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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda x$-kw{N  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 ![B|Nxq}@  
在C++中,STL的很多算法都要求使用者提供一个函数对象。例如for_each函数,会要求用户提供一个表明“行为”的函数对象。以vector<bool>为例,如果想使用for_each对其中的各元素全部赋值为true,一般需要这么一个函数对象, k'O.1  
5c::U=  
*90dkJZ.  
_33 b %  
  class filler #l}Fk)dj  
  { l jK?2z>  
public : W2X`%Tx0  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} "Y<;R+z  
} ; qj~=qV0p  
Q8`V0E\~  
7vZO;FGtG  
这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决: \Vx^u}3O  
FQO=}0Hl  
Sa<(F[p`  
v Z]j%c@  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); 4o}{3 ! m  
n}a`|Nbk  
A4f"v)vM  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 =%~- M  
ftRFG  
dGk"`/@  
}T$BU>z33N  
二. 战前分析 |j0_^:2r=  
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。 Q*<KX2O  
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 X:s~w#>R  
LujLC&S  
j?u1\<m  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); zp8x/,gwF  
  /* --------------------------------------------- */ P+f}r^4}  
vector < int *> vp( 10 ); #,z-Pj?O!  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); &V*MNi,4Z  
/* --------------------------------------------- */ jz" >Kh.}  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); 8zHx$g  
/* --------------------------------------------- */ v K{2  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); Kuh3.1#o  
  /* --------------------------------------------- */ H (;@7dh  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); $!wU [/k  
/* --------------------------------------------- */ zlEI_th:~  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); -sA&1n"W&5  
O=bkq}  
\r:*`Z*y  
GkU_01C  
看了之后,我们可以思考一些问题: C0f%~UMwd  
1._1, _2是什么? me2vR#  
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。 gN<7(F  
2._1 = 1是在做什么? ]8%E'd  
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。 PsUO8g'\  
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。 82,^Pu  
1,=:an  
)zO|m7  
三. 动工 8F>9CO:&N  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: a%c <3'  
^^}htg  
7NRa&W2  
#+D][LH4  
template < typename T > M <JX  
class assignment /#T{0GBXe  
  { ^&&Wv'7XQ  
T value; yFk|8d-|  
public : {,5 .svO  
assignment( const T & v) : value(v) {} `5- ;'nX  
template < typename T2 > -Wa<}Tz  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } CP\[9#]:  
} ; OD7A(28  
0B8Wf/j?M  
=SmU ;t>t/  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 S}rEQGGR{  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment ahg P"Qz  
1y:fH4V  
Fq~Zr;A  
pBe1:  
  class holder dCM &Yf}K  
  { MD$W;rk(Hn  
public : mRAt5a#is  
template < typename T > k(RKAFjY  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const HYO/]\al  
  { .X3n9]  
  return assignment < T > (t); =_=%1rI~  
} !EKt$8W  
} ; axmq/8X  
1v:Ql\^cT  
07>m*1G  
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: .Bkfe{^  
L *\[;.mk  
  static holder _1; 9j^rFG!n  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 CC^]Y.9  
9LPXhxNwB  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); @BLB.=  
而不用手动写一个函数对象。 &iu]M=Y b  
4 ;_g9]  
}ACg#;>/+  
H HX q_-V  
四. 问题分析 qQ]fM$!  
