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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda ^ wF@6e7/&  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 .x!7  
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, {vT55i<mk  
ab aQJ|  
DV[ Jbl:)  
@`;Y/',  
  class filler W B*`zCM  
  { 5Ue^>8-  
public : v^],loi<V  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} <`xRqe:&9  
} ; aY[0A_  
mU+FQX  
oiv2rOFu  
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: tM$0 >E  
{?f^  
6l\UNG7  
lDJd#U'V  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); a^XTW7]r  
# 5f|1O  
(Cl`+ V  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 BY4  R@)  
5'kTe=  
 6I cM:x  
A-7wkZ.H  
二. 战前分析 # HM\ a  
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。 I4<{R  
开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码 /s8%02S  
+/3 Z  
e}R2J `7  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); 9O=05CQ  
  /* --------------------------------------------- */ bmO__1  
vector < int *> vp( 10 ); 3KG)6)1*  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); E7yf[/it  
/* --------------------------------------------- */ N^Hn9n  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); B) *#g  
/* --------------------------------------------- */ /SCZ&  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); EK8E  
  /* --------------------------------------------- */ YZBzv2'\x  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); qsft*&  
/* --------------------------------------------- */ ^EUOmVN  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); LN.Bd,  
*K}z@a_  
cPx ~|,)l  
\ L9?69B~  
看了之后,我们可以思考一些问题: _ 7BF+*T  
1._1, _2是什么? nG},v%  
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。 6>=-/)p}  
2._1 = 1是在做什么? $ o5V$N D  
既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。 T^'*_*m  
Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。 I[g?Ju >  
AY&9JSu 6  
=MJ-s;raq  
三. 动工 8L7Y A)u  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: V/(`Ek-  
TRk ?8  
co<2e#p;  
4aalhy<j  
template < typename T > ~Q_)>|R2  
class assignment Pe$^Mo.q  
  { L,L ~ .E  
T value; r;cI}'  
public : 0H OoKh  
assignment( const T & v) : value(v) {} Ko$ $dkSE  
template < typename T2 > o5=)~D{/G3  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } NoJnchiU  
} ; &h7smZO5j  
^ J#?hHz  
3 ^02fy  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 FI?gT  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment %Ye)8+-  
;z.6'EYMG  
yfM>8"h@  
V6@*\+:3)  
  class holder DMAf^.,S  
  { `q f\3JT\  
public : nc3ltT,R  
template < typename T > DnNt@e2|  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const OX)#F'Sl}  
  { N+\oFbE  
  return assignment < T > (t); @4 /~~  
} zj~nnfoys  
} ; io9y; S"+  
!paN`Fz\a  
.N5h V3  
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: i"%JFj_G  
u Q[vgNe*m  
  static holder _1; ,zAK3d&hj  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 i7S>RB  
.)i O Du  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); f$1Gu  
而不用手动写一个函数对象。 CN\|_y  
hsTFAfa'  
}mKGuCoH>  
l-<3{!  
四. 问题分析 22)0zY%\  
虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。 D'7A2f  
1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。 yxaT7Oqh%  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 <X:Ud&\  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 E fP>O  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 6 WA|'|}=  
1.Haf  
五. 问题1:一致性 94~"U5oQ:  
首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?| 4*0:bhhhf_  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 H!unIy|  
vnz[w=U  
struct holder TpJg-F  
  { |rr$U  
  // snXB`U C  
  template < typename T > 5z1\#" B[  
T &   operator ()( const T & r) const A#v|@sul  
  { q%OcLZ<,  
  return (T & )r; - *:p.(c  
} 5~@?>)TBv  
} ; %/UV_@x&  
[3t0M5x w  
这样的话assignment也必须相应改动: Dh hG$  
lo cW_/  
template < typename Left, typename Right > 0zg2g!lh  
class assignment XMt u"K  
  { jMN)?6$=  
Left l; u|(Ux~O  
Right r; lq:]`l,6@  
public : Sp 7u_Pq{  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} c:=7lI  
template < typename T2 > $T"h";M)s  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } Ap11b|v  
} ; 7n\ThfH{  
C1h#x'k  
同时,holder的operator=也需要改动: y\^@p=e  
8<YX7e  
template < typename T > #$LH2?)  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const rlR !&  
  { 9wAA. -"  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); 9.xvV|Sp  
} z'7#"D  
<KKDu$W|T  
好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。 |:./hdcad  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 IZO@V1-m  
Wu4ot0SZ  
return l(rhs) = r; 25aNC;J  
在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。 6X dWm  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: MMMqG`Px  
8V6=i'GK  
template < typename Tp > rVUUH!  
