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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda {%z5^o1)  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 }LX.gm  
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, @XH@i+ {B  
Gk)6ljL  
g?>   
C{YTHN n  
  class filler :(i=> ~O  
  { XZxzw*Y1J  
public : Wbi12{C  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} 7qg. :h  
} ; 6g"qwWZp  
<4*)J9V^s=  
)NlxW5  
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: WU6F-{M"?  
TWU1@5?Ct  
Kj+TP qXb  
oi%IHX(`  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); xgWVxX^)  
D}?JX5.  
wArzMt}[  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 OJs s  
n&FRjq9y  
-V:7j8  
2MDY nMy  
二. 战前分析 `%=!_|  
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。 ];Y tw6A  
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 V.w!]{xm  
HCaEETk5  
B`|H }KU  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); *4g:V;L  
  /* --------------------------------------------- */ @Cl1G  
vector < int *> vp( 10 ); $wqi^q*)  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); m[A$Sp_"-h  
/* --------------------------------------------- */ ,sn 9&E  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); - S%8  
/* --------------------------------------------- */ { ?]&P  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); q`@8  
  /* --------------------------------------------- */ % &i Wc_"  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); 0V'XE1h  
/* --------------------------------------------- */ 9<"l!noy  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); <X]dR 6FT  
gm}zF%B"  
6"V86b0)h}  
z_87 ;y;=  
看了之后,我们可以思考一些问题: 'e7;^s  
1._1, _2是什么? 8LlWXeD9  
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。 / KxZ+Ww>v  
2._1 = 1是在做什么? um$L;-2:  
既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。 K[9{]$(Z  
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。 86~q pN  
_8OSDW*D5t  
7niI65  
三. 动工  -to3I  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: ^j7]> I  
\PK}4<x}  
u=sZFr@m[  
6"La`}B(T8  
template < typename T > 4z,n:>oH  
class assignment +qmV|$rmM  
  { j.UO>1{7  
T value; ./}W3  
public : _Zbgmasb  
assignment( const T & v) : value(v) {} .Yxf0y?uv  
template < typename T2 > iIU>:)i  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } "ax"k0  
} ; <*DP G\6Ma  
oqy}?<SQ  
Q5tx\GE  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 e`Tssa+  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment <O]B'Wc [  
=kn-F T  
r#WAS2.TP  
q#.+P1"U  
  class holder P6;Cohfh  
  { 1lf]}V  
public : {_]<mwd  
template < typename T > YMn_9s7<  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const ;r3|EA35  
  { m/NXifi8l  
  return assignment < T > (t); {iVmae  
} xu* dPG)v  
} ; "$|ne[b2  
1'9YY")#  
4z!(!J )  
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: cy#N(S[ 1  
]o*-|[^?  
