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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda S :%SarhBD  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 H=1Jq  
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, XPd@>2  
2oFbS%OV  
{ 2\.  
/M@6r<2`i  
  class filler MB:*WA&  
  { b@?pofZ`k  
public : KDEcR  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} HI%#S&d  
} ; ^Z`?mNq9  
%K7wScz7  
o'auCa,N  
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: '3eL^Aq  
-ttH{SslM  
Y}UVC|Ef  
#V#sg}IhM?  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); NpN-''B\  
[Z$E^QAP  
pxgVYr.  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 /@`kM'1:  
QxS=W2iN  
?@LqrKj 11  
w4%yCp[,  
二. 战前分析 1SO!a R#g  
首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。 |z%:{  
开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码 @kmOz(  
3rh@|fg)E  
>J,y1jzJ  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); s%xhT  
  /* --------------------------------------------- */ )Z qY`by!  
vector < int *> vp( 10 ); N`1W"Rx!  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); V_p[mSKJv  
/* --------------------------------------------- */ | g[iK1  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); '#Pg:v_  
/* --------------------------------------------- */ 'j27.Ry.  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); k3 S  
  /* --------------------------------------------- */ _&xi})E^O]  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); 6X`i*T$.  
/* --------------------------------------------- */ ).D+/D/"2  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); Rt=zqfJ  
C0v1x=(xiM  
zC<k4[.  
&U7INUL  
看了之后,我们可以思考一些问题: BfOQ/k))  
1._1, _2是什么? k?7V#QW(  
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。 M`u&-6  
2._1 = 1是在做什么? ;2\+O"}4H  
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。 @eOD+h'  
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。 :+*q,lX8  
{>rGe#Vu  
{Z!x]}{M  
三. 动工 @B#\3WNt  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: yMVlTO  
"`q:  
|X6/Y@N  
_'Rzu'$`  
template < typename T > ckhU@C|=*  
class assignment g*]/HS>e<G  
  { 8urX]#  
T value; }fT5(+ Wo  
public : aTLu7C\-e  
assignment( const T & v) : value(v) {} R;l;;dC=  
template < typename T2 > vnr{Ekg  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } 1~aP)q  
} ; :XFr"aSt  
%pG^8Q()   
2>+(OL4l  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 }"x#uG  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment e !2SO*O  
Q /zlU@  
/'_Yct=  
J9y}rGO  
  class holder CP$,fj  
  { /Bk`3~]E>  
public : 6@FxPi9|#  
template < typename T > vkM_a}%<  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const $YJi]:3&  
  { -*-"kzgd  
  return assignment < T > (t); u09D`QPP]  
} :6m"}8*q8  
} ; i3Xo6!Q  
o$7UWKW8  
2Qc_TgWF  
由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上: <A`SC;k\u  
U9 Q[K`  
  static holder _1; 9\kEyb$F=  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 C{G%"q  
e ]2GAJLI  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); y`/:E<fVk  
而不用手动写一个函数对象。 Eq8:[o  
XB:E<I'q!3  
N f}ZG  
T$;BZ=_  
四. 问题分析 m Q<Vwx0  
虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。 OF;"%IW~}  
1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。 gh `_{l  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 .hoVy*I  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 lACS^(  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 U> <$p{ )  
)2u_c=  
五. 问题1:一致性 >{Xyl):  
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?| 0[8uuqV[cB  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 >rYMOC~  
i.FdZN{  
struct holder !QME!c>*$  
  { z$(`{ o%a  
  // 6J cXhlB`  
  template < typename T > 3b`#)y^y?%  
T &   operator ()( const T & r) const b/E3Kse?  
  { bcAk$tA2  
  return (T & )r; SxkY ;^-U  
} zIr-Rx'dL^  
} ; 6.|[;>Km  
Oz "_KMz  
这样的话assignment也必须相应改动: 20:![/7:!  
