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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda @%$<,$=  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 {8J+ Y}  
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, Bfr$&?j#  
g}*F"k4j  
Z<$ y)bf  
(hIy31Pf  
  class filler 'E1m-kJz  
  { a &tl@y1  
public : -l q,~`v  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} {us"=JJVN  
} ; lNqF@eCT9  
CWM_J9f  
7bx!A+, t  
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: %x|0<@b7-  
UoKXo*W2  
Wj31mV  
Z66q0wR7  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); nSh}1Arp/  
+:m'  
" IC0v9  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 <I^Tug\M+  
$rmfE  
Y+_t50 S  
mdukl!_x  
二. 战前分析 f#zm}+,`  
首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。 "9yQDS:  
开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码 hIMD2  
M\dZxhQ-l  
mEDi'!YE"  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); w;KNS'   
  /* --------------------------------------------- */ m}?(c)ST  
vector < int *> vp( 10 ); h$q=NTV  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); $qh?$a  
/* --------------------------------------------- */  #Up X  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); 5<L+T  
/* --------------------------------------------- */ <LA!L  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); TTzvH;S  
  /* --------------------------------------------- */ O{nM yB  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); j43-YdCJ  
/* --------------------------------------------- */ @j?)uJ0Q  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); GJ4R f%  
OO`-{HKt  
&\/p5RX  
UqsX@jL!  
看了之后,我们可以思考一些问题: 0|@* `-:VO  
1._1, _2是什么? TClgywL  
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。 FTC,{$  
2._1 = 1是在做什么? G,JNUok  
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。 x9VR>ux&  
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。 fr([g?F%D  
%oqC5O6  
2/V9Or 52  
三. 动工 O #S27.  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: gN/6%,H}  
2';f8JLY  
.@(9v.:_u  
W=@]YI  
template < typename T > !_My]>S  
class assignment 8\@&~&(y:  
  { nA>kJSL'$  
T value; %(y0,?*  
public : q\a'pp9d  
assignment( const T & v) : value(v) {} _qQB.Dzo:  
template < typename T2 > *T{P^q.s~[  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } .YcI .  
} ; 86N"EuH$  
!/Wp0E'A  
or{X{_X7  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 %>Y86>mVz  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment P n|*(sTl  
beCTOmC  
}qOj^pkJ  
rkz_h  
  class holder \<K@t=/ 6  
  { UN6Du\)]d  
public : ]Uee!-dZ  
template < typename T > NRgNW1#  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const pv #uLo  
  { j[<}l&  
  return assignment < T > (t); U$5 lh  
} @,{', =L6  
} ; z}:|is)?  
&E&e5(&$  
8Qt'Y9|  
由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上: cy-Bhk0H  
{@8TGHKv  
  static holder _1; ypK1 sw  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 ApxGrCu  
lYq4f|5H}m  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); R<jt$--H  
而不用手动写一个函数对象。 }+4^ZbX+:  
<Fa]k'<^)  
1EvK\  
E Z}c8b  
四. 问题分析 %t:pG}A>:C  
虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。 \KJ\>2Y  
1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。 x{';0MkUV  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 }+1Y>W7q  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 8Vb.%f &I  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 {Bb:S"7NX  
vhQIkB8  
五. 问题1:一致性 SsE8;IGH  
首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?| 39(]UO6^;  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 "\9!9U#!  
F qW[L>M'  
struct holder vS{zLXg  
  { }t^N|I  
  // k[p7)ec  
  template < typename T > ~\^h;A'3  
T &   operator ()( const T & r) const r- ];@  
  { ] %y3*N@AZ  
  return (T & )r; 6cV -iDOH  
} gI SP .  
} ; >5Rcj(-&l  
NlS/PWc6(  
这样的话assignment也必须相应改动: ] 3@.)  
