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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda 6~g:"}  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 DNgQ.lV  
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, wp/u*g  
4fDo}~  
' pE %'8R  
|pIA9/~Z  
  class filler  L_+0[A  
  { Dl862$_Q  
public : Lh=~3  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} WY@x2bBi  
} ; 9"yBO`  
=k4yWC5-  
C,C=W]G  
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: DdI7%?hK  
Z_%}pe39B  
DSwF }  
?FRR";  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); Y^dVNC3vd  
T7;)HFGeW  
 m8rz i:  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 7R\!'`]\M  
uo1G   
Z2chv,SqCJ  
uCK!lq-  
二. 战前分析 =goZI67  
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。 ?KxI|os  
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 Rl4r 9  
CvpqQ7&k7  
[7Nn%eZC  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); ,2>:h"^  
  /* --------------------------------------------- */ R|Ft@]  
vector < int *> vp( 10 ); =#XsY,r  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); A!v-[AI[  
/* --------------------------------------------- */ TJtW?c7  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); @S~'m;  
/* --------------------------------------------- */ ` n{rzenPX  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); zIbl[[M&  
  /* --------------------------------------------- */ BfOG e!Si  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' );  =erA.u  
/* --------------------------------------------- */ #SY8Zv  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); X7kJWX  
7YbI|~  
Q:+Y-&||"  
< /y V  
看了之后,我们可以思考一些问题: D<7S P,D  
1._1, _2是什么?  OU=9fw  
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。 $52Te3n  
2._1 = 1是在做什么? *f8,R"]-g  
既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。 -<#n7b  
Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。 a73b/_zZ=  
^&uWAQohL  
3w )S=4lB  
三. 动工 ZLvw]N&R  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: #f|-l$a)3a  
1elx~5v1.=  
y_"GMw  
yh_s(>sh  
template < typename T > I#l9  
class assignment Tu_dkif'  
  { OxF\Hm)(  
T value; ZNB*Azi  
public : 3Gn2@`GC  
assignment( const T & v) : value(v) {} 9BANCW"  
template < typename T2 > lGB7(  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } X_ >B7(k   
} ; >/n5=RWh  
V`69%35*@  
se_zCS4Y  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 ^F?H)[0  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment $!I$*R&  
iy tSC  
:&)RK~1m_  
B^Ql[m&5+  
  class holder K=sQ_j.&Z  
  { 9r1pdG_C@  
public : ?vRz}hiy  
template < typename T > Z-4A`@p  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const j~DoMP5Ls  
  { RqHxKj  
  return assignment < T > (t); q1dYiG.-Z  
} 5, Yk5?l<'  
} ; v,>F0ofJ  
tzpGKhrk6  
jo<sN  
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: N 5/TV%u  
$ O!f*lG  
  static holder _1; @YwaOc_%  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 k5-mK{RZ  
-I=}SZ  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); qUtVqS  
而不用手动写一个函数对象。 XQ(`8Jl&^  
D3.sR\Hxf  
%n}.E30 4  
BpP\C!:^  
四. 问题分析 !+)$;`  
虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。 L&3=5Bf9  
1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。 Tjs-+$P+  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 uFdSD  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 \((>i7C  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 ^J% w[FE  
*C\4%l   
五. 问题1:一致性 7 oZ-D~3  
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?| HTqikw5X  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 z5'VsK:  
WgPL4D9=  
struct holder  7/7A  
  { Wq{'ZN  
  // Kg]( kP  
  template < typename T > 95 ]%j\  
T &   operator ()( const T & r) const R&xD|w8UjM  
  { Jy|Mfl%d  
  return (T & )r; &\p :VF.  
