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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda 0XcH  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 uwL^Tq}Yh  
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, ~pZ<VH;h  
<Ny DrO"C3  
[NxC7p:Lo  
_#dBcEH[  
  class filler 6-fdfU  
  { Rudj"OGO  
public : jkQ%b.a  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} yb-1zF|  
} ; q&DM*!Jq  
1*aO2dOq  
$fzO:br5WJ  
这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决: rIh"MQvi[  
~E8L,h~  
[$Dzf<0  
8opd0'SNaB  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); mTj ?W$+r  
n@JZ2K4  
CE|iu!-4  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 Z!& u_  
qk{+Y  
FwjmC%iY  
t=;P1d?E;  
二. 战前分析 *QGyF`Go{  
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。 ?mA%`*=q  
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 hr/H vB  
$(r/N"6)O2  
q:/3uC7   
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); W>o>Y$H  
  /* --------------------------------------------- */ ;:]#Isq  
vector < int *> vp( 10 ); jU9\BYUg  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); u)4eu,MBT  
/* --------------------------------------------- */ s=H| ^v  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); JW}O`H9  
/* --------------------------------------------- */ Xl %ax!/  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); X{u\|e{  
  /* --------------------------------------------- */ >Y6iLQ$X  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); fZtuP1- 4  
/* --------------------------------------------- */ g}OZ!mKd  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); SjL&\),  
ZnAXb S  
i",7<01  
M(Tlkr  
看了之后,我们可以思考一些问题: >X_5o^s2s  
1._1, _2是什么? }{S+C[:_  
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。 NZL$#bRB  
2._1 = 1是在做什么? 'Z8=y[l  
既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。 63fg l+  
Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。 od-yVE&  
*hIjVKTu79  
#oD;?Mi  
三. 动工 j[${h, p?  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: 60#eTo?}o  
ZZ324UuATX  
EdTR]}8  
x~u"KU2B  
template < typename T > 6qd?&.=r  
class assignment uZml.#@4  
  { fZavZ\qU  
T value; ,92wW&2  
public : 6 hiWgbE  
assignment( const T & v) : value(v) {} s3[\&zt  
template < typename T2 > :pdl2#5H^  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } IAi|4,y_L  
} ; hEq-)-^G  
rlQ=rNrG&E  
VZ$^:.I0  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 }u]7x:lh  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment 0=k  
\YPv pUg  
+-:o+S`q~  
Vr:`?V9Q2(  
  class holder @y2cC6+'t  
  { r1BL?&X-  
public : X?.tj Z,  
template < typename T > _t>[gB,  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const >o1,Y&  
  { k_`h (R  
  return assignment < T > (t); vP%}XEF  
} @^.o8+Pp  
} ; @a i2A|  
xri(j,mU  
 Dn#^-,H  
由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上: @=6oB3tQA  
)|6OPR@(#/  
  static holder _1; e F)my  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 9t!Agxm  
^p~QHS/  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); >P ~j@Lv  
而不用手动写一个函数对象。 q1Ad"rm  
4BZ7R,m#.  
j&[u$P*K  
1&RB=7.h  
四. 问题分析 ?}U?Q7vx@@  
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。 TZhYgV  
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。 &88c@Ksn  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 tgj 5l#P  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 t +|t/1s2  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 1\J9QZX0  
ECk3Da  
五. 问题1:一致性 (Q=:ln;kM  
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?| `Hqgahb{P  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 X\kWJQ:  
 kGAB'  
struct holder V -_MwII-  
  { Uy|Tu~  
  // @hwNM#>`  
  template < typename T > CwD=nT5`  
T &   operator ()( const T & r) const DOOF--ua  
  { t'Zv)Wu1E  
  return (T & )r; =@c;%x  
} :!^NjO  
} ; -qBdcbi|x)  
>7r%k,`  
这样的话assignment也必须相应改动: RXw1HRR$V  
cl`7|;v|?  
template < typename Left, typename Right > $)$_}^.k  
class assignment "ruYMSpU  
  { NKc<nYdK?  
