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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda V*AG0@& !  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 n-\B z.  
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, e^FS/=  
1idEm*3&(  
-{w&ya4X  
(u*]&yk  
  class filler CeZ5Ti?F  
  {  qV}zV\Nz  
public : F3qi$3HM  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} 6 Ym[^U  
} ; }C'z$i( y  
|hpm|eZG"h  
5P! ZJ3C  
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: k/LV=e7  
%'>. R  
$'&5gFr9  
V`%m~#Me  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); \\'!<Bn2d  
[$./'-I]  
DB*IVg  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 p5bH- km6  
>S~#E,Tg  
1jV^\ x0  
X+*| nvq]  
二. 战前分析 bH= 5[  
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。 `@ `CZg  
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 *R&g'y^d  
A$ S9 `  
h?TE$&CL?  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); R=IeAuZR4k  
  /* --------------------------------------------- */ 0]WM:6 h  
vector < int *> vp( 10 ); -aO3/Ik [q  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); $;@s  
/* --------------------------------------------- */ n3)g{K^  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); UdY9*k  
/* --------------------------------------------- */ Lb];P"2e+  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); h)YqC$A-s  
  /* --------------------------------------------- */ Z|7Y1W[  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); Ii"cDH9  
/* --------------------------------------------- */  \n`]QN  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); }R>g(q=N  
O aZ~  
EatpORq  
Xu'u"amt  
看了之后,我们可以思考一些问题: GI~;2 `V  
1._1, _2是什么? ]=pEs6%O3  
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。 8RocObY_W  
2._1 = 1是在做什么? ? G3OAx?<  
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。 \Q3m?)X=Gd  
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。 ;`xu)08a  
R{*p \;  
Dm5UQe  
三. 动工 sd=i!r)ya  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: mMa7Eyaf  
Mk^o*L{ H  
UL{Xe&sT  
)kd PAw  
template < typename T > k1%Ek#5  
class assignment B'=*92i>S  
  { fygy#&}~  
T value; PS6G 7  
public : TM"i9a? ;  
assignment( const T & v) : value(v) {} ^beW*O!  
template < typename T2 > [,fMh $t  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } z~X]v["d  
} ; SR\#>Qwx_  
{^ N = hI  
GHoPv-#  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 lk+)-J-lj'  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment ?C4a,%  
cW3;5  
.*y{[."!  
b^%4_[uRu  
  class holder  EGV@L#  
  { zg^5cHP\  
public : >w V$az  
template < typename T > >u6kT\|^C  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const iedoL0#  
  { :qnRiK]  
  return assignment < T > (t); {wd.aUB  
} |"ck;.)  
} ; lQ)8zI  
K;YK[M1!  
)~WxNn3rx  
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: 8IVKS>  
5[I 9/4,  
  static holder _1; H p1cVs  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 T$'Ja'9Kj  
|_2O:7qe  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); M>'-P  
而不用手动写一个函数对象。 } #$Y^ +UN  
n2T vPt\  
^%C.S :  
[]u!piW  
四. 问题分析 ,.E:mm  
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。 LtC kDnXk  
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 JSu{p  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 ) I@gy  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 AU)Qk$c  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 &;,w})  
O/Da8#S<  
五. 问题1:一致性 <iL+/^#  
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?| m-;u]X=a  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 B-Fu/n  
;;UvK v  
struct holder lMlXK4-  
  { w \85D|u  
  // cDLS)  
  template < typename T > [5:F  
T &   operator ()( const T & r) const :e gSW2"5S  
  { siOeR@> X  
  return (T & )r; `oq 3G }  
} /(vT49(]  
} ; x!Wl&  
5vY1 XZt{  
这样的话assignment也必须相应改动: U^Hymgb%  
d<#Xqc  
template < typename Left, typename Right > "IB)=Hc  
class assignment jp2l}C  
  {   }/M ~  
Left l; o.sa ?*  
Right r; yzXwxi1#  
public : l=kgRh  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} Dx iCq(;  
template < typename T2 > 0PTB3-  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } *USZ2|i  
