_:s  
} ; 3$#=* Zp  
f$I$A(0P  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} F./$nwb  
hha!uD~(  
template < typename T > ZBxV&.9/  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const <%ZlJ_cM  
  { in>.Tax*  
  do v;$cx*?  
    { qQ^ bUpk0  
  act(t); mO0a: i!  
  } _Y 8RP%  
  while (cd(t)); E!]d?t3b  
  return   0 ; u[b0MNE~  
} = t!$72g\  
} ; rpn&.#KS  
y-R:-K XH=  
wVac6q  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). (|t)MnPfY  
代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。  &C&?kS(  
其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。 /vrjg)fer  
因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。 hutdw>  
下面就是产生这个functor的类: |*te69RX  
_a&Mk  
3uJ>:,~r  
template < typename Actor > Q|&Wcxq2!  
class do_while_actor .~Y% AI  
  { ,Jqk0cW2  
Actor act; ^ygh[.e,  
public : ?I}0[+)V  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} a0*qK)gH  
68YJ@(iS  
template < typename Cond > FTT=h0t  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; vI1UFD D  
} ; 3lG=.yD  
e,I{+ ^P  
t#sw{RO  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 b _%W*Q  
最后,是那个do_ rwCjNky!  
M F_VMAq  
ly)L%hG  
class do_while_invoker 6"PwOEt  
  { 4M3{P  
public : X0+M|8:   
template < typename Actor > kf>L  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const q A?j-H  
  { =[x @BzH  
  return do_while_actor < Actor > (act); g4CdzN~  
} 0$e]?]X6  
} do_; $bo 5:c  
x39n7+j4  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? UCDvN  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 ,.PW qfb  
最后来说说怎么处理break和continue ]id5jVY  
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。 ~ @Au<   
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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