class constant_t 0yn[L3x7  
  { uc'p]WhQ  
  const Tp t; Z+NF(d  
public : *3;UAfHv  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} T |37#*c  
template < typename T > T36x=LX  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const 8QT<M]N%  
  { St6aYK  
  return t; '9'l=Sh  
} gXLCRn!iR  
} ; A'Gl Cp  
5gSylts8  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 {1jpLdCbV^  
下面就可以修改holder的operator=了 vwVVBG;t  
yB.G=90  
template < typename T > <O.Kqk* nq  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const doBNghS  
  { tE[H8  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); 4avc=Y5  
} %Ys$@dB  
`AR"!X  
同时也要修改assignment的operator() b 8>q;  
xPt*CB  
template < typename T2 > m d?b*  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } 7!p LK&_  
现在代码看起来就很一致了。 (qUK7$  
cQX:%Ix=  
六. 问题2:链式操作 }g>kpa0c  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 Y=E9zUF  
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。 Rv,82iEKs  
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。 qYK4)JP  
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。 @M=$qO_$9  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct 'f*O#&?  
fuMN"T 6%+  
template < typename T > T tPr)F|  
struct result_1 #: #Dz.$L  
  { Tp?-* K  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; kae2 73"  
} ; \b$<J.3  
5X0QxnnV  
那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为: Z ] '>  
r?pZ72 q  
template < typename T > 1SUzzlRx  
struct   ref HMV)U{  
  { :N2E}hxk  
typedef T & reference; W .U+.hR  
} ; T^]7R4 Fg  
template < typename T > l xe`u}[  
struct   ref < T &> 3htq[Ren  
  { m2(E>raV6  
typedef T & reference; T6uMFD4 |  
} ; <4c%Q)  
pA.._8(t  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: oSY7IIf%L  
-(9O6)Rs$  
template < typename T > 7Lg7ei2mN7  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const  D,Lp|V  
  { n?:2.S.8  
  return l(t) = r(t); xIL#h@dz  
} 0Gsu  
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。 i6Qb[\;  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 T#@{G,N  
H@D;e  
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 (~&w-w3  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: =WK04\H  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 e[{mVhg4E  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 'w.}2(  
最后的布局是: d; =u  
                Add !^iwQ55e2A  
              /   \ 2 z7}+lH  
            Divide   5 qfYG.~`5  
            /   \ w{`Acu  
          _1     3 =u=Kw R  
似乎一切都解决了?不。 qnJ50 VVW  
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。 Uyk,.*8"  
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。 BSgTde|3y  
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: _R^y\1Qu  
ARF\fF|<2  
template < typename Right > b+{r! D}~  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const \}#@9=  
Right & rt) const Z5B/|{  
  { mj2Pk,,SA  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); Nqc p1J"  
} 8KMv Ac  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 ETfF5i}  
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。 <6jFKA<  
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。 CZ(`|;BC*  
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。 8z}^jTM  
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。 AbfZ++aJ  
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? NYB "jKMk  
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==-|  
,h&a9:+i  
template < class Action > f*m[|0qI<X  
class picker : public Action E'EcP4eL  
  { Wp[9beI*M  
public : ){P^P!s$  
picker( const Action & act) : Action(act) {} _ym"m,,7?  
  // all the operator overloaded zkexei4^<  
} ; !E0!-UpY  
ag 8`O&+  
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。 aSL6zye ,  
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: $UvPo0{  
OJ1tV% E  
template < typename Right > UpfZi9v?W  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const g_aCHEFBv  
  { W5SNI>|E  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); vHcqEV|P/n  
} `PlOwj@u0`  
|m;L?)F<  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > ER^QV(IvP8  
使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。 >o/95xk2  
e |V]  
template < typename T >   struct picker_maker cWa)#:JOV  
  { +Gh7^v|"  
typedef picker < constant_t < T >   > result; #xT!E:W '  
} ; }x:f%Z5h  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > gXy -Mpzp  
  { Ef@,hX  
typedef picker < T > result; Ck'aHe22'  
} ; !SxG(*u  
& mt)d  
下面总的结构就有了: fS=hpL6]@  
functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。 O{]9hm(tN  
picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。 tFM$#JN  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 57Z-  
至此链式操作完美实现。 h`Tz5% n  
RMP9y$~3pU  
(9C<K<  
七. 问题3 Zu/<NC (  
如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。 +Qj(B@ i  
F)Oe9x\/  
template < typename T1, typename T2 > f.6~x$:)`E  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const rs-,0'z,7  
  { 73F5d/n  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); j0mM>X HB  
} 27A!\pn  
NM#- Af*pg  
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: nxo+?:**  
9P WY52!  