Left l; }$[@*  
Right r; +F.@n_}p-I  
public : SLNq%7apx  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} YP[8d,  
template < typename T2 > 3Kc9*]D  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } ?vFtv}@\  
} ; eaDR-g"  
mDk6@Gd@U  
同时,holder的operator=也需要改动: {pdPp|YDZ-  
hl0\$  
template < typename T > hAs ReZ?  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const _ gGA/   
  { U2LD_-HZ  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); rGrR;  
} G9Noch9 g  
4Dy1M}7  
好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。 @R<z=n"  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 W.%p{wB |  
8llXpe  
return l(rhs) = r; NwdrJw9  
在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。 >I-rsw2  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: &3J^z7kU  
{jv+ J L"5  
template < typename Tp > x!7r7|iV  
class constant_t fg lN_  
  { ox_DEg7l  
  const Tp t; R"l6|9tmP  
public : B_D0yhh  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} zeq")A  
template < typename T > @n=&muC}  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const oW(EV4J"  
  { `$XB_ o%@  
  return t; + )z5ai0m  
} MPKrr  
} ; "ZPgl 8  
a4 7e  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 u'k+t`V&  
下面就可以修改holder的operator=了 i8p$wf"aW  
m#R"~ >  
template < typename T > Qv g_|~n  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const -ssmj8:Q\|  
  { L8H:, } 2  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); `7'^y  
} 2h#.:!/SMw  
T 1R~^x1  
同时也要修改assignment的operator() ~]].i~EV(  
_CTg")0o  
template < typename T2 > ng~LCffpY  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } Z"qJil}  
现在代码看起来就很一致了。 ^Bo'87!.  
+FAxqCkA  
六. 问题2:链式操作 nLmF5.&  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 o4OB xHKy  
其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。 *]}F=dtR k  
事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。 :_]0 8  
比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。 =CD.pw)B1  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct 8'_MCx(  
;(jL`L F  
template < typename T > =v 'Aub  
struct result_1 j8 `7)^  
  { M,X)rM}Q  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; "5z@A/Z/  
} ; hW9!  
d[5v A/8O  
那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为: [La}h2gz  
D?8(n=#[  
template < typename T > _ker,;{9C  
struct   ref 7&/1K%x9;  
  { }s:3_9mE  
typedef T & reference; *4LRdLMn  
} ; O*bzp-6\  
template < typename T > 5`$!s17  
struct   ref < T &> XA(.O|VZ  
  {  (:o:_U  
typedef T & reference; b|@zjh;]A7  
} ; ZHUW1:qs  
k}I65 ^l#  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: nP<u.{q L  
<L11s%5-  
template < typename T > hOkn@F.  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const ,grx'to(X  
  { ^^*L;b>I  
  return l(t) = r(t); i(.V`G=  
} b:r8r}49  
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。 e@;'#t  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 xf8[&?  
$E[M[1j  
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 AWPgrv/  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: S8+l!$7   
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 ya5HAs  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 Iz83T9I&  
最后的布局是: Q`6hJgyL  
                Add $tXW/  
              /   \ l_$>$d  
            Divide   5 0I:5}$+J?  
            /   \ u^B!6Sj8  
          _1     3 Y0-?"R8  
似乎一切都解决了?不。 +?ZP3vgGA  
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。 B0A y  
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。 Mw"[2PA  
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: 8a]g>g  
Nn-k hl|11  
template < typename Right > q*,HN(& l?  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const #H<}xC2  
Right & rt) const  LAM{ ,?~  
  { `B&=ya|bl  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); :8`$BbV  
} B u%%O8  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 t#8QyN  
XXX指的是原来的functor的类型,picker_maker<T>是一个类型变换的trait,如果T是一个常量,那么他会返回constant_t<T>,否则返回T本身。 ZMr[:,Jp  
因此如果该函数声明在assignment的内部,那么就实现了连等,如果声明在的dereference(解引用)的内部,就允许(*A = B)的行为发生。 EkRx/  
最后,如何把这些函数塞到各个functor的声明里边呢?当然可以用宏,但是。。。大家都知道这样不好。 LR!%iP  
除了宏之外还可以用的方式就是继承。我们可以写一个类叫做picker,该类实现了所有的如上的产生函数。然后让所有的functor继承自它。 =S6bP<q  
且慢,也许立刻就有人跳出来说:这样的话那个XXX怎么写呢?这样不是会导致循环依赖么?这样不是会有downcast么? 0UW_ Pbh6  
正解,让picker做基类确实不是一个好主意。反过来,让picker继承functor却是一个不错的方法。下面是picker的声明: .w _BA)  
NS""][#  
template < class Action > .Ln98#ZR  
class picker : public Action 3Nwix_&S  
  { yB/F6/B~  
public : ;($xAAR  
picker( const Action & act) : Action(act) {} 9z{g3m70@  
  // all the operator overloaded tS5J{j>T  
} ; #G?#ot2o  
f*88k='\W  
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。 y29G#Y4J  
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: @8w5Oudvx  
vJct)i  
template < typename Right > v@ qDR|?^  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const 1zG6^U  
  { ?(Tin80=r  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); =./PY10'  
} :f%kk atO  
2~7*jA+Ab  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > @$L|   
使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。 ePl+ M  
[\ Sd*-  
template < typename T >   struct picker_maker ^c9_F9N  
  { 6[RTL2&W  
typedef picker < constant_t < T >   > result; 1JdMw$H  
} ; ~Ym*QSD  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > ]bmf}&  
  { f%1\1_^g  
typedef picker < T > result; 7fzH(H  
} ; M #0v# {o  
$Q}L*4?]  