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。 tYTl-c  
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。 (t3gNin  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 DXD+,y\=  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 ,? <;zq  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 8Ckd.HKpQ  
.0yBI=QI  
五. 问题1:一致性 *\#<2 QAe  
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?| "uuM#@h  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 D8! Y0  
*VXx\&  
struct holder J#H,QYnf(L  
  { yz0#0YG7  
  // 5-0&`,  
  template < typename T > 8fi'"  
T &   operator ()( const T & r) const .n_Z0&i/w  
  { I-8I/RRkmP  
  return (T & )r; v$@1q9 5J  
} fk15O_#3  
} ; fX:q ]  
n}Eu^^d  
这样的话assignment也必须相应改动: :I"2 2EH  
TT9 \m=7  
template < typename Left, typename Right > aC' 6  
class assignment g:~q&b[q6  
  { @?J7=}bzz  
Left l; kK4+K74B  
Right r; ZYY~A_C  
public : @VHstjos^V  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} 0VQBm^$(  
template < typename T2 > |g \ _xl  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } \kV|S=~@  
} ; #l+Rs3T:  
j*gZvbO;'L  
同时,holder的operator=也需要改动: oR`rs[Kj  
m["e7>9G  
template < typename T > wvisu\V  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const @$kzes\  
  { 9Bpb?  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); ?{ \7th37  
} dpchZ{  
fup?Mg-  
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。 Pbbi*&i  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 =3% GLj  
?`Mk$Y%my  
return l(rhs) = r; |Wck-+}U  
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。 ^GYVRD  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: POc<XLZB  
Q;l%@)m+~  
template < typename Tp > ?z|Bf@TJ[+  
class constant_t x ]}'H  
  { uj\&-9gEi  
  const Tp t; 4VvE(f  
public : Y5ei:r|^  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} 4gEw }WiP  
template < typename T > hFtjw6  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const n|T$3j)  
  { n>B ,O  
  return t; h8M_Uk  
} 9 4bDJy1  
} ; 1NZpd'$c  
mHW%^R=  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 7s%1?$B  
下面就可以修改holder的operator=了 vMX\q  
~ m vv :u  
template < typename T > n(LO`{  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const [vuikJP>1k  
  { _qOynW  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); H/ ejO_{  
} =Gj~:|;$  
!Q_Kil.9  
同时也要修改assignment的operator() \I6F;G6  
$L|+Z>x  
template < typename T2 > .L^j:2(L  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } N`,,sw  
现在代码看起来就很一致了。 w(S&X"~  
`'r~3kP*NT  
六. 问题2:链式操作 7)O+s/.P)  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 p]~PyzG!  
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。 B k\K G  
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。 i&m6;>?`  
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。 F#Pn]  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct 0S+$l  
Z/GSR$@lI  
template < typename T > dEkST[Y3  
struct result_1 dR>$vbjh1Z  
  { gyy}-^`F  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; 9' H\-  
} ; )BaGY  
J^DyhCs  
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: A? jaS9 &)  
pcOKC0b.  
template < typename T > pE+:tMH;  
struct   ref e{4e<hd  
  { d6m&nj  
typedef T & reference; 1W0[|Hf2v*  
} ; ;*nzb!u\\  
template < typename T > DH$Nz  
struct   ref < T &> .2rpQa/h  
  { ;sUvY*Bcm  
typedef T & reference; yO\bVu5V  
} ; #jxPh!%9  
J.g6<n  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: x6\VIP"9L  
i(e=  
template < typename T > 4 u0?[v[Hu  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const n^55G>"0|  
  { {fEb>  
  return l(t) = r(t); #U3q +d+^  
}  RZqMpW  
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。 Xa"I  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 C[ KMaB  
_~>WAm<  
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 }a UQ#x  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: y'oH>l+n  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 XdlA)0S)  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 +#UawYLJ  
最后的布局是: [z_z tK1  
                Add (bNoe(<qU  
              /   \ \Q|,0`  
            Divide   5  9,tk  
            /   \ ,N_V(Cx5pt  
          _1     3 #IqRu:csp  
似乎一切都解决了?不。 V!@6Nv  
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。 FSkX95  
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。 6"[,  
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^RO*n.  
{SZv#MrK  
template < typename Right > 0;w 4WJJ  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const siV]NI ':|  
Right & rt) const sQr M"i0Y>  
  { gCL}Ba  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); 4`V&Yqwl  
} wYS r.T8Q  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 "9vL+Hh  
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。 UH(w, R`  
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。  h y\iot  
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。 R:^jQ'1  
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。 }U}ppq0Eo  
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? BOdlz#&s  
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: WkpHe  
)#? K2E  
template < class Action > bVZA f  
class picker : public Action Crla~h?=  
  { VS~+W=5}  
public : ~Kt+j  
picker( const Action & act) : Action(act) {} 66MUrNW  
  // all the operator overloaded jQfnc:'  
} ; NSzTl-eS  
80gOh:  
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。 yS?5&oMl  
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: ET*:iioP  
u<Ch]m+  
template < typename Right > &I{5f-o*  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const 6pQo_l}  
  { .%0a  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); olHmRJ  
} NQOf\.#g  
(\ |Go-2G  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > rof9Rxxe-  
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。 mgq4g  
tC=K;zsXpz  
template < typename T >   struct picker_maker {?mb.~(  
  { QPFv]^s(  
typedef picker < constant_t < T >   > result; BryD?/}P)M  
} ; 7D~~<45ct  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > #rz!d/)Q  
  { !b$~Sm)  
typedef picker < T > result; Z#kB+.U  
} ; mSEX?so=[  
LS-_GslE7\  
下面总的结构就有了: (2RuQgO  
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。 T#H-GOY:  
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。 3"Kap/[h  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 &< FKcrZ,  
至此链式操作完美实现。 R_:lp\S&  
pQ ul0]  
'OU3-K  
七. 问题3 :$XlYJrjK  
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。 -<u_fv  
DoN]v  
template < typename T1, typename T2 > #,"[sag  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const u0ZMrIJ  
  { 6OtNWbB  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); 2c*}1 _  
} -_Z  
$P #KL//  
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: :o:/RRp[  
]4FAbY2'h  
template < typename T1, typename T2 > '+GYw$  
struct result_2 #~r+Z[(,p  
  { W=n Hi\jLV  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; >@Na6BH5v  
} ; d]?fL&jr  
0yb9R/3.  