} ; .w&{2,a3  
3A'd7FJ0G  
同时,holder的operator=也需要改动: B<6*Ktc  
KJSN)yn\  
template < typename T > e}7qZ^  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const A D~\/V&+  
  { Px)VDs=k  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); lQ)ZsFs=  
} ynDa4HB  
o#E z_D[  
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。 tt#M4n@  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 =@B9I<GKf  
y?Fh%%uNr  
return l(rhs) = r; t?{E_70W  
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。 AnIENJ  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: XnV|{X%]U  
[|uAfp5R  
template < typename Tp > C9({7[k^%  
class constant_t !) LMn  
  { HQTB4_K\  
  const Tp t; %vyjn&13  
public : <gJ|Wee  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} m<r.sq&;  
template < typename T > oDA1#-  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const RM QlciG  
  { d0IHl!X  
  return t; `W{Ye=|[d#  
} }1epn#O_4  
} ; -`#LrO;n  
R (4 :_ xc  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 {Pu\KRU  
下面就可以修改holder的operator=了 N'|zPFk g  
G8eAj%88  
template < typename T > )%WS(S>8  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const ~(G]-__B<  
  { F|Jo|02  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); kXv -B-wOj  
} 4z?6[Cg<  
%p@A8'b  
同时也要修改assignment的operator() 1+Ja4`o,iS  
0=7C-A1(D  
template < typename T2 > Xg#Dbf4  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } &vd9\Pp  
现在代码看起来就很一致了。 Ewu 7tq Z  
d\xh>o  
六. 问题2:链式操作 -KbT[]  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 bV`Zo(z  
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。 >:h 8T]F  
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。 }fL8<HM\'c  
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。 c\"oj&>A  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct t$rWE|+_z  
e2Ba@e-  
template < typename T > Z}$.Tm  
struct result_1 T3+hxS  
  { T? _$  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; 2"JIlS;J}7  
} ; lvcX}{>\  
Y#NlbKkzu  
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: r'k-*I  
!dSY?1>U<  
template < typename T > 8_mdh+  
struct   ref ^MDBJ0 I.  
  { ) Q]kUG#`  
typedef T & reference; ;./Tv84I^  
} ; v!K %\h2A  
template < typename T > \O72PC+  
struct   ref < T &> }JAg<qy}  
  { $Omc Ed  
typedef T & reference; dt^yEapjM  
} ; ] E`J5o}op  
Qx'a+kLu9  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: W!V06.  
x w]Zo<F  
template < typename T > 2}' &38wMT  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const RhXX/HFk  
  { LKftNSkg"  
  return l(t) = r(t); N{ ;{<C9Z  
} lg;`ItX]  
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。 (Q\QZu@  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 -9vAY+s.  
+2MsyA?6_  
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 9e1gjC\c  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: ] QtGgWtC  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 bG;vl; C  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 l*xA5ObV  
最后的布局是: $Y)|&,  
                Add <iv9Mg}  
              /   \ qdvGBdF  
            Divide   5 =}u;>[3  
            /   \ Ui'~d(F  
          _1     3 ;m{[9i` 2  
似乎一切都解决了?不。 p"JITH :G  
你可以想象一下一个完整的Lambda库,它必然能够重载C++几乎所有的操作符。假设其重载了10个操作符,那么至少会有10个代表这些操作符的functor类。大体上来讲,每一种操作符所对应的functor都应当能够由链式操作产生别的任意一种操作符所对应的functor。(例如:*_1 = 2既是由operator*的functor产生operator=的functor)。可想而知这样一共能产生10*10=100种产生方式。这是对编码的一个大挑战。 (a@cK,  
如何简化这个问题呢?我们不妨假定,任意一种操作符的functor,都能够产生任意一种操作符的functor,这样,每一种操作符的functor都拥有一样的产生方案。如果某种转换确实是不合法的(例如:A/B=C无论如何也不可能合法),那么在试图产生新functor的时候会出现编译错误。幸好C++的模版是如果不使用就不编译的,因此这种编译错误不会干扰到正常的使用,这正是我们所要的。 b{(!Ls_ &  
OK,我们的方法呼之欲出了。既然所有的functor都具有一样的产生方案,那么不如大家都不要实现,等到最后统一的在所有的functor里面加上这么一系列的产生代码吧。例如,如果要添加从某functor XXX到operator=的functor的产生代码: WcbJ4Ore  
B qKD+  
template < typename Right > bP(V#6IJ8  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const "n:L<F,g  
Right & rt) const ]oXd|[ G  
  { "f3, w   
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); 31<hn+pE &  
} u,4,s[  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 ,TeDJ\k  
XXX指的是原来的functor的类型,picker_maker<T>是一个类型变换的trait,如果T是一个常量,那么他会返回constant_t<T>,否则返回T本身。 _n Oio?  