下面总的结构就有了: p,|)qr:M  
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。 ,3eN&  
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。 0bJT0_  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 $bF+J8%D  
至此链式操作完美实现。 \6.dGKK  
,' t&L]  
d8R|0RZ  
七. 问题3 (fr=[m$`  
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。 -^t.eZ*|  
C`3 XOth  
template < typename T1, typename T2 > ^jdtp  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const '@WBq!p  
  { 8 $H\b &u  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); fk6=;{  
} ]]`[tVaFr  
Z,\(bW qF  
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: RhT:]  
=h=-&DSA  
template < typename T1, typename T2 > #lSGH 5Fp?  
struct result_2 >gq=W5vN(  
  { 8'zfq ]g  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; z#|Auc0  
} ; _8-1wx  
Er8F_,M+  
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? q o-|.I  
这个差事就留给了holder自己。 uh#E^~5S  
    j jv'"K2  
F3$8l[O_  
template < int Order > BILZ XMf  
class holder; Mh3L(z]/E  
template <>  r3OtQ  
class holder < 1 > ;9fWxH  
  { EV* |\ te  
public : Xs"d+dc  
template < typename T > nehk8+eV_  
  struct result_1 8'fF{C  
  { J8@+)hn  
  typedef T & result; `:m=rT_  
} ; PR(KDwsT&l  
template < typename T1, typename T2 > Uvi@HB HJ  
  struct result_2 *Sbc 8Y  
  { -`Zk`s|!  
  typedef T1 & result; =%>E8)Jb  
} ; A,4} $-7  
template < typename T > =z<sx2#*  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const MIZ!+[At  
  { iWUxB28  
  return (T & )r; e$Y7V  
} =*6frC~  
template < typename T1, typename T2 > dvY3=~'  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const i!JSEQ_8  
  { '&gUAt  
  return (T1 & )r1; 8Jp?@qt=$  
} prIJjy-F  
} ; Oq3t-omXS  
l +`CgYo  
template <> 9WQ'"wyAQ  
class holder < 2 > ~j!|(a7  
  { 6 W$m,3Dg  
public : Sn.I{~  
template < typename T > UN^M.lqZX  
  struct result_1 4 BNbS|?vV  
  { &#~U1: 0  
  typedef T & result; u`-:'@4  
} ; _jxysFl=  
template < typename T1, typename T2 > sv "GX< +  
  struct result_2 6 {3ql:  
  { 9NU-1vd~  
  typedef T2 & result; -wNhbV2  
} ; ]i `~J  
template < typename T > ,s@S`KS0  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const eB,@oo%  
  { Tn38]UL  
  return (T & )r; Nii5},  
} Ur""&@  
template < typename T1, typename T2 > z!~{3M  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const }y*rO(cu7G  
  { ?ia O6HD  
  return (T2 & )r2; N a.e1A&?j  
} [f$pq5f='  
} ; [E}pU8.t6  
Nk F2'Z{$+  
1'k,P;s  
新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。 =)Goip  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: ZQ_~ L!ot  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: dGR #l)  
IZ.b  
return l(i, j) = r(i, j); (51;cj>J  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) g^\>hjNX  
Z$)jPDSr  
  return ( int & )i; X%B2xQM 5  
  return ( int & )j; =A"z.KfV  
最后执行i = j; jwwst\f  
可见,参数被正确的选择了。 eN<?rVZl  
Mt12 1Q&"  
oT}Sh4Wt.  
q }9n.  