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? zTn.#-7y  
这个差事就留给了holder自己。 SEM- t   
    zP$"6~.  
vXak5iq>X  
template < int Order > F*4G@)  
class holder; po*r14f  
template <> B+c,3@)x  
class holder < 1 > ' 1dhdm8  
  { ZV-Yq !|t  
public : ,L\KS^>  
template < typename T > +Q:)zE  
  struct result_1 Jg.^h1>x  
  { [XP\WG>s  
  typedef T & result; #A< |qd  
} ; |g<l|lqz|  
template < typename T1, typename T2 > R0q|{5S  
  struct result_2 [a#*%H{OC  
  { lvR>%I0`*  
  typedef T1 & result; rF/<}ye/4M  
} ; MiMDEe%f%  
template < typename T > 9SU/ 86|N  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const >5t]Zlb`  
  { LO%OH u}]  
  return (T & )r; }fhGofN$e  
} BMn`t@!x  
template < typename T1, typename T2 > :p$Q3  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const uPb.uG  
  { r;"Qu  
  return (T1 & )r1; GCxmqoQ  
} hXc:y0 0  
} ; Bv 7os3xb  
bhW&,"$Z  
template <> <^e  
class holder < 2 > +rDKx(Rk  
  { H00iy$R  
public : QghL=  
template < typename T > H 9?txNea  
  struct result_1 Jg6@)<n  
  {  qt. =  
  typedef T & result; J(,{ -d-E  
} ; a0`(* #P  
template < typename T1, typename T2 > "~08<+  
  struct result_2 c$;Cpt@-j  
  { byk9"QeY\  
  typedef T2 & result; {@t6[g++  
} ; '*K%\]  
template < typename T > ^W0eRT  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const aM\Ph&c7e'  
  { |O*?[|`H  
  return (T & )r; ,,h>_IA  
} h0-CTPQ7A  
template < typename T1, typename T2 > 'pT8S  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const c:-n0m'i  
  { V~QOl=`K:  
  return (T2 & )r2; L,sXJ23.  
} I\= &v^]  
} ; z'Ut9u  
uA\KbA.c;U  
I%mGb$ Q  
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> >。 4CxU eq  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: 6PLdzZ{  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: CmtDfE  
[tJp^?6*  
return l(i, j) = r(i, j); z2;<i|Ez0  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) xv_Z$&9e>l  
]ia{N  
  return ( int & )i; 8@KGc )k  
  return ( int & )j; \Bl`;uXb  
最后执行i = j; D\z`+TyJ  
可见,参数被正确的选择了。 p<Vj<6.=?  