  static holder _1; aT PmW]w6  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 1#^r5E4  
n}4Lq^$  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); 5w@Q %'o`I  
而不用手动写一个函数对象。 1fU~&?&-u  
};]f 3  
4GqE%n+ta~  
$|}PL[aA#  
四. 问题分析 }B2qtb3  
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。 |BA<> WE  
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。 >y iE}  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 kB ;!EuL  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。  WfkP  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 X1Y+ao1)  
$Z4IPs  
五. 问题1:一致性 W&Kjh|[1QZ  
首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?| 1TL~I-G&n  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 N1u2=puJY  
3(>NS?lX  
struct holder 'A9U[|  
  { lcEin*Oc  
  // Y,s@FGI2  
  template < typename T > f 7j9'k  
T &   operator ()( const T & r) const 2?\L#=<F  
  { 5tl uS  
  return (T & )r; HDT-f9%}<4  
} I xE }v%&  
} ; iU a `<  
Ems0"e  
这样的话assignment也必须相应改动: kK$*,]iCp  
y,=TB#  
template < typename Left, typename Right > *p7_rY  
class assignment O,?aVgY  
  { - WK  
Left l; JM Ikr9/$  
Right r; S*?x|&a  
public : RaLc}F)9   
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} /a:L"7z  
template < typename T2 > (Y$48@x  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } Shb"Jc_i  
} ; RT+_e  
nV&v@g4Tt  
同时,holder的operator=也需要改动: Z;nUS,?om  
9EKc{1 z  
template < typename T > 7.tEi}O&_g  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const gVI2{\a  
  { d]w%zo,yr  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); yaKw/vV  
} bcC+af0L  
Ve^rzGU  
好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。 r&c31k]E  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 Z7Xic5PI{4  
eFdN"8EW  
return l(rhs) = r; WHvU|rJ  
在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。 L% ?3VW  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: ##clReS  
XbKNH>  
template < typename Tp > [u}2xsSx  
class constant_t &%`Y>\@f  
  { /f) #CR0$  
  const Tp t; x$Tf IFy  
public :  = ~^  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} MJ0UZxnl  
template < typename T > 5 ]v]^Y'?  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const ;m cu(J  
  { hz~jyH.h_  
  return t; *]RCfHo\=  
} a #4 'X*  
} ; , 1` -u$  
2%(RB4+  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 *oU-V#   
下面就可以修改holder的operator=了 '`fz|.|cbB  
<tp#KZE  
template < typename T > u.Z,HsEOb  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const N"q C-h  
  { e3b|z.^8  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); 6`l7saHXE  
} WYNO6Xb#:  
JOm6Zc  
同时也要修改assignment的operator() 1xE*quhrh  
K]Onb{QY  
template < typename T2 > N_Y*Z`Xb  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } zm('\KvT  
现在代码看起来就很一致了。 v9R"dc]0h  
F_&bE@k  
六. 问题2:链式操作 0[T>UEI?  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 b&1-tYV  
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。 <m3or  
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。 /)E'%/"A  
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。 du k:: |{F  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct KGoHn6jM  
Ee?+IZ H7|  
template < typename T > Lb} cjI:  
struct result_1 4]/i0\Vbam  
  {  p3YF  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; =ap6IVR  
} ; =YRN"  
^#A[cY2eM  
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: oK3aW6  
78i"3Tm)w  
template < typename T > Hz6yy*  
struct   ref }th^l*g  
  { }475c{  
typedef T & reference; @lnM%  
} ; 3!V$fl0  
template < typename T > <7%4=  
struct   ref < T &> p~xrl jP$  
  { :xP$iEA`G  
typedef T & reference; w(xRL#%  
} ; 5Si\hk:o  
Vt!<.8&`  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: ,$qqHSd1M  
qm&Z_6Pw  
template < typename T > 4/B n9F  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const %g<J"/  
  { }_{QsPx9  
  return l(t) = r(t); (s\":5 C  
} 0fd\R_"d.  
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。 66+y@l1  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 t9Nu4yl  
* (4TasQu  
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 Y/1,%8n  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: o-D,K dY  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 Iu -CXc  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 AIXvS*Y,  
最后的布局是: WZ<kk T  
                Add OLdD3OI  
              /   \ ,t]qe  
            Divide   5 <15POB  
            /   \ v8`)h<:W?  
          _1     3 M5Twulz/w  
似乎一切都解决了?不。 k<M~co;L  
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。 I:qfB2tL)O  
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。 n6a*|rE  
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: 426)H_wx  
iC{~~W6  
template < typename Right > G{cTQH|  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const r_kw "9  
Right & rt) const ab=s+[r1  
  { hR$lX8  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); IHg)xZ  
} L#`9# Q  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 v0dFP0.;&  
XXX指的是原来的functor的类型,picker_maker<T>是一个类型变换的trait,如果T是一个常量,那么他会返回constant_t<T>,否则返回T本身。 f~.w2Cna  
因此如果该函数声明在assignment的内部,那么就实现了连等,如果声明在的dereference(解引用)的内部,就允许(*A = B)的行为发生。 yO6 _G q{  
最后,如何把这些函数塞到各个functor的声明里边呢?当然可以用宏,但是。。。大家都知道这样不好。 ^!*?vHx:  
除了宏之外还可以用的方式就是继承。我们可以写一个类叫做picker,该类实现了所有的如上的产生函数。然后让所有的functor继承自它。 Z-{!Z;T)z  
且慢,也许立刻就有人跳出来说:这样的话那个XXX怎么写呢?这样不是会导致循环依赖么?这样不是会有downcast么? (&6C,O~n^.  