}bxW@(bs  
template < typename Left, typename Right > 8 ;C_@  
class assignment x!08FL)  
  { lnk`D(>W  
Left l; bo  J  
Right r; 5uU.K3G7  
public : 1dy>a=W  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} z!r-g(^G  
template < typename T2 > g5 J[ut  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } z"@yE*6  
} ; 9svnB@  
jeM/8~^4-  
同时,holder的operator=也需要改动: qx$-% P  
`T gwa  
template < typename T > 5ZRO{rf  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const 8U5L |Ny.q  
  { l#W9J.q(  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); $~[k?D  
} cnUYhxE+s  
oTPPYi[r  
好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。 1,tM  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 f"=1_*eH  
pt rQ~m-  
return l(rhs) = r; 5jTBPct   
在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。 Aqwjs 3  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: B4yC"55  
*[-% .=[7  
template < typename Tp > >>ncq$  
class constant_t \UdHN=A&  
  { u7oHqo`  
  const Tp t; Y 7a<3>  
public : SOq{`~,4B  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} ~qG`~/7  
template < typename T > uK:?6>H  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const =lzRx%tm  
  {  f:_\S  
  return t; {g:I5 A#  
} B}%B4&Ij  
} ; =Mb1)^m  
bvf}r ,`Q7  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 )jh4HMvmC  
下面就可以修改holder的operator=了 &: i|;^^2  
"gcHcboU5$  
template < typename T > S+mZ.aFS0z  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const ~i4h.ZLj  
  { _k0 X)N+li  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); q"|,HpQ  
} \a|Fh hI  
P,2FH2Eyj  
同时也要修改assignment的operator() Hqel1J  
;^q@w  
template < typename T2 > *nv%~t   
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } L"w% ew  
现在代码看起来就很一致了。 L8&$o2+07r  
'.sS"QdN  
六. 问题2:链式操作 y|BRAk&n  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 8E m X  
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。 "Dc6kn^}3  
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。 $c!cO" U  
比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。 %6\e_y%  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct BI'}  
E^:8Jehq  
template < typename T > I.[2-~yf  
struct result_1 &i&k 4  
  { gy Jx>i  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; 5Av bKT  
} ; !$/1Q+  
/AJ#ngXz  
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: /'V(F* g  
,cbCt  
template < typename T > HC4vet  
struct   ref Svs!C+:le  
  { ?R  4sH  
typedef T & reference; =*VKp{5=  
} ; p[Pa(a,B7  
template < typename T > r[ UZHX5+S  
struct   ref < T &> .Ulrv5wJ  
  { 1@&i ju5  
typedef T & reference; ?onaJ=mT  
} ; 8X6F6RK6,1  
CCCd=s.  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: W 6_~.m"b  
Xknp*(9  
template < typename T > <5 R`E(  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const u!=9.3  
  { O "jX|5  
  return l(t) = r(t); 7oPLO(0L  
} Y#>'.$ (Az  
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。 C@{#OOa  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 |i)7j G<  
LciSQ R!  
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 3ErW3Ac Ou  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: 9] i$`y  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 K.y2 $b/  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 ?#OGH`ZvkI  
最后的布局是: pvCf4pf~  
                Add T6gugDQ~.  
              /   \ }:5_vH0  
            Divide   5 Pc+8CuN?  
            /   \ mVJW"*}8  
          _1     3 DAZzc :1Aj  
似乎一切都解决了?不。 g_kR5Wxpt  
你可以想象一下一个完整的Lambda库,它必然能够重载C++几乎所有的操作符。假设其重载了10个操作符,那么至少会有10个代表这些操作符的functor类。大体上来讲,每一种操作符所对应的functor都应当能够由链式操作产生别的任意一种操作符所对应的functor。(例如:*_1 = 2既是由operator*的functor产生operator=的functor)。可想而知这样一共能产生10*10=100种产生方式。这是对编码的一个大挑战。 <Yzk]98W5.  
