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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda w"{bp  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 uaiz*Im  
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, yk<VlS  
Nu@5 kwH  
G%S6$@:  
/?Vdqci  
  class filler _l<mu?"  
  { cg,Ua!c  
public : @@Q6TB  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} [q1Unm  
} ; }g>kpa0c  
Y=E9zUF  
Rv,82iEKs  
这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决: qYK4)JP  
k=?^){[We  
Jn=42Q:>  
mwIk^Sz]@  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); T tPr)F|  
#: #Dz.$L  
6a*83G,k  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 RwW$O@0  
?mMW*ico  
:s"2Da3B  
wZ jlHe  
二. 战前分析 fp{G|.SA  
首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。 8.yCA  
开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码 c_#*mA"+  
Rv<L#!; t  
^2E hlK^)  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); }%$OU =T  
  /* --------------------------------------------- */ ?KB@Zm+#~  
vector < int *> vp( 10 ); qEQAn/&  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); b,Ke>.m  
/* --------------------------------------------- */ Nt~x&s  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2);  MGQ,\55"  
/* --------------------------------------------- */ +< yhcSSTB  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); Wwhgo.Wx  
  /* --------------------------------------------- */ 7(Cx!Yb  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); lm$;:Roj*  
/* --------------------------------------------- */ P`EgA  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); #-{N Ws\  
T`\]!>eb  
L+.H z&*@  
M\9F:.t=  
看了之后,我们可以思考一些问题: cvfUyp;P  
1._1, _2是什么? IE;\7 r+h  
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。 Qs l80~n_7  
2._1 = 1是在做什么? |n`PESf_  
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。 8}BS2C%P  
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。 2bLI%gg3  
r+S;B[Vd  
@}DFp`~5|  
三. 动工 WL U}  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: PO o%^'(  
< bFy(+  
2 n)gpLIJ  
d)tiO2W  
template < typename T > HTk\723Rdw  
class assignment >3PMnI  
  {  )3%@9  
T value; ^H3m\!h  
public : 'wvMH;}u  
assignment( const T & v) : value(v) {} ;7Okyj6EP  
template < typename T2 > uw33:G  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } t'g^W  
} ; mb1Vu  
% 5z gd>  
DnFjEP^  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 XA{F:%  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment m5*[t7@%  
VRbQdiZ{  
[b/o$zR  
Yw)Fbt^  
  class holder -bS)=L  
  { &RO7{,`  
public : fu R2S70d  
template < typename T > I]R9HGJNlJ  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const 6G of. :"f  
  { T SjI z5  
  return assignment < T > (t); g jxS  
} qTM%G-  
} ; X>zlb$  
fF;h V  
>zngJ$  
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: c}-(.eu  
P!e=b-T  
  static holder _1; m Ni2b*k  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 6kR\xP]Kr  
SK R1E];4  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); %e? fH.)  
而不用手动写一个函数对象。 Td hTQ  
}mk>!B}=  
"0Q1qZ  
O/b+CSS1  
四. 问题分析 C:i|-te  
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。 @i LIU}+  
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。 +,5-qm)Gh>  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 % frfSGf.#  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 Sh&PNJ-*  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 ho.(v;  
a#[-*ou`  
五. 问题1:一致性 3FNT|QF  
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?| |=K_F3aJ  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 "2{%JFE  
#;Tz[0  
struct holder P^)q=A8Z#  
  { 42+#<U7T  
  // )Gk`[*q ;  
  template < typename T > Kq)MTlP0g  
T &   operator ()( const T & r) const Y)|N"f;  
  { z|N3G E(.@  
  return (T & )r; 7%;_kFRV  
} Vf $Dnu@}z  
} ; BVpO#c~I  
f_=~H<j!  
这样的话assignment也必须相应改动: QHlU|dR)Ry  
V/%~F6e  
template < typename Left, typename Right > o:p *_>&  
class assignment w$fJ4+  
  { \Qy$I-Du  
Left l; sa&) #Z:  
Right r; HM9fjl[  
public : YY5!_k  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} ;zH HIdQ>-  
template < typename T2 > y 1\'( 1  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } K8I$]M   
} ; l.+yn91%>  
vbG]mMJ  
同时,holder的operator=也需要改动: B.dT)@Lx0  
W!L+(!&H  
template < typename T > v& $k9)]  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const 2kh"8oQ  
  {  aSutM  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); ;2xO`[#  
} YN/ }9.  
