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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda 5_rx$avm  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 EiPOY'  
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, C jz(-018  
nKch:g  
?0d#O_la3  
}gQnr;lv  
  class filler W#L/|K!S  
  { T9YrB  
public : QOv@rP/  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} w*7wSP  
} ; As|e=ut(  
i@ehD@.dH  
Nfd'|#  
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: nYTPcT4x|  
3g3Znb  
I9sQPa  
.bNG:y>  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); we33GMxHl`  
u"U7aYGkY  
cE*d(g  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 B*}:YV  
2GRv%:rZ  
U ?6.UtNf  
'On%p|s)H  
二. 战前分析 /kqa|=-`q  
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。 xH>j  
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 b%xG^jUXsX  
}u;`k'J@  
GjX6noqT  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); cJ'OqV F  
  /* --------------------------------------------- */ )D7/[zb^  
vector < int *> vp( 10 ); ( $,qxPOn  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); N@I=X-7nh|  
/* --------------------------------------------- */ TV?MB(mN  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); 5M#L O@U  
/* --------------------------------------------- */ n}8}:3"  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); Eo0/cln|  
  /* --------------------------------------------- */ ~6#O5plKc  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); 1-s G`%  
/* --------------------------------------------- */ T:*l+<?  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); j;EH[3  
ZtX CPA!  
KAnq8B!h  
m(^nG_eX  
看了之后,我们可以思考一些问题: 2I_~] X53[  
1._1, _2是什么? 3yLJWHO%W  
显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。 ka*#O"}L8  
2._1 = 1是在做什么? FlT5R*m  
既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。 Cq}E5M  
Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。 yXCHBz6&  
%0%Tp  
4i+H(d n  
三. 动工 jaQH1^~l/-  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: _W>xFBy  
HnKXO  
QVkrhwp  
,:qk+  
template < typename T > {n(/ c33  
class assignment G BM8:IG \  
  { IJDE{)  
T value; pL2{zW`FDh  
public : #cqI0ny?G  
assignment( const T & v) : value(v) {} I M G^L  
template < typename T2 > NJg )S2]7  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } 4-oaq'//BT  
} ; mTLJajE/  
]$I}r= Em  
/z: mi  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 =G`g-E2  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment dEZlJo@J  
W@D./Th  
_P*QX  
wv ^n#  
  class holder ~,.;2K73  
  { #g<6ISuf  
public : +tJ 7ZR%  
template < typename T > b8glZb*$  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const gKtgW&PYm  
  { =X7_!vSv  
  return assignment < T > (t); $ByP 9=|  
} xL"O~jTS  
} ; t$rla _rbY  
"6Z(0 iu:{  
\t)`Cp6,[b  
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: / |isRh|  
\J(kM,ZJ  
  static holder _1; s%1Z raMvJ  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 *NC@o*  
-\2hSIXj  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); e(Rbq8D  
而不用手动写一个函数对象。 <jBRUa[j_  
@4n>I+6*&  
Z}.ZTEB  
R[OXYHu  
四. 问题分析 MfO: BX@$  
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。 J M`[|"R%  
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。 Rx?ze(  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 I moxg+u  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 *q+X ?3  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 "<LWz&e^^  
A# Y:VavQ?  
五. 问题1:一致性 Os KtxtLO  
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?| <LN7+7}  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 %*#+(A"V  
`@#rAW D  
struct holder b7B|$T,  
  { YLuf2ja}X  
  // ',/2J0_  
  template < typename T > 2OQ\ z;s  
T &   operator ()( const T & r) const |#'n VN.;  
  { l z-I[*bA  
  return (T & )r; }Eh &'  
} 8e1Z:axn0  
} ; }_5R9w]"  
hw(\3h()  
这样的话assignment也必须相应改动: lnRL^ }  
-!}3bl*(7  
template < typename Left, typename Right > Fu 5c_"!  
class assignment ,e$6%R  
  { l>KkAA  
Left l; lc3Gu78 A/  
Right r; $tej~xZK  
public : %r8;i  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} r-.>3J  
template < typename T2 > YrV@k*O*  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } d</F6aM\  
} ; E;[Uhh|78!  