因此如果该函数声明在assignment的内部,那么就实现了连等,如果声明在的dereference(解引用)的内部,就允许(*A = B)的行为发生。 !f yE Hk  
最后,如何把这些函数塞到各个functor的声明里边呢?当然可以用宏,但是。。。大家都知道这样不好。 ~)Ny8Dh  
除了宏之外还可以用的方式就是继承。我们可以写一个类叫做picker,该类实现了所有的如上的产生函数。然后让所有的functor继承自它。 OCY7Bls4  
且慢,也许立刻就有人跳出来说:这样的话那个XXX怎么写呢?这样不是会导致循环依赖么?这样不是会有downcast么? XZJ}nXy  
正解,让picker做基类确实不是一个好主意。反过来,让picker继承functor却是一个不错的方法。下面是picker的声明: /$]dVvhX%  
pcoJ\&&W  
template < class Action > /QD}_lh;,  
class picker : public Action nU||Jg  
  { ^k t#[N  
public : 6@; w%Ea  
picker( const Action & act) : Action(act) {} 73Tg{~  
  // all the operator overloaded O/iew3YF  
} ; Xj?j1R>GB  
%pe7[/  
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。 nNq|v=L  
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}v4b  
6(<AuhFu  
template < typename Right > C  `k^So)  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const =+A8s$Pb  
  { I^0bEwqZ~  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); u.1u/o1"  
} 5 -5qm[.;  
f+-w~cN  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > YdhrFw0`~r  
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。 /M\S^ !g@  
{(7C=)8):  
template < typename T >   struct picker_maker wa@X^]D8  
  { `61VP-r  
typedef picker < constant_t < T >   > result; M@ ! {m  
} ; ZsNUT4  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > Kc}FMu  
  { ;'p X1T  
typedef picker < T > result; 8mV`|2>  
} ; >=r094<  
aG`G$3_wx  
下面总的结构就有了: ~Se/uL;*  
functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。 FwmE1,  
picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。 on\0i{0l8  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 T1\.~]-msb  
至此链式操作完美实现。 ZWh:&e(  
.'L@$]!G  
a~:'OW:Q  
七. 问题3 H:a(&Zb  
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。 vEW;~FLd  
{SCwi;m  
template < typename T1, typename T2 > D{PO!WzW  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const u`R  
  { _lu.@IX-  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); GriL< =?t  
} ,hYUxh45  
D9 ,~Fc  
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: d=Q0 /sI&  
'~<D[](/F  
template < typename T1, typename T2 > |JnJ=@-y  
struct result_2 "a>%tsl$K  
  { Q R\qGhQ~  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; =Q[ 5U9  
} ; Go+f0aig  
e nDjP  
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? | t3_E  
这个差事就留给了holder自己。 q71Tg  
    ;, 'eO i  
$l0^2o=  
template < int Order > haqL DVrf  
class holder; cuW$%$ F  
template <> $*`fn{2  
class holder < 1 > `?2S4lN/  
  { !sK{:6s  
public : 5lVDYmh  
template < typename T > co yy T  
  struct result_1 Wd3/Y/MD  
  { y*2:(nI  
  typedef T & result; GwxfnC Ki9  
} ; _u]Wr%D@  
template < typename T1, typename T2 > ` ~VV1  
  struct result_2 HwiG~'Ah9  
  { 87r#;ND  
  typedef T1 & result; 7K%Ac  
} ; B ,e3r  
template < typename T > AdKv!Ta5b  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const 1`X{$mxw  
