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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda %60 OS3  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 BrwC9:  
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, `;;l {8  
qclc--fsE  
U"p</Q  
&EQhk9j  
  class filler vb6EO[e% I  
  { qVE0[ve  
public : '!Hs"{~{  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} 4r1\&sI$~  
} ; i!?gga  
}:ZA)  
@>(KEjQTz  
这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决: L4g%o9G  
+)jll#}?  
UlE%\L0GD&  
=L" 0]4K  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); ]zSFX =~(S  
"[|b,fxR  
E s5: S#  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 :OY~Q3 @  
?W'p&(;  
EE!}$qOR  
YzI;)  
二. 战前分析 .9qK88fUR  
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。 [s {!  
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 G:1'}RC :  
mUh]`/MK$  
Mn.,?IF`K  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); (hzN(Dh  
  /* --------------------------------------------- */ ump~)?_B  
vector < int *> vp( 10 ); KT(Z #$  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); @yaFN>w  
/* --------------------------------------------- */ JF .Lo;  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); c0@8KW[,  
/* --------------------------------------------- */ 5G* cAlU  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); } p'ZMj&  
  /* --------------------------------------------- */ ;hX(/T  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); HB/V4ki  
/* --------------------------------------------- */ WVbrbs4  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1);  Z.6dL  
hi0HEm\  
8vY-bm,e  
>d2Fa4u3  
看了之后,我们可以思考一些问题: 5~JT*Ny  
1._1, _2是什么? H$(bSw$  
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。 zN4OrG 0  
2._1 = 1是在做什么? EiW|+@1  
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。 JQ&t"`\k  
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。 2d ! '9mA  
i<m(neX[H  
Pd*[i7zhC  
三. 动工 I0)`tQ +  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: w )R5P[b  
JbMTULA  
$1an#~  
_IDZ.\'>$  
template < typename T > @p+;iS1}  
class assignment %iN>4;T8  
  { Z4j6z>qE  
T value; ,BU;i%G&s  
public : 7~/cz_  
assignment( const T & v) : value(v) {} %z><)7  
template < typename T2 > iQwQ5m!d &  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } yGZsNd {a&  
} ; OU[<\d  
*U?O4E9  
NB"S ,\M0  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 S\ k<  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment e3?=1ZB  
:]^e-p!z  
~&?bU]F  
x*Lt]]A  
  class holder ff"wg\O4  
  { tgK I  
public : m~ tvuz I  
template < typename T > SUncQJJ0S*  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const :d36oiHKu  
  { 7F^d-  
  return assignment < T > (t); 3$$E0`7.  
} -4a9BE".  
} ; #WpkL]g2+%  
z^gJy,T  
K}V CFV  
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: j2Zp#E!  
$B+| &]a  
  static holder _1; *eVq(R9?T  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 'X`Z1L/  
yPm2??5MW>  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); /Rp]"S vt  
而不用手动写一个函数对象。 [I $+wWW_  
C|(A/b  
^.SYAwL  
C_.9qo]DT7  
四. 问题分析 \oQ]=dDCd%  
虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。 DDg\oGLp  
1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。 *sho/[~_  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 ^URCnJ67Se  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 mP(3[a_Q  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 OZ,kz2SF#  
uy'ghF  
五. 问题1:一致性 `2~>$Tr  
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?| .J"N}  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 3dShznlf_*  
fV(3RG  
struct holder Lpchla$  
  { pJpapA2l*6  
  // jcH@*c=%e  
  template < typename T > S;Bk/\2  
T &   operator ()( const T & r) const $Gn.G_"v  
  { e%4?-{(  
  return (T & )r; TOYK'|lwM  
} z3fv}_\z  
} ; bf3!|Um  
Q M,!-~t  
这样的话assignment也必须相应改动: |.IH4 K  
)Nv1_en<!  
template < typename Left, typename Right > l.[pnLD  
class assignment CI|lJ  
  { kmuksT\)a  
Left l; "cH RGJG#  
Right r; <P9fNBGa  
public : Y4T")  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} e _vsiT  
template < typename T2 > D7ex{SVA)  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } [}X|&`'i  
} ; ?mQ^"9^XS  
T:|/ux3  
同时,holder的operator=也需要改动: DA =U=F  
W+nu=iQ!  