bJynUZ  
template < typename Left, typename Right > {T0Au{88H  
class assignment e Dpt1  
  { S&Hgr_/}c  
Left l; 1DH P5q  
Right r; H}8kku>7  
public : ajf(Ii\/  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} [LV>z  
template < typename T2 > X2YBZA  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } \GK]6VW  
} ; /8"rCh|m-  
/#?! 9c  
同时,holder的operator=也需要改动: B& 5Md.h  
meGL T/   
template < typename T > aeEio;G1  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const @z=L\ e{  
  { EbJc%%c  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); s+h}O}RV  
} `1lGAKv  
>^ E*7Bfp  
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^INl@(O  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 RQ8;_)%  
K :>O X  
return l(rhs) = r; EQ>@K-R  
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。 BP1<:T'.q`  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: HzsQ`M4cA  
w=5<mw  
template < typename Tp > N_l_^yD  
class constant_t hzA+,  
  { Q9&H/]"v  
  const Tp t; gN]\#s@[  
public :  _ Ewkb  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} VuD{t%Jb  
template < typename T > StiWa<"c  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const -Q|]C{r  
  { cNye@}$lu  
  return t; yl0;Jx?  
} dq0!.gBT2  
} ; #K!"/,d@>J  
7j88^59  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 T9Fe!yVA  
下面就可以修改holder的operator=了 B`)bo}h  
dk0} q6~  
template < typename T > 1Vs>G  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const 8d&%H,  
  { U.Y7]#P:  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); 2WE01D9O  
} &q#. >  
L-%'jR  
同时也要修改assignment的operator() OP\L  
8Y:x+v5  
template < typename T2 > ARG8\qU  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } #5iy^?N"w  
现在代码看起来就很一致了。 oVW>PEgB-  
4[)tO-v:Y  
六. 问题2:链式操作 $)d34JM  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 \u;`Lf  
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。 KN>h*eze  
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。 p6ryUJc6  
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。 R iFUa $  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct :>F3es`  
v:n[H]K|  
template < typename T > '%YE#1*gH  
struct result_1 *,~L_)vWO  
  {  ;v/un  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; k= &n>P  
} ; dnh~An 9  
^]Z@H/]H  
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: l=t$ XWh!  
i}e OWi  
template < typename T > ]kyGm2Ty9  
struct   ref 8 gzf$Oc  
  { g%f6D%d)A  
typedef T & reference; c{K[bppJ*  
} ; G8!* &vR/  
template < typename T > 0N>R!  
struct   ref < T &> ir3EA'_>N  
  { -85W/%  
typedef T & reference; :/'oh]T|  
} ; iwT PJGK|  
"~/O>.p  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: :B]yreg  
&>%9JXU  
template < typename T > H)O I&?  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const YhNO{4D  
  { O;?Nz:/q  
  return l(t) = r(t); %.VFj7J  
} ?mJ&zf|B8  
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。 O4A{GO^q  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 C{8(ew  
^26}j uQ  
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 MF/@Efjn ]  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: B`<K]ut  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 &+zS4)UK  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 eJwHeG  
最后的布局是: 79O'S du@  
                Add tKKQli4Mn4  
              /   \ Tg ~SGAc  
            Divide   5 mJL=H  
            /   \ wmnh7'|0u  
          _1     3 @j|=M7B  
似乎一切都解决了?不。  q,v)X  
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。 8Xjp5  
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。 (N :vDq'  
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: 3r-oZ8/n  
)7s(]~z  
template < typename Right > @Xg5 E  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const 5VR=D\j  
Right & rt) const g,] GzHV1  
  { .bvEE  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); FEwPLViso  
} ni`uO<\U  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 @[. 0,  
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。 e'0BP,\f_}  
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。 S@Q4fmH  
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。 7/b\NLeJ'  
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。 GW;O35 m  
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? ur K~]68  
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: Q.Xs%{B  
r: -,qy  
template < class Action > ,A9_xdv5  
class picker : public Action *9O@DF&*6  
  { -fCR^`UOS  
public : zW9/[Db  
picker( const Action & act) : Action(act) {} VtnVl`/]  
  // all the operator overloaded S}/5W  
} ; ;nbV-<e  
5VZZk%oy  
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。 ,y}@I"  
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: ~KP@wD~  
5u=>~yK+  
template < typename Right > IF'Tj`yD  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const {j[a'Gb  
  { u1;sH{YK>  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); 8@A}.:  
} ,4--3 MU  
^ DCBL&I  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > pPsT,i?  