如何简化这个问题呢?我们不妨假定,任意一种操作符的functor,都能够产生任意一种操作符的functor,这样,每一种操作符的functor都拥有一样的产生方案。如果某种转换确实是不合法的(例如:A/B=C无论如何也不可能合法),那么在试图产生新functor的时候会出现编译错误。幸好C++的模版是如果不使用就不编译的,因此这种编译错误不会干扰到正常的使用,这正是我们所要的。 ,G";ny[$  
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: \7W4)>At-  
c-|~ABtEpX  
template < typename Right > "pP5;*^f  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const X2X.&^  
Right & rt) const 5H (CP  
  { dKs^Dq  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); C$9+p@G6  
} o5!"dxR  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 Q_ zGs6  
XXX指的是原来的functor的类型,picker_maker<T>是一个类型变换的trait,如果T是一个常量,那么他会返回constant_t<T>,否则返回T本身。 *h+@a  
因此如果该函数声明在assignment的内部,那么就实现了连等,如果声明在的dereference(解引用)的内部,就允许(*A = B)的行为发生。 {`2R<O  
最后,如何把这些函数塞到各个functor的声明里边呢?当然可以用宏,但是。。。大家都知道这样不好。 Y<~N x~w{  
除了宏之外还可以用的方式就是继承。我们可以写一个类叫做picker,该类实现了所有的如上的产生函数。然后让所有的functor继承自它。 X6+2~'*t  
且慢,也许立刻就有人跳出来说:这样的话那个XXX怎么写呢?这样不是会导致循环依赖么?这样不是会有downcast么? I%.96V  
正解,让picker做基类确实不是一个好主意。反过来,让picker继承functor却是一个不错的方法。下面是picker的声明: ~hubh!d=  
8Iz-YG~%3  
template < class Action > f s8nYgv|Q  
class picker : public Action KC+C?]~M  
  { h5+qP"n!?q  
public : K"p$ga{  
picker( const Action & act) : Action(act) {} >Oary  
  // all the operator overloaded c,cc avv{I  
} ; }( x|  
']nB_x7  
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。 [@SLt$9"  
现在所有参与行动的functor都要套上一层picker, _1被声明为 picker<holder>, 并且holder中所重载的操作符除了operator()之外全部被移到了picker内。而picker中的操作符重载的返回的functor也必须套上一个picker: W<J".2D  
aBo8?VV]8  
template < typename Right > ]_cBd)3P}  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const YeN /J.R  
  { Ix+===6  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); Y^zL}@  
} G k'j<a  
<SiD m-=E  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > SfKm]Z>Hp  
使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。 d>ltL`xn  
%9|}H [x  
template < typename T >   struct picker_maker ',?9\xEB  
  { Q o}&2m  
typedef picker < constant_t < T >   > result; e-$ U .cx  
} ; aE[>^~Lv}  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > z93HTy9  
  { b`x7%?Qn  
typedef picker < T > result; 68m (%%E@  
} ; ('!{kVLT-  
:}r^sD  
下面总的结构就有了: nWTo$*>W  
functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。 HOWm""IkB  
picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。 S@AHI!"h=V  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 s%tPGjMq  
至此链式操作完美实现。 8"!Z^_y)  
h @{U>U7  
s|7(VUPL  
七. 问题3 71AR)6<R  
如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。 ;DMv?-H  
yN* H IN  
template < typename T1, typename T2 > }E=:k&IDPB  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const D`nW9i7  
  { Yg 8AMi  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); L nQm2uF  
} B{fPj9Y0  
ldjypEa}  
很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2: Q'f!392|  
?klV;+  
template < typename T1, typename T2 > .C avb  
struct result_2 n^8LF9r  
  { #;Yn8'a~  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; u{0'" jVJ  
} ; h kzy I~7  
[ vU$zZ<  
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? I }AO_rtb  
这个差事就留给了holder自己。 ;#np~gL  
    zd) 2@jX=  
%w <59d6  
template < int Order > E?c)WA2iH  
class holder; wGd4:W  
template <> (*63G4Nz\  
class holder < 1 > W~15[r0  