template < typename T > r );R/)&  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const /YKd [RQ  
  { 9N ]Xa  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); 7*'/E#M  
} MfTLa)Rz  
#c!:&9oU  
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。 Nz{dnV{&x;  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 rCyb3,W  
OI R5QH  
return l(rhs) = r; ]n ?x tI  
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。 R{hX--|j  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: bIKg>U'5d  
]m]`J|%i  
template < typename Tp > bP,<^zA|X  
class constant_t r@r%qkh(.@  
  { 0r]n 0?x  
  const Tp t; 0QQss  
public : Zw]`z*,yRA  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} yu?5t?vf  
template < typename T > XGlt^<`  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const Fc[KIG3@  
  { $o"nTl  
  return t; @WJ;T= L  
} <QtZ6-;_f  
} ; fF:57*ys  
fJ,N.O+9E  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 8$Q`wRt(%  
下面就可以修改holder的operator=了 l =^A41L_  
vccWe7rh  
template < typename T > LyUn!zV$(  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const BEZ~<E&0H  
  { \?bV\/GBR  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); D+8d^-:  
} w$gvgz  
R^Rc!G}  
同时也要修改assignment的operator() p< R:[rz  
fBO/0uW  
template < typename T2 > r4.6W[| d  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } T&U}}iWN  
现在代码看起来就很一致了。 eK8H5YE  
e~h>b.~  
六. 问题2:链式操作 owVvbC2<b(  
现在让我们来看看如何处理链式操作。  Xo^8o0xi  
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。 AXfU$~  
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。 8(3(kZxS  
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。 iT@` dEZ .  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct >WLPE6E  
r)(5,*v  
template < typename T > P -m_],  
struct result_1 dQut8>0&  
  { '1<Z"InU  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; nx9PNl@?V  
} ; zVhyAf  
_ %s#Cb  
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: {%jAp11y+O  
9rB3h`AVF  
template < typename T > M,Gy.ivz  
struct   ref VA/2$5Wu  
  { 7KT*p&xm  
typedef T & reference; On C)f  
} ; Pz]WT1J0  
template < typename T > yUoR6w  
struct   ref < T &> ~f QrH%@  
  { ,CE/o7.FG  
typedef T & reference; x"r0<RK  
} ; u ExLj6  
T+8Yd(:hX  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: ,n|si#  
<y 4(!z"  
template < typename T > `RTxc  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const t Zxx#v`  
  { D{9a'0J  
  return l(t) = r(t); p^l#Wq5  
} uH_KOiF  
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。 '.}}k!#  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 w7)pBsI  
~Ps*i]n(  
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 G T>'|~e  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: J_s`G  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 .=y=Fv6X  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 0 9H rn  
最后的布局是: D#jwI,n}x  
                Add = XZU9df  
              /   \ 3 ML][|TR  
            Divide   5 OjU{r N*  
            /   \ fif;n[<  
          _1     3 DR"Y(-xl  
似乎一切都解决了?不。 1N5 E  
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。 M-WSdG[AJ  
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。 ulR yt^bx|  
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: .EYL  
SX3'|'-  
template < typename Right > dT`nR"  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const So5/n7  
Right & rt) const J%bNt)K}  
  { \ %-<O  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); Y A.&ap  
} DJ ru|2  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 B<W}:>3  
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。 +'H[4g`  
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。 X[z;P!U  
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。 ^} j~:EZb  
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 jK $KV  
且慢,也许立刻就有人跳出来说:这样的话那个XXX怎么写呢?这样不是会导致循环依赖么?这样不是会有downcast么? 2OG/0cP  
正解,让picker做基类确实不是一个好主意。反过来,让picker继承functor却是一个不错的方法。下面是picker的声明: Q0*E&;|  
iGW(2.Z  
template < class Action > g pciv  
class picker : public Action g$(Y\`zw  
  { y"?`MzcJ0  
public : zD_5TG M=  
picker( const Action & act) : Action(act) {} 3}L3n*Ft#.  
