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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda k4F"UG-`  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 Ce5w0&VlS  
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, x\J;ZiWwW  
60aKT:KLC_  
"?eH=!  
lKV\1(`  
  class filler X=p3KzzX  
  { 0ve`  
public : +r-dr>&H@  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} TI[UX16Tz1  
} ; 4Ay`rG  
EAD0<I<>  
7edPH3  
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: \>Ga-gv6/  
Hw?2XDv j  
[<Os~bfOv  
%0NkIQ`C  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); {7=WU4$  
'6o`^u>  
p]h*6nH>~  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 z#{ 0;t  
gv#c~cX]  
-3G 4vRIo  
~&DB!6*  
二. 战前分析 9|N" @0<B  
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。 -Wlp=#9  
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 :WK"-v  
b46[fa   
$(@o$%d  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); MegE--h  
  /* --------------------------------------------- */ #+K Kvk  
vector < int *> vp( 10 ); >bfYy=/  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); %@lV-(5q  
/* --------------------------------------------- */ =My}{n[  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); axK6sIxx  
/* --------------------------------------------- */ 9;0V  /y  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); t."g\;  
  /* --------------------------------------------- */ 9Z,*h-o  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); +Lm3vj_ N  
/* --------------------------------------------- */ R^J.?>0  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); =tr1*s{  
~L%Pz0Gg  
]d@^i)2LF  
qQfqlD<  
看了之后,我们可以思考一些问题: q2x|%H RF  
1._1, _2是什么? nG"tO'J6  
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。 )7&42>t  
2._1 = 1是在做什么? :/C ?FHs9  
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。 RAIVdQ}.Z  
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。 \Fj5v$J-  
vkd[: CC  
|@ikx{W  
三. 动工 4. 1rJa  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: j/)"QiS*?  
Ts|--,  
;i<$7MR.e  
i 8l./Yt/  
template < typename T > L|&'jH)  
class assignment 3/X-Cr+d  
  { SArfczoB  
T value; aSc{Ft/O  
public : ;wJ~haC  
assignment( const T & v) : value(v) {} Ne3R.g9;Z  
template < typename T2 > ^vJ"-{  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } `AWy!}8  
} ; a%Uw;6|{  
;W]D ~X&  
B\\6#  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 |#{-.r6Y]  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment /-h6`@[  
9]"S:{KSCn  
b9!.-^<8y  
$tI]rU  
  class holder j5PL{6  
  { bF*NWm$Lf  
public : vu=me?m?(  
template < typename T > C)NC&fV  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const ?a S%  
  { wMGk!N  
  return assignment < T > (t); CdY8 #+"  
} rah,dVE]  
} ; !lAD q|$  
}^9]jSq5  
2K;#Evn'j  
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: 0o;O`/x  
F!J J6d53y  
  static holder _1; "< v\M85&  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 PocYFhWQ`  
 ?>af'o:  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); 2R]&v;A  
而不用手动写一个函数对象。 p~K9 B-D  
vv6?V#{  
Ir5WN_EaS  
ibJHU@l  
四. 问题分析 Ow3P-UzU3  
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。 LOr|k8tL%  
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。 %a];  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 i(*I@ku  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 I^D0<lHl~  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 Bn?:w\%Ue  
%K(0W8&  
五. 问题1:一致性 9GgA6#  
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?| H6 &7\Wbk  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 lv]quloT  
(DDyK[t+VX  
struct holder B<7/,d'  
  { ][d,l\gu+s  
  // *#y;8  
  template < typename T > M"{uX  
T &   operator ()( const T & r) const *f5l=lDOB  
  { w%dL 8k  
  return (T & )r; jTb-;4 N'  
} p_{("zQ  
} ; [Il~K  
MgJ36zM  
这样的话assignment也必须相应改动: N j4IQ<OV  
FB:<zmwR  
template < typename Left, typename Right > ?m0IehI  
class assignment 7\XE,;4>  
  { &<5+!c V=  
Left l; pI;NL [  
Right r; \*0yaSQF  
public : U7iuY~L  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} la <npX  
template < typename T2 > 06*rWu9P3  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } }LP!)|E  
} ; ZH,4oF  
2+o |A  
同时,holder的operator=也需要改动: KCuG u}  
1l8Etp&<  
template < typename T > l4y{m#/  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const 28andfl  
  { a l&(-#1  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); v4Ga0]VN$8  
} }(XdB:C8  
($nrqAv4  
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。 ^Q+i=y{W  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 !xIm2+:(  
m-/j1GZ*  
return l(rhs) = r; 5 BtX63  
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。 F^k.is  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: o*g|m.SjL  