  { D-)jmz>R  
public : Lod$&k@@  
template < typename T > TH_Vw,)  
  struct result_1 ~z)diF<  
  { :t &ib}v  
  typedef T & result; R|PFGhi6"A  
} ; p5<2tSD  
template < typename T1, typename T2 > (2H e]M\  
  struct result_2 fH_G;#q  
  { xPa>-N=*  
  typedef T1 & result; [ m*=Q  
} ; 8'=8!V  
template < typename T > @Q:5{?  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const NTRw:'  
  { N2yxli  
  return (T & )r; =Qt08,.bW  
} b .9]b  
template < typename T1, typename T2 > JTcK\t8  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const yVe<[!hJ  
  { ebk{p <  
  return (T1 & )r1; ># FO0R  
} 8l|v#^v  
} ; 7 4rmxjiN  
h1 \)_jxA  
template <> k0|*8  
class holder < 2 > h:QKd!Gq  
  { *uYnu|UQH  
public : q2VQS1R`8  
template < typename T > 'jp nQcwxx  
  struct result_1 MpbH!2J  
  { .pNPC|XU  
  typedef T & result; `Q2 `":  
} ; 6l|pTyb1  
template < typename T1, typename T2 > Wc4K?3 ZM  
  struct result_2 1x+Y gL5  
  { :0BaEqX  
  typedef T2 & result; 1Yt;1k'  
} ; h,Y MR3:X  
template < typename T > L]{ 1"`#  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const A8JEig 3Ix  
  { 7p"" 5hw  
  return (T & )r; }Sa2s&[<  
} #pJ^w>YNy  
template < typename T1, typename T2 > J-g#zs  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const EUdu"'=4a  
  { 7+aTrE{  
  return (T2 & )r2; RYMOLX84  
} x1)G!i  
} ; O`e0r%SJ  
DJ"O`qNV3  
t?^C9(;6  
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> >。 sMAc+9G9k  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: E?|"?R,,,  
首先 assignment::operator(int, int)被调用:  5#JGNxO  
)I<p<HQD  
return l(i, j) = r(i, j); J&~nD(&TY  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int)  eWO^n>Y  
j3QpY9A  
  return ( int & )i; /#J)EH4p  
  return ( int & )j; |RQ19m@  
最后执行i = j; <a *X&P  
可见,参数被正确的选择了。 o"@y=n/  
d )|{iUcW  
IC}?oXs5G  
c }>:>^  
!pI)i*V|  
八. 中期总结 -A}*Aa'\  
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: gP.Q_/V  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 T{M~*5$  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 DB'pRo+U  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor }J t( H  
*a Y`[,4#$  
*&)<'6  
'j=7'aX>K  
7G}vQO  
za7h.yK}  
九. 简化 IWN:GFH(  
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。 42LlR 0  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 VAf~,T]Ww  
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: yEUFK  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 Ak%M,``(L  
  +-*/&|^等 !]Z> T5$  
2. 返回引用。 K^AX=B  
  =,各种复合赋值等 XtfO;`   
3. 返回固定类型。 <Ft6d  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) ^GdU$%aa  
4. 原样返回。 }NPF]P;  
  operator, We3*WsX\  
5. 返回解引用的类型。 GqhnE>  
  operator*(单目) Nd/iMV6V;  
6. 返回地址。 ?iG}Qj@5  
  operator&(单目) #V[ ?puE@  
7. 下表访问返回类型。 U:>'^tkp  
  operator[] b3e:F{n ^  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 }gL9G  
  operator<<和operator>> ~*-ar6  
-bo2"*|m  
OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。 W;*rSK|(Sc  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: `pY\Mmgv1  
i%H_ua  
template < typename Left > E!'H,#"P  
struct value_return l(9$s4R  
  { cH6ie?KvAo  
template < typename T > f&t]O$  
  struct result_1 ,-A8;DW]^J  
  { phSF. WC  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; !mK[kXo  