  // all the operator overloaded j/V_h'}  
} ; D5zc{) /  
92-Xz6Bo9  
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。 $W._FAAJ#  
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: -e_fn&2,Y  
&{)<Q(g  
template < typename Right > 1q}32^>+o  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const +\dVC,,=^g  
  { $G=^cNB|JB  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); C&O8fNB_  
} AArLNXzVW  
l&& i`  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > 3h bHS~  
使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。 >WHajYO"  
v}>g* @  
template < typename T >   struct picker_maker +=WBH'  
  { QW..=}pL  
typedef picker < constant_t < T >   > result; CKw-HgXG  
} ; )\U:e:Zae  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > }0 ~$^J  
  { /fQcrd7h  
typedef picker < T > result; e]<Syrk  
} ; .+7n@Sc  
Y XhZWo{B  
下面总的结构就有了: 'O%*:'5k  
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。 HoBx0N9\2  
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。 rpk8  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 St;9&A  
至此链式操作完美实现。 M]8>5Zx.  
AB=%yM7V*  
}#zL)+XI  
七. 问题3 WO>A55Xya  
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。 RqROl!6  
<h(AJX7wsD  
template < typename T1, typename T2 > cfmwz~S6i  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const p5In9s  
  { BDt$s( \  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); 4Q+,_iP  
} _0[z xOI  
NK-}[!f  
很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2:  v9T 3=  
 hyxv+m[  
template < typename T1, typename T2 > \ ZnA%hC  
struct result_2 `=Mk6$%Cs  
  { 5|0}bv O  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; n3e,vP? R  
} ; /G5KNSi  
8] LF{Obz[  
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? ~'*23]j  
这个差事就留给了holder自己。 U& GPede  
    W *0!Z:?  
tFcQ.1  
template < int Order > ( w4XqVT  
class holder; m.P F'_)/  
template <> ]n=z(2Z9lD  
class holder < 1 > ?`TQ!m6y  
  { o. $ 48h(  
public : ~U+<JC Z  
template < typename T > h`Jc%6o  
  struct result_1 <mX5VGY9^  
  { J rK{MhO  
  typedef T & result; dC<%D'L*  
} ; h5{//0 y  
template < typename T1, typename T2 > s?<FS@k  
  struct result_2 58?WO}  
  { 28JVW3&)  
  typedef T1 & result; $7X;FmlG&  
} ; *Y1s4FXu2  
template < typename T > do`'K3a"  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const }51QUFhL0  
  { ^uo,LTq+  
  return (T & )r; padV|hF3(e  
} ]:ca=&>  
template < typename T1, typename T2 > Fpo}UQQbc  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const x~'_;>]r_  
  { u!xgLf'`  
  return (T1 & )r1; :qS~"@?<  
} Qc33C A  
} ; g=KK PSK  
hW~% :v  
template <> /XG7M=A$o  
class holder < 2 > Cpzdk~+H  
  { E.yFCaL  
public : +;H=_~b  
template < typename T > ko.% @Y(=  
  struct result_1 0gyvRM@ x[  
  { OL=X&Vaf<  
  typedef T & result; ;8VZsh  
} ; `?:{aOI  
template < typename T1, typename T2 > [/ CB1//Y  
  struct result_2 !d0$cF):  
  { ~#EXb?#uS  
  typedef T2 & result; gISA13  
} ; D _\HX9  
template < typename T > SdufI_'B  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const AU*]D@H  
  { daY0;,>  
  return (T & )r; M|y!,/'  
} MPp:EH  
template < typename T1, typename T2 > 7d{xXJ-  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const I9TNUZq('  
  { =PU@'OG  
  return (T2 & )r2; %to.'R  
} 57 Vn-  
} ; J bima>  
m:EYOe,w  
")boY/ P/w  
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> >。 q89yW)XG  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: a"+VP>4  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: b6g9!  