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。 CWY-}M  
N.UeuLz  
template < typename T >   struct picker_maker !q!5D`  
  { <N{Y*,^z  
typedef picker < constant_t < T >   > result; 2$TwD*[  
} ; ,{2= nb[  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > D=@bPB>  
  { |'qvq/#^  
typedef picker < T > result; sT'j36Nc<,  
} ; bJoP@s  
crQ_@@X?<  
下面总的结构就有了: =A{s,UP  
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。 %E2V$l0  
picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。 i5cK5MaD  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 3/V0w|ZgD  
至此链式操作完美实现。 unc8WXW  
T~8kKw  
nxMZd=Y  
七. 问题3 |eI!wgQx  
如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。 bF'Jm*f  
-% \LW1  
template < typename T1, typename T2 > ?7uK:'8  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 9#E)H?`g  
  { ),J6:O&  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); <w3_EO  
} |j=Pj)5J  
2Mu@P8O&  
很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2: 8 aIqc  
MBU|<tc  
template < typename T1, typename T2 > 8|<</v8i  
struct result_2 ?Z_T3/ f  
  { "(vK.-T  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; 09 trFj$L  
} ; +/l@o u'  
Shn=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? vd(S&&]o1  
这个差事就留给了holder自己。 [7d(P EQL`  
    ]z5hTY  
JqZt1um  
template < int Order > 'S9o!hb'@  
class holder; ~[dL:=?c  
template <> &P>& T  
class holder < 1 > `GW&*[.7  
  { xr]bH.>  
public : LT o5v  
template < typename T > `e~i<Pi  
  struct result_1 jex\5  
  { rab$[?]  
  typedef T & result; ( H&HSs  
} ; F6111Q </  
template < typename T1, typename T2 > /3Gq&[R{  
  struct result_2  J]XLWAM  
  { ?bt;i>O\  
  typedef T1 & result; H#D:'B j29  
} ; nW"O+s3  
template < typename T > 1 :$#a  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const 0kj5r*qA  
  { {U$XHG  
  return (T & )r; /;d 5p  
} JVkuSIR>  
template < typename T1, typename T2 > +6$+] u]  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const .?5 ~zK  
  { mRRZ/m?A(  
  return (T1 & )r1; Zi+FIQ(  
} vA!IcDP"  
} ; Yj>4*C9  
>6jal?4u-  
template <> "_\"S  
class holder < 2 > 9  @ <  
  { m//aAxmB  
public : d/j?.\  
template < typename T > )Sb-e(sl  
  struct result_1 ga/zt-&  
  { !;h&@LXG(  
  typedef T & result; R&;x_4dr^  
} ; %L- qAI&V  
template < typename T1, typename T2 > 89^g$ ac  
  struct result_2 +DX P &Q  
  { %a WRXW@c  
  typedef T2 & result; \V!{z;.fA  
} ; ^pd7nr~Y  
template < typename T > }DM W,+3  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const }Vob)r{R@  
  { ukEJD3i  
  return (T & )r; d]E={}qo&  
} 9v`sSTlSd  
template < typename T1, typename T2 > 0C%IdV%CU  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const 95~bM;T Vr  
  { >I5Wf /$  
  return (T2 & )r2; -*KKrte  
} og35Vs0  
} ; 2"Wq=qy\J  
'_4apyq|  
EC8Z. Uu  
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> >。 M^Z=~512g  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: N8At N\e  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: 4GF3.?3  
u28$V]  
return l(i, j) = r(i, j); >Rt:8uurAG  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) 68h1Wjg:"!  
y7:f^4  
  return ( int & )i; "1^tVw|  
  return ( int & )j; _[z)%`kay  
最后执行i = j; UakVmVN/P  
可见,参数被正确的选择了。 kP[fhOpn  
|3E|VGm~  
4[x` \  
*,CJ 3< >  
/{hT3ncb  
八. 中期总结 0n6eWwY  
目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事: m-\_L=QzM  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 eL"'-d+]  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 } %?or_f/  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor C^,b aCX  
lJ=EP.T  
mMllen  
GqsV 6kH  
+u=VO#IA#  
*&IvEu  
九. 简化 ^&86VBP  
很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。 YHom9& A  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 OqMdm~4B!j  
首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种: bws}'#-*  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 am3.Dt2\  
  +-*/&|^等 +U J~/XV  
2. 返回引用。 o:ow"cOEf  
  =,各种复合赋值等 fA<os+*9i  
3. 返回固定类型。 ]?T^tJ  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) A9@coP5  
4. 原样返回。 !9HWx_,|Z  
  operator, (_FeX22+  
5. 返回解引用的类型。 ^ op0" #B  
  operator*(单目) rp<~=X  
6. 返回地址。 (-0d@eqw  
  operator&(单目) e<=Nd,v4;  
7. 下表访问返回类型。 `a[fC9  
  operator[] .YvIVQ  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 U_'M9g{,<  
  operator<<和operator>> }jC^&%|  
Z]{=Jy !F  
OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。 `f}ZAX  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: 32+N?[9 *  
}N -UlL(  
template < typename Left > :CM-I_6  
struct value_return Ay6T*Nu`  
  { QE"$Lc)  
template < typename T > ,9 ^ 5  
  struct result_1 .T8^>z1/\F  
  { FEhBhv|m  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; w7~]c,$y.  