} ; +NPk9jn  
dC@aQi6{6  
template < typename T1, typename T2 > (utm+*V,  
  struct result_2 eA&hiAP/  
  { .Ozfj@ f  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type;  }5bh,'  
} ; i0,{*LD%^  
} ; RH ow%2D  
:SG9ygq'  
l?(nkg["nY  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait ;OmmXygl  
Jl&bWp^3  
下面我们来剥离functor中的operator() `|wH=  
首先operator里面的代码全是下面的形式: 0IBVR,q  
:gY$/1SYD  
return l(t) op r(t) C<fWDLwYqV  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) PC/fb-J  
return op l(t) KgVit+4u/  
return op l(t1, t2) " e g`3v  
return l(t) op %@$h?HP  
return l(t1, t2) op q#v.-013r  
return l(t)[r(t)] QRdNi 1&M  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] y#HD1SZ  
!^!<Xz;  
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: PB4E_0}h  
单目: return f(l(t), r(t)); M$-4.+G  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); hxx,E>k  
双目: return f(l(t)); _`/0/69  
return f(l(t1, t2)); !798%T  
下面就是f的实现,以operator/为例 p+;Re2Uyg  
L@S"c (  
struct meta_divide +%X_+9bd  
  { 93 x.b]] "  
template < typename T1, typename T2 > [{N i94:d  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) qLKyr@\'  
  { u_@%}zo?5*  
  return t1 / t2; yk#yrxM  
} qyUcjc%[  
} ; p*!@z|F>U  
nSsVONHfa  
这个工作可以让宏来做: NmST1pMk  
= Ii@-C  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ Y_>z"T  
template < typename T1, typename T2 > \ L;nRI.  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; ]~8bh*,=  
以后可以直接用 yNc>s/  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) jp8=>mk  
来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数 0-0 )E&2  
(ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。) dVVeH\o  
oF.Fg<p (  
0o At=S  
下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体 10}oaL S  
qS&PMQ"$  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > vc6UA%/f  
class unary_op : public Rettype "x9xJ  
  { *IGxa  
    Left l; T_Z@uZom.  
public : Sx;zvc  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} R|V<2  
?#}=!$p  
template < typename T > \q3H#1A  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 7b+OIZB  
      { F Paj p  
      return FuncType::execute(l(t)); Ez?vJDd  
    } zIF &ZYP  
*Q!b%DIa$  
    template < typename T1, typename T2 > UgJlXB|a%2  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const n,PHfydqX  
      { F1M@$S ,  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); Redp'rXT<h  
    } W:(:hT6`j9  
} ; =#BeAsFfO  
e"r}I!.  
X&wK<  
同样还可以申明一个binary_op 6sP;O,UX  
wB9IP{Pf  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > GZZLX19s q  
class binary_op : public Rettype QMtt:f]?i  
  { $)n{}8^  
    Left l; 3BY/&'oX  
Right r; !-N!8 0  
public : J3:P/n&  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} * D AgcB  
 u`bWn  
template < typename T > EAY9~b6~c  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const @b>]q$)(}  
      { YvYavd  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); :[ITjkhde0  
    } uFok'3!g7%  
UD9h5PgT  
    template < typename T1, typename T2 > Q@$1!9m  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 3\4Cg()  
      { 1c}'o*K_%  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); 3_h%g$04 s  
    } Gi<f/xQk>  
} ; dHp6G^Y  
9&d BL0  
qL'3MY.!  