9~,!+#  
return l(i, j) = r(i, j); i(u zb<  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) AED 9vDE  
D9(4%^HxV1  
  return ( int & )i; uPFbKSJj  
  return ( int & )j; 48gpXcc@|  
最后执行i = j; z:n JN%Qb  
可见,参数被正确的选择了。 R]kH$0`  
uxrNkZia  
T~>&m~} +  
U:/_T>f%  
v@X[0J_8  
八. 中期总结 Mc  
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: oOQan  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 r|jBKq~  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 qyIy xJ  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor <^Q` y  
EU5(s*A  
$YBH;^#  
ieyqp~+|4$  
']Km%uwL  
?s0")R&  
九. 简化 fQU_A  
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。 ZDr TPnA[  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 ^-}3 +YA  
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: lZ+ 1 A0e  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 ~"~uXNd  
  +-*/&|^等 %MfT5*||f  
2. 返回引用。 BD ,3JDqT  
  =,各种复合赋值等 51%<N\>/4  
3. 返回固定类型。 D@mqfi(x  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) m<9W#  
4. 原样返回。 ,g)9ZP.F  
  operator, w68VOymD/  
5. 返回解引用的类型。 I>3G"[t  
  operator*(单目) -}JRsQ+rgM  
6. 返回地址。 atFu KYI  
  operator&(单目) FLlL0Gu  
7. 下表访问返回类型。 P[cGCmM  
  operator[] YAF0I%PYU  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 qr/N?,  
  operator<<和operator>> \AR3DDm  
A`1/g{Ha  
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。 \?\q0o<V$  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: ffQ&1T<  
H Lt;1:b  
template < typename Left > xeHqC9Ou  
struct value_return  s@3<]  
  { j%&^qD,  
template < typename T > )&elr,b /y  
  struct result_1 Boa?Ghg  
  { pQxi0/dp  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; X/wqfP  
} ; I=`efc]T  
QeAkuqT'[  
template < typename T1, typename T2 > 3412znM&  
  struct result_2 "V_PWEi  
  { _bq2h%G=8  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; Eh;~y*k\  
} ; |c>A3 P$=B  
} ; )6zwprH!  
HaamLu  
65A>p:OO  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait ~&IL>2-B  
E~!FEl;  
下面我们来剥离functor中的operator() K>$od^f%c  
首先operator里面的代码全是下面的形式: `Tf<w+H  
D&)gcO`\  
return l(t) op r(t) ^coJ"[D  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) iNs  
return op l(t) V/!8q`lYNJ  
return op l(t1, t2) ]pA}h. R#-  
return l(t) op <<![3&p#  
return l(t1, t2) op Ts:pk  
return l(t)[r(t)] WS0RvBvb  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] Wm ?RB0  
BPKeG0F7  
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: U `"nX)$  
单目: return f(l(t), r(t)); ,Gd8 <  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); 93y.u<,2;  
双目: return f(l(t)); ~F]- +|  
return f(l(t1, t2)); G#0 4h{  
下面就是f的实现,以operator/为例 M:(k7a+[^  
3'6>zp  
struct meta_divide #/1,Cv yj  
  { gasl%&  
template < typename T1, typename T2 > "mE<r2=@  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) g<{W\VOPm  
  { |3g:q  
  return t1 / t2; C31SXQ  
} (sn|`k3I  
} ; VL<)d-  
IV:Knh+ ?  
这个工作可以让宏来做: ji2if.t@  
G>{;@u  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ cj<j *(ZZ  
template < typename T1, typename T2 > \ lBTgI"n=eK  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; ni]gS0/  
以后可以直接用 mv xg|<  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) Z;i^h,j?$1  
来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数 UeT"v?zP  
(ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。) 6i \b&  
Da8qR+*x  
R16" lG  
下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体 T, gMc  
]?Ru~N}  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > g;bkV q  
class unary_op : public Rettype 4S.%y7d\  
  { NzRL(A6V  
    Left l; rReZ$U  
public : _Oq (&I  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} cEw/F0  
Ph.$]yQCc]  
template < typename T > /^0Hi4+\  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const J]|-.Wv1  
      { QkzPzbF"  
      return FuncType::execute(l(t)); TZZ qV8  
    } eA_1?j]E3  
<  v_?}  
    template < typename T1, typename T2 > 3!CI=(^IY  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const f5/ba9n I  
      { q@u$I'`Bs  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); h_d!G+-]  
    } qx53,^2  
} ; Z!|nc.  
<H E'5b  
Jo h&Ay  
同样还可以申明一个binary_op K#";!  
88)0Xi|]KP  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > WohK,<Or  
class binary_op : public Rettype 'J<KL#og  
  { dmrM %a}W-  
    Left l; #ZGWU_l}  
Right r; TiF$',WMv  
public : }kXF*cVg  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} wEzLfZ Oz/  
k2*^W&Z  
template < typename T > 6576RT  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const %r~TMU2"  
      { /5r[M=_ihr  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); .f&,~$e4  
    } I[<C)IG  
35jP</  
    template < typename T1, typename T2 > sOLo[5y'  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const F/RV{} 17E  
      { #.tF&$ik  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); '1r:z, o|  
    } xb_35'$M  
} ; K$' J:{yY  
tp*AA@~  
$+[HJ{  
很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮 )n|:9hc  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 HcQ{ok9u  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) t_@%4Wn!1L  
那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。 eVbHPu4  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! R^_/iy  
如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。 bUz7!M$  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 %t%+;(M9  
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) b9w9M&?fT  
下面是修改过的unary_op Dw6Q2Gnv  
|yN7#O-D  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > le|e 4f*+  
class unary_op d%4!d_I<  
  { U4zyhj  
Left l; Z:9"7^+  
  WRFzb0;01  
public : W/{HZ< :.  