8Q{9>^  
template < typename Tp > 8}e,%{q  
class constant_t w$Ot{i|$(  
  { V DS23Bo  
  const Tp t; 76cG90!Z  
public : Rli:x  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} f:B>zp;N  
template < typename T > Mg,:UC:  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const LPYbHo3fq  
  { +>~?m*$  
  return t; in`aGFQO  
} mo{MR:>)  
} ; 6 15s5ZA  
CzCQFqXI  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 Sn4[3JV$l  
下面就可以修改holder的operator=了 hwN?/5  
r7]zQIE  
template < typename T > 3@Z#.FV~C[  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const 1?*  
  { K$K^=> I"o  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); @+F4YJmB?l  
} m!z|h9Ed  
z@Q@^ &0Mr  
同时也要修改assignment的operator() p[lNy{u~M  
BBG3OAyg_  
template < typename T2 > OA/WtQ5  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } <<](XgR(  
现在代码看起来就很一致了。 jcNT<}k C  
:c9U>1`g&  
六. 问题2:链式操作 n+lOb  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 I1oje0$  
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。 Uw,2}yR  
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。 a22Mufl  
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。 T,xPSN2A*  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct {~|OE -X][  
/!^&;$A'  
template < typename T > J_Ltuso  
struct result_1 Le<w R  
  { )o-Q!<*1  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; %AOja+  
} ; Y]]}*8  
`qd+f{Q  
那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为: J psPNa  
OpM(j&  
template < typename T > n,$IfC"  
struct   ref iyj+:t/  
  { bAKiq}xG%i  
typedef T & reference; &Ysosy*  
} ; /Q~gU<  
template < typename T > 7j nIv];i  
struct   ref < T &> =+ t^f  
  { btdb%Q*  
typedef T & reference; "D?z  
} ; 3~nnCR[R  
GA7}K:LP'k  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: Ag F,aZU  
G$ _yy:  
template < typename T > hs tbz  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const )M__ t5L  
  { vjjSKP6B  
  return l(t) = r(t); Sz H"  
} K&8dA0i2u2  
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。 @6l%,N<fou  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 NPFpq,P>  
p~*UpU8u  
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 Q WMdn  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: pp7$J2s+j  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 tv!_e$CR  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 H\XP\4#u  
最后的布局是: |&Ym@Jyj  
                Add S[7WW$lF  
              /   \ L#vI=GpL,r  
            Divide   5 O(+phRwJ  
            /   \ Ur*6Gi6  
          _1     3 i;!H!-sM  
似乎一切都解决了?不。 EvOJ~'2 Y%  
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。 SJIOI@\b  
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'S0 zp6  
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: sg+uBCGB  
(PfqRk1Y  
template < typename Right > -WYAN:s  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const ,_"AT! r  
Right & rt) const 5 Kkdo!z  
  { c+2FC@q{l  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); V{<xf f  
} hGiz)v~  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 %'[&U#-  
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。 =2@B&  
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。 ?wO-cnl  
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。 1&e} ms  
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。 tO0!5#-VR  
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? "_`F\DGAZu  
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: gB<3-J1R  
 4._( |  
template < class Action > ?:w1je7  
class picker : public Action 7U"[Gf  
  { L(U"U#QZ  
public : U*3uq7  
picker( const Action & act) : Action(act) {} yrR1[aT  
  // all the operator overloaded |O"lNUW   
} ; 1bH;!J  
w+N> h;j  
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。 A\#iXOd  
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: &8z[`JW,T  
+). 0cs0k5  
template < typename Right > Qci4J  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const V =-WYu  
  { rta:f800z  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); Mb]rY>B4  
} u?+Kkkk  
kV3 8`s>+  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > KG=h&  
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。 &-mX ,   
. Z%{'CC  
template < typename T >   struct picker_maker 5Lf{8UxI  
  { 0lv %`,  
typedef picker < constant_t < T >   > result; L@gWzC~?Q  
} ; A]DTUdL  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > 3JVK  
  { 39=1f6I1  
typedef picker < T > result; N"3b{Qi o  
} ; mL4]l(U  
]Oif|k`{  
下面总的结构就有了: D#o}cC.  
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。 0D&t!$Ibf  
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。 PpgP&;z4  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 h}xeChw]  
至此链式操作完美实现。 3.qTLga|}  
4!LCR}K  
u07pq4Ly  
七. 问题3 O/<K!;(@?  
