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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda MdboWE5i  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 d*:qFq_  
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, IV#f}NrfD  
`xAJy5  
0]w[wc <  
#YYvc`9  
  class filler ]B'  
  { c1!/jTX$  
public : jG ;(89QR/  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} 5%aKlx9^#  
} ; jqsktJw#i  
@.@#WHde  
L , Fso./y  
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: 2u H\8A+'f  
FT<*  
WK)k-A^q  
R.'Gg  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); c(g^*8Pb  
@O0 vh$3t0  
dQ~"b=  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 ]Tw6Fg1o>  
ZO6bG$y64  
@z JZoJL]J  
b%t9a\0V  
二. 战前分析 E_uH' E  
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。  jy|xDQ  
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 e[&3K<  
MW@b ;=(  
>b](v)  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); =0fx6V  
  /* --------------------------------------------- */ OL"5A18;M  
vector < int *> vp( 10 ); <l/Qf[V  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); s/0FSv x  
/* --------------------------------------------- */ >:nJTr  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); }'v ?Qq  
/* --------------------------------------------- */ F9J9pgVP  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); N^`Efpvg  
  /* --------------------------------------------- */ ,lYU#Hx*  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); &L`p4AZ  
/* --------------------------------------------- */ y'wW2U/ 1-  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); KCT"a :\  
"A`'~]/hE  
:%]R x&08  
Xn'>k[}<k  
看了之后,我们可以思考一些问题: 19`0)pzZ*P  
1._1, _2是什么? JN-8\ L  
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。 U*h)nc  
2._1 = 1是在做什么? \eN/fTPm  
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。 ew['9  
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。 1vudT&  
MdjMTe s  
FdHWF|D  
三. 动工 RA67w&  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: 'E8Qi'g  
w.- i !Ls  
6x8|v7cMH  
wIHz TL  
template < typename T > %d\+(:uu/  
class assignment A8Y~^wn  
  { T`[ZNq+${  
T value; )`7h,w J[1  
public : 5R G5uH/-<  
assignment( const T & v) : value(v) {} ^TK)_wx  
template < typename T2 > :e vc  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } /! G0 g%k  
} ; ~,7R*71  
?+L6o C.;  
*j:5  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 YL0RQa  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment x"De 9SB  
. Dxrc  
;KN@v5`p  
3_/d=ZI\  
  class holder zKT<QM!`  
  { 8}@a?QS(&  
public : -e\56%\~_  
template < typename T > Vk T3_f  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const f#b[KB^Z,2  
  { G dY^}TJrh  
  return assignment < T > (t); XL9lB#v^  
} a8$pc>2E  
} ; JwVv+9hh  
th|Q NG  
1_]l|`Po  
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: e|y~q0Q$  
w Vmy`OV/  
  static holder _1; #JM*QVzv  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 .JjuY'-Q  
^[akB|#\9  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); &|*|  
而不用手动写一个函数对象。 >X)G`N@ !  
8 EH3zm4  
bc-}Qn  
z8MYgn 7  
四. 问题分析 D~>P/b)v{j  
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。 an~Kc!Oki  
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。 !1R  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 <{uIB;P  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 YdaJ&  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 iOxygs#p  
c?S402M}  
五. 问题1:一致性 &ayoTE^0,  
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?| H;E{Fnarv  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 fsu "Lc  
5~QB.m,>  
struct holder RL9P:] ^  
  { VUy 1?n  
  // @DR&e^Zz  
  template < typename T > 9hU@VPB~  
T &   operator ()( const T & r) const (FHh,y~v  
  { )cXc"aj@s  
  return (T & )r; !^\/ 1^  
} krU2S-  
} ; eyV904<F  
.jw)e!<\N  
这样的话assignment也必须相应改动: ktRdf6:~  
 VVY\W!  
template < typename Left, typename Right > +a;j>hh  
class assignment 3iTjM>+>  
  { 4F?1,-X  
Left l; oY:>pxSz<@  
Right r; [ Ma9  
public : 5N/;'ySAE_  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} ) |a5Qxz  
template < typename T2 > +0DIN4Y(4  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } ~Ji A  
} ; Fy^\Uw  
HL]?CWtGP  
同时,holder的operator=也需要改动: xm5D$m3#  
P2kZi=0  
template < typename T > huIr*)r&p  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const lvlH5Fc  
  { %iv'/B8  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); wd *Jq  
} &\r%&IX/  
$? Rod;  
好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。 \ZB;K~BV&  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 ?~Des"F6)1  
- _(!  
return l(rhs) = r; P.0-(  
在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。 `Ii>w b  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: MRc^lYj{  
19_F\32  
template < typename Tp > C Qebb:y  
class constant_t Oc>-jhx?  
