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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda $OE~0Z\0  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 WK{{U$:$  
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, 9t`Z_HwdCb  
MhE'_sq  
8 *Fr=+KN  
@,b:s+]rp  
  class filler -c^/k_n  
  { -EwtO4vLJ  
public : Fx^e%":@ip  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} /F>\-    
} ; x~7_`=}rO  
>DHpD?Pm!  
IEi E6z]L(  
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: Z*/*P4\  
f87> ul!*  
Hk65c0  
c*O{?b  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); X >i`z  
Ch`nDIne  
0YMmWxV  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 vV2px  
aFI?^"L  
,bv?c@  
nm[ yp3B  
二. 战前分析 ##%R|P3  
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。 R]oi&"H@r)  
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 "82<}D^;  
wm3fd 7T  
AR<'Airi:  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); "IOu$?  
  /* --------------------------------------------- */ j( *;W}*^  
vector < int *> vp( 10 ); 'IaI7on  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); /}~; b#t  
/* --------------------------------------------- */ 9fWr{fx  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); /ae]v+  
/* --------------------------------------------- */ D,aJ`PK~  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); Z;/"-.i  
  /* --------------------------------------------- */ C:$12{I?*  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); QK+s}ny  
/* --------------------------------------------- */ MoKGnb  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1);  eRlJ  
n&?]GyQ  
&FQ]`g3_@  
*{5L*\AZ  
看了之后,我们可以思考一些问题: >E;&SX  
1._1, _2是什么? {H$F!}a  
显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。 C*e) UPK`  
2._1 = 1是在做什么? d|,,,+fS  
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。 V^qZ~US  
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。 R:*I>cRs  
;pU#3e+P8  
{C=d9z~:  
三. 动工 '/gw`MJ  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: R5QSf+/T4  
RI#C r+/  
|?c v5l7E  
l}>gG[q!  
template < typename T > d2w;d&2S  
class assignment :K!@zT=o  
  { ~jd:3ip+!  
T value; F,^<  
public : U=<E,tM  
assignment( const T & v) : value(v) {} PVAs# ~  
template < typename T2 > *iSsGb\M%  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } RH,(8.&>r  
} ; \ H#zRSbZ  
jW6~^>S  
A9lnQCsJ  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 Sd]`I)  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment xUYUOyV  
Pnb?NVP!^9  
Y(WX`\M97  
dQ*3s>B[  
  class holder thk33ss:  
  { CtbmX)vE  
public : ;9,<&fe  
template < typename T > ;0V{^  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const XVi?- /2  
  { GgH=w`;_  
  return assignment < T > (t); ]Mv.Rul?~  
} w < p  
} ; &6/# O  
xz dqE  
NQq$0<7.=W  
由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上: GXC:~$N  
zJ42%0g  
  static holder _1; 7Rr(YoWa  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 C& 0iWY\a  
/nEh,<Y)  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); ]}/LNO*L"  
而不用手动写一个函数对象。 ;o;P2}zD  
Mn(:qQo^&`  
brN:Ypf-e  
4LYeacL B  
四. 问题分析 iARIvhfdi  
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。 pg69mKZ$  
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。 /?l@7  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 P@ '<OI  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 RE]u2R6Y  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 bet?5Dk  
}E$^!q{  
五. 问题1:一致性 wy&s~lpV,7  
首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?| X}`|"NIk.  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 @dAc2<4  
C7&4,],  
struct holder  +Io^U  
  { M{+Ie?ZI  
  // xW*L^97 ;  
  template < typename T > I%(`2 rD8G  
T &   operator ()( const T & r) const QK -_~9V  
  { B8z3W9  
  return (T & )r; ,u|vpN  
} q4$zsw  
} ; sHO6y0P  
Le"$ksu>  
这样的话assignment也必须相应改动: EBS04]5ul  
EzK,SN#  
template < typename Left, typename Right > e!*d(lHKos  
class assignment 0|8c2{9X,  
  { }6} Gj8Nb  
Left l; i'|rx2]e  
Right r; xtL_,ug  
public : Z^9;sb,x  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} O3#4B!J$E  
template < typename T2 > *M;!{)m?  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } %'Ebm  
} ; BY"<90kBL  
WE \912j  
同时,holder的operator=也需要改动: {:c*-+?  
