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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda Fb^,%K:  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 `W u.wx  
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, ||#+ ^p7G  
(o!i9)  
K# h7{RE  
>x${I`2w  
  class filler #$JY &!M  
  { _p%@x:\  
public : t#7owY$^  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} ~ \ Udl  
} ; mnM$#%q;%  
];Y tw6A  
V.w!]{xm  
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: |L6 +e *  
VpB+|%@p  
*4g:V;L  
@Cl1G  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); k'K 1zUBj  
}Q_ }c9?  
W<H<~wf#  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 #a!qJeWm0  
K}Lu1:~  
%Pk@`t(3  
JjHQn=3AJ  
二. 战前分析 OZno 3Hn  
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。 xOc&n0}%  
开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码 \C`2z]V%  
t,qz%J&a  
CPu~^ik  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); `YK#m4gc  
  /* --------------------------------------------- */ 0|~3\e/QV  
vector < int *> vp( 10 ); Oyy E0  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); ?I 7hbqQd  
/* --------------------------------------------- */ C oO0~q  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); Kk/cI6`W  
/* --------------------------------------------- */ 't3nh  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); fCi1JH;  
  /* --------------------------------------------- */ `^ uX`M/  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); h5@JS1cY  
/* --------------------------------------------- */ \PK}4<x}  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); u=sZFr@m[  
6"La`}B(T8  
j6BFh=?D  
=T|m#*{.L  
看了之后,我们可以思考一些问题: f/g-b]0  
1._1, _2是什么? '];=1loD  
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。 Q}]RB$ZS  
2._1 = 1是在做什么? kSO:xS0 _N  
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。 ?^ `EI}g  
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。 Med0O~T%  
?yAjxoE~?  
tnC,1HV0[  
三. 动工 {_X&{dZLX  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: D<xDj#Z~1  
$~:|Vj5iZ\  
d7v_>  
x$24Nc1a'  
template < typename T > vkW]?::Cfd  
class assignment  X&.LX  
  { hi9@U]H#  
T value; CR`}{?2H  
public : RTeG\U  
assignment( const T & v) : value(v) {} ,%,.c^-  
template < typename T2 > 9C\@10D  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } Xldz& &@  
} ; KgEfhO$W  
4 UnN~  
X8(WsN  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 mjbV^^>  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment f=nVK4DuZ  
~9dAoILrl  
G0v<`/|>}  
go5l<:9  
  class holder BY??X=  
  { HH'5kE0;d  
public : |1Pi`^  
template < typename T > s F3M= uz  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const ]nQ(|$rW  
  { ^I6GH?19>e  
  return assignment < T > (t); 3H@29TrJ+  
} IsP!ZcV;  
} ; ph=U<D4  
bd3q207>  
z|i2M8  
由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上: XB\n4 |4  
.l~g`._  
  static holder _1; *]* D^'  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 +AL(K:  
-LEpT$v|  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); 5gY9D!;:0D  
而不用手动写一个函数对象。 O@? *5  
- x]gp5  
Ixv/xI  
-gb'DN1BG  
四. 问题分析 S$Fq1  
虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。 ^ot9Q  
1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。 Zcxj.F(,  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 KZ/ 2#`  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 g(F? qP_K  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 i{6wns?KMj  
|iB svI:  
五. 问题1:一致性 2V=bE-  
首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?| "3:TrM$|A  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 $7bux 1L  
f)!7/+9>  
struct holder %R LGO&  
  { P};GcV-  
  // uM('R;<^  
  template < typename T > ?FwjbG<  
T &   operator ()( const T & r) const Af7&;8pM  
  { M]M(E) *5  
  return (T & )r; wT-@v,$  
} @2)ImgK[  
} ; ^Ts8nOGMh  
2Jc9}|,  
这样的话assignment也必须相应改动: dX5|A_Ex  
9>HCt*|_8  
template < typename Left, typename Right > /V)4B4  
class assignment TGu]6NzyZ  
  { <Z8^.t)|  
Left l; ]*JH~.p  
Right r; 6`;+|H<$  
public : HVK./y qy  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} LjMhPzCp  
template < typename T2 > |!H@{o  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } }?XNA.Wz  
} ; keL!;q|r-)  
?tFsSU  
同时,holder的operator=也需要改动: I 6Mr[#*  
UIi`bbJ  
template < typename T > mL[Y{t#N  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const * IBCThj  
  { u3@v  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); e&J_uG  
} qI#ow_lL#  
6b9 &V`  
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。 3Mt Alc0xp  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 x$Tf IFy  
 = ~^  
return l(rhs) = r; MJ0UZxnl  
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。 5 ]v]^Y'?  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: ;m cu(J  
h`b[c.%  
template < typename Tp > gtV*`g  
class constant_t 3&z.m/  
  { rE&+fSBD  
  const Tp t; f6zS_y9gn  
public : JW-!m8  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} F(#~.i  
template < typename T > AV*eGzz`  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const m5rJY/  
  { J{bNx8.&  
  return t; #Bgq]6G2  
} KK4"H]!.  