PkuTg";  
好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。 ci9R.U)  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 #q\x$   
T^.Cc--c  
return l(rhs) = r; p9eRZVy/  
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。 #FxPj-3(ix  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: o4y']JSN  
w n|]{Ww35  
template < typename Tp > 4,p;Km&  
class constant_t {Qu"%h.Al  
  { {R6HG{"IS6  
  const Tp t; &HZmQ>!R D  
public : RO(TvZ0pE  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} D<$XyP  
template < typename T > /iaf ^ >  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const C~% 1w%nn  
  { s#9Ui#[=h  
  return t; SGL|Ck  
} [{u(C!7L`  
} ; ?#A]{l  
8hanzwoJ:  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 V~IIY B7  
下面就可以修改holder的operator=了 f9$xk|2g  
+j14Q$  
template < typename T > O[@ q%&_  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const pKG<Nvgz&  
  { (5L-G{4  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); kS5_&#  
} :iWS\G^ U  
fh8j2S9J  
同时也要修改assignment的operator() s"KJiQKGM  
W!Gdf^Yy<  
template < typename T2 > V N{NA+I  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } h&&6r\4/|  
现在代码看起来就很一致了。 *jq7X  
$g9**b@  
六. 问题2:链式操作 oPf)be| #  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 KL,/2 (  
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。 _*M42<wcO  
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。 g`^X#-!(  
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。 bBcp9C)iY  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct &C<yfRDu  
jhgX{xc  
template < typename T > >4` dy  
struct result_1 SMr13%KN/  
  { :nN1e  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; C BYX]  
} ; PQmq5N6  
$lA V6I.  
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: rf:XRJ <4  
VXBY8;+Yp  
template < typename T > pO  Iq%0]  
struct   ref {@Yb%{+  
  { B_`y|sn  
typedef T & reference; ~T7B$$  
} ; WUc#)EEM)  
template < typename T > qVqRf.-\  
struct   ref < T &> AFvgbn8Qh  
  { AI vXb\wL  
typedef T & reference; `A$!]&[~|  
} ; 6DTTV66  
M,5j5<7  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: g:l.MJT  
[&[^G25  
template < typename T > hY5WJ;  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const $3T_ .  
  { ,fDEz9-,  
  return l(t) = r(t); `^JJ&)4iv  
} n"PJ,ao  
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。 [D "t~QMr  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 Y}*\[}l:&x  
'n QVj  
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 7tM9u5FF  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: sZWaV4  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 =WdaxjenZ/  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 -{XRA6  
最后的布局是: O`Gs S{$sS  
                Add r~-.nb"P  
              /   \ {#P `^g  
            Divide   5 x&Vm!,%:1  
            /   \ AmPMY:1i"  
          _1     3 0kQPJWF  
似乎一切都解决了?不。 AE`We$!  
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。 i@5[FC  
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。 5RH2"*8T  
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: k#Of]mXXz  
s`j~-P  
template < typename Right > ,21 np  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const <:/&&@2  
Right & rt) const XIo55*  
  { `(+o=HsD  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); HjqB^|z  
} ,B(7\  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 /iNa'W5\  
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。 >h2%[j=  
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。 uJHu>M}~  
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。 v[@c*wo  
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。 87)zCq  
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? /){KOCBl;  
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: ,oxcq?7#4  
iqQUtE]E_  
template < class Action > GuZ ( &G6*  
class picker : public Action 4H5pr  
  { Ut-B^x)gl  
public : {qW~"z*  
picker( const Action & act) : Action(act) {} P&d"V<  
  // all the operator overloaded o*x*jn:hm  
} ; p(xC*KWB  
XoL JL]+?  