YuD2Q{  
template < typename T > w\KO1 Ob  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const PgAC3%M6  
  { b|t` )BF  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); cYyv iR59#  
} aS?A3h4WM_  
+`l >_u'  
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。 )r-t$ L  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 #(-V^ T  
u|ia  
return l(rhs) = r; xlF$PpRNM  
在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。 h9c54Ux  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: Iz^~=yV)  
vMKmHq  
template < typename Tp > {E!ie{~  
class constant_t r6&f I"Yg  
  { QbqEe/*$_  
  const Tp t; FQ>KbZh  
public : jx a?  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} cP63q|[[  
template < typename T > j?4k{?x  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const fk,[`n+  
  { =7ul,  
  return t; fb[f >1|  
} &'9 Jy'(X  
} ; x3O$eKy\|5  
8r(S=dA  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 c?5e|dZz  
下面就可以修改holder的operator=了 xJrRJwL  
#+V-65v  
template < typename T > cf?*6q?n  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const ;1^_ .3  
  { {tMpI\>S  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); w+ gA3Dg  
} Am&/K\O  
Zp]{e6J  
同时也要修改assignment的operator() K5No6dsD  
=< j8)2  
template < typename T2 > =8[4gM+  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } L,V\g^4$K  
现在代码看起来就很一致了。 <Hl.MS  
v.H00}[.  
六. 问题2:链式操作 ,  A?o  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 wmdvAMN  
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。 }Wjb0V  
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。 szN`"Yi){  
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。 +xMK.*H]W  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct L}lOA,EF  
E#X1P #$pW  
template < typename T > 0TK+R43_  
struct result_1 CsG1HR@  
  { C4e3Itc9X  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; )| @'}k+  
} ; Ol3$!x9  
JaP2Q} &B  
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: X(kyu,w  
O0Y/y2d  
template < typename T > @SeE,<  
struct   ref j4Ppn  
  { We% -?l:"  
typedef T & reference; <&E3QeK  
} ; I)I,{xT4  
template < typename T > i&\N_PUm[  
struct   ref < T &> 5fuOl-M0W  
  { .dwb@$  
typedef T & reference; 6T0[ ~@g5  
} ; 9MA/nybI  
v`evuJ\3  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: YqwDvJWX  
gE'b.04Y9i  
template < typename T > .w2X24Mmb  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const is?H1V~8`$  
  { k ]C+/  
  return l(t) = r(t); V}(snG,  
} pH5"g"e1  
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。 vk:@rOpl  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 rCqcl  
M0g!"0?  
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 s,> 1n0a  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: \tE2@  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 X+"8yZz3?  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 5#/" 0:2  
最后的布局是: ?<VahDBS+A  
                Add $$`E@\5P  
              /   \ i2`i5&*  
            Divide   5 "mr;|$Y  
            /   \ i3g;B?54  
          _1     3 C^I  h"S  
似乎一切都解决了?不。 ciO^2X  
你可以想象一下一个完整的Lambda库,它必然能够重载C++几乎所有的操作符。假设其重载了10个操作符,那么至少会有10个代表这些操作符的functor类。大体上来讲,每一种操作符所对应的functor都应当能够由链式操作产生别的任意一种操作符所对应的functor。(例如:*_1 = 2既是由operator*的functor产生operator=的functor)。可想而知这样一共能产生10*10=100种产生方式。这是对编码的一个大挑战。 } XVz?6  
如何简化这个问题呢?我们不妨假定,任意一种操作符的functor,都能够产生任意一种操作符的functor,这样,每一种操作符的functor都拥有一样的产生方案。如果某种转换确实是不合法的(例如:A/B=C无论如何也不可能合法),那么在试图产生新functor的时候会出现编译错误。幸好C++的模版是如果不使用就不编译的,因此这种编译错误不会干扰到正常的使用,这正是我们所要的。 "J^M@k\!  