} ; b?0WA.[{  
Ke@Bf  
template < typename T1, typename T2 > &/uakkS  
  struct result_2 +1qvT_  
  { 9{nU\am!\  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; anz7ae&P'K  
} ; 4`v[p4k  
} ; W'k&DKhTqF  
H4v%$R;K  
n}Thc6f3D  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait *]q`:~u2  
4V@0L  
下面我们来剥离functor中的operator() L  ~Vw`C  
首先operator里面的代码全是下面的形式: .6n|hYe  
Th,]nVsGs~  
return l(t) op r(t) wMF1HT<*  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) &flcJ`  
return op l(t) ArX*3  
return op l(t1, t2) 1:cq\Y  
return l(t) op ~:!& }e5  
return l(t1, t2) op '%Oo1:wJ  
return l(t)[r(t)] jj ` 0w@  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] Np9Pae'  
YA8/TFu<_  
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: vA*NJ%&`  
单目: return f(l(t), r(t)); xop\W4s_  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); Obc,    
双目: return f(l(t)); Dh{P23}  
return f(l(t1, t2)); ioTqT:.  
下面就是f的实现,以operator/为例 V/OW=WCzN  
qy\SOA h  
struct meta_divide OB,T>o@  
  { ~|KMxY(:  
template < typename T1, typename T2 > )Knsy  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) K1<l/ s  
  { S9/\L6Rmf  
  return t1 / t2; R<h0RKiM@  
} Dhg/>@tw  
} ; I$i1o #H  
";0-9*I  
这个工作可以让宏来做: 0XIrEwm@%  
f'Xz4;  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ g ]}] /\  
template < typename T1, typename T2 > \ @qJv  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; I#p-P)Q%S  
以后可以直接用 kS7T'[d  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) v#IZSBvuQK  
来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数 VKrKA71Z~  
(ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。) 8J9o$Se  
9>@"W-  
]@1ncn7N  
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 ]Otl(\v(h  
KQqQ@D&n  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > w@f_TG"Vt  
class unary_op : public Rettype %^ E>~  
  { aR;Q^YJ+a  
    Left l; Ki@8  
public : ]7"mt2Q=3  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} V'?nS&,i  
d{GXFT;0  
template < typename T > (C QgT3V  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 7~`6~qg.  
      { `Op ";E88  
      return FuncType::execute(l(t)); K<_H`k*x  
    } Bp6Evi  
+~/zCJ;F  
    template < typename T1, typename T2 > `0 F"zu  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ?,),%JQ  
      { Ox43(S0~  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); q C|re!K  
    } Wj*6}N/  
} ; C"mb-n 7s  
;NPb  
n2O7n @8  
同样还可以申明一个binary_op 9hp0wi@W}  
\1B*iW  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > "Ii!)n,  
class binary_op : public Rettype /iQ>he~fy  
  { )*JTxMQ  
    Left l; WK^qYfq|  
Right r; <(t<gS#  
public : f!I e  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} :{6[U=O  
1-[{4{R  
template < typename T > =gqZ^v&5U  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const *:_hOOT+[  
      { jH G(d$h  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); Tuy*Df  
    } +[7u>RJ  
,?f(~<Aj  
    template < typename T1, typename T2 > Y{'G2)e  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const O&0R ~<n  
      { d16 PY_  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); ?k?Hp:8?=  
    } Fy@D&j  
} ; Mt:(w;Y  
vNt2s)J$  
=w5w=qB  
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 j)5Vv K\  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 zBR]bk\  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) *\>2DUu\`  
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。 5f5`7uVJF  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! DQ}]'*@?  