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。 [ xOzzp4  
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: ;= j@, yu  
k:2QuG^  
template < typename Right > C 3hv*  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const x^|Vaf  
  { P1b'%  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); pL1Q7&&c0  
} l kyzNy9R  
Mypc3  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > )b<k#(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。 =1I#f  
50TA :7  
template < typename T >   struct picker_maker ~U(,TjJb  
  { Qu=LnGo~P  
typedef picker < constant_t < T >   > result;  nVu&/  
} ; f)c~cJz<q  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > Q$obOEr2(  
  { )%SkJ  
typedef picker < T > result; x:vu'A  
} ; <2!v(EkI  
>{eCh$L  
下面总的结构就有了: nzjkX4KV  
functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。 O%1v) AT&\  
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。 >e2<!#er|  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 Eca\fkj  
至此链式操作完美实现。 )&era ` e[  
Uie?9&3  
O20M[_S  
七. 问题3 i |{Dd%4vK  
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。 `r5 $LaD  
T5Q{{@Q  
template < typename T1, typename T2 > 'Y$R~e^Y?  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const `c/*H29  
  { Y+4o B  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); 8ul&x~2;X  
} 8<mjh0F-,  
sS&Z ,A  
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: KbL V' %D  
jENr>$$  
template < typename T1, typename T2 > <APB11  
struct result_2 mrm^e9*Z  
  { >FhK #*Pa  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; hlu:=<B  
} ; ,+qVu,  
22kpl)vbU  
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? 2,lqsd:xM  
这个差事就留给了holder自己。 LG~S8u  
    #`GY}-hL!  
S$f6a'  
template < int Order > <<D$+@wxm  
class holder; =n^!VXaL]]  
template <> c4_`Ew^k  
class holder < 1 > TF2>4 p  
  { kc7lc|'z  
public : mzQ`N}]T:  
template < typename T > b}T6v  
  struct result_1 zkTp`>9R  
  { |Iu npZV  
  typedef T & result; Ngb(F84H?  
} ; v+jsC`m  
template < typename T1, typename T2 > KXV[OF&J  
  struct result_2 AtR?J"3E  
  { <I}2k  
  typedef T1 & result; t}v2$<!I  
} ; b{fQ|QD{^E  
template < typename T > @fu M)B1"  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const  )>D+x5o]  
  { g}p;\o   
  return (T & )r; pV6d Id  
} K1V#cB WO  
template < typename T1, typename T2 > {;2vmx9  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const ]"c+sMW  
  { h^ -. ]Y  
  return (T1 & )r1; "Jjs"7  
} zEZLKWm9-  
} ; qQ!1t>j+H  
Soie^$ Y  
template <> {0! ~C=P  
class holder < 2 > `mye}L2I  
  { Z):n c% S  
public : R3k1RE2c&g  
template < typename T > kNu'AT#3|  
  struct result_1 `h}q Eo`  
  { 9N%JP+<89  
  typedef T & result; 3] 1-M  
} ; OB ~X/  
template < typename T1, typename T2 > ExHKw~y9  
  struct result_2 ^m_yf|D$  
  { nm7;ieMfr  
  typedef T2 & result; H:p Z-v*  
} ; fYE(n8W3  
template < typename T > /6O??6g  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const RE.r4uOJg  
  { 9Lh|DK,nV/  
  return (T & )r; Le"oAA#[  
} H3{GmV8  
template < typename T1, typename T2 > l!#m&'16"  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const ]|_\xO(  
  { yqSs,vz  
  return (T2 & )r2; 65ly2gl  
}  -C#PQV  
} ; [OOS`N4<  
GRy-+#,b"  
=66Nw(E.  
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> >。 kP xa7  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: #k3t3az2{  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: 1Y_w5dU  
X0{/ydG F8  
return l(i, j) = r(i, j); H' T  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) W)(^m},*8D  
@`FCiHM  
  return ( int & )i; CukC6u b  
  return ( int & )j; _WX#a|4h{  
最后执行i = j; 569}Xbc/  
可见,参数被正确的选择了。 C8a*Q"  
D 71;&G]0  
(h']a!  
IPuA#C  
`P Xz  
八. 中期总结 61U<5:#l  
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: ,2oF:H  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 o`khz{SU:  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 hVj NZ  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor y80ykGPT\&  
Y+/JsOD  
D .vw8H3  
E2GGEKrW  
iAY!oZR(WT  
\yrisp#`  
九. 简化 :hGPTf  
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。 ~-a'v!  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 O7']  
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: @{h?+ d  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 %7Kooq(i  
  +-*/&|^等 xr0haN\p"  
2. 返回引用。 *zO&N^X.4  
  =,各种复合赋值等 cYNJhGY  
3. 返回固定类型。 ,? E&V_5  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) 9>/wUQs!]  