} %oor7 -l  
} ; zx'`'t4~  
!;\-V}V  
这样的话assignment也必须相应改动: T[Gz  
6  09=o+  
template < typename Left, typename Right > c7rYG]  
class assignment RTl7vzG  
  { coLn};W2  
Left l; xBw"RCBz^  
Right r; *Mp<4B  
public : Rkm7"dO0  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} 19# )# n^  
template < typename T2 > rz7yAm  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } ]`4 QJ ;#  
} ; q6G([h7  
uk'<9g^  
同时,holder的operator=也需要改动: Cz a)s  
9hguC yr@h  
template < typename T > oNCDG|8z  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const fGe{7p6XV*  
  { hXr vb[6  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); pP/o2  
} #ASu SQ  
X r)d;@yi  
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。 pH~JPNng  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 gRqz8UI  
ZRQPOy  
return l(rhs) = r; ^#t<ILUa  
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。 SQ1&n;M}f  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: cEQa 6  
[cW  
template < typename Tp > v Cmh3TQ  
class constant_t :<(<tz7dj  
  { *xjIl<`pK  
  const Tp t; ~Igo 8ykl  
public : RI*%\~6t?  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} L"-&B$B:  
template < typename T > z`2d(KE?  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const kt:%]ZZL  
  { 0,3 ':Df  
  return t; Q?;ntzi  
} }N|/b"j9  
} ; Qp?+_<{  
uA,{C%?  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 6FmgK"t8  
下面就可以修改holder的operator=了 {vH8X(m  
iGlZFA  
template < typename T > p}!pT/KmpH  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const e^an` </{  
  { }wb;ulN)  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); 1 `AE]  
} DtS{iH=s]  
(1HN, iJy  
同时也要修改assignment的operator() 0z xeA +U  
N|)V/no6  
template < typename T2 > 1lQ1 0J  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } b>(l F%M  
现在代码看起来就很一致了。 >k#aB.6  
{2Ibd i  
六. 问题2:链式操作 n%0vQ;Z1  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 _t[%@G>P  
其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。 !Yf0y;e|:  
事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。 l85" C  
比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。 w#$k$T)  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct J|q_&MX/  
~S6N'$^  
template < typename T > CYu8J@(\~g  
struct result_1 eC39C2q\  
  { =+L>^w#6=  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; qprOxP r  
} ; 8UcT? Zp  
{ULnQ 6@  
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: Fo=6A[J  
]rm=F]W/n  
template < typename T > 1mV0AE538  
struct   ref 6;*(6$;  
  { ]]ZBG<#  
typedef T & reference; 5~F0'tb|}  
} ; E;Hjw0M'k  
template < typename T > {cI<4><  
struct   ref < T &> J)-> 7h =  
  { w6Q]?p+  
typedef T & reference; u5ygbCm  
} ; cOgtBEhn  
iy"K g]  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: ]*h}sn=  
ATHz~a  
template < typename T > qsRh ihPX  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const Sx"I]N  
  { B=r/(e  
  return l(t) = r(t); [ub\DLl  
} \nWpV7TSN  
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。 p'4P2   
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 J_@4J7  
M2S|$6t:  
有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么 `ahXn  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: .#J3UZ  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 co80M;4  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 7A6sSfPUy  
最后的布局是: -*2X YTe  
                Add H%N+V r3O,  
              /   \ ||HIp9(3  
            Divide   5 v],DBw9  
            /   \ 6zWvd  
          _1     3 WXU6 J?tIm  
似乎一切都解决了?不。 6f!mk:\T.  
你可以想象一下一个完整的Lambda库,它必然能够重载C++几乎所有的操作符。假设其重载了10个操作符,那么至少会有10个代表这些操作符的functor类。大体上来讲,每一种操作符所对应的functor都应当能够由链式操作产生别的任意一种操作符所对应的functor。(例如:*_1 = 2既是由operator*的functor产生operator=的functor)。可想而知这样一共能产生10*10=100种产生方式。这是对编码的一个大挑战。 "tARJW  
如何简化这个问题呢?我们不妨假定,任意一种操作符的functor,都能够产生任意一种操作符的functor,这样,每一种操作符的functor都拥有一样的产生方案。如果某种转换确实是不合法的(例如:A/B=C无论如何也不可能合法),那么在试图产生新functor的时候会出现编译错误。幸好C++的模版是如果不使用就不编译的,因此这种编译错误不会干扰到正常的使用,这正是我们所要的。 L />GYx  
OK,我们的方法呼之欲出了。既然所有的functor都具有一样的产生方案,那么不如大家都不要实现,等到最后统一的在所有的functor里面加上这么一系列的产生代码吧。例如,如果要添加从某functor XXX到operator=的functor的产生代码: m~eWQ_a]C@  
h6N}sLM{0  
template < typename Right > z;fSd  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const . 6dT5x8u  
Right & rt) const ^ym{DSx  
  { ^aCYh[=  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); gi>_>zStv  
} aO%FQ)BT  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 !y?hn$w0  
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。 sQs5z~#51*  
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。 zOdKB2_J7  
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。 sD +G+  
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。 du,-]fF  
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? y9hZ2iT  
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#,v n8  
)}!'VIe^!  