dT[JVl+3=  
同时,holder的operator=也需要改动: 'b y+hXk  
4u+0 )<  
template < typename T > uqLP$At  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const _ ,/~P)  
  { );kD0FO1|  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); qG ? :Q  
} EX#AJ>?V(  
]Y!x7  
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。 eze%RjO}  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 2=/-,kOL_  
>Fs/Wet  
return l(rhs) = r; T5z]=Pd"^  
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。 2_y]MXG+%  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: "c|Rpzs[  
[c;#>UQMf  
template < typename Tp > is~2{:  
class constant_t x0WinLQ  
  { gY8$Rk %  
  const Tp t; A+3SLB  
public : ~clX2U8u`  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} Rc &m4|cw7  
template < typename T > D <R_eK  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const G? XS-oSv  
  { _^NyLI%  
  return t; t"Ah]sD  
} FSn3p}FVa  
} ; 6)7cw8^  
gn&Zt}@[  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 imeE&  
下面就可以修改holder的operator=了 Hf\sF(, (  
kguZAO6  
template < typename T > gu+zfvkcY  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const  6su~SPh  
  { |<5F08]v  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); qR_>41JU"  
} CS~_>bn  
~$J(it-a  
同时也要修改assignment的operator() ~UZ3 lN\E  
&*%x]fQ@  
template < typename T2 > oeB'{bG  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } Fxc_s/^=t  
现在代码看起来就很一致了。 O^j*"#f  
&K{8- t  
六. 问题2:链式操作 ');vc~C  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 rQyjNh  
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。 N9-7YQ`D  
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。 m|F1_Ggz  
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。 G}9f/$'3  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct c!/ +0[  
X6r0+D5AvB  
template < typename T > ;RRw-|/Wm  
struct result_1 zQG{j\  
  { zX4RqI  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; N+@ Ff3M  
} ; 6-fv<Pn  
w.a9}GC  
那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为: ,(pp+hNq  
3 h d30o  
template < typename T > `Y5LAt:  
struct   ref -(]C FnD_N  
  { f!`? _  
typedef T & reference; ^9:`D@Z+  
} ; V5z2.} 'o-  
template < typename T > 9$HBKcO  
struct   ref < T &> j~G(7t  
  { rpK&OR/  
typedef T & reference; )N8bO I  
} ; 0hV#]`9`gN  
{;u,04OVK  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: Z$JJ0X  
UZ2_FP  
template < typename T > YLGE{bS  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const BEvY&3%l  
  { bo/9k 4N3  
  return l(t) = r(t); CV.|~K0O  
} &h5Y_no GX  
可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。 fy4zBI@  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 Q_|}~4_+  
%DYh<U4N  
有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么 "(7y% TFt:  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: A*?PH`bY  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 )q-NE)  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 Syy{ ^Ae}  
最后的布局是: 7I XWv-  
                Add j2<+[h-  
              /   \ ~TEn +  
            Divide   5 {zvaZY|K"  
            /   \ m^}|LB:5  
          _1     3 YHQ]]#'  
似乎一切都解决了?不。 3HpqMz  
你可以想象一下一个完整的Lambda库,它必然能够重载C++几乎所有的操作符。假设其重载了10个操作符,那么至少会有10个代表这些操作符的functor类。大体上来讲,每一种操作符所对应的functor都应当能够由链式操作产生别的任意一种操作符所对应的functor。(例如:*_1 = 2既是由operator*的functor产生operator=的functor)。可想而知这样一共能产生10*10=100种产生方式。这是对编码的一个大挑战。 M7cD!s@'I  
如何简化这个问题呢?我们不妨假定,任意一种操作符的functor,都能够产生任意一种操作符的functor,这样,每一种操作符的functor都拥有一样的产生方案。如果某种转换确实是不合法的(例如:A/B=C无论如何也不可能合法),那么在试图产生新functor的时候会出现编译错误。幸好C++的模版是如果不使用就不编译的,因此这种编译错误不会干扰到正常的使用,这正是我们所要的。 r)pt(*KHo  
OK,我们的方法呼之欲出了。既然所有的functor都具有一样的产生方案,那么不如大家都不要实现,等到最后统一的在所有的functor里面加上这么一系列的产生代码吧。例如,如果要添加从某functor XXX到operator=的functor的产生代码: Sb/?<$>  
Sv{n?BYq  
template < typename Right > :J]'c}  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const :5,~CtF5 `  
Right & rt) const y>aO90wJ  
  { Rz g;GH  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); = IRot  
} u,So+%  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 *VsVCUCz5*  
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。 RI&O@?+U  
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。 Q_0+N3  
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。 FL^ _)`  
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。 -&>V.hi7  
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? Fm0d0j  
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: =wdh# {  
R+Hu?Dv&F  
template < class Action > U 5J _Y  
class picker : public Action LJ/He[r|[  
  { W3tin3__  
public : N7_eLhPt*8  
picker( const Action & act) : Action(act) {} ]EX6Y  
  // all the operator overloaded >] 'oN  
} ; {x_.QWe5  
0N$7(.  