template < typename T1, typename T2 > gfgn68k  
struct result_2 L{&U V0q!  
  { BVpO#c~I  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; ~*.-  
} ; '@=PGpRF  
$`J_:H%  
显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢? #07!-)Gv  
这个差事就留给了holder自己。 _[h8P9YI4  
    Z(GfK0vU  
GTl xq%?b  
template < int Order > w$fJ4+  
class holder; !3 qVB  
template <> {38bv. 3'  
class holder < 1 > F0lOlS   
  { bt/ =Kq#  
public : y2|R.EU\m<  
template < typename T > /)L 0`:I#  
  struct result_1 rcN 9.1  
  { _NZ@4+aW  
  typedef T & result; `{Tk@A_yd  
} ; oBQm05x"  
template < typename T1, typename T2 > ZH 6\><My  
  struct result_2 l.+yn91%>  
  { fV\]L4%  
  typedef T1 & result; DN] v_u+}  
} ; "TOa=Tt{,  
template < typename T > kg97S  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const |> enp>  
  { # Su~`]  
  return (T & )r; v& $k9)]  
} [wnDHy6W  
template < typename T1, typename T2 > r@G#[.*A>  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const WyhhCR=;  
  { f 2YLk  
  return (T1 & )r1; S<wj*"|.s  
} PoSpkJH  
} ; a;AzY'R  
Dt|)=a  
template <> EHf\L  
class holder < 2 > `'S0*kMT  
  { 9 ; i\g=  
public : Cb;WZ3HR  
template < typename T > %;xOB^H^  
  struct result_1 ~@W*r5/  
  { Kg\R+i@#<  
  typedef T & result; F>hZ{   
} ; 0Q5^C!K  
template < typename T1, typename T2 > !ZXUPH  
  struct result_2 pv)`%<  
  { #I*QX%(H#  
  typedef T2 & result; ~ 5"JzT  
} ; @OpNHQat9  
template < typename T > /0MDISQy9  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const *# {z3{+  
  { R:aa+MX(1  
  return (T & )r; z(y*hazK  
} Di.3113t  
template < typename T1, typename T2 > Xd `vDgD  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const WYcA8 X/  
  { 5e8AmY8;  
  return (T2 & )r2; nw:-J1kWR  
} #'baPqdO  
} ; "2ru7Y"  
Ol_q{^  
!^c@shLN4  
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> >。 dEa<g99[?  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: 2BXy<BM @  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: ~nLN`H d  
bC!`@/  
return l(i, j) = r(i, j); OX]V) QHVZ  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) 5&Ts7& .  
w4,Ag{t>  
  return ( int & )i; o`S ?  