  { b;{C1aa>}  
  const Tp t; )NK2uD  
public : RWE%? `   
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} K^ lVng  
template < typename T > JQqDUd  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const frt?*|:  
  { {T9g\F*  
  return t; kMA>)\  
} U Lq%,ca  
} ; RfD$@q9  
Y~6pJNR  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 gE&f}M-  
下面就可以修改holder的operator=了 E:ytdaiT  
7blZAA?-  
template < typename T > ='FEC-f95  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const <~3 a aO  
  { Cnolka"  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); cD\Qt9EI  
} V-31x)  
<|4j<U  
同时也要修改assignment的operator() tXx9N_/  
Smp+}-3O  
template < typename T2 > IO4 IaeM  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } SO%5ts  
现在代码看起来就很一致了。 y-U(`{[nM  
#3S/TBy,  
六. 问题2:链式操作 yRtFUlm`  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 W[jxfZD9v  
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。 2:abe  
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。 R[(,wY_1  
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。 H_Yy.yi  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct =cQw R:):  
ATU@5,9  
template < typename T > 1\2 m'o  
struct result_1 [q z6_WOo  
  { wcOAyo5(n  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; $2.DZ  
} ; 3 R m$  
AYi$LsLhO  
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: $#!~K2$  
YANEdH`d  
template < typename T > +38t82%YWo  
struct   ref VlEkT9^:  
  { & 2b f  
typedef T & reference; JjwuxZVr O  
} ; ><=af 9T  
template < typename T > dx~Wm1  
struct   ref < T &> UaBR;v-.B3  
  { 9T]]TEv4  
typedef T & reference; \S9z.!7v$  
} ; #O~Y[''C5X  
5q<kt{06\  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: JsC0^A;fM  
*,. {Xf  
template < typename T > 0\m zGfd  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const Q -+jG7vT  
  { ;(sb^O  
  return l(t) = r(t); X:Zqgf  
} [H& m@*UO  
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。 kK(633s  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 )sQbDA|p  
Ub"\LUu  
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 "n\!y~:  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: &.}zZ/  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 ] !H<vR$8  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 H\S,^)drJ?  
最后的布局是: 29GiNy+ob  
                Add D"hiEz  
              /   \ ck}y-,>,[O  
            Divide   5 aZ'p:9e  
            /   \ xnLfR6B  
          _1     3 8177x7UG2[  
似乎一切都解决了?不。 e D}Ga4  
你可以想象一下一个完整的Lambda库,它必然能够重载C++几乎所有的操作符。假设其重载了10个操作符,那么至少会有10个代表这些操作符的functor类。大体上来讲,每一种操作符所对应的functor都应当能够由链式操作产生别的任意一种操作符所对应的functor。(例如:*_1 = 2既是由operator*的functor产生operator=的functor)。可想而知这样一共能产生10*10=100种产生方式。这是对编码的一个大挑战。 4ldN0 _T5  
如何简化这个问题呢?我们不妨假定,任意一种操作符的functor,都能够产生任意一种操作符的functor,这样,每一种操作符的functor都拥有一样的产生方案。如果某种转换确实是不合法的(例如:A/B=C无论如何也不可能合法),那么在试图产生新functor的时候会出现编译错误。幸好C++的模版是如果不使用就不编译的,因此这种编译错误不会干扰到正常的使用,这正是我们所要的。 R[Rs2eS_  
OK,我们的方法呼之欲出了。既然所有的functor都具有一样的产生方案,那么不如大家都不要实现,等到最后统一的在所有的functor里面加上这么一系列的产生代码吧。例如,如果要添加从某functor XXX到operator=的functor的产生代码: ,To ED  
Mk?9`?g.  