4. 原样返回。 KlK`;cr?  
  operator, U=bEA1*@0  
5. 返回解引用的类型。 L.6WiVP)  
  operator*(单目) :5GZ\Z8F  
6. 返回地址。 '2hbJk  
  operator&(单目) g%[n4  
7. 下表访问返回类型。 /8@m<CW2Y  
  operator[] J H.K.C(  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 PIcrA2ll  
  operator<<和operator>> iq?#rb P#I  
9^P2I)aD  
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。 dAJ,x =`  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: '+<(;2Z vL  
Vbh6HqAHxJ  
template < typename Left > `,wu}F85  
struct value_return PXP`ZLF  
  { ,1Qd\8N9  
template < typename T > 31Cq22"  
  struct result_1 {5c]Mn"r  
  { G@S&1=nj3  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; ~;-9X|  
} ; 9?+9UlJ7K  
mzL[/B#>M  
template < typename T1, typename T2 > tXF]t   
  struct result_2 L{ gE'jCC  
  { ,xJrXPW  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; rl:KJ\*D  
} ; D-9\~gvh  
} ; [n,?WwC  
EruP  
,KW;2t*IQ@  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait zH)_vW  
9-*NW0  
下面我们来剥离functor中的operator() ]kktoP|D  
首先operator里面的代码全是下面的形式: B%<e FFV\  
kL@Wb/K JP  
return l(t) op r(t) dOa!htx]  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) S_J :&9L  
return op l(t) ,S[K{y<  
return op l(t1, t2) )"@t6.  
return l(t) op y_F}s9wj  
return l(t1, t2) op %@& a7JOL  
return l(t)[r(t)] OQ_stE2i  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] +2cs#i  
bggusK<  
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: B_3QQ tjAl  
单目: return f(l(t), r(t)); ~M ?|Vn  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); 1`r| op},  
双目: return f(l(t)); &j u-  
return f(l(t1, t2)); ,W5.:0Y;f[  
下面就是f的实现,以operator/为例 M\/XP| 7  
Qqs"?Z,P  
struct meta_divide y93k_iq$S  
  { !MZw#=D`  
template < typename T1, typename T2 > -Q$nA>trKA  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) XOr fs sj  
  { 90 { tIX  
  return t1 / t2; 7u11&(Lz  
} vg%QXaM  
} ; V:K;] h*!  
 :,]S}R  
这个工作可以让宏来做: +KK$0pL  
>POO-8Q  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ f~& a-  
template < typename T1, typename T2 > \ u'9gVU B  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; dK?); *w]  
以后可以直接用 &TN2 HZ-bJ  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) B5=3r1Ly  
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 ryD%i"g<  
(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。。。) 0TE@xqW  
"|LQK0q3  
Q49BU@xX  
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 }*;EFR6'  
(*^DN{5  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > a4GWuozl  
class unary_op : public Rettype dBEIMn@  
  { MB$a82bY  
    Left l; a#(U2OP  
public : =TcOnQj  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} ki\uTD`mf  
3l:QeZ  
template < typename T > B#N7qoi  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const  .Oo/y0E^  
      { y,C!9l  
      return FuncType::execute(l(t)); >Gd.&flSj  
    } u]vPy ria  
k'13f,o}  
    template < typename T1, typename T2 > Y5TS>iEE]  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const swr"k6;G  
      { 2bQ/0?.).-  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); ")\aJ8  
    } W}gVIfe  
} ; lJ/6-dP  
~Yk"Hos  
+mWjBY  
同样还可以申明一个binary_op *re 44  
7c1+t_Ew  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > 8GB]95JWwp  
class binary_op : public Rettype ;<6"JP>0  
  { D u_$C[  
    Left l;  v4<j   
Right r; Zw=G@4xoU  
public : mxtgb$*  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} iz x[  
J%P)%yX  
template < typename T > S=9E@(]  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const b~w KF0vq  
      { 'C]jwxy  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); ?MZ:_'2p  
    } Cg6;I.K   
(&Q)EBdm  
    template < typename T1, typename T2 > y_%&]/%  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const !A-;NGxE  
      { QWhp:] }  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); uB+9dQ  
    } Y?!/>q  
} ; wXCyj+XB*  
{visv{R<  
75Fp[Q-  
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 -N^ =@Yx)  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 ' o=E!?  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) ~I)uWo  
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。 F ?mA1T>x  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! 9/46%=&]  
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。。。 d=n h  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 qRUCnCZs  
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) 59MR|Jt  
下面是修改过的unary_op cju@W]!  