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。。。 U#P#YpD;==  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 f<'C<xnf  
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) 3N21[i2/m  
下面是修改过的unary_op M>#{~zr  
lo#,zd~  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > 4c yv 8  
class unary_op ]9:G3vq  
  { @mazwr{B  
Left l; z,EOyi  
  8K/lpqw  
public : gs3}rW  
V_QVLW  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} )qIK7;  
{ 1+H\ (v  
template < typename T > !|/fVWH  
  struct result_1 >seB["C  
  { jj2UUQ|  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; :KLD~k7yA(  
} ; @6SSk=9_S  
BTyVfq sx  
template < typename T1, typename T2 > *Y ZLQT  
  struct result_2 ihVQ,Cth  
  { :Mk}Suf&H  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; u/f&Wq/  
} ; =.c"&,c?L  
luT8>9X^:a  
template < typename T1, typename T2 > I .ty-X]  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 2'U9!. o  
  { ,Mc 2dhq  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); ~}*;Ko\  
} as4NvZ@+r  
~aG-^BAS  
template < typename T > UJ[a& b  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const  |_ *$+  
  { M6sDtL9l  
  return OpClass::execute(lt(t)); `9l\ ~t(M  
} A\)X&vR[6  
z<>_*Lfj  
} ; \tx/!tA  
6pR#z@,  
d ] ;pG(  
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 K7c8_g*>4=  
好啦,现在才真正完美了。 -huZnDN  
现在在picker里面就可以这么添加了: }i:'f 2/  
8B/9{8  
template < typename Right > 3~ZVAg[c  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const +.I'U9QeUN  
  { #+0 R!Y  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); p%1m&/ `F  
} /p0LtUMu  
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。 ^E17_9?  
Y +54z/{  
eB*8)gYh  
>iN%Uz  
iGLYM-  
十. bind TP::y  
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。 w#rVSSXQ3  
先来分析一下一段例子 CMFC"eS e  
Zg2]GJP  
K9^"NS3  
int foo( int x, int y) { return x - y;} -FaaFw:Z;A  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 d#4Wj0x  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 +2El  
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。 03C .Xh=!  
我们来写个简单的。 C,(j$Id  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: CxkMhd8qz  
对于函数对象类的版本: ?o8a_9+  
X4Lsvvz%@  
template < typename Func > Agz=8=S%  
struct functor_trait 4':MI|/my_  
  { l -XnB   
typedef typename Func::result_type result_type; d;<.;Od$`  
} ; 16L"^EYq  
对于无参数函数的版本: K1<k+t/V  
~RAzFLt6x  
template < typename Ret > 8z?$t-DO  
struct functor_trait < Ret ( * )() > F~%|3a$Y  
  { 0:jsV|5B8  
typedef Ret result_type; $@68=  
} ; y _6r/z^  
对于单参数函数的版本: s *K:IgJ/  
+ 2OZJVJ  
template < typename Ret, typename V1 > 3mybG%39  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > \;i G{}(  
  { DhHtz.6  
typedef Ret result_type; 9OH.&g  
} ; O0-> sR  
对于双参数函数的版本: Oxpo6G  
]Kof sU_{  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > /\nJ  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > 0= 2H9v  
  { )7tV*=?Ic8  
typedef Ret result_type; r}Ltv?4  
} ; y(V&z"wk[  
等等。。。 }F~f&<GX6  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy 9+W!k^VWq  
$ V3n~.=  
template < typename Func > ' l|41wxk  
struct func_return e og\pMv  
  { QziN]  
template < typename T > O}e|P~W  
  struct result_1 hkkF1 h  
  { X >3iYDe  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; 6Wf*>G*h  
} ; 2*N&q|ED  
<Sz>ZIISd  
template < typename T1, typename T2 > xV"6d{+  
  struct result_2 od;Bb  
  { 9yO{JgKA  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; +oE7~64LL  
} ; c(QG4.)m  
} ; SJso'6 g  
0*/mc96  
4x=V|"  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 EI[e+@J  
MtMvpHk  
template < typename Func, typename aPicker > +s#S{b  
class binder_1 em f0sL  
  {  EGp~Vo-  
Func fn; ho?|j"/7  
aPicker pk; 0sq=5 BnO  
public : g(ZeFOn  
x.jYip  
template < typename T > 6n2Vx1b  