} ; .WT^L2l%  
f:|O);nM  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 hXx.  
下面就可以修改holder的operator=了 {r2fIj~V  
KL\]1YX  
template < typename T > a#G]5T Z  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const cPm-)/E)i  
  { S|?Ht61k  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); N"wp2w  
} %1jApCJ  
*.ZU" 5e  
同时也要修改assignment的operator() DRw;.it2  
&33.mdBH  
template < typename T2 > .a *^6TC.  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } j}$Up7pW  
现在代码看起来就很一致了。 wz(D }N5  
>hbT'Or@  
六. 问题2:链式操作 {#'M3z=  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 Ee?+IZ H7|  
其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。 'fkaeFzOl  
事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。 ie%_-  
比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。 X ?lF,p  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct r(::3TF%#q  
|U4t 8  
template < typename T > I{0bs Tp;  
struct result_1 oK3aW6  
  { 78i"3Tm)w  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; Hz6yy*  
} ; mv+K!T6  
J$Qm:DC5  
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: O#5ll2?  
, JUP   
template < typename T > p&#*  
struct   ref (ATCP#lF  
  { 8 K/o/  
typedef T & reference; q4rDAQyPO  
} ; >7^+ag~&  
template < typename T > &G"r>,HU  
struct   ref < T &> &RP}w%I1  
  { \1p5$0z  
typedef T & reference; f YuM`O  
} ; ^sjL@.'m$N  
j2/3NF5&  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: sUP !'Av  
6(X5n5C  
template < typename T > >.-$?2  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const t9Nu4yl  
  { * (4TasQu  
  return l(t) = r(t); Y/1,%8n  
} GqrOj++>  
可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。 A|esVUo<3^  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 9IRvbE~2  
_\tGmME37  
有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么 GK/Q]}Q8pZ  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: r4D 6I,  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 -MqWcB9&  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 7q] @Jx9  
最后的布局是: k9^Vw+$m  
                Add #Rkldv'  
              /   \ d$G<g78D  
            Divide   5 @}e'(ju%R  
            /   \ DB>Y#2j4h  
          _1     3 .u_k?.8|  
似乎一切都解决了?不。 XFg.Z+ #  
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。 0kD8wj%  
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。 Yv`8{_8L  
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: $qx&\@O  
|=frsf~?  
template < typename Right > R;XR?59:.  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const B !(t<W8cu  
Right & rt) const ffQ%GV_  
  { BU="BB/[  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); epH48)2  
} .2b) rKo~  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 GD$jP?  
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。 Z-{!Z;T)z  
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。 (&6C,O~n^.  