  { xpRQ"6  
  return (T & )r; AQ'~EbH(  
} #e{l:!uS\  
template < typename T1, typename T2 > bCy.S.`jHQ  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const F3;UH%L1  
  { M,3sK!`>  
  return (T1 & )r1; vqJiMa j@Z  
} 6- s/\  
} ; g.iiT/b  
D-69/3PvP  
template <> f*aYS  
class holder < 2 > b: +.Y$%F-  
  { "  q0lh  
public : j2k,)MHu!x  
template < typename T > BJB'o  
  struct result_1 ?R#-gvX%  
  { R*'rg-d  
  typedef T & result; !%_}Rv!JT  
} ; Ip|~j} }  
template < typename T1, typename T2 > gG&2fV}l6  
  struct result_2 TO- [6Pq#  
  { z|<6y~5,  
  typedef T2 & result; "!+q0l1]@  
} ; p*8=($j4  
template < typename T > ?2E@)7  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const XSpX6fq  
  { LS?3 >1g  
  return (T & )r; Zb^0EbV  
} 4pduzO'I  
template < typename T1, typename T2 > q~ T*R<S  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const !Hr~B.f7  
  { &?#V*-;^  
  return (T2 & )r2; HX7"w   
} Cevl#c5p>  
} ; g-bHf]'  
F $^RM3  
es6!p 7p?  
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> >。 }[ld=9p(  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: {M )Y6\v  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: sV%<U-X  
?<%GY dus  
return l(i, j) = r(i, j); B#OnooJI  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) &l/2[>D%4  
%}J[EV  
  return ( int & )i; Vof[yL `  
  return ( int & )j; [h {zT)[  
最后执行i = j; V<*PaS..  
可见,参数被正确的选择了。 |~Z.l  
)CD4k:bm  
(1^AzE%U+Z  
X6)-1.T&  
;%0$3a  
八. 中期总结 &z+nNkr?yN  
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: +? E~F  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 onI%Jl sq  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 iV58 m  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor ; $i{>mDT  
zogw1g&C  
'=Nb`n3%  
mCb(B48]%X  
%iPWg  
nQy.?*X  
九. 简化 idPx! fe  
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。 A,Wwt [Qw  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 lA<n}N)j  
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: ;:4&nJ*qG  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 P<ElH 3J`  
  +-*/&|^等  LP-~;  
2. 返回引用。 HIsIW%B  
  =,各种复合赋值等 .!e):&(8  
3. 返回固定类型。 2!Yq9,`  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) a\pOgIp  
4. 原样返回。 'y[74?1  
  operator, xQ+UZc  
5. 返回解引用的类型。 X ^8@T  
  operator*(单目) ^~9fQJNs  
6. 返回地址。 BKvX,[R2  
  operator&(单目) zo6|1xq   
7. 下表访问返回类型。 z$4g9  
  operator[] ,R#pQ 4  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 8Wqh 8$  
  operator<<和operator>> ?<)4_  
~_8Dv<"a  
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。 =(2y$,6g?  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: #s>AiD  
3`.*~qW  
template < typename Left > JZI)jIh  
struct value_return 2[ = =  
  { <:/Lap#D^  
template < typename T > p!B& &)&db  
  struct result_1 v3PtiKS  
  { BbsgZ4  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; 55q!2>Jh.  