  struct result_1 i{Y=!r5r  
  { hY\Eh.  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; /vFxVBX  
} ; =NVZ$KOZ  
dSA [3V  
template < typename T1, typename T2 > EuR!yD  
  struct result_2 U08<V:~  
  { wgSR*d>y*9  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; +G3nn!g l4  
} ; @&nx;K6h  
pgLzFY['  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} >Hd~Ca>  
7Va#{Y;Zy  
template < typename T > ,H#qgnp  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const S0Rf>Eo4  
  { /iuUUCk  
  return fn(pk(t)); 1j${,>4tQ  
} e')&ODQ H  
template < typename T1, typename T2 > s +y'<88  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const Egjk^:@  
  { Knw'h;,[  
  return fn(pk(t1, t2)); _{2Fx[m%  
} wB1-|= K1  
} ; XNkQk0i;g&  
e"v[)b++Y  
110>p  
一目了然不是么? Nj3^"}V  
最后实现bind ei|*s+OZu  
1drqWI~  
HwV gT"  
template < typename Func, typename aPicker > Xn ZX *Y]"  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) &}L36|A:  
  { NbQMWU~7  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); 4}r\E,`*X  
} gN!E*@7  
xsY>{/C  
2个以上参数的bind可以同理实现。 f!uA$uL c  
另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。 >H=Q$gI  
Z)6nu)  
十一. phoenix j-C42Pfr  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: I 1VEm?CQ  
Jegx[*O>b  
for_each(v.begin(), v.end(), 0c\|S>g [  
( o?Tp=Ge  
do_ \0^rJ1*  
[ ;f ;*Q>!  
  cout << _1 <<   " , " bH WvKv+  
] K#6`LL m  
.while_( -- _1), {Y@-*pL]  
cout << var( " \n " ) iuU3*yyn  
) oZ*=7u  
); 1$3XKw'  
D?*sdm9r`  
是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧: VT.{[Kl  
首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor e2Kpx8kWj  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 #iqhm,u7D  
那么我们就照着这个思路来实现吧: @L>NN>?SGQ  
J:mu%N`  
(-Ct!aW|  
template < typename Cond, typename Actor > p$b= r+1f  
class do_while RwE*0 T  
  { 2t`9_zqLw  
Cond cd; _G}CD|Kx  
Actor act; /Y\E68_Fh  
public : O.up%' %,  
template < typename T > Zh~Lm  
  struct result_1 I}G}+0geV  
  { g`5`KU|  
  typedef int result_type; >y06s{[  
} ; X^_+%U  
Z564K7IV  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} \,cKt_{ u  
v YmtpKNj%  
template < typename T > 5dNf$a0E  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const  eS@!\H x  
  { s*~jvL  
  do <sWcS; x  
    { 4-nr_ WCm4  
  act(t); gq:TUvX  
  } 6q uWO2x  
  while (cd(t)); 2}#wd J`  
  return   0 ; `Py= ?[cD  
} +8vzkfr3It  
} ; /HJ(Wt q  
<QoE_z`76  
; R|#ae@  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). ~ ew**@N  
代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。 5bznM[%xO  
其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。 wyA(}iSq  
因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。 -x%`Wv@L  
下面就是产生这个functor的类: \A\yuJ=  
io33+/  
I&NpN~AU  
template < typename Actor > .gkPG'm[  
class do_while_actor H{A| ~V)  
  { y>cmKE  
Actor act; s$\8)V52  
public : tDLk ZCP  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} &5d>jEaB}  
>Ckb9A  
template < typename Cond > M5)6|T  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; uF(- h~  
} ; kFk+TXLDIt  
\D}/tz5~B  
? # G_ &  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 u%*;gu"2  
最后,是那个do_ ~=c^ Oo:  
.Uih|h  
|y'q`cY  
class do_while_invoker (\R"v^  
  { #lVVSrF,-  
public : >) S a#w;  
template < typename Actor > ?on3z  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const o)-Qd3d%S  
  { iwmXgsRa9}  
  return do_while_actor < Actor > (act); TD3R/NP  
} <<;j=Yy({`  
} do_; s` S<BX7  
Z.R^@@RqJ  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? -@#AQ\  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 ied<1[~S  
最后来说说怎么处理break和continue HDy[/7"  
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。 bq ~'jg^#  
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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