y6>fK@K~  
V"A* B  
#ahe@|E'Y  
Nbt.y 'd  
八. 中期总结 M{X; H'2  
目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事: Htce<H-P  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 lh;;%@1DM  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 X1&c?T1 %[  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor t#nRa Pzp  
q=26($  
U)_x(B3d/  
3Zm;:v4y  
88zK)k{  
,'@t .XP  
九. 简化 Nkk+*(Z  
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。 %p^`,b}  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 N. 0~4H %U  
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: 9Hs5uBe  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 %}Z1KiRiX  
  +-*/&|^等 |N5|B Q(y$  
2. 返回引用。 g`41d  
  =,各种复合赋值等 vk3C&!M<a  
3. 返回固定类型。 Bv^5L>JZ/  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) .Q DeS|l  
4. 原样返回。 P5Pb2|\*  
  operator, Y58et9gRO  
5. 返回解引用的类型。 f}Uf* Bp  
  operator*(单目) (q=),3/<pU  
6. 返回地址。 nOU.=N v`  
  operator&(单目) *YP;HL  
7. 下表访问返回类型。 H) q_9<;  
  operator[] uL=FK  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 x,QXOh\a  
  operator<<和operator>> sE\Cv2Gx  
Tuy5h 5  
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。 t0 )XdIl8  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: 6FEIQ#`{  
xDn#=%~+x  
template < typename Left > uiaZ@  
struct value_return P:m6:F@hO  
  { N[sJ5oF  
template < typename T > Rrp-SR?O  
  struct result_1 #9q ]jjH E  
  { ]U.*KkQ  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; 1m<8M[6u  
} ; J QA]O/|N  
P u,JR  
template < typename T1, typename T2 > +?GsIp@>jh  
  struct result_2 rpv<'$6  
  { b yX)4&  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; d{(NeTs  
} ; A_I\6&b4  
} ; q'`LwAU}  
2:;;  
X 3(*bj>P  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait T0%l$#6v  
Mo[yRRS#  
下面我们来剥离functor中的operator() +sx$%N  
首先operator里面的代码全是下面的形式: ]Tn""3#1g  
mh,a}bX{  
return l(t) op r(t) M)sAMfuUw  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) r!/<%\S  
return op l(t) \y+@mJWa  
return op l(t1, t2) X`fer%`  
return l(t) op 6~a4-5;>z  
return l(t1, t2) op \W"p<oo|H  
return l(t)[r(t)] noO#o+ Jg#  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] ;AJ6I*O@+  
 x]~&4fp  
很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式: =v=u+nO  
单目: return f(l(t), r(t)); U,Z7n H3_  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); p4z thdN[  
双目: return f(l(t)); Qv1cf  
return f(l(t1, t2)); 1 abQoe  
下面就是f的实现,以operator/为例 B$_-1^L e  
!qug^F  
struct meta_divide 9rgvwko  
  { y`J8hawp  
template < typename T1, typename T2 > 6K5mMu#4  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) qzi i[Mf  
  { 8T3Nz8Q7  
  return t1 / t2; k;l^y%tzp  
} LMI7Ih;  
} ; ~SYW@o  
.FA99|:  
这个工作可以让宏来做: )Qh*@=$-  
axz.[L_elB  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ Zo}vV2  
template < typename T1, typename T2 > \ -mG ,_}F  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; R#HX}[Hb  
以后可以直接用 |F&02 f!]@  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) pSodT G$E  
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 =&WH9IKz  
(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。。。) -b=A j8h  
G@scz!Nt  
FM<`\ d'  
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 ?{wD%58^oG  
?vmoRX  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > ;e6- *  
class unary_op : public Rettype YZ6" s-  
  { 5>aK4: S/  
    Left l; deCi\n  
public : EAK[2?CY  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} !k!1 h%7q  
F[]6U/g n  
template < typename T > Dfy=$:Q  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const d^d+8R  
      { UD ;UdehC  
      return FuncType::execute(l(t)); j5rMY=|F  
    } ^SW0+O  
UHBMl>~z  
    template < typename T1, typename T2 > OOnhT  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const X u2+TK  
      { -!IeP]n#P  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); _,3%)sn-)  
    } :jFZz%   
} ; $0Un'"`S  
R]4 h)"  
ff 6x4t  
同样还可以申明一个binary_op  ?Zc(Zy6  
3zMaHh)mj  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > )C0d*T0i  
class binary_op : public Rettype J>1%* Tz  
  { C@u}tH )  
    Left l; Op:$7hv  
Right r; Bv#?.0Ez;  
public :  huvn_  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} rTim1<IXR  
H{1'- wB  
template < typename T > _}tPtHPa/  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const B(Er/\-@U  
      { ' 1X^@]+6  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); ,>Dpt <  
    } }H|'W[Q.  