} ; Q]$gw,H"6  
v3O+ ;4  
template < typename T1, typename T2 > 7^)8DwAl  
  struct result_2 -<H\VT%98  
  {  bi/ AQ^  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type;  >M~1{  
} ; )Q= EmZbJz  
} ; [$M=+YRHMW  
K)b@,/5  
K</EVt,U~  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait #N Qpr  
*U>"_h T0  
下面我们来剥离functor中的operator() @n2Dt d  
首先operator里面的代码全是下面的形式: fE`p  
IUf&*'_  
return l(t) op r(t) uPCzs$R  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) -[/tS<U  
return op l(t) m';j#j)w  
return op l(t1, t2) >x?x3#SX  
return l(t) op J;HYGu:  
return l(t1, t2) op I\e/ Bv^  
return l(t)[r(t)] =r|e]4  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] idsBw!DB  
corNw+|/w  
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: c"KN;9c,  
单目: return f(l(t), r(t)); Db4(E*/pj!  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); t 2x2_;a  
双目: return f(l(t)); Nm$B a.Rg  
return f(l(t1, t2)); abMB-  
下面就是f的实现,以operator/为例 @}; vl  
\ SCi\j/a(  
struct meta_divide >AK9F. _z  
  { )j,Y(V$P  
template < typename T1, typename T2 > de=){.7Y  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) f/xQy}4+~E  
  { B7x( <!B  
  return t1 / t2; 5PY4PT=G  
} ;k ?Z,M:  
} ; 'Em3;`/C*+  
7N:3  
这个工作可以让宏来做: TOT#l6yqdd  
M( w'TE@  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ M.FY4~  
template < typename T1, typename T2 > \ 90wGS_P04  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; :j2?v(jT_l  
以后可以直接用 21k,{FB'?  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) =/5^/vwgY  
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 hY5GNYDh  
(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。。。) i~3\jD=<  
^4/   
cN%  r\  
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 1;v,rs M  
L|hELWru  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > '4KN  
class unary_op : public Rettype 'p FK+j  
  { :+_uyp2V  
    Left l; E] 6]c!2:  
public : QM('bbN  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} 1.0:  
`T\_Wje(  
template < typename T > bv^wE,+?o  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const f9K+o-P.h  
      { 7 D(Eo{ue  
      return FuncType::execute(l(t)); KvjsibI/Y  
    } S>Z07d6&  
 g^l~AR  
    template < typename T1, typename T2 > E3hXs6P  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 'XJqh|G  
      { LZtO Q__B)  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); &|-jU+r}B  
    } ?B+]Ex(\B,  
} ; {x,d9I  
d\ I6Wn  
|.*nq  
同样还可以申明一个binary_op GIb,y,PDB  
ARUzEo gcf  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > e0<Wed  
class binary_op : public Rettype )%q!XM  
  { Tw,|ZA4XH  
    Left l; bMq)[8,N  
Right r; redMlHM  
public : 4A`U [r_>D  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} lY&Sx{-  
'4Drs}j5  
template < typename T > P3!JA)p6a  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const W7W(jMH  
      { BZQ"[-V{  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); M ~ ;]d  
    } |(<A)C  
_z=yt t9D  
    template < typename T1, typename T2 > YEa<zhO8  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const B/*\Ih9y  
      { (: P#l&f  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); A("\m>g$b  
    } ?[]jJ  
} ; wP7 E8'  
=pZ$oTR  
X2|&\G9c  
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 \3&1iA9=)  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行  :yw8_D3  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) "!Qi$ ]  
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。 b@S~ =  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! 7{tU'`P>  
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。。。 W|Cs{rBc?  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 99\lZ{f(  
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) j[Jwa*GQP  
下面是修改过的unary_op : HM~!7e  
.6!cHL3ln  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > bt*  
class unary_op o@m7@$7  
  { !K-qoBqKM  
Left l; X$Shi *U[  
  N\"Hf=Y(~  
public : mBxMDnh  
=Fc}T%  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} q[Tl#*P?y  
cQ;@z2\  
template < typename T > #qu;{I#W3  
  struct result_1 eiCmd =O7  
  { $O&N  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; 9?q ^yy  
} ; nA(5p?D+YB  
Y <`X$  
template < typename T1, typename T2 > ~g9~D}48k'  
  struct result_2 4k9$' k  
  { p"7]zq]'  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; O=vD6@QI  
} ; 6i;q=N$'  
t7yvd7  
template < typename T1, typename T2 > LSR0yCU  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const |{ =Jp<} s  
  { I s|_  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); ~z^49Ys:  
} ;?q-]J?  