template < class Action > T7~v40jn|  
class picker : public Action uek3Y[n  
  { G |^X:+  
public : +GU16+w~E  
picker( const Action & act) : Action(act) {} \k_3IP?o=  
  // all the operator overloaded |/;5|  z  
} ; 4?& a?*M  
M3 u8NRd5|  
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。 5I,X#}K[  
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: ew$Z5N:  
AHY)#|/)  
template < typename Right > q?4uH;h:^G  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const A5ID I<a  
  { :<8V2  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); 8v 1%H8  
} Z-a(3&  
vq7%SEkES  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > 7F:;3c  
使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。 3+5\xRq  
i%8&g2  
template < typename T >   struct picker_maker qL.Y_,[[  
  { J9.p8A^^2  
typedef picker < constant_t < T >   > result; E(_I3mftm  
} ; z{L;)U B^  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > zEfD{I  
  { m0\}Cc  
typedef picker < T > result; F@bCm+z-  
} ; K<JP9t6Qd  
b'5pQ2Mq  
下面总的结构就有了: {VG[m@  
functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。 #%"TU,[+  
picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。 UO<claV  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 R7c)C8/~  
至此链式操作完美实现。 r.^X>?  
"]Dzc[Vp  
F$ p*G][  
七. 问题3 z.HNb$;  
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。 d}cJ5 !d  
ldvxYq<:  
template < typename T1, typename T2 > IFofF Xv_  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const G3^]Wwu  
  { rxp9B>~  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); &(^u19TKl  
} G%jJ>T4  
Q8cPKDB  
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: , %O3^7i  
`f+g A  
template < typename T1, typename T2 > E*CQG;^=N  
struct result_2 1|w:xG^  
  { ?Hxgx  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; z2V8NUn  
} ; rOr1H!  
$!!=fFX*y  
显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢? [<a%\:c m4  
这个差事就留给了holder自己。 c.A/{a  
    bk9~63tN+>  
.hNw1~Fj  
template < int Order > N: jiZ)  
class holder; !&jgcw/E  
template <> Nw& }qSN  
class holder < 1 > W(lKR_pF  
  { s{J!^q  
public : WTv\HI2X !  
template < typename T > ~LW%lMy;^|  
  struct result_1 &\` a5[  
  { xWe1F2nY  
  typedef T & result; E(kb!Rz  
} ; tF g'RV{  
template < typename T1, typename T2 > MXJ9,U{<C'  
  struct result_2 #]a51Vss  
  { maEpT43f  
  typedef T1 & result; +Z~!n  
} ; seU^IC<  
template < typename T > 'Qq_Xn8  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const l%U_iqL&  
  { KM(9& 1/  
  return (T & )r; jP.b oj_u*  
} 9`n) "r  
template < typename T1, typename T2 > S@zkoj@  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const {2gd4[:  
  { C5PBfn<j  
  return (T1 & )r1; nC.2./OwMf  
} !v4j`A;%  
} ; =*:_swd  
!"x7re  
template <> xP6?es`  
class holder < 2 > JrWBcp:Y  
  { jo3}]KC !  
public : pH l2!{z  
template < typename T > I&fh  
  struct result_1 po2[uJ  
  { `CEj 4  
  typedef T & result; =>z tBw\  
} ; j484b2uj1  
template < typename T1, typename T2 > bb/?02*)H  
  struct result_2 ytV)!xe  
  { qM!f   
  typedef T2 & result; ie~fQ!rf  
} ; hk!,  
template < typename T > QT= ,En  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const , 64t  
  { ]baaOD$Z  
  return (T & )r; ]F* a PV  
} CndgfOF  
template < typename T1, typename T2 > 27 145  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const ;!JX-Jq  
  { fw|+7 O  
  return (T2 & )r2; Q$h:[_v  
} mV*/zWh_  
} ; 8u'O` j  
=6:L+ V  
T<e7(=  
新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。 d:<H?~  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: MjXE|3&  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: hN_f h J  
hKZ`DB4  
return l(i, j) = r(i, j); ,WB_C\.#XN  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) Z-h7  
UUMdZ+7  
  return ( int & )i; 1^f.5@tV  
  return ( int & )j; ~l*?D7[o  
最后执行i = j; hUT^V(  
可见,参数被正确的选择了。 v]{uxlh  
o%WjJ~!zL  
6(J4IzZ  
yB4H3Q )  
*fH_lG%  
八. 中期总结 pba8=Z  
目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事: ,s><kHJ  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 'uKkl(==%  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 %t`SSW7I  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor ZG@M%|>  
VwOG?5W/  
(e8G (  
]Q4PbW  
B?#kW!wj  
bKuj po6  
九. 简化 I!@s6tG  
很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。 "\/^/vn?  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 _))I.c=v  
首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种: QOV}5 0  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 jkF+g$B  