F12$BK DH  
    template < typename T1, typename T2 > |qpFR)l  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const .TNGiUzG  
      { ?nZe.z-%6  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); g nw">H  
    } ~bz$]o-<  
} ; 9K-,#a  
uo bQS!  
vb3hDy  
很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮 8WC _CAP  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 0bteI*L  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) ZtY?X- 4_  
那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。 ~Gl5O`w(  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! d '\ ^S}  
如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。 0 gR_1~3  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 S }qGf%  
这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan) rA}mp]  
下面是修改过的unary_op k+~2 vmS  
(,b\"Q  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > f6 s .xQ  
class unary_op 9U Hh#  
  { 0bOT&Z^  
Left l; K$O2 Fq@y  
  m@2=v q1f  
public : gZ8JfA_\R(  
. Ctd$  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} h=^UMat-  
+'_ peT.8  
template < typename T > ,\N4tG1\  
  struct result_1 MHJRBn{}  
  { O+]'*~a  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; 1C0' Gf)3  
} ; XW~a4If  
wLNk XC  
template < typename T1, typename T2 > ?} lqu7S  
  struct result_2 L nyow}  
  { Pk=0pHH8q  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; -Ua&/Yd/}  
} ; U5p3b;  
`uC^"R(m  
template < typename T1, typename T2 > JF=T_SH^U  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const z<gII~%  
  { TeFi[1  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); 4gZ)9ya   
} wj5,_d)  
b*ja,I4  
template < typename T > ;te( {u+  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 0[ (kFe  
  { D[)_ f  
  return OpClass::execute(lt(t)); N:~4>p44[  
} a'r1or4  
}KT$J G?  
} ; UhJ!7Ws$  
E&f/*V^  
PcI~,e%  
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 <'\!  
好啦,现在才真正完美了。 7spZe"  
现在在picker里面就可以这么添加了: 4*HBCzr7[  
N 6> rU  
template < typename Right > n3j_=(  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const w| ahb  
  { !M(SEIc4A  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); *$Zy|&[Z  
} +O^}  t  
有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。 u?F.%j-  
AnK X4Q  
./^8L(  
8dC RSU  
uh% J  
十. bind `I(ap{  
既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。 |;&I$'i  
先来分析一下一段例子 | GN/{KH]  
'p@m`)Z  
)0g!lCfb  
int foo( int x, int y) { return x - y;} `gyk e2n  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 /F6"uZSt4  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 5K-,k^T}  
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。 *Uy;P>8  
我们来写个简单的。 WD! " $  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: RxNLn/?d@  
对于函数对象类的版本: yYSoJqj Q  
DQ9aq.;  
template < typename Func > ?cn`N|   
struct functor_trait o-JB,^TE  
  { h B_p  
typedef typename Func::result_type result_type; _>;{+XRX[  
} ; XVb9)a  
对于无参数函数的版本: L-9;"]d~|  
i0*Cs#(=h  
template < typename Ret > T Qx<lw  
struct functor_trait < Ret ( * )() > 57O|e/2  
  { IZ87Px>zL  
typedef Ret result_type; wQ[!~>A  
} ; y]+[o1]-c  
对于单参数函数的版本: fRq+pUx U  
0A-yQzL|  
template < typename Ret, typename V1 > #lMC#Ld  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > ,_s.amL3O{  
  { YY(_g|;?8  
typedef Ret result_type; 9c[bhGD?  
} ; 4wGBB{X  
对于双参数函数的版本: d_ x jW  
MZxU)QW1  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > '=xO?2U-Z  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > 72_+ b  
  { Jd',v  
typedef Ret result_type; TjI&8#AWBA  
} ; *'tGi_2?(  
等等。。。 ZkO2*;  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy f2&6NC;  
k8@bQ"#b  
template < typename Func > \RRSrPLd-  
struct func_return pp(?rE$S  
  { .J8 gW  
template < typename T > teC/Uf 5  
  struct result_1 :Nwv &+  
  { ` N R,8F  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; Q7{{r&|t&  
} ; s,kY12<7m  
p=#/H ,2  
template < typename T1, typename T2 > b5I 8jPj4c  
  struct result_2 gm =C0Sp?  