  return ( int & )j; OWq'[T4  
最后执行i = j; 1 T<+d5[C  
可见,参数被正确的选择了。 "UFs~S|e  
0pb '\lA  
m7c*)"^  
QF2q^[>w6  
Cizvw'XDV  
八. 中期总结 <6TT)t<h  
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: {V19Zv"j  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 #SVNHpx  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 CG\tQbum  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor CK+d!Eg  
K kW;-{c  
{=2DqkTD  
G.Vu KsP]  
f_^1J  
m0w;8uF2UV  
九. 简化 y;cUl, :v  
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。 zdl%iop3e  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 = {'pUU  
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: 3\O|ii  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 .jw}JJ  
  +-*/&|^等 {]*x*aa\  
2. 返回引用。 ~5 N)f UI\  
  =,各种复合赋值等 -/C)l)V}  
3. 返回固定类型。 O4 3YY2  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) $q?$]k|M`  
4. 原样返回。 Wm~` ~P  
  operator, lH^^77"4Qo  
5. 返回解引用的类型。 %.v{N6  
  operator*(单目) DhLqhME53  
6. 返回地址。 sAn0bX  
  operator&(单目) w>fdQ!RdP  
7. 下表访问返回类型。 /PBaIoJE  
  operator[] ~[o 4a'  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 Qp,DL@mp>8  
  operator<<和operator>> `N//A}9  
]Y>h3T~  
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。 U6ZR->:  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: mbRq JT>@  
!rDdd%Z  
template < typename Left > D%mXA70  
struct value_return W1Lr_z6  
  { +6$g! S5{  
template < typename T > 8(g:HR*;  
  struct result_1 qLL,F  
  { [H\:pP8t  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; 54;J8XT7  
} ; WL,&-*JAW  
rB~W Iu  
template < typename T1, typename T2 > >KLtY|o)  
  struct result_2 AUVgPXOwd  
  { Pz#7h*;cw.  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; qSqI7ptA\  
} ; , ^F)L|  
} ; L TV{{Z+  
ZoB*0H-  
@$"J|s3M  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait mffn//QS  
NgCuFL(Ic  
下面我们来剥离functor中的operator() u?Tpi[ #  
首先operator里面的代码全是下面的形式: 7'-Lp@an  
9j ]sD/L5q  
return l(t) op r(t) HmfG$Z  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) Xv <G-N4  
return op l(t) N..j{FE  
return op l(t1, t2) /yz=Cjoz  
return l(t) op UtB6V)YI  
return l(t1, t2) op =(a1+. O  
return l(t)[r(t)] aV o;~h~  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] *%w6 9#D  
Ut-B^x)gl  
很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式: Z@8vL  
单目: return f(l(t), r(t)); f'Iz G.R  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); ;= j@, yu  
双目: return f(l(t)); k:2QuG^  
return f(l(t1, t2)); 9odJr]  
下面就是f的实现,以operator/为例 v%k9M{  
l kyzNy9R  
struct meta_divide `nKH"TaX  
  { )b<k#(i@#  
template < typename T1, typename T2 > =1I#f  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) 50TA :7  
  { ~U(,TjJb  
  return t1 / t2; Qu=LnGo~P  
}  nVu&/  
} ; f)c~cJz<q  
cYx4~V^  
这个工作可以让宏来做: )%SkJ  
x:vu'A  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ Q9d`zR]  
template < typename T1, typename T2 > \ MS(JR  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; yKXff1^M  
以后可以直接用 e__@GBG  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) Ftw;Yz  
来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数 l$K,#P<)  
(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。。。) AM"Nn L"  
4!asT;`'  
Q6o(']0  
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 R1F5-#?'E  
{7!UQrm<  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > /vY_Y3k#  
class unary_op : public Rettype !3mA 0-!+  
  { I -Xlx<  
    Left l; 6:U$w7P0 e  
public : =ji1S}e~p  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} lP Lz@Up~  
_|72r} j  
template < typename T > 2f U$J>Y  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const !zPG? q]3  
      { "dR |[a<#g  
      return FuncType::execute(l(t)); <APB11  
    } mrm^e9*Z  
mcz+ P |  
    template < typename T1, typename T2 > f:g,_|JD$  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 22kpl)vbU  
      { K =.%$A  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); w;Q;[:y  
    } cPgfTT  
} ; =fm]Dl9h*  
Ggh.dZI4  
MYBx&]!\  
同样还可以申明一个binary_op yCJFo  
r]W  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > 7nbB^2  
class binary_op : public Rettype _#$ *y  
  { ?JV|dM  
    Left l; 6"c1;P!4   
Right r; 'Dvv?>=&  
public : mh<=[J,%p  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} eI1GXQ%  
aNyvNEV3C  
template < typename T > ^xf<nNF:p  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const axHK_1N{  
      { L lBN-9p  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); liR ?  