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。 /I' n]  
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。 Y,bw:vX  
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? 9 o7d3ir)  
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: #f'(8JjY  
3PonF4  
template < class Action > $J |oVVct  
class picker : public Action !vQ!_|g1  
  { 1@ j>2>i  
public : I>27U<PX  
picker( const Action & act) : Action(act) {} >t"]gQHtx  
  // all the operator overloaded jj)9jU z  
} ; !k&~|_$0@  
[LonY49  
Picker<T>继承自T,唯一的作用就是给T添加上了各种操作符的重载函数。 id-VoHd K  
现在所有参与行动的functor都要套上一层picker, _1被声明为 picker<holder>, 并且holder中所重载的操作符除了operator()之外全部被移到了picker内。而picker中的操作符重载的返回的functor也必须套上一个picker: Hr$oT=x[  
MGO.dRy_  
template < typename Right > c#G]3vTdE  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const /)i)wxi  
  { T$]2U>=<J  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); /p [l(H  
} 8i;N|:WdH  
v}IP%84  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> >  :*M\z3`k  
使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。 r<oI4px  
6bg+U`&g  
template < typename T >   struct picker_maker 0NSn5Hq  
  { 0;)6ZU  
typedef picker < constant_t < T >   > result; |zu>G9m  
} ; 7[-jr;v  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > v.1= TBh  
  { (oxe\Qk  
typedef picker < T > result; lxK_+fj q  
} ; ~zz|U!TG  
ru`;cXa,  
下面总的结构就有了: T^a {#B  
functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。 13Z6dhZu  
picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。  hh"0z]  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 );h\0w>3  
至此链式操作完美实现。 qD\%8l.]Z  
(nrrzOax  
co3H=#2a  
七. 问题3 4(4JQ(5  
如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。 =tcPYYD  
F$ .j|C1a  
template < typename T1, typename T2 > $U jSP  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 2LYd # !i  
  { lkg-l<c\J  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); F!>K8q  
} 1A- 8,)  
YeJ95\jf  
很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2: g]xZ^M+  
6\,^MI  
template < typename T1, typename T2 > t%z7#}9$  
struct result_2 IQ{Xj3;?y  
  { 3i(k6)H$4  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; MatC2-aV1  
} ; bT-G<h*M  
wZa;cg.-q  
显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢? (r[<g*+3  
这个差事就留给了holder自己。 U>;itHW/  
    ?<frU ,{  
oQ;f`JC^  
template < int Order > /^[)JbgB  
class holder; H>XbqIkL@  
template <> 5 J|;RtcR  
class holder < 1 > gSj-~k P  
  { w#mnGD  
public : |V 9%@ Y?  
template < typename T > ;(0:6P8I  
  struct result_1 `A <yDy  
  { Ux icqkX  
  typedef T & result; xN"KSQpu  
} ; \Di~DN1  
template < typename T1, typename T2 > pjj 5  
  struct result_2 )dL?B9d:  
  { rF0zGNH  
  typedef T1 & result; ^RWt  
} ; *vAOUqX`x  
template < typename T > g&0GO:F`  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const -N\{QX1Yd  
  { K[sM)_I  
  return (T & )r; x}x@_w   
} }2c}y7B,_  
template < typename T1, typename T2 > b$R>GQ?#  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const P)ZSxU  
  { jZ D\u%  
  return (T1 & )r1; aJ)5DlfLR  
} V2FE|+R%g  
} ; bOz\-=au  
LVEVCpp@  
template <> <$yer)_J!k  
class holder < 2 > ,IJNuu\  
  { .hJ8K #r  
public : _SP u`=~K  
template < typename T > 3sZK[Y|ax  
  struct result_1 Jj6kZK  
  { tiE+x|Ju"  
  typedef T & result; |16 :Zoq  
} ; VvF&E>f C  
template < typename T1, typename T2 > X3m?zQbhv  
  struct result_2 *Ra")(RnDK  
  { wO!hVm,T a  
  typedef T2 & result; {hg$?4IyQ  
} ; c&Zm>Qo[  
template < typename T > g?$9~/h :;  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const G>RYQ{O  
  { $GO'L2oLwn  
  return (T & )r; ^p7(  
} rbtV,Y  
template < typename T1, typename T2 > 4P~<_]yf  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const \~)573'  
  { \34|9#*z-  
  return (T2 & )r2; %|,<\~P  
} nIi_4=Z  
} ; QNJG}Upl  
Uqpvj90sw  
4a @iR2e  
新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。 twu6z5<!-=  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: ppnj.tLz;r  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: ,?d%&3z<a  
8_,ZJ9l ;  
return l(i, j) = r(i, j); <C>i~ <`d  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) _(z"l"l=$  
iE Oyc59  
  return ( int & )i; B7PmG f)b  
  return ( int & )j; W_ 6Jl5]  
最后执行i = j; 7}x-({bqy  
可见,参数被正确的选择了。 ]Cz16e&=2  
aBI]' D;  
8Cqs@<r4Od  
"|G,P-5G"  
*"CvB{XF&Z  
八. 中期总结 lhI;K4#  
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: |K_B{v.   