j115:f  
template < typename T > ]Q,&7D Ah  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const w`EC6ZN  
  { ?\I@w4  
  return OpClass::execute(lt(t)); 6"[J[7up  
} g[' 7$  
La28%10  
} ; HWIn.ij  
\T[OF8yhW  
O6vHo3k  
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 DJ0jtv6nQ-  
好啦,现在才真正完美了。 )gz]F_  
现在在picker里面就可以这么添加了: _R^ZXtypd  
aeVd.`lxM  
template < typename Right >  '9'f\  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const G5|'uKz2"  
  { Em4'b1mDX%  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); H ?eG5  
} 2c51kG77E  
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。 DxD\o+:r  
lD'^6  
mE;^B%v  
!u:Fn)j  
He$v '87]  
十. bind )Y&B63]B  
既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。 RD0*]4>]  
先来分析一下一段例子 KMG}VG   
AQtOTT$  
2kOaKH[(q  
int foo( int x, int y) { return x - y;}  k{'<J(Hb  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 LN) yQ-  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 ~c5 5LlO>  
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。 ~Y{]yBGoF  
我们来写个简单的。 Lr20xm  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: 0$NzRPbH  
对于函数对象类的版本: elR1NhB|p  
-]-0]*oAp  
template < typename Func > &> _aY #  
struct functor_trait W9{;HGWS  
  { =jA.INin4  
typedef typename Func::result_type result_type; >0u*E *Y  
} ; Q"Exmn3p  
对于无参数函数的版本: <pXOE- G5  
I?nU+t;  
template < typename Ret > 6kMEm)YjT  
struct functor_trait < Ret ( * )() > 3sRI 7g  
  { O$x +>^  
typedef Ret result_type; dNCd-ep  
} ; 's5H_ah  
对于单参数函数的版本: <(~Wg{  
nET<u;  
template < typename Ret, typename V1 > Bio QV47B  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > _v 8u%  
  { bMsThoePT  
typedef Ret result_type; t|9vb  
} ; \II^&xSF  
对于双参数函数的版本: NG RXNh+  
FjI1'Ah\  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > Y] UoV_  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > fB&i{_J  
  { zsj]WP6 j  
typedef Ret result_type; z =\ENG|x#  
} ; 0C3Y =F  
等等。。。 gv&Hu$ ca  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy s'd\"WaQV  
6;@:/kl t  
template < typename Func > YE:5'@Z  
struct func_return J0YNzC4  
  { JaR!9GVN7  
template < typename T > 1D2RhM%  
  struct result_1 uKTYb#E7  
  { .g7\+aiTUd  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; IGo5b-ds  
} ; C!nbl+75  
a2]>R<M  
template < typename T1, typename T2 > ILiOEwHS7F  
  struct result_2 >) Bv>HM  
  { t?b@l<, s  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; <[T{q |*  
} ; $VP\Ac,!  
} ; /Z~$`!J  
5Q:49S47  
t\PSB  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 (WP^}V5  
c/=\YeR  
template < typename Func, typename aPicker > EY.m,@{  
class binder_1 **oDQwW]*  
  { IL uQf-  
Func fn; DGw*BN%`  
aPicker pk; }IdkXAB.  
public : * bhb=~  
[jxh$}?P  
template < typename T > ]GsI|se  
  struct result_1 ay`R jT  
  { bYX.4(R  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; <u1`o`|-  
} ; ]3 Ibl^J  
t0?t Xe.B  
template < typename T1, typename T2 > C[l5[DpH  
  struct result_2 J l{My^I5  
  { e2>AL  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; >5TXLOYZ  
} ; )4hA Fy6l  
.81 ~ K[  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} ~]9EhC'l  
cXr_,>k  
template < typename T > k'sPA_|  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const b.8T<@a  
  { E8t{[N6d  
  return fn(pk(t)); <xrya _R?  