    } :K\mN/ x  
O62b+%~F  
    template < typename T1, typename T2 > pV6d Id  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const K1V#cB WO  
      { {;2vmx9  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); ]"c+sMW  
    } h^ -. ]Y  
} ; 2+Px'U\  
jBaB@LO9G  
:'aAZegQY  
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 3E f1bhi  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 /-6S{hl9Ne  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) qO`)F8  
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。  tpy>OT$  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! 6#j$GH *  
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。。。 $3Z-)m  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 7PR#(ftz  
这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan) B?$ "\;&  
下面是修改过的unary_op m/NdJMoN=  
0Z|FZGRP  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > X(jVRr_m9  
class unary_op mDh1>>K'~  
  { rF\ "w0J_  
Left l; R),zl_d_  
  =)O,`.M.Y  
public : ogFKUD*h&>  
x{NX8lN  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} z} '!eCl  
"P)*FT  
template < typename T > 2oJb)CB  
  struct result_1 h7s; m  
  { |[9?ma  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; &C>/L;  
} ; 6<0n *&  
;n\= R 5.  
template < typename T1, typename T2 > Y!6/[<r$~k  
  struct result_2 $D31Q[p=+  
  { N_L,]QT?  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;  p!Eft/A(  
} ; vzF5xp.  
rbT)=-(  
template < typename T1, typename T2 > `.y}dh/+0W  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const d--y  
  { x.1-)\  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); !ZDzEP*  
} m\/ Tj0e  
:S$l"wrh\  
template < typename T > 50dGBF  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const P;PQeXKw  
  { iR$<$P5  
  return OpClass::execute(lt(t)); 7u\*_mrv  
} VL9-NfeqR  
Y^%T}yTtq  
} ; bVmA tm[  
~.%K/=wK@  
Oi"a:bCU  
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 _= #zc4U  
好啦,现在才真正完美了。 ;Ut+yuy  
现在在picker里面就可以这么添加了: $3D'4\X~?  
K;7f?52  
template < typename Right > o;b0m;~   
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const Lp5U"6y  
  { PX|=(:(k  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); xf%4, JQ  
} }FF W|f  
有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。 C@N1ljXJT  
Q4t(@0e}  
8 i&_Jgmr  
,:+d g(\r  
Ld^GV   
十. bind R{,ooxH\J  
既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。 tweY'x.{  
先来分析一下一段例子 .k TG[)F0b  
JO14KY*%  
W&h[p_0  
int foo( int x, int y) { return x - y;} 0iCPi)B  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 yBLK$@9  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 7=@jARW&  
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。 )pw&c_x  
我们来写个简单的。 *%Qn{x  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: bbxLBD'  
对于函数对象类的版本: .I3?7  
bYe;b><G  
template < typename Func > Oo?,fw  
struct functor_trait tgL$"chj@x  
  { Y+/JsOD  
typedef typename Func::result_type result_type; D .vw8H3  
} ; E2GGEKrW  
对于无参数函数的版本: K!D o8|  
yV)m"j  
template < typename Ret > K; FW  
struct functor_trait < Ret ( * )() > <lr*ZSNY  
  { H7i$xWs  
typedef Ret result_type; k {-  
} ; H1!iP$1#V  
对于单参数函数的版本: SM[Bv9|0  
HxK$4I`  
template < typename Ret, typename V1 > 9*6]&:fm  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > \qsw"B*tv`  
  { 9>/wUQs!]  
typedef Ret result_type; KlK`;cr?  
} ; U=bEA1*@0  
对于双参数函数的版本: eMK+X \  
TG n-7 88  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > VcK}2<8:+~  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > ^ 4%Zvl  
  { -ZW0k@5g  
typedef Ret result_type; 0;,IKXK6X  
} ; n{*e 9Aw  
等等。。。 S\y%4}j  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy Z,N$A7SBE  
7iu Q9q^&  
template < typename Func > w^K^I_2ge  
struct func_return I PE}gp  
  { _eLWQ|6Fx  
template < typename T > ashcvn~z  
  struct result_1 fJjgq)9  
  { iq?#rb P#I  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; ~Lfcg*  
} ; P[t$\FS  
Kex[ >L10G  
template < typename T1, typename T2 > @|bP+8oU  
  struct result_2 g|PC$p-z+  
  { 0f ER*.F  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; F{k+7Ftc  