template < typename Right > suVS!} C  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const ~UnfS};U  
Right & rt) const RsbrD8*AD  
  { vw3W:TL  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); 2|cIu 'U  
} GP[$&8\M  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 ZGrV? @o,6  
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。 [`&cA#C9Yp  
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。 #<JrSl62(K  
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。 QEVjXJOt0  
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。 AkF1Hj  
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? ^b%AwzHH}  
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: ":Q70*xSm  
UeRenp  
template < class Action > s"'1|^od  
class picker : public Action %!q(zql  
  { NZ_45/(dx  
public : v|hi;l@7E  
picker( const Action & act) : Action(act) {} K+7xjFoDIR  
  // all the operator overloaded [;2v[&Po  
} ; i{,>2KVC|  
xW09k6   
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。 h m"B kOA  
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: G0^PnE0-  
f ZISwr  
template < typename Right > _E~uuFMn*R  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const UKzmRa,s  
  { &@RU}DnvM&  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); # WxH  
} ZpZ~[BtQ  
mdk:2ndP  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > ^^[,aBu  
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。 YziQU_  
cx$Oh`-Car  
template < typename T >   struct picker_maker DQ~@=%?ni  
  { . v;Npm2  
typedef picker < constant_t < T >   > result; .-r 1.'.A  
} ; "ZH1W9A  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > =gj]R  
  { c{E-4PYbah  
typedef picker < T > result; t512]eqhb(  
} ; :!|xg! |y  
( R0   
下面总的结构就有了: 3B_S>0H"$  
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。 LWW0lG!_F  
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。 {C3bCVQ]o  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 g ` Wr3  
至此链式操作完美实现。 rg $71Ir  
f(3#5288  
&38Fj'l  
七. 问题3 lmod8B  
如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。 3:C *'@  
J/mLB7^R  
template < typename T1, typename T2 > }3+(A`9h f  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const -wO`o<  
  { E 1>3[3  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); ~v5tx  
} gh~C.>W}q+  
k'{lo _  
很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2: h.c)+wz/%C  
_x:K%1_[  
template < typename T1, typename T2 > =e4,)Wd9&  
struct result_2 ve>8vw2  
  { i#C?&  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; 6=zme6D  
} ; IX3r$}4  
g'IS8@  
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? VA]%i P,O-  
这个差事就留给了holder自己。 is6JS^Q  
    ZJx:?*0a  
aB$Y5  
template < int Order > 2. |Y  
class holder; tkd2AMkh!  
template <> h+vKai  
class holder < 1 > wwF20  
  { FNZnz7  
public : Yu8WmX,[  
template < typename T > "BTA"  
  struct result_1 \h"s[G zq  
  { 10a=[\ Q  
  typedef T & result; F6fm{  
} ; BKGwi2]Ry  
template < typename T1, typename T2 > ){6;o& CC:  
  struct result_2 T$+}Srb  
  { kQj8;LU  
  typedef T1 & result; H6~QSe0l  
} ; d 29]R.  
template < typename T > v7g-M  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const QN0Ik 2L  
  { #$8tBo  
  return (T & )r; y(q1~73s  
} ]CTu |  
template < typename T1, typename T2 > jx-W$@  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const K%Rx5 S  
  { R=E )j^<F  
  return (T1 & )r1; Yc9 M6=E^  
} te:@F]A  
} ; 44n^21k  
t4,6`d?C  
template <> zJ#q*2A(Z  
class holder < 2 > 643 O(0a  
  { `OBDx ^6F  
public : $#0%gs/x  
template < typename T > =LuA [g  
  struct result_1 %T 88K}?=  
  { 8(ZQD+U(9F  
  typedef T & result; tv?~LJYN  
} ; ??k^Rw+0R  
template < typename T1, typename T2 > oW-luC+  
  struct result_2 "--rz;+K  
  { }|x]8zL8G  
  typedef T2 & result; (0Y6tcV]R  
} ; ~DCw [y  
template < typename T > hmks\eb~  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const 5 1 L:%Af  
  { br0gB3 r  
  return (T & )r; {lqnn n3  
} >WDb89kC=  
template < typename T1, typename T2 > q~a6ES_lA  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const &ts!D!Hj  
  { }bHd U]$}  
  return (T2 & )r2; =_TCtH  
} ; zs4>>^>  
} ; iS02uVmBZ  
Mq6"7L  
~uV.jh  
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> >。 G`w7dn;&  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: Tl9_Wi  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: {Rbc  
Ll&Y_Ry  
return l(i, j) = r(i, j); "&7v.-Y k(  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) pnVtjWrbG  
R$v{ p[  
  return ( int & )i; ZJd1Lx   
  return ( int & )j; k~:B3p  
最后执行i = j; J#bEAK^L,l  
可见,参数被正确的选择了。 i9+V<'h  
<Y9ps`{}:  
wxF9lZz  
x"*u98&3  
z%]~^k8  
八. 中期总结 ZSHc@r*>  
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: UiW( /L  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 Kh3*\xT  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 yl)}1DPP  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor ~,dj)x 3M  
HZ ]'?&0  
LkNC8V  
$Nnz |y  
:Bda]]Y=  
]#_,?d  
九. 简化 pbAQf3  
很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。 *O+YhoR?  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 (l9U7^S"{K  
首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种: L;>tuJY1  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 lshO'I+)*  
  +-*/&|^等 BpRQG]L  
2. 返回引用。 389T6sP]  
  =,各种复合赋值等 &yWl8O  
3. 返回固定类型。 X+Xjf(  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) pX|\J>u)  
4. 原样返回。 6i,d|  
  operator, 0l{').!_  
5. 返回解引用的类型。 fq _6xs  
  operator*(单目) EcFYP"{U  
6. 返回地址。 J*qepq`_  
  operator&(单目) HIeWgw^"  
7. 下表访问返回类型。 +#n5w8T)M  
  operator[] c.,eIiL  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 sl>4O]N  
  operator<<和operator>> mI"`.  