  +-*/&|^等 5Z9~ &U  
2. 返回引用。 /j' B\,  
  =,各种复合赋值等 3xzkZ8]/  
3. 返回固定类型。 k]Alp;hVd  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) %h"qMs S  
4. 原样返回。 {+"g':><  
  operator, Ki/'Ic1  
5. 返回解引用的类型。 iO*`(s  
  operator*(单目) &whX*IZ{  
6. 返回地址。 V@v1a@=W  
  operator&(单目) wMz-U- z  
7. 下表访问返回类型。 v0Ai!#  
  operator[] iIsEQh  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 I%9bPQ  
  operator<<和operator>> 3T|Y}  
Ts(t:^  
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。 j1puB  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: -Aa]aDAz68  
zUs~V`0  
template < typename Left > `k(u:yGK  
struct value_return }qiF^D}  
  { \9]I#Ih}M  
template < typename T > X%GD0h]X#  
  struct result_1 s !#HZK  
  { .73zik   
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; aUW/1nQHa  
} ; kG)2%  
wqlcLIJPR  
template < typename T1, typename T2 > IX<r5!  
  struct result_2 ~^I\crx,U%  
  { #M5_em4kN  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; i s L{9^  
} ; {[2tG U9  
} ; >*dQqJI  
kDzj%sm!  
*me,(C  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait ?&znUoB  
,Z>wbMJig  
下面我们来剥离functor中的operator() e=t<H"&  
首先operator里面的代码全是下面的形式: P_p6GT:5  
Ys-Keyg  
return l(t) op r(t) >1x7UXs~:  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) )Fqy%uR8  
return op l(t) r8uqcKfU  
return op l(t1, t2) PSTu/^  
return l(t) op t`"^7YFS>  
return l(t1, t2) op -@''[m.*  
return l(t)[r(t)] =- $!:W~  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] OlMBMUR:  
#B @X  
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: i`prv&  
单目: return f(l(t), r(t)); VpkD'<G  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); aSOU#Csx  
双目: return f(l(t)); J&M1t#UN  
return f(l(t1, t2)); 5kcJ  
下面就是f的实现,以operator/为例 ?ork^4 $s  
cYGRy,'gH  
struct meta_divide 2B7h9P.NB  
  { &*B>P>x  
template < typename T1, typename T2 > izCaB~{/  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) -$U@By<SJ  
  { u]HS(B,ht  
  return t1 / t2; mZwi7s&u  
} W*k`  
} ; v&xKi>A il  
NB E pM  
这个工作可以让宏来做: fr+@HUOxsl  
/b.$jnqL  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ [?-]PZ  
template < typename T1, typename T2 > \ ;}LJh8_  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; RfKc{V  
以后可以直接用 `f@{Vcr% i  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) %drJ p6n%  
来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数 3&es]1b  
(ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。) }wG,BB%N  
Dk6?Nwy"  
(nLKQV 1  
下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体 tG/a H%4S  
?^|QiuU:n  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > LI[ ?~P2\  
class unary_op : public Rettype JwZ?hc  
  { TfJL+a0  
    Left l; kLJlS,nh\r  
public : wG+=}1X  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} TMK'(6dH  
;Xqn-R  
template < typename T > d7* CwY9"  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const Yi 6Nw+$  
      { Rho5s@N7  
      return FuncType::execute(l(t)); @0$}? 2  
    } C` pp  
O@s{uZ|A6  
    template < typename T1, typename T2 > Q:mZ" i5  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const sGSsUO:@j;  
      { ,'~ #Ch  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); 8Jr1_a  
    } ?0{yq>fTu  
} ; i^WIr h3a  
lzEb5mg  
>9=:sSQu  
同样还可以申明一个binary_op YgEM:'1f  
?w*yW;V`  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > gQy~kctQ#  
class binary_op : public Rettype be7L="vZw  
  { tw=K&/@^O  
    Left l; x=.tiM{#  
Right r; y0<U u  
public : I:i<>kG  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} tRteyNA  
NvQ%J+  
template < typename T > .)7:=  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const LP9)zi  
      { [ByQ;s5tY  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); z>G;(F2  
    } &'s^nn]  
8V-,Xig;`  
    template < typename T1, typename T2 > $Z ]z  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const >B_n/v3P(M  
      { r0\?WoF2C  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); '<7S^^ax  
    } O}C)~GU  
} ; ,^ 7 CP  
zie=2  
< W*xshn  
很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮 g`[`P@  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 7S<UFj   
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) OEnDsIhq  
那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。 W5.Va.  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! dAL3.%  
如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。 ! RPb|1Y}+  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 9${Xer'  
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) \3aTaT?..  