正解,让picker做基类确实不是一个好主意。反过来,让picker继承functor却是一个不错的方法。下面是picker的声明: /I' n]  
?]=fC{Rh  
template < class Action > lK? Z38  
class picker : public Action / h6(!-"  
  { Z`?<Ada  
public : q-.e9eoc\  
picker( const Action & act) : Action(act) {} !vQ!_|g1  
  // all the operator overloaded 1@ j>2>i  
} ; PSdH9ea  
a9E!2o+,  
Picker<T>继承自T,唯一的作用就是给T添加上了各种操作符的重载函数。 #&1Y!kbdd  
现在所有参与行动的functor都要套上一层picker, _1被声明为 picker<holder>, 并且holder中所重载的操作符除了operator()之外全部被移到了picker内。而picker中的操作符重载的返回的functor也必须套上一个picker: LaE;{jY  
%}=$HwN)  
template < typename Right > I~R<}volu  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const w jmZ`UMz  
  { bw7!MAXd  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); LC/w".oq?  
} ^/W 7Xd(s  
tH:K6^oR  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > }eX_p6bBw  
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。 X*~NE\  
gKZ{O  
template < typename T >   struct picker_maker |<.b:e\4  
  { {/BEO=8q2  
typedef picker < constant_t < T >   > result; dv0TJ 0%  
} ; 0;)6ZU  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > |zu>G9m  
  { K)qbd~<\  
typedef picker < T > result; sQ^>.yG  
} ; Y\ T*8\h_[  
rI}E2J  
下面总的结构就有了: ~zz|U!TG  
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。 ru`;cXa,  
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。 T^a {#B  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 B-[SUmHr  
至此链式操作完美实现。 s\&_Kbw] c  
Q ;P~'  
&,Q{l$`X  
七. 问题3 71tMX[x  
如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。 ]tZ5XS  
h6x+.}}  
template < typename T1, typename T2 >  &1Fcwj  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const  ZW2#'$b  
  { K74oRKv  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); GtO5,d_  
} !9"R4~4  
{I 7pk6Qd  
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: U!a"r8u|8q  
{NK>9phoB  
template < typename T1, typename T2 > fC3IxlG  
struct result_2 DuvP3(K  
  { BH0rT})  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; SEchF"KJQF  
} ; BHmA*3?  
W7A'5  
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? 4Sg!NPuu7&  
这个差事就留给了holder自己。 cM4?G gn  
    vP}K(' (  
oQ;f`JC^  
template < int Order > /^[)JbgB  
class holder; H>XbqIkL@  
template <> %Z{J=  
class holder < 1 > ~v>w%]  
  { e( ^9fg_SG  
public : (&MSP  
template < typename T > :e@JESlLf  
  struct result_1 8VcAtrx_  
  { W? UCo6<m  
  typedef T & result; s*CKFEb#  
} ; G P1>h.J  
template < typename T1, typename T2 > a`pY&xq::  
  struct result_2 eZHzo  
  { <Awx:lw.  
  typedef T1 & result; rF0zGNH  
} ; ^RWt  
template < typename T > P'9aZd  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const o m_&|9B)  
  { h.=B!wKK  
  return (T & )r; uWnS<O  
} ['km'5uZ^  
template < typename T1, typename T2 > Rg[e~##  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const b$R>GQ?#  
  { , D1[}Lr=K  
  return (T1 & )r1; JNp`@`0V  
} 1yB;"q&Xd  
} ; 8v^i%Gg  
bOz\-=au  
template <> LVEVCpp@  
class holder < 2 > Ok`U*j  
  { )vU{JY;  
public : "}HQ)54&  
template < typename T > _Mt:^H}Sy  
  struct result_1 )q l?}  
  { uBE,z>/,;  
  typedef T & result; <Ab:yD`K!  