} ; Dj-s5pAW  
} ; [%HIbw J  
N132sN2   
fYebB7Pv  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 eT"Uxhs-}  
fbZibcQ%k  
template < typename Func, typename aPicker > OH<?DcfeL  
class binder_1 T0j2a &Pv  
  { 3L-^<'~-k;  
Func fn; jW*1E *"  
aPicker pk; :ZdUx  
public : ~Pk0u{,4XQ  
4yMW^:@  
template < typename T > ?_6YtR,{  
  struct result_1 =fc: 6JR  
  { ^ L:cjY/  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; zH)_vW  
} ; lQPqcZd  
4C~UcGMv\  
template < typename T1, typename T2 > " oy\_1|  
  struct result_2 %XhfXd'  
  { Hr;h4J  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; &UAe!{E0  
} ; lp&!lb`  
jyW[m,#(go  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} 1S%k  
.uZ7 -l  
template < typename T > @b!"joEy  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const L^9HH)Jc  
  { >AD =31lq  
  return fn(pk(t)); #?} 6t~  
} ed~R>F>  
template < typename T1, typename T2 > "i'bTVs  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ,W5.:0Y;f[  
  { M\/XP| 7  
  return fn(pk(t1, t2)); Qqs"?Z,P  
} ?`sy%G  
} ; cErI%v}v0  
bk#xiuwT  
fhp)S",  
一目了然不是么? RcY[rnI6  
最后实现bind sB}]yw  
$,1dQeE  
wV <7pi  
template < typename Func, typename aPicker > &R$Q\ ,  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) `LP!D  
  { -$Y8!54  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); ^,s?e.u$8`  
} dK?); *w]  
gqiXmMm:9  
2个以上参数的bind可以同理实现。 _pDjg%A>n  
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。 =(U/CI  
K\=8eg93Z  
十一. phoenix -R+zeu(e'  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: ;'kI/(;;C  
T@+ClZi  
for_each(v.begin(), v.end(), OS7R Qw1  
( 1 0N,?a  
do_ B< ;==|  
[ c cG['7  
  cout << _1 <<   " , " f>iuHR*EXB  
] 7s>a2  
.while_( -- _1), r7z6___  
cout << var( " \n " ) G\H q/4  
) vP]9;mQ  
); (}H ,ng'4  
y,C!9l  
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: 4KIWb~0Y  
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  0%Q9}l#7  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 >S&U.  
那么我们就照着这个思路来实现吧: wz#[:2  
TL-i=\{L:d  
e9@(/+  
template < typename Cond, typename Actor > R8sck)k'}  
class do_while ^" 6f\  
  { a+(j ?_FyI  
Cond cd; ?iSGH'[u  
Actor act; a|x8=H  
public : A!HK~yk~Q  
template < typename T > 04-Z vp2  
  struct result_1 9`X&,S~e  
  { N=fz/CD)I  
  typedef int result_type; -q2MrJ*  
} ; $ad&#q7  
Y}1 P~  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} X\A]"su  
JieU9lA^&B  
template < typename T > `ut)+T V  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const }brr ) )  
  { fGO*% )  
  do g5}7y\  
    { FN{/.?w(  
  act(t); &+;uZ-x  
  } cIZc:   
  while (cd(t)); FLbZ9pX}  
  return   0 ; Baq ~}B<  
} u~Lu<3v  
} ; x`2pr  
x70N8TQ_gK  
-uR{X G. D  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). mTd<2Hy  
代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。  # eEvF  
其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。 g~R/3cm4  
因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。 Uz>Yn&{y6  
下面就是产生这个functor的类: 2]Fu 1  
6Kht:WE  
O]_={%   
template < typename Actor > =YoTyq\  
class do_while_actor ABiC9[Q0  
  { -- S"w@  
Actor act; lZ a?Y@  
public : M7 p8^NL  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} jeFN*r _  
'Kd7l}e!  
template < typename Cond > `i4I!E  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; &!#2ZJ}{  
} ; [f(uqLdeM  
#_p  
oP-;y&AS  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 S-,kI  
最后,是那个do_ lm &^tjx  
+3?`M<L0  
R#fy60  
class do_while_invoker ;y>'yq}  
  { Jk~UEqr+  
public : >Jiij  
template < typename Actor > ] zIfC>@R  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const yy))Z0E5  
  { =#'+"+lQ }  
  return do_while_actor < Actor > (act); GU#Q}L2  
} x 8M#t(hw  
} do_; `vH&K{   
h9Z[z73_a  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? 8!6<p[_  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 okh0 _4  
最后来说说怎么处理break和continue Fj3^ #ly  
显然break的语义超出了我们的能力范围,然而却是有一个东西很适合模拟其行为,那就是异常。 |$w0+bV*  
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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