&!#2ZJ}{  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > .CmL7 5  
class unary_op ?'LM7RE$X6  
  { oP-;y&AS  
Left l; S-,kI  
  7,su f }=  
public : Su4h'&xx  
G-8n  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} rgT%XhUS6f  
n2;(1qr  
template < typename T > PdjCv+R6?  
  struct result_1 jaa/k@OG  
  { 8l?w=)Qy  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; /C7svH  
} ; Ns~ g+C9  
G;9|%yvd8  
template < typename T1, typename T2 > {.#j1r4J`  
  struct result_2 z (#Xca  
  { |+mOH#Aty  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; 5:_~mlfi  
} ; bXm :]?  
g`{Dxb,t  
template < typename T1, typename T2 > |@q9{h7  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const B{4"$Mi  
  { xOgq-@`  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); jDp]R_i  
} JchA=n  
AG=9b  
template < typename T > PIpWa$b  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const rJp?d9B  
  { {Ot[WF  
  return OpClass::execute(lt(t)); gm}C\q9  
} M3PVixli3  
}kv)IJ  
} ; Tu'E{Hw  
"1CGO@AXS  
R>` ih&,)  
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 8|Q4-VK<!  
好啦,现在才真正完美了。 5bF5~D(E  
现在在picker里面就可以这么添加了: Ta,u-!/ I  
y!BB7cK6  
template < typename Right > n<+~ zQ  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const iF+S%aPd#  
  { .0KOnLdK  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); I(y`)$}  
} krwf8!bI  
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。 )*+u\x_Hx  
Jn60i6/  
"&| lO|  
*SXSF95  
e$x4Ux7*"  
十. bind 0yKwH\S  
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。 0.3^   
先来分析一下一段例子 a?l_-Fi  
!HbqbS22  
37,L**Dgs  
int foo( int x, int y) { return x - y;} C!`>cUhE{  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 /;[}=JL<Q  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 }q/(D?  
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。 EF0Pt  
我们来写个简单的。 SG1&a:c+.  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: "@aq@mY@  
对于函数对象类的版本: `s#sE.=o  
]9dx3<2_I  
template < typename Func > t4C<#nfo  
struct functor_trait <[esA9.]t  
  { G!-7ic_4  
typedef typename Func::result_type result_type; Hs.6;|0%  
} ; r=xTs,xx  
对于无参数函数的版本: ZKZl>dDuh  
Bi$ 0{V Z8  
template < typename Ret > )Fw @afE~  
struct functor_trait < Ret ( * )() > Dg1kbO=2  
  { :Xh_$4~^Y  
typedef Ret result_type; G%y>:$rw[O  
} ; EaJDz`T}  
对于单参数函数的版本: ~r{\WZ.  
J~M H_N  
template < typename Ret, typename V1 > |;X?">7NW  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > cA2^5'$$  
  { s0_-1VU  
typedef Ret result_type; O-y6!u$6&  
} ; qr7 X-[&  
对于双参数函数的版本: >Iu]T{QNO  
u4`mQ6  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > +R3\cRM  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > (rau8  
  { <W=~UUsn  
typedef Ret result_type; TXZ(mj?  
} ; 49iR8w?k  
等等。。。 0\8*S3,q  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy Mb2:'u [  
jsK|D{m?  