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 f!J^vDl  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 6'%]6"&M4  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor e"CLhaT  
)g --=w3  
aOD"z7}U  
VxFy[rP  
``<1Lo@  
\fz j fZ1n  
九. 简化 5VTbW   
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。 Zb }PP;O  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 g7P1]CZ}  
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: <di_2hN  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 i`SF<)M(  
  +-*/&|^等 31* 6 ;(  
2. 返回引用。 Fq9[:  
  =,各种复合赋值等 E&+ ^H on  
3. 返回固定类型。 6-=_i)kzq  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) u .2sB6}  
4. 原样返回。 W$JA4O>b  
  operator,  B~NC  
5. 返回解引用的类型。 ~/U0S.C  
  operator*(单目) CN=&Je%I  
6. 返回地址。 \$C 4H  
  operator&(单目) f$>orVm%.  
7. 下表访问返回类型。 m#nxw  
  operator[] cBI )?  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 yx2.7h3  
  operator<<和operator>> }SV3PdE  
v/czW\z  
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。 4cQ5E9  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: mvgm o  
Flxo%g};  
template < typename Left > `0^i #  
struct value_return Ng"vBycy  
  { Z~(XyaN  
template < typename T > RNdnlD#P  
  struct result_1 Ln_l>X6j51  
  { j1 F+,   
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; _")h %)f  
} ; hQm4R]a  
m=MT`-:  
template < typename T1, typename T2 > 0'hxw3#  
  struct result_2 \Wc/kY3&  
  { %d0S-.  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; XX-T",  
} ; .e"Qv*[^  
} ; (g m^o{  
X^Y9T`mQ}  
pCmJY  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait k Ml<  
S7a6ntei  
下面我们来剥离functor中的operator() C):d9OI?  
首先operator里面的代码全是下面的形式: y^=oYL  
*?D2gaCta  
return l(t) op r(t) 5S]P#8  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) `5-#M/J  
return op l(t) ? ~Zrd  
return op l(t1, t2) M@g gLW  
return l(t) op JJ?ri,  
return l(t1, t2) op wWw/1i:|'  
return l(t)[r(t)] k_n{Mss'9  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] n ;5?^Un%  
LtztjAm.  
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: +&,\ J9'B  
单目: return f(l(t), r(t)); PAwg&._K  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); [T]qm7 ?  
双目: return f(l(t)); O{#Cddt:r  
return f(l(t1, t2)); [\9(@Bx  
下面就是f的实现,以operator/为例 kA<r:/  
iwJ-<v_:h  
struct meta_divide F[=lA"F^  
  { X&s\_jQ  
template < typename T1, typename T2 > xqWrW)  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) $pfe2(8  
  { M3@fc,Ch  
  return t1 / t2; 8.Ef5-m  
} ?gwbg*  
} ; m=\eL~ h  
ev%t5NZ  
这个工作可以让宏来做: MD4 j~q\ g  
1IQOl  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ +Z&&H'xD  
template < typename T1, typename T2 > \ z %3"d0  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; = )l:^+q  
以后可以直接用 "!Oh#Vf  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) DUKmwKM"k  
来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数 yr9A0F0  
(ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。) |C6(0fgWd  
ICbdKgLz  
0aTbzOn&  
下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体 G\N"rG=  
7]xz8t  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > qm8n7Z/  
class unary_op : public Rettype C.)&FW2F_  
  { Bb [e[,ah  
    Left l; gDNTIOV  
public : csX*XiDWm  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} gQd=0"MV  
d<GG (  
template < typename T > q\t>D _lU  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const *DC Nu{6  
      { i? _D]BY4  
      return FuncType::execute(l(t)); x]><}! \<&  
    } s.`%ZDl@Y  
5'c+313 lm  
    template < typename T1, typename T2 > Ya&\ly /i  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const #1dTM-  
      { B%rr}Ro1e  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); H"GE\  
    } Be>c)90bO_  
} ; O<Sc.@~  
_HHJw""j  
VWA-?%r  
同样还可以申明一个binary_op 2PP-0 E  
BdB`  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > Q`p}X&^a  
class binary_op : public Rettype dbT^9: Q  
  { }:9|*m<$t  
    Left l; ?sf2h:\N  
Right r; oj(A`[  
public : D*T$ v   
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} wdcryejCkr  
S5E,f?l  
template < typename T > OZB}aow  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const .A"T086  
      { K~y9zF{  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); TaQ "G  
    } 9Ajgfy>  
$Y 4ch ko  
    template < typename T1, typename T2 > gc2|V6(  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const Y 6<0%  
      { u5XU`!  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); OU.9 #|qU  
    } 1|~#028  
} ; 5lHN8k=mm2  
snTJe[^d  
IJ_ 'w[k  
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 Pvg  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 Ro'4/{}+  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) ^I'Lw  
那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。 )>/j&>%  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! ^tg6JB;s  
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。。。 !: EW21m  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 Qk~0a?#y5  
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) $-fjrQ  
下面是修改过的unary_op 0 bPJEEd  
k$0|^GL8  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > $O~F>.*  
class unary_op K+ 7yUF8XP  
  { ,LW(mdIe(  
Left l; s9_`Wrg?  