} ; 1M;)$m:  
template < typename T1, typename T2 > .sG,TLE[<  
  struct result_2 ONjc},_  
  { Na~_=3+a  
  typedef T2 & result; wO!hVm,T a  
} ; Y!7P>?)`,X  
template < typename T > k(qQvn  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const Wq9s[)F"Z  
  { "tj#P  
  return (T & )r; pWx3l5)R  
} Zj7XmkL  
template < typename T1, typename T2 > u3. PHZ  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const >rFvT>@NU  
  { GC\/B0!  
  return (T2 & )r2; Ez$5wY^J  
} fcZOsTj  
} ; `p?E{k.N  
(&*F`\  
0&nF Vsz  
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> >。 654%X(:q  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: ;Z`)*TRp4  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: ,?d%&3z<a  
8_,ZJ9l ;  
return l(i, j) = r(i, j); V[xy9L[#  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) }[DAk~  
cY"^3Ot%^  
  return ( int & )i; *tO<wp&  
  return ( int & )j; oPbD9  
最后执行i = j; rOD KM-7+  
可见,参数被正确的选择了。 \fKE~61  
`P5"5N\h  
; p_X7N  
!xc7~D@om(  
y^A $bTQq  
八. 中期总结 QLUe{@ivc  
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: $($SQZK&  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 ^`!Daqk  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 $"FdS,*qKl  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor F:@Ixk?E  
}6bLukv  
y%,BDyK  
:9YQX(l8  
-0X> y  
)mPlB.  
九. 简化 `SwnKg  
很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。 0&\Aw'21  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 (>K$gAQH  
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: +n,BD C;  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 w?tKL0c  
  +-*/&|^等 o/zCXZnw#  
2. 返回引用。 X2uX+}h*tA  
  =,各种复合赋值等 84[^#ke  
3. 返回固定类型。 r9Z/y*q  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) u7=[~l&L  
4. 原样返回。 UH.cn|R  
  operator, bevT`D  
5. 返回解引用的类型。 }m H>lN  
  operator*(单目) _'7/99]4g}  
6. 返回地址。 *02( J  
  operator&(单目) W*<]`U_.  
7. 下表访问返回类型。 m#nxw  
  operator[] %8L<KJd  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 Rpk`fxAO  
  operator<<和operator>> AVr!e   
mvgm o  
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。 9^ r  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: u,m-6@ il  
1955(:I  
template < typename Left > RNdnlD#P  
struct value_return y2R=%EFh6  
  { re!8nuBsA  
template < typename T > #FB>}:L{h*  
  struct result_1 [!&k?.*;<  
  { A,{D9-%  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; ?Qig$  
} ; )!d1<p3  
s.sy7%{  
template < typename T1, typename T2 > 17cW8\  
  struct result_2 AuTplO0_rE  
  { <dL04F  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; X^Y9T`mQ}  
} ; pCmJY  
} ; Fw9``{4w  
nEm7&Gb  
gJ.6m&+  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait 9@Sb! 9h  
&XRFX 5gP  
下面我们来剥离functor中的operator() @6q$Zg/  
首先operator里面的代码全是下面的形式: v$G*TR<2  
;n!X% S<z*  
return l(t) op r(t) F?} *ovy  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) udGGDH  
return op l(t) zt2-w/[Q  
return op l(t1, t2) g&T Cff  
return l(t) op z,|%? 1  
return l(t1, t2) op rhTk}2@h  
return l(t)[r(t)] !|h2&tH  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] {,FeNf46  
" B{0-H+  
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: 4p8jV*:@{  
单目: return f(l(t), r(t)); f*vk1dS:*3  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); mzB#O;3=  
双目: return f(l(t)); p qN[G=0  
return f(l(t1, t2)); uS#Cb+*F  
下面就是f的实现,以operator/为例 .p9h$z^  
gVU\^KN]  
struct meta_divide pMp9 O/u%  
  { 3Z:!o$  
template < typename T1, typename T2 > a<'$`z|s  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) -0SuREn  
  { $pfe2(8  
  return t1 / t2; $Ds]\j*  