*p p1U>,  
OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。 eQJLyeR+  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: R7( + ^%  
lB.P   
template < typename Left > U*1rA/"n  
struct value_return r B)m{)  
  { 'GS1"rkW<5  
template < typename T > A\k@9w\Ll;  
  struct result_1 v~uQ_ae$>  
  { "\]kK @,  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; @D Qg1|m  
} ;  &EV|knW  
*ofK|r  
template < typename T1, typename T2 > K-(,,wS  
  struct result_2 "pQM$3n(  
  { I Yj\t?,0  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; q^>$YY>F  
} ; |s[m;Qm[ku  
} ; kfM}j  
n-}.Yc  
vUY?Eb[  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait A: 0  
L*Xn!d%  
下面我们来剥离functor中的operator() m},nKsO  
首先operator里面的代码全是下面的形式: wnN@aO6g*  
)d_)CuUBe  
return l(t) op r(t) 0q>f x  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) {>pB  
return op l(t) O=G2bdY{,  
return op l(t1, t2) v5RS<?o  
return l(t) op _LxV)  
return l(t1, t2) op Yk6fr~b  
return l(t)[r(t)] 's(0>i  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] WOz dYeeG  
m%'9zL c  
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: HkGzyDt  
单目: return f(l(t), r(t)); g=:%j5?.e  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); jrvhTej  
双目: return f(l(t)); )j]S ;Mr  
return f(l(t1, t2)); Lb{~a_c  
下面就是f的实现,以operator/为例 m{I_E G  
6^s]2mMfk  
struct meta_divide Z#3wMK~  
  { fZ 17  
template < typename T1, typename T2 > e}-uU7O  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) p$0;~1vH  
  { 6WzE'0Nyr  
  return t1 / t2; VgN`' iC`I  
} VABrw t  
} ; ig7)VKr  
g*AnrQ}P  
这个工作可以让宏来做: 6oL-Atf  
KAO}*?  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ Hvnak{5  
template < typename T1, typename T2 > \ #B &D  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; Bz }Kdyur  
以后可以直接用 hSQ P '6  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) |^^;v|  
来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数 u%JM0180  
(ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。) )jn|+M  
v'2EYTVNJD  
HEhdV5B  
下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体 NGd|7S[^+c  
>8#(GXnSt  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > o.Mb~8Yu  
class unary_op : public Rettype ec)G~?FH  
  { I,l%6oPa  
    Left l; D-8%lGS  
public : ouPwhB,bg  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} ~i=/@;wRp  
7Q/v#_e(  
template < typename T > LGgEq -  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const |&o1i~Y  
      { BB1'B-O  
      return FuncType::execute(l(t)); K/, B  
    } J3}^\k=p"  
#z6RzZu  
    template < typename T1, typename T2 > nv2Y6e}dG  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const mO?G[?*\  
      { wGBQ.Ve[  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); '.#KkvE##  
    }  i('z~  
} ; a+{YTR>0m  
(|I0C 'Ki  
;^=eiurv  
同样还可以申明一个binary_op  bXQ(6P  
{MO`0n; rt  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > [f:>tRdH  
class binary_op : public Rettype FJ!N)`[  
  { AA^3P?iD  
    Left l; QtW5; A-h  
Right r; /ZvNgaH5M  
public : hOO)0IrIM*  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} Z5bmqhDo[  
@J!)o d  
template < typename T > Vj:)w<] ,  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const aEy_H-6f  
      { a^)7&|$ E  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); 1Yz1/gFj  
    } _U.8\J2  
+`mJh \*  
    template < typename T1, typename T2 > F'C]OMBE  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const +G7A.d`V}  
      { j &)|nK;}  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); V}'|a<8kVv  
    } ?:lOn(0&  
} ; *O$kF.3q  
@>ONp|}@qI  
b! PN6<SI  