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。 e=OHO,74z"  
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: $lJcC |*  
/=m AVA  
template < typename Right > ey DV911  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const C6;2Dd]"N  
  { ZyUcL_   
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); !HDb{f  
} $:F+Nf 8  
OX]$Xdb2:  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > >0{}tRm-P&  
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。 FtIcA"^N  
U.Mfu9}#:  
template < typename T >   struct picker_maker )OV0YfO   
  { 3 y}E*QE  
typedef picker < constant_t < T >   > result; *=!e,  
} ; noxJr/A]  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > eut2x7Z(c  
  { 8~C_ng-wn  
typedef picker < T > result; Kd5'2"DI  
} ; wc;n= %  
qg oB}n%  
下面总的结构就有了: >>P5 4|&  
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。 <u!cdYo@  
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。 Ds">eNq  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 kP ]Up&'  
至此链式操作完美实现。 f$xXR$mjf  
n^4R]9U  
2CzhaO  
七. 问题3 (?|M'gZ  
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。 p"ytt|H  
aV'bI  
template < typename T1, typename T2 > ;t{q]"? W  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const o6[.$C  
  { ApCU|*r)  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); ]$@a.#}  
} xak)YOLRV  
}L_YpG7  
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: xQu|D>kv87  
JI5o~; }m  
template < typename T1, typename T2 > t@qf/1  
struct result_2  rL{R=0  
  { N y'\Q"Y]  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; XDemdMy$  
} ; Z10Vx2B  
k7CKl;Fck  
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? |"gL {De  
这个差事就留给了holder自己。 y@3p5o9lv-  
    4nsJZo#S/  
H$h#n~W~  
template < int Order > YExgUE|  
class holder; l^lb ^"o  
template <>  arYq$~U  
class holder < 1 > pZnp!!G  
  { .G O0xnm  
public : a `R%\@1  
template < typename T > JXB)'d0  
  struct result_1 w>%@Ug["  
  { &?@C^0&QV  
  typedef T & result; Y %"Ji[  
} ; SGAzeymw  
template < typename T1, typename T2 > h:?^0b!@  
  struct result_2 U] LDi8  
  { _ %nz-I  
  typedef T1 & result; ^e.-Ji  
} ; .Kb3VNgwvm  
template < typename T > HuevDy4  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const 3Z b]@n  
  { dvB=Zk]m  
  return (T & )r;  /|0-O''  
} \R#SoOd  
template < typename T1, typename T2 > )'djqpM.  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const %k!CjW3  
  { W;vNmg}mn  
  return (T1 & )r1; = s&Rk~2b/  
} xa~]t<2  
} ; +hyOc|5  
^m qEKy<  
template <> J usU5 e|  
class holder < 2 > EwP2,$;  
  { 'UX.Q7W  
public : OIcXelS:@k  
template < typename T > `z&#|0O  
  struct result_1 #a8kA"X  
  { .IeO+RDQ  
  typedef T & result; cM#rus?)+  
} ; 2e`}O  
template < typename T1, typename T2 > jxog8 E  
  struct result_2 |toP8 6  
  { yb`PMjj15  
  typedef T2 & result; FZHA19Kb  
} ; !jj`Ht)  
template < typename T > P%3pM*.  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const :X0L6y)u  
  { p `"k=tZ{  
  return (T & )r; aB ,-E>+  
} 5'zXCHt  
template < typename T1, typename T2 > '2(m%X\6  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const HlGSt$woX  
  { +,76|oMsQ%  
  return (T2 & )r2; `b?uQ\#-M  
} 4b;Mb  
} ; =oBpS=<7  
KdVKvs[  
l=~!'1@L}  
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> >。 ![_x/F9  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: @>2pY_  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: +9_Y0<C  
&hOz(825r  
return l(i, j) = r(i, j); -%asHDQ{  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) p* >z:=  
}3(!kW  
  return ( int & )i; )Qbd/zd\U  
  return ( int & )j; XqTguO'  
最后执行i = j; }p)K6!J0  
可见,参数被正确的选择了。 @oXGa>Ru  
D-gH_ff<]9  
IG^@VQ%  
iGyetFqKw  
\@<7Vo,  
八. 中期总结 28MMH Q  
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: &2 tfj(ms  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 TKDG+`TyZ  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 7N$2N!I(  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor \-\>JPO~<  
Ew8@{X y  
.~]|gg~  
]eL# bJ  
RTOA'|[0M  
fLDrit4_Q  
九. 简化 ":!$Jnj,  
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。 :#rP$LSYC  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 -&Rv=q>  
首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种: {;yO3];Hqw  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 *;<fh,wOk  
  +-*/&|^等 KWJVc `  
2. 返回引用。 WTSh#L  
  =,各种复合赋值等 yaUtDC.|  
3. 返回固定类型。 1NZ"\9=U  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) F y+NJSG  
4. 原样返回。 z0 "DbZ;d  
  operator, _7Y h[I4  
5. 返回解引用的类型。 kCBtK?g  
  operator*(单目) #AD_EN9  
6. 返回地址。 VvhfD2*T  
  operator&(单目) 1Bh"'9-!JT  
7. 下表访问返回类型。 ho\1[xS  
  operator[] fM= o?w6v  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 M xE]EJZ  
  operator<<和operator>> `|t,Uc|7!  