很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮 =pk'a_P 8-  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 qHKZ5w  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) BKD Wd]KEf  
那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。 PH7L#H^  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! wZC'BLD  
如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。 v,M2|x\r}  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 <5X@r#Lz  
这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan) .1pEq~>  
下面是修改过的unary_op B}MJ?uvA  
^#=L?e  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > }!d}febk_  
class unary_op bkM$ Qo  
  { mi-\PD>X  
Left l; m_Rgv.gE^  
  w1}[lq@  
public : a>kD G <.A  
Ym6ec|9;  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} }Sh-4:-D  
eyE&<:F#J  
template < typename T > W+eN%w5  
  struct result_1 zm"\D vN)  
  { i f"v4PHq  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; Stc\P]%d  
} ; UQ8x #(`ak  
J)G3Kq5>:b  
template < typename T1, typename T2 > Z\L@5.*ydE  
  struct result_2 j*zK"n  
  { \1Bgs^  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; f@{C3E dd  
} ; saT9%?4-  
s/^k;qw  
template < typename T1, typename T2 > gfYB|VyWo  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const /'1y`j<  
  { IBqY$K+l  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); gctaarB&  
} 4yA`);r62  
2tv40(M:<  
template < typename T > [1*/lt|+p  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const $imx-H`|  
  { _E;Y ~I,i  
  return OpClass::execute(lt(t)); .ndQ(B  
} T]W -g  
Q7r,5w& cm  
} ; ~D5MAEazS  
5avO48;Vc  
@9h#o5y q  
该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug l:eNu}{&  
好啦,现在才真正完美了。 QNXxpoS#  
现在在picker里面就可以这么添加了: P;%QA+%7  
(OB8vTRXP  
template < typename Right > pXv[]v  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const + nS/jW  
  { %>2t=)T  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); s RQh~5kM  
} <UJJ],)^1A  
有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。 ]?(F'&  
gF6j6  
NCnId}BT  
k_<{j0z.  
~[TKVjyO  
十. bind *\KvcRMGUa  
既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。 V2{#<d-T!  
先来分析一下一段例子 @z)tC@  
8$ZSF92C  
%8CT -mQ  
int foo( int x, int y) { return x - y;} >JPJ%~y  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 nFnF_  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 QX.6~*m1  
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。 BddECY,z  
我们来写个简单的。 xeM':hD.o  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: MW$H/:3  
对于函数对象类的版本: gkML .u  
F[D0x26 ^  
template < typename Func > \h7J/es^p!  
struct functor_trait .xkV#ol  
  { qzt2j\v  
typedef typename Func::result_type result_type; ClMtl59  
} ; B9IXa;  
对于无参数函数的版本: Of7) A  
mERrcYY{  
template < typename Ret > >Ug?O~-  
struct functor_trait < Ret ( * )() > YD46Z~$  
  { zLw h6^?Y  
typedef Ret result_type; E`uaE=Mdq  
} ; =HV-8C]  
对于单参数函数的版本: G:c8`*5Q  
Dg>'5`&  
template < typename Ret, typename V1 > m/hi~. D9  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > ~26s7S}  
  { 40Qzo%eL  
typedef Ret result_type; 0^y@p&;/.  
} ; Md>f  
对于双参数函数的版本: r($_>TS&"  
co^P7+j  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > cl8_rt  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > &@W4^- 9  
  { %kZ~xbY  
typedef Ret result_type; qBBYckS.  
} ; ! [|vx!p  
等等。。。 ? gA=39[j  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy "zedbJ0  
fmnRUN=  
template < typename Func > PUE'Rr(Q  
struct func_return v$)@AE  
  { !#c[~erNZ  
template < typename T > Fp5NRM*-!  
  struct result_1 s3Krob`C5  
  { | or 8d>,  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; EtR@sJ<  
} ; ^p"4)6p-W  
Nxbd~^j  
template < typename T1, typename T2 > 84p[N8  
  struct result_2 hi {2h04  
  { S2'`|uI  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; z;bH<cQ  
} ; ZVdsxo<  
} ; 1H&?UP4=(  
FVsu8z u  
>9o,S3  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 h/ LR+XX!  