OK,我们的方法呼之欲出了。既然所有的functor都具有一样的产生方案,那么不如大家都不要实现,等到最后统一的在所有的functor里面加上这么一系列的产生代码吧。例如,如果要添加从某functor XXX到operator=的functor的产生代码: 3Qmok@4e)  
r!+-"hS!  
template < typename Right > `r;e\Cp  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const HI6;=~[  
Right & rt) const Q|Uq.UjY  
  { Q| > \{M  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); 0Pw?@uV  
} =+`I%>wc  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 TMZg GUn  
XXX指的是原来的functor的类型,picker_maker<T>是一个类型变换的trait,如果T是一个常量,那么他会返回constant_t<T>,否则返回T本身。 |r_S2)zH9m  
因此如果该函数声明在assignment的内部,那么就实现了连等,如果声明在的dereference(解引用)的内部,就允许(*A = B)的行为发生。 1HK5OT&  
最后,如何把这些函数塞到各个functor的声明里边呢?当然可以用宏,但是。。。大家都知道这样不好。 #|`/K[.xd%  
除了宏之外还可以用的方式就是继承。我们可以写一个类叫做picker,该类实现了所有的如上的产生函数。然后让所有的functor继承自它。 O{hGh{y  
且慢,也许立刻就有人跳出来说:这样的话那个XXX怎么写呢?这样不是会导致循环依赖么?这样不是会有downcast么? "P;_-i9O  
正解,让picker做基类确实不是一个好主意。反过来,让picker继承functor却是一个不错的方法。下面是picker的声明: 4Sv&iQ=vh  
,p6X3zY  
template < class Action > s8iJl+Jm  
class picker : public Action  L>Bf}^  
  { '}h[*IB}5  
public : qg?O+-+  
picker( const Action & act) : Action(act) {} Un\h[m  
  // all the operator overloaded /Y|oDfv  
} ; tkU"/$Vi\  
vy\;#X!  
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。 -ZqN~5>j)  
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: *fVs|  
~yz7/?A)TS  
template < typename Right > J2H/z5YRJ4  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const )P>Cxzs  
  { h7mJXS)t|  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); bAv>?Xqa  
} /pzEL  
Gr6XqO_  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > U{n< n8  
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。 KA1Z{7UK%  
=\H.C@r  
template < typename T >   struct picker_maker _uU}J5d.  
  { ~3 4Ly  
typedef picker < constant_t < T >   > result; ilL] pU-  
} ; 4RYK9=NH  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > Mo`7YS-Y  
  { * Zb-YA  
typedef picker < T > result; [|<2BQX  
} ; l%]S7|PKx  
%Z?2 .)  
下面总的结构就有了: zM?JLNs]<{  
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。 Vh1{8'G Q  
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。 `iuo([E d  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 }ybveZxv5A  
至此链式操作完美实现。 @+1-_Q`s/R  
m'H%O-h\  
v7"' ^sZ?  