} 8.Ef5-m  
} ; ?gwbg*  
m=\eL~ h  
这个工作可以让宏来做: ev%t5NZ  
MD4 j~q\ g  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ HQ`nq~%&(  
template < typename T1, typename T2 > \ +Z&&H'xD  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; z %3"d0  
以后可以直接用 = )l:^+q  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) oHXW])[  
来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数 UUf1T@-  
(ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。) |C6(0fgWd  
0aTbzOn&  
q4GW=@eD  
下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体 qm8n7Z/  
]a!; `m$  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > a/<pf\O  
class unary_op : public Rettype fyq] M_5  
  { gVA}?t;  
    Left l; N"1x]1'   
public : &iiK ZZ`_o  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} oB06{/6  
Ya&\ly /i  
template < typename T > f93rY<  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const e4YfT r  
      { wJos'aTmE  
      return FuncType::execute(l(t)); k3/JQ]'D  
    } [^d6cMEOlc  
ok%a|Zz+]  
    template < typename T1, typename T2 > ooU Sb  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const dbT^9: Q  
      { }:9|*m<$t  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); ?sf2h:\N  
    } oj(A`[  
} ; D*T$ v   
wdcryejCkr  
h/0-Mrk;e  
同样还可以申明一个binary_op lmtQr5U  
z@l!\m-  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > K~y9zF{  
class binary_op : public Rettype TaQ "G  
  { \LoSUl i  
    Left l; <W=[ sWJ  
Right r; #!=>muZt  
public : :Bv&)RK  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} ;TV'PJ  
%<J(lC9,C  
template < typename T > Kjn&  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const Q0q)n=i }]  
      { )_X xk_  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); t`8e#n 9  
    } \|pK Z6*s  
wO_pcNYZ8  
    template < typename T1, typename T2 > A.$VM#  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const RZ)vU'@kx  
      { 1f@U :<:  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); uWR,6\_jY  
    } HDSA]{:sl  
} ; bV )PT`-,  
J!A/r<  
34m']n  
很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮 Q9eYF-+  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 m['v3m:  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) 01-\:[{  
那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。 q(&^9"  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! _]=TFz2O  
如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。 cEdz;kbUM  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 *<.WL"Qhl  
这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan) Yn$>QS 4  
下面是修改过的unary_op SD|4ybK>d  
c5iormb"#  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > m.HX2(&\3  
class unary_op -@ UN]K  
  { k;K> ,$ F  
Left l; K.#,O+-Kg`  
  / UaNYv/  
public : C6D=>%uY  
liCCc;&B;  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} RQ*|+ ~H  
!4 4mT'Y  
template < typename T > #.MIW*==  
  struct result_1 L.T gJv43  
  { ?HEtrX,q  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type;  J:~[ j  
} ; p-Rm,xyL%  
l?@MUsg+  
template < typename T1, typename T2 > " g0-u(Y  
  struct result_2 O{")i;v @  
  { y?Hj %,  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; w8ZHk?:  
} ; Y>78h2AU  
BYr_Lz|T  
template < typename T1, typename T2 > J:g<RZZ1  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const Z/NGv  
  { 1C}pv{0:&  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); A"\P&kqMV  
} f74%YY  
~ C/Yv&58  
template < typename T > e_I; y  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 0uVk$\:i  
  { r3[t<xlFf  
  return OpClass::execute(lt(t)); r}_Lb.1]  
} ) 8x:x7?  