+l&ZN\@0X  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} WZ"x\K-;  
r#3_F=xL5  
template < typename T > k9WihejS  
  struct result_1 T6- e  
  { YJXh|@LT  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; |'mgo  
} ; W)w@ju$Ko  
c<-_Vh.:5  
template < typename T1, typename T2 > 0ltq~K  
  struct result_2 ?OvtR:hC  
  { LYavth`@h  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; Eh0R0;l5>  
} ; *wyaBV?*K  
J0lTp /  
template < typename T1, typename T2 > QSEf  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const Ck(D: % ~s  
  { !lL21C6g+  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); E@P8-x'i  
} #$X_,P|D  
|ay W _5}  
template < typename T > HRje4=:  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const I`E9]b(w  
  { >K;p+( <6  
  return OpClass::execute(lt(t)); 8KT|ixs  
} m[Px|A5{  
x"5/1b3aq  
} ; *V3}L Z  
SG;]Vr  
Nm:nSqc  
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 xAQ=oF +  
好啦,现在才真正完美了。 LYkW2h`JQ  
现在在picker里面就可以这么添加了: *w59BO&M4  
0b~5i-zM/  
template < typename Right > TQ.d|{B[  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const Nx;U]O6A  
  { xhj A!\DS  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); >Ex\j?  
}  N6E H  
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。 \qi=Us|=  
xv9SQ,n<  
XNf%vC>  
k P>G4$e_v  
X@5!I+u\L  
十. bind XQ%*U=)s  
既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。 Pc`d@q  
先来分析一下一段例子 C8DZ:3E$c  
I(bH.{1n7  
I/_`/mQ  
int foo( int x, int y) { return x - y;} -?&wD["y  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 UP 75}h9  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 73rr"> 9#0  
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。 2YdMsu~  
我们来写个简单的。 <IGnWAWn  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: /R b`^n#  
对于函数对象类的版本: DL_2%&k/  
=Qp~@k=2  
template < typename Func > | ?~-k[|  
struct functor_trait t+W+f  
  { &M*&oi (  
typedef typename Func::result_type result_type; `<8~tS/. w  
} ; QROe+:  
对于无参数函数的版本: qeb:n$  
RN]4Is:  
template < typename Ret > tb/bEy^  
struct functor_trait < Ret ( * )() > 8AOJ'~$  
  { 8sx\b  
typedef Ret result_type; P'KaWu9z  
} ; qi.|oL9p  
对于单参数函数的版本: ;mu9;ixZ  
cx&jnF#$  
template < typename Ret, typename V1 > Gyw@+(l  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > `QC{}Oo^  
  { n1a;vE{!  
typedef Ret result_type; ~*ZB2  
} ; kb Fr  
对于双参数函数的版本: $oHlfV/!  