下面是修改过的unary_op 7d ;pvhnH  
'z5h3J  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > ^/dS>_gtHv  
class unary_op \tx%WC  
  { 0I 5&a  
Left l; v0#*X5C1'  
  {oUAP1V^  
public : JO=1ivZl  
h%TLD[[/jr  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} RPH1''*!  
B76 v}O:  
template < typename T > vX;HC'%n  
  struct result_1  8gC)5Y  
  { Hm fXe  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; wzh ]97b  
} ; GX?*1  
#r<?v  
template < typename T1, typename T2 > Y%Ieg.o  
  struct result_2 7J|&U2}c  
  { |TTS?  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; X3wX`V}  
} ; 'e@=^FC  
_dU8'H  
template < typename T1, typename T2 > %WGuy@tL  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ZCYS\E 7X  
  { &:3Z.G  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); _1L(7|^~y[  
} so+4B1$)q  
>$H|:{D  
template < typename T > `#Kx|x6  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ^aF8wbuZ  
  { \?Mf_  
  return OpClass::execute(lt(t)); [h&BAR/ 2  
} c*;7yh&%  
%}&(h/= e  
} ; lw[e *q{s.  
R-rCh.  
Wto ;bd  
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 C5@V/vA  
好啦,现在才真正完美了。 (K :]7  
现在在picker里面就可以这么添加了: = 96P7#%  
!MVj=(  
template < typename Right > p!zJ;rh)  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const hoQ7).>  
  { BFVAw  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); ?2#(jZ# 2  
} g=l:cVr8y  
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。 XiQkrZ  
QTmZ( >z  
,=BLnsg  
y(a!YicA?  
eV7 u*d?  
十. bind ;%!B[+ut"  
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。 DCQ^fZ/  
先来分析一下一段例子 *5V Xyt2  
%gd(wzco  
mC[UXN/  
int foo( int x, int y) { return x - y;} -*a?<ES`  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 MCc$TttaVz  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 @5VV|Wt=  
可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。 "D][e'  
我们来写个简单的。 /6+NU^  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: @|\R}k%(  
对于函数对象类的版本: @=Fi7M  
%o w^dzW  
template < typename Func > p fT60W[m  
struct functor_trait A],ooiq<  
  { }uY!(4Rw  
typedef typename Func::result_type result_type; VDbI-P&c  
} ; P"_$uO(5x  
对于无参数函数的版本: =ll=)"O  
Sw[{JB;y,  
template < typename Ret > ,Hn^z<f   
struct functor_trait < Ret ( * )() > p'94SXO_  
  { RA O`i>@  
typedef Ret result_type; &miexSNeF  
} ; +iO/m  
对于单参数函数的版本: !>z:m!MlQ  
%rkk>m  
template < typename Ret, typename V1 > `ln1$  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > Wu1{[a|  
  { ?rYT4vi  
typedef Ret result_type; b)# Oc,  
} ; ;GGK`V  
对于双参数函数的版本: 'gso'&Uaj  
uz3 0_aH  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > sEc;!L  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > %~xGkk"I  
  { kAA>FI6  
typedef Ret result_type; H%F>@(U  
} ; :G5uocVk  
等等。。。 \e3`/D  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy ^:=f^N=^  
@>Mxwpl?  
template < typename Func > 2aN<w'pA  
struct func_return SHVWwoieT  
  { ;gg\;i}^  
template < typename T > 13hE}g;.  