.y %pGi  
} ; M 9(ez7Z  
{ .aK{ V  
W2F +^  
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 Nh1e1m?  
好啦,现在才真正完美了。 ?dJ/)3I%F  
现在在picker里面就可以这么添加了: zt)p`kdD  
L)kb (TH  
template < typename Right > (<]\,pP0_  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const v2M"b?Q  
  { ` x%U  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); 5T$9'5V7  
} 0\\ueMj  
有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。 {2}tPT[a(  
zqHpT^B?  
pIID= 8RJ.  
Wz6]*P`qv  
xecieC  
十. bind jy\W_CT  
既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。 p|FlWR'mA  
先来分析一下一段例子 Eu`2w%qz  
#/n|@z'  
cS"f  
int foo( int x, int y) { return x - y;} iXUWIgr  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 ^f^-.X  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 KAj"p9hq+k  
可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。 _Hz~HoNU  
我们来写个简单的。 iwG>]:K3  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: 3iu!6lC  
对于函数对象类的版本: L\/u}]dPQ  
SWNU1x{,c\  
template < typename Func > Fe_::NVvk  
struct functor_trait jgo e^f  
  { 6)=](VmNL`  
typedef typename Func::result_type result_type; ffmG~$Yh_  
} ; 8N=%X-R%  
对于无参数函数的版本: H$NP1^5!  
rmY,v  
template < typename Ret > ]Y_{P~ZX  
struct functor_trait < Ret ( * )() > \GijNn9ah  
  { -:)DX++  
typedef Ret result_type; Nk lz_ ]  
} ; s"I-YFP%c  
对于单参数函数的版本: R4#;<)  
CTh1+&Pa  
template < typename Ret, typename V1 > ]^iFqQe  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > |_l<JQvf`E  
  { 0OleO9Ua  
typedef Ret result_type; A5CdLwk  
} ; i&A{L}eCr:  
对于双参数函数的版本: .+{nA}Bc  
8yHq7=  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > /_NkB$&  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > %/{IssCR7  
  { BKa A=Bl  
typedef Ret result_type; -vyIOH,  
} ; #5'c\\?Q  
等等。。。 jo 7Hyw!g  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy 3c01uObTL  
"-G&=(  
template < typename Func > u/z,92mmS  
struct func_return 8ku? W  
  { ??|d=4g\  
template < typename T > Ivz+Jj w  
  struct result_1 ((Vj]I% ;  
  { Hfh@<'NL]  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; MC4284A5  
} ; sx-EA&5-9k  
Oq #o1>  
template < typename T1, typename T2 > DY)D(f/&3  
  struct result_2 6!4';2Q  
  { Dl0/-=L  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; F{TC#J}I%'  
} ; y<O@rD8iA  
} ; 8B}'\e4i  
!a' K &  
IkSX\*  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 *D\0.K,o  
p G)9=X!9  
template < typename Func, typename aPicker > P#AAOSlLV  
class binder_1 "V:   
  { v*&Uk '4E  
Func fn; Vh 2Bz  
aPicker pk; hmc\|IF`  
public : 1Z\(:ab13  
5gO /-Zj  
template < typename T > }BA9Ka#%  
  struct result_1 ]b}B~jD  
  { CkRyzF  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; [?;`x&y~y  
} ; TcR=GR*cJ  
X7e>Z)l  
template < typename T1, typename T2 > qIB>6bv#x  
  struct result_2 y:qx5Mi  
  { }$^]dn@  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; Q}WL/X5  
} ; 6a7vlo  
0('OyH)  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} .6\T`6H=a  
7*+Km'=M  
template < typename T > ||R0U@F,  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 3 t/ R2M  
  { 6hp{,8|D"m  
  return fn(pk(t)); I|H,)!Z  
} 7 n\mj\  
template < typename T1, typename T2 > $2Kau 1  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const iwvt%7  
  { PoJmW^:}  
  return fn(pk(t1, t2)); `tX@8|  
} Nfr:`$k  
} ; q5%2WM]6  
Q6u{@$(/N  
a[q84[OQ  
一目了然不是么? D)y{{g*Lnm  
最后实现bind v}Z9+ yRC2  
[w,(EE   
+yGY 785b  
template < typename Func, typename aPicker > p=2zS.  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) {W-5:~?"  