  /[nZ#zj!3  
public : cEdz;kbUM  
*<.WL"Qhl  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} Yn$>QS 4  
SD|4ybK>d  
template < typename T > c5iormb"#  
  struct result_1 m.HX2(&\3  
  { -@ UN]K  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; k;K> ,$ F  
} ; z%}CB Tm  
]cLEuE^&  
template < typename T1, typename T2 > C6D=>%uY  
  struct result_2 liCCc;&B;  
  { RQ*|+ ~H  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; !4 4mT'Y  
} ; #.MIW*==  
TRySl5jx@  
template < typename T1, typename T2 > :_fjml/  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const s;-78ejj7  
  { +YQ~t,/  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); FU]8.)`G  
} hk7(2j7B  
XUQW;H  
template < typename T > oieQ2>lYh  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ~.4W,QLuD  
  { u"#6_-0y  
  return OpClass::execute(lt(t)); o&hKg#nO83  
} J:g<RZZ1  
B~V<n&<  
} ; A"\P&kqMV  
\N`fWh8&  
MAwC\7n+X  
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 9*-pden l  
好啦,现在才真正完美了。 J3lG"Ww  
现在在picker里面就可以这么添加了: iL7-4Lv#  
9&O#+FU  
template < typename Right > aeuf, #  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const VW{aUgajO  
  { <4l.s  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); Qr|N)  
} I8<Il ^  
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。 Giy3eva2  
( E"&UC[  
e9z$+h  
8m/FKO (r  
B&4fYpn  
十. bind e?^ \r)1  
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。 3r~>~ueZ  
先来分析一下一段例子 PmPyb>HK=P  
HO%E-5b9  
bxd3  
int foo( int x, int y) { return x - y;} 9:9N)cNvfX  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 ?$30NK3G  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 bk\dy7  
可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。 ;xW8Z<\-  
我们来写个简单的。 #Dj"W8'zh  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: aW`:)y&f  
对于函数对象类的版本: zmy4tsmX  
0v_6cYA  
template < typename Func > 8X}^~e  
struct functor_trait #;\L,a|>*  
  { MO));M)  
typedef typename Func::result_type result_type; vHs>ba$"  
} ; 0%;N9\  
对于无参数函数的版本: Cbgj@4H  
F:[7^GQZ{  
template < typename Ret > ou<S)_|Iu  
struct functor_trait < Ret ( * )() > N `,7FI}  
  { HZQDe&  
typedef Ret result_type; kP!%|&w;  
} ; Tm%$J  
对于单参数函数的版本: fs2m N1  
XPHQAo[(s  
template < typename Ret, typename V1 > itqQ)\W  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > 90  
  { 1KeJd&e  
typedef Ret result_type; egZyng pB  
} ; V;>9&'Z3  
对于双参数函数的版本: s"I-YFP%c  
R4#;<)  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > CTh1+&Pa  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > ]^iFqQe  
  { |_l<JQvf`E  
typedef Ret result_type; 0OleO9Ua  
} ; A5CdLwk  
等等。。。 i&A{L}eCr:  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy .+{nA}Bc  
EpRXjz  
template < typename Func > K(-G: |  
struct func_return Zvd ;KGO(a  
  { r+imn&FK8  
template < typename T > g8%MOhg  
  struct result_1 4mEzcwo'  
  { >X;xIyRL  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; =]=B}L `  
} ; fp.!VOy  
tP}Xhn`  
template < typename T1, typename T2 > %iK%$  
  struct result_2 Pk$}%;@v  
  { W0VA'W  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; kVV\*"9y  
} ; fC=fJZU7$  
} ; <T(s\N5B=  
;V|M3  
l%^h2 o  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 o `b`*Z  
6!4';2Q  
template < typename Func, typename aPicker > 0L!er%GM  
class binder_1 (3e;"'k  
  { WuBmdjZ  
Func fn; * <B)Z  
aPicker pk; xCR; K]!  