G)9`Qn  
八. 中期总结 T=pKen/  
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: 2&F  H8  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 AAc2u^spx  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 +2s][^-KV  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor cn_*,\}  
LQ"xm  
-$D#u  
7{f{SIB  
(*!4O>]  
r`:dUCFE  
九. 简化 t@`Sa<  
很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。 ;AarpUw'  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 KVpQ,x&q~  
首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种: 8RVeKnpXTV  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 |c,'0V,"cH  
  +-*/&|^等 E0Kt4%b  
2. 返回引用。 #}'sknvM}  
  =,各种复合赋值等 x^UAtKSy  
3. 返回固定类型。 jouT9~[L'  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) T\T>\&nY+|  
4. 原样返回。 byj7c(  
  operator, YzAGhAyw  
5. 返回解引用的类型。 hB]<li)"C  
  operator*(单目) Ng1[y4R}  
6. 返回地址。 uF-Rl## >  
  operator&(单目) UTuOean ]'  
7. 下表访问返回类型。 ,aSK L1  
  operator[] sRGIHT#  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 lMXLd91  
  operator<<和operator>> QPsvc6ds  
/KCIb:U  
OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。 JB!KOzw  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: _We4%  
HwZ@T &_4  
template < typename Left > N*>&XJ#  
struct value_return 0 aiE0b9c  
  { T7 XbbU  
template < typename T > }cI _$  
  struct result_1 A4VV y~sd  
  { zLVk7u{e  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; 'Z^KpW  
} ; "NO*(<C.R  
CK} _xq2b  
template < typename T1, typename T2 > aw'o=/a8  
  struct result_2 aaesgF  
  { C6}`qD  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; Ns`:=  
} ; yvKKE  
} ; s!K9-qZl<  
K9euNa  
(k5d.E]CK  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait 3VmF1w 2  
^9*Jz{e  
下面我们来剥离functor中的operator() SV_b(wP9  
首先operator里面的代码全是下面的形式: nA XWbavY  
@?<1~/sfL  
return l(t) op r(t) mF] 8  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) ~C;gEE-  
return op l(t) 2lBfc  
return op l(t1, t2) Y>'t)PK  
return l(t) op iJ~e8l0CA  
return l(t1, t2) op Zk 9i}H  
return l(t)[r(t)] x?-kt.M  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] ;!/g`*?  
@RVj~J.A  
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: Pt %EyFG  
单目: return f(l(t), r(t)); CKRnkTTiV  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); F%e5j9X`  
双目: return f(l(t)); P}bwEj  
return f(l(t1, t2)); tp=/f !bv  
下面就是f的实现,以operator/为例 /hbdQm  
Ng<oz*>U  
struct meta_divide o^& nkR  
  { 6ALUd^  
template < typename T1, typename T2 > tY $4k26  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) }h_= n>  
  { LDq(WPI1#  
  return t1 / t2; nM&UdKf3  
} )u(Dqu\t  
} ; bmGtYv  
Ewczq1%l:  
这个工作可以让宏来做: q#!c6lG  
u}IQ)Ma  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ 5QJ FNE  
template < typename T1, typename T2 > \ .2:S0=xt<  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; S.A|(?x  
以后可以直接用 ! V;glx[  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) &IgH]?t  
来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数 cu$i8$?t   
(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。。。) $79-)4;z4  
t:.ZvA3  
Z }Z]["q  
下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体 *f( e`3E  
}=JuC+#~n  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > 05Go*QvV  
class unary_op : public Rettype ?513A>U  
  { Cu +u'&U!  
    Left l; M-+= t8  
public : piKR*|F  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} jneos~ 'n8  
#R$[?fW  
template < typename T > b_j8g{/9  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const t+Rt*yjO  
      { dsUY[X-<6  
      return FuncType::execute(l(t)); 04cNi~@m  
    } LS4|$X4H`!  
_q dLA  
    template < typename T1, typename T2 > 2 VGGSLr  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const %G>V .d  
      { u9R:2ah&K  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); U/I+A|S[  
    } y1 53ax  
} ; qJrMr4:F  
G@;I^_gN  
1(12`3  
同样还可以申明一个binary_op ;Q} H'Wg,  
4 Gm(P~N  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > N: Zf4  
class binary_op : public Rettype K+s xO/}h  
  { 8cyC\Rs  
    Left l; 0ge^p O\Z  
Right r; d8Kxtg Y  
public : ; 0`p"T0  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} @s@67\  
5.e. BT  
template < typename T > 9K`uGu  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const !~~j&+hK\  
      { v<U +&D{  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); M~&X?/8  
    } nzK"eNDN.  