很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮 ~5:]Oux  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 %[B &JhT  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) u8~.6]Ae  
那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。 ?$ Uk[  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! q ^n6"&;*  
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。。。 {>5z~OV  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 V. 1sb pI  
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) ~*LH[l>K  
下面是修改过的unary_op R 7xV{o  
f]J?-ks  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > !#f4t]FM`B  
class unary_op n)sK#C-VA  
  { tCI8 \~  
Left l; WN?!(r<qA_  
  IE|x+RBD  
public : N{q5E,}  
'"GdO;}&  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} 6:330"9  
0 -=onX  
template < typename T > ZZ]/9oiF%  
  struct result_1 E$ F)z  
  { KynQ <I/  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; 8W[QV  
} ; e@L+z  
|uj1T=ZY  
template < typename T1, typename T2 > DS=kSkW^&5  
  struct result_2 ~ Y4H)r  
  { QI0ARdS  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; z]gxkol\  
} ; {pd%I  
<*8nv.PX*  
template < typename T1, typename T2 > !CPv{c`|qg  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const v?K X Tc%Z  
  { lU:z>gC  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); uQ5NN*C=  
} TN7kt]a2  
O<L /m[]  
template < typename T > )WwysGkqol  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const eq(|%]a=  
  { {|%5}\%  
  return OpClass::execute(lt(t)); n!ea)+^  
} >|.jG_s  
h'MX{Wm.  
} ; }1:jM_H)k  
}x~|XbG  
<!5N=-  
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 Y 0$m~}j  
好啦,现在才真正完美了。 wD22@uM#]  
现在在picker里面就可以这么添加了: rnmWw#  
H+zQz8zMC  
template < typename Right > I"Ju3o?u  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const UF,T  
  { ^q%~K{'`-  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); bxrByu~|1  
} i:qc2#O:J  
有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。 0}Kl47}aD  
p KKn  
_YmY y\g  
V=3NIw18  
kYPowM  
十. bind YRW<n9=3  
既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。 jM2gu~  
先来分析一下一段例子 ;9,Ll%Lk<  
?9mWMf%t  
&y3_>!L  
int foo( int x, int y) { return x - y;} 4y>G6TD^  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 '9$xOrv  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 wUh'1D<(r  
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。 j(va# f#  
我们来写个简单的。 z<: 9,wtbP  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: 7:jSP$  
对于函数对象类的版本: *v8Cj(69  
Fe"0Hp+  
template < typename Func > XO"!)qF  
struct functor_trait #uuwzE*M_  
  { }eEF/o  
typedef typename Func::result_type result_type; q^(A6W  
} ; Qy0bp;V/  
对于无参数函数的版本: !%T@DT=l&  
~4XJ" d3L  
template < typename Ret > n)$ q*IN"  
struct functor_trait < Ret ( * )() > @^k$`W;  
  { :L*CL 8m  
typedef Ret result_type; "N7C7`izc  
} ; n; v8Vc'  
对于单参数函数的版本: c6BaC@2  
*5*d8;@>  
template < typename Ret, typename V1 > BIw9@.99B-  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > ^~=o?VtBg  
  { `.L8<-]W  
typedef Ret result_type; M?)>, !Z)  
} ; vJl4.nk  
对于双参数函数的版本: eHPGzN Xb  
lq.AQ  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > F'pD_d9]e  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > _$i9Tk  
  { EBK\.[  
typedef Ret result_type; R0oP##]  
} ; 5OpK~f5  
等等。。。 Zt[ P kBi  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy (VC{#^2l  
1G{$ B^ f  
template < typename Func > j%[|XfM  
struct func_return QL_bg:hs  
  { )Je iTh^  
template < typename T > M ;\K+,  
  struct result_1 *Z)`:Gae  
  { ME0ivr*=:  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; n+Fl|4  
} ; !Aj_r^[X`  
,lL0'$k~  
template < typename T1, typename T2 > %S$P+B?  