template < typename Func > c,+L +  
struct func_return 6~:W(E}  
  { 82G lbd)  
template < typename T > >DPds~k  
  struct result_1 ^D% }V-"  
  { *#ob5TBq[  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; 4r68`<mn[  
} ; 6M O|s1zk  
3ybK6!g`[  
template < typename T1, typename T2 > BG(R=, 7  
  struct result_2 ~.\73_M=A  
  { <XkkYI(  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; qAS70XjOF  
} ; &/J.0d-*``  
} ; 9~LpO>-  
g&oc=f`  
+#de8/x  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 8MYLXW6  
zgEr,nF  
template < typename Func, typename aPicker > vkDZv@  
class binder_1 3I(dC|d  
  { <M5{.`o  
Func fn; R=#q"9qz  
aPicker pk; .Um?5wG~i  
public : ~u O:tL  
s0~05{  
template < typename T > v^ y}lT  
  struct result_1 ,(;p(#F>  
  { 7eaA]y~H  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; yDu yMt#  
} ; > {'5>6u  
#;qFPj- v  
template < typename T1, typename T2 > doxdRYKL  
  struct result_2 | o;j0  
  { P3,Z5|)  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; X~IRpzC  
} ; t  z +  
J_y<0zF**  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} (`q6G d  
uMiD*6,$<  
template < typename T > i?&4SG+2~K  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const PsF- 9&_  
  { @1J51< x  
  return fn(pk(t)); FOlA* U4U  
} yi AG'[  
template < typename T1, typename T2 > MHpL$g=5_  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const %~~z96(  
  { *<|~=*Ddf  
  return fn(pk(t1, t2)); ^cKv JSY  
} rC1qGzg\a  
} ; +[X.-,yW  
,N))=/  
&2P:A  
一目了然不是么? p ?Ij-uo"o  
最后实现bind =hOj8;2  
A/Fs?m{7U  
]|((b/L3  
template < typename Func, typename aPicker > hX'z]Am<  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) 8a":[Q[  
  { f2R+5`$  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); ;QvvU[eb  
} laD.or  
F=*BvI "+  
2个以上参数的bind可以同理实现。 }K#&5E  
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。 Y_Z &p#Q!  
@2%VU#!m  
十一. phoenix :Z*02JwK  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: "S{6LWkD  
H(5ui`'s  
for_each(v.begin(), v.end(), ~q#[5l(r8  
( w ufKb.4`  
do_ 9Ww=hfb5UW  
[ *'`3]!A  
  cout << _1 <<   " , " ~' Qpf 8)  
] ^%4( %68  
.while_( -- _1), 5wE !_ng>|  
cout << var( " \n " ) x jP" 'yU  
) +lDGr/  
); NBbY## w0  
@tjZvRtZ  
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: %xbz&'W,  
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 )z*$`?)k  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 7Y @=x#  
那么我们就照着这个思路来实现吧: 9rf|r 3  
)@lo ';\  
$S)e"Po~5  
template < typename Cond, typename Actor > 8^~ZNU-~v  
class do_while kw-Kx4 )  
  { 33v%e  
Cond cd; F|n$0vQ*  
Actor act; x`=5l`  
public : $U"P+  
template < typename T > D\_*,Fc  
  struct result_1 fAY2V%Rft  
  { [ ;3EzZL  
  typedef int result_type; jQK2<-HZ3  
} ; 0t:|l@zB  
_uy5?auQ  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} ''\cBM!  
7,&]1+n  
template < typename T > .>gU 9A(Nk  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const hF=V ?\  
  { qS/71Kv'  
  do I}g|n0o  
    { GD6'R"tJ  
  act(t); <g|nmu)o$  
  } w4< u@L  
  while (cd(t)); qdkTg:QJ,  
  return   0 ; M;Mdz[Q  
} ETH#IM8J  
} ; sJYKt   
BGh8\2  
WX[dM }L  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). 1WA""yb  
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。 EK-bvZ  
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。 l`5}i|4KTW  
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。 o y%g{,V  
下面就是产生这个functor的类: Q&U= jX  
n.H`1@  
i]^*J1a  
template < typename Actor > :R|2z`b!  
class do_while_actor r<f-v_bxF  
  { I +4qu|0lA  
Actor act; *i]Z=  
public : n4d(`  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} XGrxzO|{  
Rp@}9qijb  
template < typename Cond > I}Gl*@K&O  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; )*L?PT  
} ; cX=b q_  
Dil4ut- $  
dU04/]modD  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 [Xo J7  
最后,是那个do_ gu .))3D9  
&MGgO\|6  
Z`1o#yZ  
class do_while_invoker A`8}J4  
  { ~zOU/8n ,F  
public : LM`tNZ1Fc!  
template < typename Actor > WZO 0u  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const []fj~hj  
  { W!9f'Yn  
  return do_while_actor < Actor > (act); Yr(f iI  
} 1MzB?[gx  
} do_; eEds-&_  
WE8L?55_Au  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? t-ReT_D|;  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 &)'kX  
最后来说说怎么处理break和continue '`A67bdq)  
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。 %^@0tT  
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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