3?R QPP  
    template < typename T1, typename T2 > :},/ D*v  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const .JkF{&=B  
      { |]9Z#lv+I  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); uuMHD{}?}  
    } S0<m><|kl  
} ; >ey- j\_v  
hu+% X.F4  
lm;G8IP`  
很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮 ~ U,a?LR/  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行  kwd)5J  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) X@n\~[.B  
那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。 AE"E($S`  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! L/R ES  
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。。。 @)YQiE$  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 XUyoZl?  
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) a \PvRW*I  
下面是修改过的unary_op M:Aik&  
JKsdPW<?  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > d4#Ra%   
class unary_op d@72z r  
  { .4NQ2k1io  
Left l; op%?V :  
  (\6R"2  
public : dnP3{!"b  
_("&jfn  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} ?w[M{   
YQ+Kl[ec  
template < typename T > `b{.K,  
  struct result_1 $q6'VLPo  
  { s*B-|  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; }@V ,v[&e  
} ; dn1Tu6f;|  
pH1 9"=p<  
template < typename T1, typename T2 > 20t</lq.  
  struct result_2 /:}z*a  
  { ohA@Zm8O  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; c.\J_^  
} ; fii\&p7z  
rpNe8"sh  
template < typename T1, typename T2 > Q b|.;_  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const CXs i  
  { S}hg*mWn{$  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); nd] AvVS  
} XTZI !  
0+\~^  
template < typename T > ?Ze3t5Ll  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ",ic" ~  
  { Nv iPrp>c  
  return OpClass::execute(lt(t)); ZREAEGi{  
} H5N(MihT  
dIo|i,-  
} ; nAp7X-t  
"p\XaClpz  
N3};M~\  
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 Mlpq2I_x  
好啦,现在才真正完美了。 _5nQe !  
现在在picker里面就可以这么添加了: "F+Wo&  
Yb|zE   
template < typename Right > 2Z-BZuK6p  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const 3o'SY@'W  
  { rGZ@pO2  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); IP1|$b}sq  
} C3%,pDh  
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。 Te{L@sj  
uK?T <3]'  
$Q:5KNF+p  
7<=7RPWmD  
i#jCf3%+ h  
十. bind ^saJfr x  
既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。  5m+:GiI  
先来分析一下一段例子 g"3h#SMb  
r[$Qtj Q  
N[}XLhbt  
int foo( int x, int y) { return x - y;} V,uhBMT#  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 A&5$eGe9  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 Oh:SH|=]#  
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。 F|V co]"S1  
我们来写个简单的。 MjI}fs<   
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: 55oLj.l^j  
对于函数对象类的版本: KG#|Cq  
iR#jBqXD  
template < typename Func > ,gU9y wg  
struct functor_trait &%Hj.  
  { 'ce9v@(0  
typedef typename Func::result_type result_type; $`'^&o;&f  
} ; $gZ|=(y&r  
对于无参数函数的版本: 1F5F2OT$8  
33\b@F7b  
template < typename Ret > `bZ_=UAb  
struct functor_trait < Ret ( * )() > RWBmQg^]X  
  { >?e*;f$VdJ  
typedef Ret result_type; e_6 i896  
} ; JoZC+G  
对于单参数函数的版本: xuelo0h,  
"0L@cOyG  
template < typename Ret, typename V1 > /]xd[^  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > j.C C.[$g  
  { Yb =8\<;  
typedef Ret result_type; Pr<?E[  
} ; :B- ,*@EU  
对于双参数函数的版本: {uj9fE,)  
j )F~C8*  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > (oJ#`k:&n  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > 2 ;B[n;Q{  
  { rMlbj2T  
typedef Ret result_type; XB;;OP12  
} ; % wRJ"T`Tt  
等等。。。 @V:b Co  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy of& vQ  
nTu"  
template < typename Func > oS_p/$F,  
struct func_return <R{\pz2w  
  { 8}\"LXRbo  
template < typename T > &P ;6P4x  
  struct result_1 ur#"f'|-  
  { 0l_-   
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; `bC_J,>_  
} ; k5xirB_  
A)7'\JK7b  
template < typename T1, typename T2 > dbZPt~S'$  
  struct result_2 K0I-7/L  
  { )kUq2 -r  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; m@c2'*&Y  
} ; w-nkf M~  
} ; ^ O`  
9DtSYd/  
9J]LV'f7  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 G>_ZUHd I  
&P {%C5?{  
template < typename Func, typename aPicker > _ve7Is`/  
class binder_1 3YT _GW{  
  { ]c5GG!E-g  
Func fn; 98O z  
aPicker pk; U3U eTa_  
public : Bv=Z*"Fv  
rfPJBD{Ve  
template < typename T > *pWswcV/  
  struct result_1 !E7/:t4  
  { Ta[}k/zW  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; d#z67Nl6  
} ; "{0kg'fU  
3 S5QqAm  
template < typename T1, typename T2 > /r?X33D!  