  { wy{ sS}  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; :ln?PT  
} ; w4_Xby)  
} ; i_QiE2d  
f9 :=6  
w'XSkI_ay  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 {d]B+'  
:>Qu;Z1P  
template < typename Func, typename aPicker > )X:Sfk  
class binder_1 adRIg:2  
  { c5:0`~5Fn  
Func fn; 5rc3jIXc{|  
aPicker pk; o iC@ /  
public : !&3"($-U3G  
R lbJ4`a  
template < typename T > EyA(W;r.  
  struct result_1 qR_Np5nHF  
  { }Kp$/CYd  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; bg_io*K  
} ; Iza;~8dH5  
SGba6b31  
template < typename T1, typename T2 > {P\Ob0)q  
  struct result_2 i )$+#N  
  { eibkG  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; 0>D*d'xLd  
} ; F 9d6#~  
"%S-(ue:  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} VUP. \Vry  
GoH.0eQ^  
template < typename T > dm40qj  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const )8'v@8;-  
  { q8.Z7ux  
  return fn(pk(t)); gg8)oc+w  
} y4aT-^C'  
template < typename T1, typename T2 > %e)vl[:}  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const Y,EF'Ot  
  { +JY8"a97>  
  return fn(pk(t1, t2)); UV av^<_  
} !0|&f>y  
} ; L<XX?I\p  
^,?>6O  
?iEn~9WCS  
一目了然不是么? Io>U-Zd\>  
最后实现bind "}ur"bU1  
rc7c$3#X  
|id7@3leu  
template < typename Func, typename aPicker > oHp"\Z&  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) /v| b]Ji  
  { #pPR>,4  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); E[=&6T4  
} w(X}  
* CAz_s<  
2个以上参数的bind可以同理实现。 .y_~mr&d  
另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。 _3O*"S=1  
nD>X?yz2  
十一. phoenix :_2:Fh.}3~  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: Dq9f Fe  
hkV*UH{  
for_each(v.begin(), v.end(), W<[7LdAB  
(  j0O1??  
do_ 5p:2gsk  
[ -]Mk} z$  
  cout << _1 <<   " , " GukwN]*OY  
] VkJTcC:1  
.while_( -- _1), X7:Dw]t  
cout << var( " \n " ) dS \n 2Qb  
) ,zH\P+*  
); 3,{;wJ Z  
3[l\l5'm8  
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: l&"bm C:xr  
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 q$IU!I4  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 -;RAW1]}Y$  
那么我们就照着这个思路来实现吧: SrOv* D3  
:B|rs&  
Wf%)::G*uR  
template < typename Cond, typename Actor > (Ia:>ocE0  
class do_while HM"(cB(n`  
  { z&um9rXR  
Cond cd; `/wXx5n5<  
Actor act; ~x_(v,NW  
public : xlgT1b:6  
template < typename T > p;R&h4H  
  struct result_1 {l_D+B;  
  { ;eO Ye3;c  
  typedef int result_type; gh"_,ZhZt  
} ; S"87 <o  
?Iaqbt%2  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} d4Y[}Fcp+  
IF//bgk-  
template < typename T > XuZgyt"=r  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const LUz`P6  
  { Pl#u ,Y  
  do L=s8em]7l  
    { Bxj4rC[  
  act(t); ?V_v=X%w  
  } 6(1 &6|o3  
  while (cd(t)); S_VzmCi  
  return   0 ; -~lrv#5Q  
} 2!{_x8,n  
} ; ,5K&f\  
9jl\H6JY|  
|c-`XC2g  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). C)9-{Yp  
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。 gq~`!tW'  
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。 `$3P@SO"  
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。 |Xv\3r  
下面就是产生这个functor的类: ,c;#~y  
*|0W3uy\Y  
I9U 8@e!X  
template < typename Actor > +l7Bu}_?  
class do_while_actor -ucR@P]  
  { m5KLi &R  
Actor act; QEx&AT  
public : =Q|s[F  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} \(5Bi3PA}  
pMp@W`i^6  
template < typename Cond > Tm~jYgJ  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; *t={9h  
} ; >Wpdq(o  
R9+f^o` W  
+ZBj_Vw*|  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 R~N%sn  
最后,是那个do_ *y>|  
1'B=JyR~K  
xelh!AtE  
class do_while_invoker 7FP"]\x  
  { ~$Z_#,|i?  
public : [~Z#yEiW^  
template < typename Actor > _tO2PI L@Z  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const r&L1jT.  
  { Vr&v:8:wb  
  return do_while_actor < Actor > (act); pcm1IwR`  
} tfe'].uT  
} do_; Z@Qf0 c  
2"Y=*s  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? 8R;E+B{  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 BMhuM~?(  
最后来说说怎么处理break和continue rmI@ #'  
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+Fr#1  
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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