<\1}@?NGC  
template < typename Func, typename aPicker > Y!Uu173  
class binder_1 e;A^.\SP  
  { _W@,@hOH  
Func fn; "pSH!0Ap\  
aPicker pk; zG-_!FIn  
public : *? K4!q'  
!j!Z%]7  
template < typename T > \LO_Nu9  
  struct result_1 vp\PYg;x  
  { v>#Cg \  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; IF&g.R  
} ; nB cp7e  
oupJJDpP  
template < typename T1, typename T2 > [;(]Jy  
  struct result_2 GXOFk7>  
  { P$p@5hl  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; E$]a?uA:  
} ; {PN:bb  
abM84EU  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} :D"@6PC]  
La`h$=#`  
template < typename T > YHs?QsP  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const VDB$"T9#  
  { 2Ryp@c&r^  
  return fn(pk(t)); n_<mPU  
} q<-%L1kc 1  
template < typename T1, typename T2 > 90Xt_$_}s  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const _ymJ~MK  
  { 'n~fR]h}  
  return fn(pk(t1, t2)); ^g9}f  
} V3## B}2[Y  
} ; y7CWBTH0>  
VVs{l\$=ZV  
riID,aut  
一目了然不是么? O[; +i  
最后实现bind 6dF$?I&  
joe9.{  
s>T`l  
template < typename Func, typename aPicker > gzor%)C  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) .FuA;:@%\  
  { Q`N18I3  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); <#>Oy&E  
} >&BrCu[u  
zEy&4Kl{+  
2个以上参数的bind可以同理实现。   7krh4  
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。 ])C>\@c6Gm  
FS8S68  
十一. phoenix 5Yl6?  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: G=1m] >I8  
dPHw3^J0j  
for_each(v.begin(), v.end(), ^b=XV&{q  
( }f0u5:;Zth  
do_ T: U4:"  
[ N*f^Z#B]  
  cout << _1 <<   " , " 3)y{n%3L  
] 8\DME  
.while_( -- _1), d]MGN^%o  
cout << var( " \n " ) 7ZQ'h3K  
) zwnw'  
); '|&,E#`  
3EmcYC  
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: 7gm:ZS   
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 dsK/6yu  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 U,HIB^= R  
那么我们就照着这个思路来实现吧:  [@<G+j  
rhIGOk1k  
FRgLlp8x  
template < typename Cond, typename Actor > O] H=s  
class do_while @HvScg*Y  
  {  |# V(p^  
Cond cd; .liyC~YW  
Actor act; WO@H*  
public : !y%+GwoW  
template < typename T > 2A>C+Y[7\  
  struct result_1 v J-LPTB  
  { g ?V&mu  
  typedef int result_type; s@s/ '^`  
} ; =53b Lzr  
.gq(C9<B[  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} UWw}!1  
"J !}3)n  
template < typename T > |!Fk2Je,  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const sMm/4AY]  
  { T(V8; !  
  do \TUE<<?1s  
    { 74_xR  
  act(t); U` hfvTi  
  } [O_^MA,z  
  while (cd(t)); <s}|ZnGE   
  return   0 ; sT`^ljp4  
} SX+4 HJB  
} ; q^*6C[G B  
Mlj#b8  
wbi3lH:;  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). 5m7b\Mak  
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。 Us-A+)r*!  
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。 ] H&c'  
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。 kaQ2A  
下面就是产生这个functor的类: 2xn<E>]  
` ?9T~,  
rY,PSK/j  
template < typename Actor > /.$L"u  
class do_while_actor NR4Jn?l{  
  { /K|:9Q$K6  
Actor act; SY1GR n  
public : j[XYj6*d  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} AIh*1>2Xn  
,[`$JNc  
template < typename Cond > cJ/]+|PQ  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; <MdGe1n  
} ; #3 bv3m  
O k7zpq  
F P@qh  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 1b3(  
最后,是那个do_ } 0M{A+  
>SDp uG&>  
|pW\Ec#(  
class do_while_invoker GaBTj_3  
  { _]|Qec)  
public : u 9]1X1wV  
template < typename Actor > %idk@~HCg  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const XP?*=Z]  
  { zOGR+Gq_Z  
  return do_while_actor < Actor > (act); !M;A*:-  
} f=`33m5  
} do_; 5v9Vk` 3'  
;6m;M63z  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? >85zQ 1aL  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 B~TN/sd  
最后来说说怎么处理break和continue oT&m4I  
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。 M{G xjmdx  
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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