  struct result_2 E{Q^ZSV3B  
  { R\+$^G}#6  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; q{_buTARq  
} ; lp]O8^][&  
?)PcYrV  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} uw<Ruy  
/n_HUY  
template < typename T > ?4~lA L1  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const l/I W"A  
  { iCEX|Tj;  
  return fn(pk(t)); n+i}>3'A  
} H5aUZ=  
template < typename T1, typename T2 > _88~uYG  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const `H|g~7KD&  
  { @LmUCP~  
  return fn(pk(t1, t2)); QTyl=z7  
} $ `ho+  
} ; #e0+;kBh  
jf2E{48P  
3~S~)quwP  
一目了然不是么? O0I/^  
最后实现bind ,#m\W8j  
_6[NYv$"  
L`p[Dq.  
template < typename Func, typename aPicker > 5s|gKM  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) Cv=0&S.  
  { lubS{3<  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); bBQp:P?E  
} w5nRgdboy!  
GS^4t mc  
2个以上参数的bind可以同理实现。 RcE%?2l D  
另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。 ]zm6;/ S  
2-CK:)n/#  
十一. phoenix 2]'ozs$|v  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: OL=bhZ  
9!OpW:bR|  
for_each(v.begin(), v.end(), KG?]MVXA  
( T<?;:MO88  
do_ D;E&;vP6%  
[ xSf3Ir(,  
  cout << _1 <<   " , " = G_6D  
] j?,$*Fi  
.while_( -- _1), 0jyokER  
cout << var( " \n " ) 2,fB$5+  
) R3<+z  
); xphqgOc12,  
qnlj~]NV  
是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧: npF[J x[  
首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor f0uiNy(r$  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 ^m7PXY  
那么我们就照着这个思路来实现吧: YUH/ tl  
AX)zSrXn  
BOG )JaDW  
template < typename Cond, typename Actor > xWMMHIu  
class do_while kDKpuA!  
  { *SW,pHYnLb  
Cond cd; }0TY  
Actor act; F,bl>;{[{  
public : t>[r88v  
template < typename T > h Na<LZ  
  struct result_1 Q9'p2@Z  
  { AjS5  
  typedef int result_type; oMVwId f  
} ; 4M]8po/;  
)<|TEp4r-  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} Q&J,"Vxw  
: ?V;  
template < typename T > ?-f>zx8O  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const Cr` 0C  
  { Yc$|"to  
  do fS ~.K9  
    { 1m0':n Vdu  
  act(t); f.= E.%  
  } 0v_8YsZ!`$  
  while (cd(t)); g DhwJks  
  return   0 ; A"'MRYT`  
} =bDG|:+  
} ; aI<~+]  
oxzNV&D[{`  
7I|%GA_  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). gU?)  
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。 *t_&im%E  
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。 =6sXZ"_Tw  
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。 s :ruCS  
下面就是产生这个functor的类: aPC!M4#  
~g{,W  
)=D&NO67Pq  
template < typename Actor > b>i=",i\  
class do_while_actor w#e'K-=  
  { AUC< m.  
Actor act; >$y >  
public : FMn&2fH  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} +@Y[i."^J  
dc05,Bz  
template < typename Cond > {OOt+U!  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; =(ZGaZ}  
} ; 0 OBkd  
~K9U0ypH  
+[ItkfSod!  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 nR7\ o(!  
最后,是那个do_ e0L;V@R  
,:`6x[ +  
9)">()8  
class do_while_invoker 6fkr!&Dy7  
  { Cu:Zn%  
public : U]|q4!WE  
template < typename Actor > =r~. I  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const z m'jk D|  
  { ! Cl/=0$[L  
  return do_while_actor < Actor > (act); +2SX4Kxu  
} Iqsk\2W]a3  
} do_; `y`xk<q  
L?0l1P  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? F(<8:`N;G  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 />C~a]}  
最后来说说怎么处理break和continue +!v RU`  
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。 L|X5Ru  
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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