七. 问题3 Wi]Mp7b  
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。 ]0<T,m Z  
sLh9= Kh`  
template < typename T1, typename T2 > s\g"~2+  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const gd3~R+Kd  
  { `ro~l_U;A  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); rxtp?|v9  
} r<4FF=  
{2?o:  
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: qv|geBW  
7N0V`&}T  
template < typename T1, typename T2 > 3uA%1 E  
struct result_2 .zf#S0y%(  
  { </0@7  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; !IlsKMZ  
} ; a!YpSFr  
}Jkz0JY~  
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? "C 7-^R#  
这个差事就留给了holder自己。 +:@HJXwK  
    a& b75.-  
z$OKn#%T  
template < int Order > t>;u;XY!;  
class holder; 3}{od$3G  
template <> Yg@k +  
class holder < 1 > "e<Z$"7i  
  { J*s!(J |Q  
public : j8kax/*[  
template < typename T > MzLnD D^  
  struct result_1 &t1?=F,]  
  { A}KRXkB  
  typedef T & result; e\%emp->  
} ; / *=1hF  
template < typename T1, typename T2 > gB1w,96J  
  struct result_2 "@Ir Bi6  
  { Ng=XH"ce~  
  typedef T1 & result; FTvFtdY  
} ; j?sq i9#  
template < typename T > g/Q hI  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const ]#>;C:L  
  { 8$</HNu,  
  return (T & )r; Z%_"-ENT  
} eZ+pZq  
template < typename T1, typename T2 > n<47#-  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const K cI'P(  
  { 1I< <`7'  
  return (T1 & )r1; JD1IL` ta;  
} 9AQMB1D*v4  
} ; <:=}1t.Z  
B;f\H,/59  
template <> U_!Wg|  
class holder < 2 > QRb iO  
  { PYWp2V/  
public : X1Vx 6+[  
template < typename T > D90m..\w  
  struct result_1 [_W#8{  
  { 7!.#:+rg5#  
  typedef T & result; QR4!r@*=  
} ; LliOhr4  
template < typename T1, typename T2 > 5P{PBd}glp  
  struct result_2 /~`4a  
  { [7d>c  
  typedef T2 & result; 26n+v(re  
} ; 2S'{$m)  
template < typename T > m,U Mb#7Y  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const .|=~x3mPw  
  { t# cm |  
  return (T & )r; .ET@J`"M  
} $kPC"!X\  
template < typename T1, typename T2 > >|h$d:~n  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const 8BP.VxX  
  { ^~iu),gu  
  return (T2 & )r2; .{,PC  
} yTj!(C  
} ; .Y!] {c  
@ 63Uk2{W>  
OhUEp g[  
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> >。 aKi&2>c5>  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: 9I3vW]0x[  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: uLok0"}  
@uru4>1_dy  
return l(i, j) = r(i, j); J'99  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) YK(I '  
]P lD e8  
  return ( int & )i; ,khB*h14;h  
  return ( int & )j; t+C9QXY  
最后执行i = j; 72J@Dc  
可见,参数被正确的选择了。 dg#w/}}m  
3/+r*lv>X  
qfF/X"#0  
')]K&  
\Km gFyF  
八. 中期总结 tuZA q;X  
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: }O=QXIF5  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 u#TRm?s  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 v/dyu  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor frB~ajXK  
v2X>%  
Nr24Rv  
""LCyKu   
u~kfz*hz  
n/ ]<Bc?  
九. 简化 pv/LTv  
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。 @KtQ~D  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 #Av6BGM|,  
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: QuEfV?)_4  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 CUz1 q*):  
  +-*/&|^等 ]`[r=cG  
2. 返回引用。 z@WuKRsi  
  =,各种复合赋值等 6g\SJ O-;N  
3. 返回固定类型。 >cVEr+r9t  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) |g o jb  
4. 原样返回。 g.3 . C?  
  operator, xc|pl!ns  
5. 返回解引用的类型。 qIm?F>> @  
  operator*(单目) (?luV#{5  
6. 返回地址。 vAeh#V~#  
  operator&(单目) ]#)1(ZE  
7. 下表访问返回类型。 <Uz~V;  
  operator[] *Ru@F:  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 IP)?dnwG  
  operator<<和operator>> ^;on  
?|Q[QP  
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。 _oOE MQb  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: )TYrb:M'm  
E: EXp7  
template < typename Left > 6Xu^ cbD  
struct value_return R~9\mi5^UH  
  { {z":hmt  
template < typename T > N =k}"2_=  
  struct result_1 /]0-|Kg+R  
  { )HLe8:PG~  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; ?`& l Y  
} ; M]\p9p(_  
>FrF"u:kM  
template < typename T1, typename T2 > jlhyn0  
  struct result_2 >MXE)=  
  { <p_r{  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; 1_chO?&,I  
} ; `S&(J2KV  
} ; z5~{WAAI  
<:v2 N/i  
[A@K)A$f  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait 8|:bis~wm  
/qf2LO'+  
下面我们来剥离functor中的operator() f>g< :.k*  
首先operator里面的代码全是下面的形式: f-Yp`lnn.d  
ym>>5(bni  
return l(t) op r(t) XaFu(Xu7  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) >.P/fnvJ  
return op l(t) kpxWi=y  
return op l(t1, t2) k91ctEp9>  
return l(t) op R-lB.9e#M  
return l(t1, t2) op z]P =>w  
return l(t)[r(t)] (X!?#)fyn  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] ifo^ M]v  
*-KgU'u?  