} s;[=B  
template < typename T1, typename T2 > w'y,$gtX/  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const k! x`cp  
  { aWP9i &  
  return fn(pk(t1, t2)); M"msLz  
} @3U=kO(^+\  
} ; ?k@;,l :s  
MX+gc$Y O  
SLH;iqPT  
一目了然不是么? Z^%HDB9^  
最后实现bind 0Pt% (^  
"5Z5x%3I  
,% .)mf  
template < typename Func, typename aPicker > v`Ja Bn  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) ^X"x,8}&V  
  { A!uiM*"W  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); Jp_ :.4  
} r Cz,XYV  
'z=d&K  
2个以上参数的bind可以同理实现。 Qw"%Xk  
另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。 nQg_1+  
\ NKw,`/  
十一. phoenix Q )8I(*  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: H:WuMwD4  
M6V^ur 1  
for_each(v.begin(), v.end(), Kw:%B|B<T  
( /1bQ RI^\  
do_ 5Q8s{WQ  
[ C}pQFL{B5  
  cout << _1 <<   " , "  ;<%th  
] ~LP5hL  
.while_( -- _1), %F}d'TPx  
cout << var( " \n " ) F ^m;xy  
) W A*1_  
); M!%|IKw  
-3m!970  
是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧: t8.3  
首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor |eJR3o  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 I SdB5Va  
那么我们就照着这个思路来实现吧: Im]6-#(9\|  
@~&^1%37)  
&]A0=h2{P*  
template < typename Cond, typename Actor > 'TA !JB+  
class do_while pTncx%!W5  
  { kjOkPp  
Cond cd; lg{/5gQG  
Actor act; !-&;t7R  
public : >9yy91H  
template < typename T > glBS|b$\:  
  struct result_1 GNHWbC6_m  
  { e nw*[D !  
  typedef int result_type; g+(Y)9h&  
} ; &^Gp  
C<w&mFozL  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} cJM.Q_I}Y  
,e GF~  
template < typename T > ,#%I$  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const l|;]"&|_]c  
  { %J9+`uSl  
  do .S* sGauM  
    { C9,Uwz<!]  
  act(t); M~+DxnJ=  
  } ][YC.J  
  while (cd(t)); ft4hzmuzM  
  return   0 ; /bo`@ !-#  
} mrr -jo  
} ; mMO]l(a&  
FchO 6O  
$e{}SQ;fW  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). 2lqy<o  
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。 ),^pi?  
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。 b&AeIU}&  
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。 vkeZ!klYB  
下面就是产生这个functor的类: o1-_BlZ  
#qK5i1<  
\: B))y?}d  
template < typename Actor > Q5sJ|]Bc  
class do_while_actor yW"[}L h4  
  { azO7C*_  
Actor act; *55unc  
public : n8`WU3&  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} D#^euNiWd  
u*rHKZ9i  
template < typename Cond > q0NToVo@  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; *9EW &Ek  
} ; "98 j-L=F+  
dyohs_  
%8d]JQ  
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 @ !  
最后,是那个do_ H?V b   
6)>otB8)J  
ofPv?_@  
class do_while_invoker y! QYdf?  
  { ,R-aO= %  
public : P>03 DkbB  
template < typename Actor > k~, k@mR  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const z*9 ke  
  { uf"(b"N0  
  return do_while_actor < Actor > (act); KleiX7  
} 5 Yww,s  
} do_; oY7jj=z#T  
tk>J mcTw  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? M|{NC`fa  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 0s RcA-9  
最后来说说怎么处理break和continue jdx T662q  
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。 :H+8E5  
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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