xl}rdnf}  
OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。 S=@+qcI  
例如针对第一条,我们实现一个policy类:  }k^uup*{  
p Cz6[*kC  
template < typename Left > ]J7qsMw  
struct value_return pBsb>wvej  
  { dY1t3@E  
template < typename T > bZu'5+(@  
  struct result_1 'Y?-."eKh  
  { Oa[  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; GBJL B  
} ; cO?*(e1m=  
74%vNKzc~  
template < typename T1, typename T2 > ~1G^IZ6  
  struct result_2 "[) G{VzT  
  { egoR])2>  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; "{0G,tdA  
} ; Ot=>~(u0  
} ; .3 EZk86  
,KY;NbL-Jp  
k8gH#ENNK  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait &#p1ogf:  
omG2p  
下面我们来剥离functor中的operator() &Vlno*  
首先operator里面的代码全是下面的形式: t@%w:*&  
g6M>S1oOO  
return l(t) op r(t) z/7q#~J,  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) 5P,&VB8L  
return op l(t) V?mP7  
return op l(t1, t2) bWFa{W5!  
return l(t) op PRh C1#  
return l(t1, t2) op aV;|2}q "  
return l(t)[r(t)] sY ]J!"  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] 2yN!yIPR  
15:9JVH3D  
很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式: !0{SVsc)  
单目: return f(l(t), r(t)); ]kj^T?&n.  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); {*xE+ |  
双目: return f(l(t)); 4^7 v@3  
return f(l(t1, t2)); o}N@Q-i gq  
下面就是f的实现,以operator/为例 LU3pCM{  
g~U( w  
struct meta_divide y_X6{}Ke  
  { 0=ws)@[I  
template < typename T1, typename T2 > o;8$#gyNY  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) =s\$i0A2  
  { N/ a4Gl(  
  return t1 / t2; J;4x$BI  
} =*UK!y?n  
} ; ;dIk$_FN  
g]~vZj  
这个工作可以让宏来做: v({O*OR  
@-@Coy 4Tt  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ t3L>@NWG  
template < typename T1, typename T2 > \ /~LE1^1&U  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; e!u]l  
以后可以直接用 -H?c4? 5  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) ;&d#)&O"e  
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 G(E1c"?  
(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。。。) `YOYC  
 5%-{r&  
{gD ED  
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 `d <`>  
<\229  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > )%C.IZ_s2  
class unary_op : public Rettype j0l{Mc5  
  { J 6 ~Sr  
    Left l; N&8$tJ(hhx  
public : ( 5LCy?-6  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} P1F-Wy1  
-}7$;QK&a  
template < typename T > dL42)HP5  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const {"o9pIh{~  
      { *@rA7zPFf  
      return FuncType::execute(l(t)); ]d*9@+Iu  
    } oW~W(h!  