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: cmw2EHTT<  
单目: return f(l(t), r(t)); VBHDI{HzRv  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); v%mAU3M  
双目: return f(l(t)); ze%kP#c6!  
return f(l(t1, t2)); x3X^\ Ig  
下面就是f的实现,以operator/为例 RTHe#`t  
%Se@8d8  
struct meta_divide 6fP"I_c  
  { v0~'`*|&  
template < typename T1, typename T2 > wUnz D)  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) SONv] ));  
  { \ C^fi}/]  
  return t1 / t2; D{%l 4og  
} }3G`f> s  
} ; /h/f&3'h  
+`;YK7o  
这个工作可以让宏来做: u}zCcWP|L  
M MyVm"w  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ eB]cPo4gW  
template < typename T1, typename T2 > \ Mq!vu!  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; :>@6\    
以后可以直接用 W u4` 3  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) ;0)|c}n+.5  
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 }N^A (`L  
(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。。。) Idy{(Q  
R`)^eqB  
PEKU  
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?]Y^:  
$L~?!u&N  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > J>H$4t#HX  
class unary_op : public Rettype {'.[N79xP  
  { k!{0ku}]  
    Left l; 4Dd@&N  
public : xY3 KKje  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} =dVPx<l5  
<!+T#)Qi  
template < typename T > 03]   
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const L4fM?{Ic:s  
      { 6P0\t\D0  
      return FuncType::execute(l(t)); `y1ne x-0  
    } \Lp|S:u  
~ULD{Ov'F  
    template < typename T1, typename T2 > >";I3S-t  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const P;A9t#\  
      { QD<GXPu?N  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); m|:O:<  
    } TLBIM  
} ; .7h:/d Y:  
(qf%,F,_L  
\Vc-W|e  
同样还可以申明一个binary_op SN${cs%  
sZ-A~X@g  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > jH 4,-  
class binary_op : public Rettype COV8=E~  
  { aP#nK  
    Left l; f!|$!r*q  
Right r; T^"-;  
public : I$rnW  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} q y]tuKZI  
>I9w|z FA  
template < typename T > EWcqMD]4u  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const -y@# ^SrJ  
      { @-L4<=$J  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); z5V~m_RO  
    } EAPLe{qw:q  
B+8lp4V9%  
    template < typename T1, typename T2 > 'Gr}<B$A3  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const - &AgjzN!  
      { 12D>~#J  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); hd~3I4D  
    } RM5$O+"  
} ; IB'gY0*  
|a>W9Ym  
+7`7cOqXg  
很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮 p!b_tyJ  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 D-v}@tS'  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) M, uQ8SZA[  
那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。 r5k{mV+  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! EF Z]|Z7  
如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。 /t4#-vz  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 T@Q,1^?i  
这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan) *bOgRM[  
下面是修改过的unary_op <-Hw@g  
1N3qMm^  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > h$[tEmD%  
class unary_op ]J] ~i[  
  { \dB)G<_  
Left l; ,V>7eQt?  