  struct result_1 K(}AX+rIg  
  { MrRaU x6z  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; 1.<q3q  
} ; _<c$)1  
% ps$qB'  
template < typename T1, typename T2 > WjSc/3Qy  
  struct result_2 "Z=5gj  
  { 6NWn(pZ]p  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; _~u2: yl (  
} ; ZraT3  
} ; rjx6Djo>  
a>O9pX  
J%lgR  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 )\uO9PB[O  
81LNkE,  
template < typename Func, typename aPicker > nC1zzFFJ  
class binder_1 Y?J"wdWJNB  
  { ^5GW$  
Func fn; cvd\/pG)  
aPicker pk; mLV[uhq   
public : )0 W`  
aUHcYc\u  
template < typename T > PxS4,`#~  
  struct result_1 8I;XS14Q  
  { u"1rF^j6k  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; s*/bi W  
} ; yS(}:'`r  
!~]<$WZV  
template < typename T1, typename T2 > nrm+z"7  
  struct result_2 q#w8wH"  
  { gKz(=  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; $d S@y+  
} ; zq+o+o>xo  
u9+kLepOT  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} uDw.|B2ui  
g-c ;}qz  
template < typename T > 0+Ta%H{  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const gKLyL]kAGz  
  { M-)R Q-h  
  return fn(pk(t)); X$%4$  
} P 3MhU;  
template < typename T1, typename T2 > ~lNsa".c  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 0:0NXVYs&  
  { uiq^|5Z  
  return fn(pk(t1, t2)); qyC=(v  
} 'r1LSht'  
} ; !`1'2BC  
8r"+bhGx~  
xx{!3 F  
一目了然不是么? bXUy9 -L  
最后实现bind Z6\+  
Twn4lG4~  
lif&@o f  
template < typename Func, typename aPicker > )-*5v D  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) jls-@Wl  
  { (Yo>Oh4  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); RrU BpqA  
} .#02 ngh  
['8!qr  
2个以上参数的bind可以同理实现。 _@S`5;4x  
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。  |@NiW\O  
T91moRv  
十一. phoenix niB `2 J  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: ARcB'z\r  
lL1k.& |5m  
for_each(v.begin(), v.end(), ]Q]W5WDe:  
( f&v9Q97=  
do_ 9zYVC[o  
[  :Gm/  
  cout << _1 <<   " , " AJ#Nenmj  
] D}8EERb  
.while_( -- _1), g&/T*L  
cout << var( " \n " ) aQ :5d3m0  
) y.KO :P?5{  
); rZ8`sIWQt  
ODZ|bN0>  
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: W9NX=gE4  
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 lHgs;>U$  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 rE@T79"  
那么我们就照着这个思路来实现吧: =zQN[  
;WR,eI..  
Ft}@ 1w5  
template < typename Cond, typename Actor > {s.=)0V  
class do_while z5ij(RE]  
  { H":oNpfb  
Cond cd; 2UGsYQn  
Actor act; 4apL4E"r  
public : D!7`CH+  
template < typename T > 8M!:N(a  
  struct result_1 (5]}5W*  
  { <b,~:9*?  
  typedef int result_type; oudxm[/U  
} ; [eTSZjIN7  
m2AnXY\  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} 8WnwQ%;m?  
L3CP`cx  
template < typename T > ZP{*.]Qu  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ~"A+G4jl  
  { `OSN\"\ad  
  do '],J$ge  
    { v:H$<~)E|  
  act(t); |i++0BU  
  } Ub6jxib  
  while (cd(t)); a+n0|CvF  
  return   0 ; T=ev[ mS  
} x7O-Y~[2  
} ; 2}8v(%s p  
|\pbir  
oq}'}`lw"  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). !qG7V:6  
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。 j]`PSl+w  
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。 1I:+MBGin  
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%bEB g  
下面就是产生这个functor的类: ](hE^\SC  
KCs[/]  
R17?eucZ  
template < typename Actor > h $2</J"  
class do_while_actor 0Vx.nUQ  
  { nr<4M0tIp  
Actor act; ]q4rlT.i  
public : Dh=9Gns9  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} @;"|@!l|  
8i2n;LAz  
template < typename Cond > 9H]{g*kL  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; 7 qS""f7  
} ; _bNzXF  
7Op>i,HZk\  
>7 ="8  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 v/_  
最后,是那个do_ Hm*/C4B`  
\kZ?  
|:gf lseE  
class do_while_invoker ff^=Ruf$  
  { ~sh`r{0  
public : 2Wdyxj Q  
template < typename Actor > 7<*yS310  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const +~p88;  
  { ,y#Kv|R  
  return do_while_actor < Actor > (act); o2F)%TDY  
} NCDvo bYJ  
} do_; {z{bY\  
A6thXs2  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? A*\.NTM  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 5?x>9C a  
最后来说说怎么处理break和continue wfH^<jY)E  
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。 I`!<9OTBj  
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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