yP"2.9\erH  
    template < typename T1, typename T2 > 5/.W-Q\pl}  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const yi$CkG}  
      { &xGdKH  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); {B$CqsvJ  
    } LnR>!0:c  
} ; WwmYJl0  
'm<Lx _i  
zs=3e~o3  
同样还可以申明一个binary_op }Rh\JDiQ  
z5@XFaQ  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > D]~K-[V?l  
class binary_op : public Rettype rWht},-|1  
  { &8IBf8  
    Left l; ^J^,@ Hf_  
Right r; QE]'Dc%  
public : Ts!'>_<Je  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} ')xOL =w  
L;V 8c  
template < typename T > I%d=c0>%  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const -y.cy'$f  
      { >LBA0ynh {  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); e-dkvPr  
    } a_N7X  
t$BjJ -G  
    template < typename T1, typename T2 > x?AG*' h&  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const yY VR]HH  
      { p]aEC+q  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); J3yK^@&&  
    } e#[Klh$]EW  
} ; s^u  Y   
"7cty\  
-XYvjW,|  
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 D07M!U  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 z:Am1B  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) ~"+"6zg  
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。 1EU4/6!C  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! _=g&^_ #t  
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。。。 9evr!=":  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 n>ryS/1  
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) '/O:@P5qY  
下面是修改过的unary_op 5 kHaZ Q  
217G[YE-  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > =j>xu|q  
class unary_op x80IS:TP  
  { <Km9Mq  
Left l; 4  OPY  
  *'((_ NZ>  
public : '#6e Ub  
ny-:%A  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} t:10  
 O3sV)  
template < typename T > _xKn2?d8g  
  struct result_1 NQ{(G8x9  
  { F`g(vD >  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; H07\z1?.K  
} ; #eW T-m  
`n&:\Ib  
template < typename T1, typename T2 > zQ,rw[C"W  
  struct result_2 R4p Pt  
  { ]-gyXE1.r  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; z0[@O)Sj  
} ; ggD T5hb  
4aO/^Hl  
template < typename T1, typename T2 > =:rg1wo"c  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const $tZ {>!N  
  { 5` ^@k<  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); f|{iW E2d  
} 868X/lL  
8'PZA,CW  
template < typename T > fo ~uI(rk  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const t/;2rIx>  
  { v@qP &4Sp  
  return OpClass::execute(lt(t)); kqBZsfF  
} U3_${  
-8l<5g7  
} ; Qx)b4~F?  
*(9Tl]w  
GLsa]}m,9  
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 3E*|^*  
好啦,现在才真正完美了。 NY7yk3  
现在在picker里面就可以这么添加了: ? i _ACKpw  
sF{~7IB  
template < typename Right > %,\JTN|g|A  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const J ?o  
  {  qb? <u  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); ! I:N<  
} kX8C'D4 gX  
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。 ZJ3g,dc  
-#ZvjEaey  
PYCN3s#Gi  
sh :$J[  
M=iTwK  
十. bind ?tLApy^`?  
既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。 c_>Gl8J  
先来分析一下一段例子 U}w'/:H  
.\ Ijq!  
=UKxf  
int foo( int x, int y) { return x - y;} _[HZ[9c!  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 L-|l$Ti"  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 G^.N$wcv  
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。 IR-n:z  
我们来写个简单的。 I!hh_  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: l5D)UO  
对于函数对象类的版本: 5f*_K6,v  
D40 vCax^J  
template < typename Func > 3"x_Y  
struct functor_trait _ $a3lR  
  { H$%MIBz>$  
typedef typename Func::result_type result_type; ^MpMqm1?8;  
} ; R,3cJ Y_%  
对于无参数函数的版本: 1GYZ1iA  
Yc7 YNC.  
template < typename Ret > fl-J:`zyyZ  
struct functor_trait < Ret ( * )() > C5~~$7k0  
  { ;FqmZjm  
typedef Ret result_type; |^Iox0A  
} ; O=jLZ2os  
对于单参数函数的版本: zM0}(5$m  
sT?{  
template < typename Ret, typename V1 > e"hfeNphz  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > Uj5-x%~  
  { h4]^~stI  
typedef Ret result_type; iwF_'I$#N  
} ; 'WW:'[Syn'  
对于双参数函数的版本: @} Ig*@  
cQEUHhRg!  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > FI^Wh7J  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > FOF@@C~aH  
  { }y6|H,t9  
typedef Ret result_type; Y D<3#Dr]  
} ; Tri\5O0lPs  
等等。。。 j!4{+&Laq  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy X /c8XLe"  
JVoC2Z<  
template < typename Func > X$!fR >Zc  
struct func_return x17:~[c']  
  { f ./K/  
template < typename T > <q7o"NI6FZ  
  struct result_1 _*AI1/>`  
  { %Xh}{o$G  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; j:%,lcF  
} ; v.]{b8RR  
$5XA S  
template < typename T1, typename T2 > Cfi4~&  
  struct result_2 BdD]HXB|_  
  { %r|sb=(yT  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; ) ^ En  
} ; rD}g9?ut  
} ; T 6D+@i  
boojq{cvYA  
3H,x4L5j  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 `Abd=1nH  
LGhK)]:  
template < typename Func, typename aPicker > RL}?.'!  