  2r =8&~9z  
public : \$Jz26 -n  
./Y5Vk#Rp\  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} P+9%(S)L3  
IP#?$X  
template < typename T > u0s25JY.%  
  struct result_1 ,MmX(O0  
  {  D|8Pe{`  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; <i!:{'%  
} ; MBjo9P(  
T@{ }!  
template < typename T1, typename T2 > y)Y0SY1\j  
  struct result_2 'yIz<o  
  { 8<2 [ F  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; B %L dH  
} ; Ub"6OT1tl  
}$5e!t_K  
template < typename T1, typename T2 > ZLN79r{T  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 8|U-{"!O ?  
  { kuQ+MQHs  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); hFLLg|@  
} /:BM]K  
q]^Q?r<g::  
template < typename T > V\2&?#GZ  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const `P(Otr[6  
  { 40M/Gu:  
  return OpClass::execute(lt(t)); 1( nK|  
} '1f:8  
l ;fO]{  
} ; Z1&<-T_  
u/,ng&!  
gf]k@-)  
该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug 2B !Bogs  
好啦,现在才真正完美了。 fxcCz 5  
现在在picker里面就可以这么添加了: '^6jRI,  
i*3*)ly  
template < typename Right > (Y[q2b  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const ;_TPJy  
  { vIK+18v7  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); 7)FI_uW  
} Y/Dah*  
有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。 ~4}'R_  
8b!-2d:*  
f:!b0j  
U~nW>WJ+.  
2Jl$/W 3  
十. bind EPn0ZwnS:M  
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。 Ra~|;( %d  
先来分析一下一段例子 {~=Z%Cj2Q  
BT3X7Cx  
eGEeWJ}[$  
int foo( int x, int y) { return x - y;} M{   
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 t:N3k ;k  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 =]Vrl-a`^  
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。 & 6-8$  
我们来写个简单的。 :Qd{V3*]  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: ~d)2>A 2:  
对于函数对象类的版本: @qaK5  
[\|p~Qb)s  
template < typename Func > P&2/J%@zG  
struct functor_trait (vXes.|+t  
  { 4Ww.CkRG  
typedef typename Func::result_type result_type; j3kcNb  
} ; 4w)aAXK  
对于无参数函数的版本: Q!&@aKl  
wgV?1S>Z  
template < typename Ret > >oOZDuj   
struct functor_trait < Ret ( * )() > <aVfgVS  
  { P+/6-CJ  
typedef Ret result_type; F2bAo6~R  
} ; '{ I YANVT  
对于单参数函数的版本: 5m(V(@a3  
 fcLVE  
template < typename Ret, typename V1 > # 1#?k  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > p>#QFd"m  
  { S@WzvM  
typedef Ret result_type; x_eR/B>  
} ; '_`O&rbT  
对于双参数函数的版本: &|j^?ro6  
tXu_o6]  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > -sqoE*K[8  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > Pd^v-}[  
  { $SAk|  
typedef Ret result_type; Y{v\m(D  
} ; ~6HaZlBB  
等等。。。 THXG~3J<  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy @4ECz>Q  
!JOM+P:  
template < typename Func > x[w!buV0\  
struct func_return k NnI$(H"H  
  { Dg_AoC  
template < typename T > %Q2<bj]  
  struct result_1 iAWd 9x  
  { *H''.6  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; PL6f**{-  
} ; ~ v21b?   
=Kh1 HU.F  
template < typename T1, typename T2 > y"o@?bny  
  struct result_2 FJYc*l  
  { UrhSX!g/A>  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; pZA0Go2!IN  
} ; MPxe|Wws  
} ; h+<F,0  
{:!CA/0Jx  
 E qc,/  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 wFHbz9|@I  
rcx'`CIJ  
template < typename Func, typename aPicker > F\"`^`(O  
class binder_1 yo=0Ov  
  { hCX_^%  
Func fn; < `/22S"  
aPicker pk; 'A}@XGE:p  
public : Sph:OX8  
$^XCI%DH  
template < typename T > {G^f/%  
  struct result_1 3 %'Y):  
  { 0wlKBwf`J  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; =iEQE  
} ; k:JlC(^h  
cIJqF.k  
template < typename T1, typename T2 > 9R6]OL)p  
  struct result_2 y~ZYI]` J  
  { "N\tR[P!  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; k9|8@3(h  
} ; y))) {X  
BWHH:cX  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} TTSyDl  
1[&V6=n  
template < typename T > 0K *|B.O  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 0qPbmLMK  
  { :Q@qR((&o  
  return fn(pk(t)); -ghmLMS%t  
} SJXA  
template < typename T1, typename T2 > w$2Z7S  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ET[vJnReC  
  { %0<-5&GE  
  return fn(pk(t1, t2)); "dN4EA&QJ  
} ys#V_ysb  
} ; R3`h$`G  
-{tB&V~+v  
rbEUq.Yk]~  
一目了然不是么? >Y\$9W=t  
最后实现bind 1m5 =Nu  
P nxxW?  