  { Dh2#$[/@1  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); 3Hs$]nQ_X  
} DUqJ y*F(  
w nWgy4:  
2个以上参数的bind可以同理实现。 j+$ M?Z^  
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。 oE$hqd s  
hXNH"0VCV  
十一. phoenix Jth=.9mrM  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: hBjVe?{  
i^R{Ul[  
for_each(v.begin(), v.end(), = PV/`I_h  
( wcwQjHwd  
do_ ~ eHRlXL'  
[ 2@sr:,\1  
  cout << _1 <<   " , " yE}BfU {.  
] CF\R<rF<VS  
.while_( -- _1), :"VujvFX  
cout << var( " \n " ) D@#0dDT  
) XjxPIdX_H  
); uWh|C9Y!A  
n"iNKR>nW  
是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧: CldDr<k3  
首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor Mxo6fn6-46  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 h!v/s=8c  
那么我们就照着这个思路来实现吧: '5AvT: ^u  
.?B{GnB>  
l^ARW E  
template < typename Cond, typename Actor > \9'!"-i  
class do_while p'gb)nI  
  { ?d4Boe0-a2  
Cond cd; cs t&0  
Actor act; h20Hg|   
public : ^xt9pa$f  
template < typename T > TMqY4;UeL  
  struct result_1 7(NXCAO81  
  { 3^XVQS***  
  typedef int result_type; t=Jm|wJnUA  
} ; 3|zgDA  
6%E~p0)i%  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} nx B32  
Q{[@`bZB  
template < typename T > Lbsr_*4t  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 9^au$KoU  
  { +>4^mE" \  
  do []"=]f{1};  
    { !9DX=?  
  act(t); ~\ [?wN  
  } @ ICb Kg:  
  while (cd(t)); 0Qp[\ia  
  return   0 ; |0kXCq  
} Y87XLvig}  
} ; +TF8WZZF.d  
PS$k >_=t  
z{|LQt6q  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). >ukQ, CE~  
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。 (')(d HHW  
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。 8aZ$5^z  
因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。 Pxqiv9D<R  
下面就是产生这个functor的类: =-Nsc1&  
~,gLplpG0  
HxZ.OZbR  
template < typename Actor > ;SKcbws  
class do_while_actor +;dXDZ2  
  { uH\w.  
Actor act; 4%J|DcY2  
public : &wjB{%  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} 3 z=\ .R  
AWT"Y4Ie  
template < typename Cond > f`?0WJ(M  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; #uKWuGz]  
} ; H2U:@.o2&  
3$_*N(e  
RLHYw@-j@  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 ybE[B}pOeZ  
最后,是那个do_ bAiJn<  
s"coQ!e1.  
\(fq8AL?  
class do_while_invoker Xu#:Fe}:  
  { Xpl?g=B&u  
public : 88l,&2q  
template < typename Actor > nP1GW6Pu  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const 76bc]o#  
  { Y@%`ZPJ  
  return do_while_actor < Actor > (act); n=o_1M|  
} W#{la`#Bu  
} do_; *ik/p  
#9:2s$O[x  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? bi$VAYn.^  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 mxp Y&Y  
最后来说说怎么处理break和continue yFjVKp'P  
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。 |dk[cX>  
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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