class binder_1 OJm ]gb7  
  { @\?HlGWEf  
Func fn; m.+h@  
aPicker pk; jG1(Oe;#  
public : hNXZL>6  
*J4!+GD  
template < typename T > KtaoOe  
  struct result_1 af|h4.A  
  { Ur+U#}  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; Ae7FtJO  
} ; ^Q#_  
%2:UsI  
template < typename T1, typename T2 > MnD}i&k[  
  struct result_2 <{W{ Y\_A>  
  { $z_yx `5  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; :aOR@])>o  
} ; ^=x/:0  
;n't:yQW  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} #]dm/WzY  
JL,Y9G*]s  
template < typename T > b|_e):V|  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 6)1PDlB  
  { `dm*vd  
  return fn(pk(t)); &>AwG4HW#j  
} My>q%lF=fw  
template < typename T1, typename T2 > S]@;`_?m{  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const @K <Onh`  
  { /Q st :q  
  return fn(pk(t1, t2)); xuUEJ a&  
} pEwo}NS*H  
} ; 1KUjb@"  
|pHlBzHj  
P7w RX F{  
一目了然不是么? ku,{NY f^Y  
最后实现bind O[ z0+Q?6Z  
$T K*w8@:  
z6w'XA1_+t  
template < typename Func, typename aPicker > "" UyfC[  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) K#k/t"r  
  { -. *E<%  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); ?jR#txR  
} `i.fm1I]  
W_@ b. 1  
2个以上参数的bind可以同理实现。 @A6iY  
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。 s={>{,E  
bf/6AY7  
十一. phoenix J299 mgB  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: V%4P.y  
v9 \n=Z  
for_each(v.begin(), v.end(), V<5. 4{[G  
( C rR/  
do_ $*eYiz3Ue  
[ !BVCuuM>w  
  cout << _1 <<   " , " 'TYO-'aC  
] N&G'i.w/  
.while_( -- _1), D zD5n  
cout << var( " \n " ) .iV=ybMT  
) -o~zb-E  
); J3y _JoS  
fYuSfB+<  
是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧: 8Ze> hEG  
首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor c(1tOQk.  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 !%$[p'  
那么我们就照着这个思路来实现吧: bYLYJ`hH<R  
x"Ll/E)\v]  
Pt85q?->  
template < typename Cond, typename Actor > _xAru9=n^  
class do_while vk|f"I  
  { B{\Y~>]Pj  
Cond cd; l1]N&jN{  
Actor act; ga|<S@u?}  
public : q5r7 KYH{  
template < typename T > (ORbhjl  
  struct result_1 EPW4 h/I  
  { hRXnig{;3  
  typedef int result_type; K3vZ42n  
} ; [G brKq(  
/ xv5we~  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} 1 K}gX>F  
#8XmOJ"W3k  
template < typename T > 1$DcE>  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const oC" [rn  
  { {$EX :ID  
  do s2L]H  
    { 5 v.&|[\k  
  act(t); A'CD,R+gR  
  } o;wSG81  
  while (cd(t)); o.r D  
  return   0 ; l'm|**  
} ~H#c-B  
} ; Oa:C'M b  
 gwIR3u  
?J6Ek*E#  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). LS*L XC  
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。 W\j'8^kI9  
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。  I wj[ ^  
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。 L[44D6Vg  
下面就是产生这个functor的类: E[t[R<v,P!  
.feB VRg  
;m] nl_vg  
template < typename Actor > W2h*t"5W  
class do_while_actor 78]*Jx>L  
  { a9&[Qv5-/  
Actor act; 7}qxWz  
public : |}^u<S8X  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} W0x9^'=s\  
v8)wu=u  
template < typename Cond > Ib{#dhV  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; 8Mtd}{Fw*  
} ; i<m) s$u  
+D @B eQu  
m~;.kc  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 R-$w* =Y  
最后,是那个do_ ]UIN4E  
{_W8Qm`.  
v 2rzHzFU  
class do_while_invoker 5f_x.~ymA  
  { q8ZxeMqx%  
public : _=x*yDPG}  
template < typename Actor >  ]LsT  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const q/w5Dx|:  
  { `dF~'  
  return do_while_actor < Actor > (act); DMA7eZf'Hv  
} QpzdlB44l  
} do_; <gX({FA  
A/9<} m  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? JkR%o #>5  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 noaR3)  
最后来说说怎么处理break和continue MYV3</Xj*  
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。 1 39T*0C  
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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