R | &+g\{;  
template < typename Func, typename aPicker > zx7g5;J  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) 3cH`>#c  
  { (Q/Kp*a  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); $0OWPC1  
} ER ^#J**  
X-$\DXRIo  
2个以上参数的bind可以同理实现。 M ~uX!bDH  
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。 ?;dfA/  
jwe^(U  
十一. phoenix tU :,s^E"#  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: fZH";_"1  
"yo~;[  
for_each(v.begin(), v.end(), (r]3tGp  
( _K#LOSMfj/  
do_ :nPLQqXGQ  
[ pg4J)<t#  
  cout << _1 <<   " , " X^!1MpEQ  
] {#]vvO2~$  
.while_( -- _1), I5$@1+B  
cout << var( " \n " ) r{Cbx#;  
) H1bPNt63  
); @0 mR_\u\  
=%\y E0#  
是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧: !4blX'<w  
首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor i3s,C;7[2  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 L#|, _j=9  
那么我们就照着这个思路来实现吧: D_W,Jmet  
o_K. +^$  
Z|h&Zd1z  
template < typename Cond, typename Actor > =mq02C~y  
class do_while e9 `n@  
  { Uo7V)I;o  
Cond cd; h ?Ni5  
Actor act; 3,QsB<9Is  
public : 9\aR{e,1  
template < typename T > QS*!3? %  
  struct result_1 X9YYUnR2  
  { yHka7D  
  typedef int result_type; FuKp`T-H  
} ; fF\s5f#:  
)U~,q>H+ %  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} Y~j )B\^{  
>C1**GQ  
template < typename T > zh<[ /'l  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const eVVm"96Q.;  
  { ;ZSJ-r  
  do 9MmAoLm  
    { *&m{)cTs  
  act(t); w[A$bqz   
  } `h:$3a:5  
  while (cd(t)); J'%  
  return   0 ; b&i0)/;  
} nVp*u9]  
} ; ')8c  
-S ASn  
|K H&,  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). is2OJ,  
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。 $jL{l8x  
其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。 yd-r7iq  
因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。 +a{P,fRl@  
下面就是产生这个functor的类: :ziV3jRM  
l.V{H<v}  
o!";&\,Ip  
template < typename Actor > ZP]l%6\.  
class do_while_actor .sO.Y<- fl  
  { %B ,>6 `[  
Actor act; h^tU*"   
public : xw)$).yc  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} ex- 0@  
bw@"MF{  
template < typename Cond > [xTu29X.  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; >sUavvJ~x  
} ; +~E;x1&'  
p\7(`0?8VN  
w=]bj0<A=  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 D]{#!w(d  
最后,是那个do_ ?dJ[? <aG  
6zJ<27  
rhLm2q  
class do_while_invoker uh][qMyLM  
  { ^ RS?y8  
public : 2itJD1;  
template < typename Actor > S#kA$yO  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const h=fzX .dt  
  { efK|)_i :  
  return do_while_actor < Actor > (act); U^ec g{  
} ,:Q+>h  
} do_; *kliI]B F]  
 2]$ 7  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? rYp]RX>  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。  <|Pw*L$  
最后来说说怎么处理break和continue x9,X0JO  
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。 x8#bd{  
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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