nMNAn}~*M  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > sF C&DTb?  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > j,8*Z~\5  
  { WXp=>P[  
typedef Ret result_type; dMp7 ,{FhF  
} ; g(7htWr4  
等等。。。 XD<7d")I  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy KCGs*kp>  
/iQ}DbtRb  
template < typename Func > &G@(f=  
struct func_return 'sn%+oN  
  { #U{^L{1Gx  
template < typename T > 3o%JJIn&  
  struct result_1 3x#=@i  
  { G9<p Yt{:  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; tYC`?HT  
} ; - (VV  
`Yn^ -W  
template < typename T1, typename T2 > vHZw{'5y  
  struct result_2 d7g/s'ZHt6  
  { lNs 'jaD  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; l[.*X  
} ; >&f .^p  
} ; gEcVQPD@  
(9CB&LZ(+E  
'""qMRCm  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 0cC5  
&,4^LFZ W  
template < typename Func, typename aPicker > 4d)w2t?H%  
class binder_1 Ua#*kTF  
  { y/K%F,WMf  
Func fn; @] 1E~  
aPicker pk; VjS %!P  
public : JUok@6  
^)m]j`}IGb  
template < typename T > @#c(4}^ <w  
  struct result_1 f#pT6  
  { w;vp X>  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; Ash"D~  
} ; r*C:)z .}  
Q*+@"tk<  
template < typename T1, typename T2 > E j@M\  
  struct result_2 s1<_=sfnT  
  { y%Ui)UMnw]  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; s03 DL  
} ; f&bY=$iff  
[Qa0uM#SU  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} s[)2z3  
%L+/GtxK  
template < typename T > v_J\yW'K  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const O$J'BnPpw  
  { u|<Z};a  
  return fn(pk(t)); Ih!UL:Ckh  
} "ZE JL.Wy  
template < typename T1, typename T2 > 0I* ^VGZ  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const Z`v6DfK}  
  { O66\s q  
  return fn(pk(t1, t2)); u`$,S& Er  
} %?J\P@  
} ; 2/RK pl &  
e<dFvMO  
G'q7@d {'  
一目了然不是么? ]^Z7w`=%5  
最后实现bind \K9XG/XIx  
W%hdS<b  
RX4O1Z0  
template < typename Func, typename aPicker > )/PvaL  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) ^ ]SS\=7  
  { D"j =|4S#  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); TKvUBy  
} yc8FEn!)&  
1 h|cr_  
2个以上参数的bind可以同理实现。 2w)0>Y(_  
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。 }P#%aE&-  
X0^gj>GI|  
十一. phoenix T9jp*  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: wxB?}   
{g@Wd2-J}  
for_each(v.begin(), v.end(), E&}r"rbI  
( ?/9]"HFHN  
do_ [4]lAxrRF  
[ d{0b*l%  
  cout << _1 <<   " , " Kg=TPNf"$  
] .*:SZ3v  
.while_( -- _1), 9Gfm?.O5  
cout << var( " \n " ) s@OCj0'l  
) X ~%I(?OX  
); @y[Zr6\z  
aDb@u3X@  
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: -`n>q^A7e  
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 quN7'5ZC[  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 .21%~"dxJ  
那么我们就照着这个思路来实现吧: p<?~~7V  
4,tMaQ  
d%Jl9!u  
template < typename Cond, typename Actor > \O/" F;  
class do_while ,*Y*ov23aQ  
  { " E72j.  
Cond cd; 5s8S;Pb]<  
Actor act; 3hab51J  
public : k:4 Z c3  
template < typename T > F#7ZR*ZB1  
  struct result_1 jy(,^B,]  
  { U2 <*BRJ  
  typedef int result_type; y GT"k,a  
} ; J0a]Wz%  
Z2)f$ c  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} x9xb4ZW  
&{9'ylv-B)  
template < typename T > LG'JQGl5  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const I.r &;   
  { QG?7L_I  
  do sqi~j(&\1  
    { D$q"k"  
  act(t); #QXv[%k  
  } Wg[?i C*~  
  while (cd(t)); g9}u6q  
  return   0 ; OOQf a#~k  
} au9r)]p-  
} ; >aW|W!.  
il<D e]G  
\#1!qeF  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). nL5Gr:SLo  
代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。 *=ftg&  
其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。 `)\_  
因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。 z@>z.d4  
下面就是产生这个functor的类: #bUWF|zfT  
;38W41d{  
:^0g}8$<  
template < typename Actor > y$r^UjJEO  
class do_while_actor OMd{rH  
  { Q-F'-@`(C  
Actor act; jV\M`=4IC  
public : Q\z3YUk  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} E$.|h;i]Q  
fU@}]&  
template < typename Cond > ~'dnrhdme  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; L Tp5T|O  
} ; <4bv=++pS  
Ictc '#y  
b<_*~af  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 a({qc0+UK  
最后,是那个do_ _DMj )enH"  
c=I!?a"  
cBmo#:>'  
class do_while_invoker 0 !9vGs  
  {  twz  
public : 9<kKno  
template < typename Actor > )PL'^gR r  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const , M/-lW  
  { m}:";>?#  
  return do_while_actor < Actor > (act); 2n?\tOm(V  
} &~pj)\_  
} do_; IE$x2==)  
8V_ ]}W  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? fpM 4q  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 U(-9xp+  
最后来说说怎么处理break和continue daWmF  
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。 |~8\{IcZ  
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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