public : ]XmQ]Yit  
whV&qe;sw  
template < typename T > gsW=3m&`  
  struct result_1 Z 6 tE{/  
  { ?RZq =5Um&  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; k%{ l4  
} ; /6Y0q9  
R ^HohB  
template < typename T1, typename T2 > }BA9Ka#%  
  struct result_2 ]b}B~jD  
  { CkRyzF  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; [?;`x&y~y  
} ; TcR=GR*cJ  
=hJfL}&O3  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} +2- qlU  
6kP7   
template < typename T > 4BHtR017r  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const \M+MDT&  
  { gdOe)il\  
  return fn(pk(t)); 0LS -i%0  
} {?w"hjy  
template < typename T1, typename T2 > MKomq  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const BqQ] x'AF  
  { ||R0U@F,  
  return fn(pk(t1, t2)); /rqqC(1  
} qpoquWZ  
} ; - o4@#p>>  
\^Ep>Pq`]  
9X!ET!  
一目了然不是么? h8em\<;  
最后实现bind [.{^"<Z<  
a@Mq J=<L  
B,4q>KQA  
template < typename Func, typename aPicker > b2G2c L-(  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) g4Y) Bz  
  { iOl%-Y  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); ' Q\@19  
} :*#rRQ>t  
^)|&|  
2个以上参数的bind可以同理实现。 A_@I_V$  
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。 FH4u$ g+  
kmIoJH5  
十一. phoenix {nTG~d  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: ]y.R g{iv  
VF\{ra;  
for_each(v.begin(), v.end(), l`DtiJ?$$0  
( Y=9qJ`q  
do_ F@<O;b#Ip  
[ i[PvDv"n  
  cout << _1 <<   " , " it~Z|$  
] 5bXHz5i  
.while_( -- _1), r)Or\HL  
cout << var( " \n " ) WPtMds4  
) J`W-]3S#  
); 8}bZ [  
 -H`\? R  
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: ]\7lbLv  
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 9MT? .q  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 JfbKf~g  
那么我们就照着这个思路来实现吧: `N$!s7M  
Tj&'KF8?L  
#$FY+`  
template < typename Cond, typename Actor > n"iNKR>nW  
class do_while CldDr<k3  
  { Mxo6fn6-46  
Cond cd; N ,+(>?yE  
Actor act; * flWL  
public : r?\|f:M3  
template < typename T > )AJ=an||5  
  struct result_1 wEE2a56L-  
  { GYd]5`ri  
  typedef int result_type; EA6t36|TX  
} ; +GYS26  
W+.{4 K  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} inZi3@h)T  
jM]d'E?ZLA  
template < typename T > ALfiR(!  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const wra byRjK  
  { ka#K [qI  
  do t}VwVf<K  
    { 6%E~p0)i%  
  act(t); nx B32  
  } Q{[@`bZB  
  while (cd(t)); Lbsr_*4t  
  return   0 ; _|X7 n~  
} zi }(^~Fe  
} ; iTu0T!4F  
)%qtE34`  
Z2#`}GI_m  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). l0Y?v 4  
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。 VRtO; F  
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。 IO"hF  
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。 gJh}CrU-  
下面就是产生这个functor的类: 2 Kl a8  
Ssf+b!e]  
MQJ%He"  
template < typename Actor > nS.2C>A  
class do_while_actor 9KyZEH;pY  
  { BRa{\R^I  
Actor act; 9_UN.]  
public : +bUW!$G  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} -TTs.O8P|<  
x#mtS-sw2Q  
template < typename Cond > >fH*XP>(  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; vr4O8#  
} ; ;%W dvnW  
N xFUO0O3  
(N0sE"_~I5  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 O:e#!C8^  
最后,是那个do_ E M Q4yK  
dMV=jJ%Y  
bK4&=#Zh  
class do_while_invoker x,\!DLq:p  
  { R*bmu  
public : 4sIX O  
template < typename Actor > NI.`mc6X d  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const {fU?idY)c  
  { qp&4 1  
  return do_while_actor < Actor > (act); `|EH[W&y  
} Pw{"_g  
} do_; krjN7&  
@1g&Z}L o  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? SO3cY#i z"  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 + xp*]a  
最后来说说怎么处理break和continue _B[WY  
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。 :6D0j  
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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