  struct result_2 /SlCcozFL~  
  { IF5+&O  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; ~y B[}BPf  
} ; -PEpy3dMY  
} ; 9)l[$X  
>qcir~ &  
iCc@N|~  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 PS(LD4mD  
B0Xn9Tvk  
template < typename Func, typename aPicker > Q'$aFl'NR  
class binder_1 zzq/%jki  
  { ?w3f;v  
Func fn; z'fGHiX7.0  
aPicker pk; XK(<N<Z@|e  
public : b4oZ@gVR;  
F =d L#@^  
template < typename T > cJi5\<b  
  struct result_1 //V?rs  
  { (nvSB}?  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; ;}^Pfm8  
} ; J~n{gT<L  
'T+3tGCy+  
template < typename T1, typename T2 > P(A%z2Ql  
  struct result_2 NrS1y"#d9  
  { 3YA !2  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; A/BL{ U}  
} ; Z^h'&c#  
'3%!Gi!g  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} P`V#Wj4\  
LLaoND6  
template < typename T > o*5|W9  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const B-r9\fi,  
  { t=A| K    
  return fn(pk(t)); W c-P= J*m  
} mP3:Fc _G  
template < typename T1, typename T2 > Q:=s99  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 1wGd5>GDA  
  { NZdQz  
  return fn(pk(t1, t2)); {PYN3\N,  
} 64b9.5Bn  
} ; J^0co1Y0  
y5+-_x,  
Ww)qBsi8  
一目了然不是么? QJGRi  
最后实现bind _y5b>+  
%DzS~5$G  
{_ewc/~  
template < typename Func, typename aPicker > Q$V xm+  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) <J?i+b  
  { \*d@_oQ$  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); }JrM!'  
} BD,~M*%z  
{7B$%G'  
2个以上参数的bind可以同理实现。 OO53U=NU  
另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。 gt{ei)2b  
TZ-n)rC)v  
十一. phoenix {*>$LlL  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: YR~g&E#U^  
%Cb8vYz~  
for_each(v.begin(), v.end(), AVyo)=&  
( &$vDC M4  
do_ }Ct_i'Ow  
[ KC8A22  
  cout << _1 <<   " , " L=zeFn  
] bF?EuL  
.while_( -- _1), AB}Qd\  
cout << var( " \n " ) X+bLLW>&  
) 6Y\9h)1Jo  
); Njz,y}\  
6q6&N'We  
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: `=%[  
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 '<6Gz7O  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 LFV;Y.-(h  
那么我们就照着这个思路来实现吧: HHa7Kh|-H  
+(UrqK4Av  
[- vd]ob  
template < typename Cond, typename Actor > <~X=6  
class do_while M8S4D&vpD4  
  { fs>0{  
Cond cd; b\]"r x (  
Actor act; Gash3}+  
public : N|7<*\o  
template < typename T > "0zMx`Dh  
  struct result_1 D.R5-  
  { [9aaHf@'  
  typedef int result_type; l<z[)fE{uS  
} ; Kq6m5A]z  
z9;vE7n!  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} P]r"E  
zXUE<\  
template < typename T > *b7 HtUA  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const #BlH)Cv  
  { @YWfq$23  
  do >G/>:wwSP.  
    { MH{vFA4:,  
  act(t); mj5A*%"W  
  } D1#E&4   
  while (cd(t)); I%{^i d@  
  return   0 ; YfF&: "-NU  
} [J-r*t"!  
} ; gjyg`%  
]WyV~Dzz<  
~]c^v'k  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). .F)--%  
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。 ?vf\_R'M  
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。 as~.XWa  
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。 rw_&t>Ri;  
下面就是产生这个functor的类: '>'h7F=tY  
EkWe6m  
Z''Fz(qMC  
template < typename Actor > 3<fJ5-z|-  
class do_while_actor Ob0=ZW`+&  
  { a; /4 ht  
Actor act; &~||<0m  
public : [>Q{70 c[  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} Q 7B)t;^  
jnH44  
template < typename Cond > ecf<(Vl}  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; >[ 72]<6  
} ; A[+op'>k  
/1n}IRuw  
sY1@ch"  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 ;M4N=G Wd4  
最后,是那个do_ y^M'&@F  
Y5ebpw+B-  
pok,`yW\  
class do_while_invoker *;"^b\f5_  
  { K"-N:OV  
public : zS?i@e $  
template < typename Actor > :CK,(?t  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const pklcRrx,a  
  { )S8q.h  
  return do_while_actor < Actor > (act); >KGQ#hnH  
} }1;Ie0l=_e  
} do_; #)cRD#0  
Im6ymaf9  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? r \=p.cw<  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 B#EF/\5  
最后来说说怎么处理break和continue t*.v!   
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。 5\QNGRu"  
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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