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。 R[;z X(y  
-k"^o!p  
template < typename T1, typename T2 > ka3u&3"  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 8:/e GM  
  { VL*ovD%-  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); smry2*g  
} $t6e2=7  
f4PIoZ e  
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: 4Z/Q=Mq2  
oDU ;E  
template < typename T1, typename T2 > 48*Do}l]  
struct result_2 EeF'&zE-  
  { t>[KVVg W  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; Q !(pE&  
} ; ,Bal  
7Ddaf>  
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? 0JJS2oY/  
这个差事就留给了holder自己。 m2v'WY5u  
    T"0,r $3:  
KFFSv{m[  
template < int Order > Y14W?|KOB  
class holder; 6%VV,$p  
template <> :"!9_p(,,  
class holder < 1 > LK@lpkX  
  { Ed ,D8ND  
public : :G<E^<M\)^  
template < typename T > PK4iuU`vh  
  struct result_1 Vl2XDkhq  
  { q| LDo~H  
  typedef T & result; P'O#I}Dmw<  
} ; Uv4`6>Ix  
template < typename T1, typename T2 > ,-OCc!7K  
  struct result_2 rQaxr!  
  { P:N1#|g  
  typedef T1 & result; $]rj73p^tH  
} ; XB_B4X1R  
template < typename T > <!pvqNApg  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const "^1L'4'S  
  { PtTHPAKj  
  return (T & )r; VV9_`myN7  
} I'@Ydt2  
template < typename T1, typename T2 > uy}%0vLo  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const B.L]Rk\4  
  {  *tAg*$  
  return (T1 & )r1; (~J^3O]Fo  
} ? mhs$g>  
} ; UA yC.$!  
EKz Ad  
template <> i}~SDY  
class holder < 2 > Y9`5G%  
  { ?PyG/W  
public : !S_^94b@  
template < typename T > 3ux0 Jr2yT  
  struct result_1 "$}vP<SM  
  { 0pSmj2/,.  
  typedef T & result; yZWoN&  
} ; {b@KYR9K  
template < typename T1, typename T2 > 2 6>ZW4Z  
  struct result_2 # (- Qx  
  { z-c}NdW  
  typedef T2 & result; ?Q72;/$  
} ; 8Y#\xzod  
template < typename T > hbc uK&  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const zR32PG>9  
  { >G'SbQ8  
  return (T & )r; _H^^y$+1  
} H&yD*@  
template < typename T1, typename T2 > A%2:E^k(s  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const +GAf O0  
  { nA~E "*  
  return (T2 & )r2; d|iy#hy"_  
} .uEPnzi  
} ; OK{xuX8u  
ILic.@st  
n\ Hs@.  
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> >。 8#D:H/`'  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: $.:mai  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: 3.)b4T  
=-o'gL  
return l(i, j) = r(i, j); \-*eL;qP  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) 3or\:  
&,.Y9; b  
  return ( int & )i; 9V.u-^o&  
  return ( int & )j; q-Qxbg[>e  
最后执行i = j; :h1pBEiH  
可见,参数被正确的选择了。 k;5Pom  
j.:h5Y^N  
dr<<!q /  
ph2$oO 6,  
%5*@l vy  
八. 中期总结 =KT7nl  
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: tW;:-  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 pDh se2  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。  LZ~"VV^  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor qSx(X!YS  
7zTqNnPnf  
.O0O-VD+a  
vOgC>_x7  
.4l/_4,s_  
9,]5v +  
九. 简化 Yif*"oO  
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。 =?X$Yaw*  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 /b;K  
首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种: 0L^u2HZYL  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 {k(eNr,  
  +-*/&|^等 i5F:r|  
2. 返回引用。 ^S#t|rN  
  =,各种复合赋值等 26n^Dy>}  
3. 返回固定类型。 yGp z,X4x  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) .C]cK%OO N  
4. 原样返回。 t_ur&.^SB  
  operator, *V k ^f+5  
5. 返回解引用的类型。 OJ4SbI  
  operator*(单目) +1 eCvt:,  
6. 返回地址。 _;RVe"tR#  
  operator&(单目) n +1y  
7. 下表访问返回类型。 iGXBqUQ:  
  operator[] Br d,Eg  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 W0cgI9=9  
  operator<<和operator>> insY(.N  
[t0rfl{.  
OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。 DW(~Qdk  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: <EO<x D=:  
UF__O.l__  
template < typename Left > {w^uWR4f  
struct value_return kD.pzx EM  
  { rSV gWr8  
template < typename T > 3,aN8F1;C  
  struct result_1 R,@g7p  
  { l)+:4N?iVv  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; !#?kWAU  
} ; s* j fMY  
bb=uF1  
template < typename T1, typename T2 > {b!7 .Cd=  
  struct result_2 gmSQcN)  
  { uL?vG6% ^1  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; ~0-g%C?R  
} ; g.Hio.fVd  
} ; %kU'hzLg  
;8B.;%qkL  
CP` XUpX`&  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait (%< 'A  
p/]s)uYp$  
下面我们来剥离functor中的operator() 0-2"FdeQU  
首先operator里面的代码全是下面的形式: ]7qiUdxt:  
Yr&Ka:  
return l(t) op r(t) F;D1F+S  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) H}b\`N[nr  
return op l(t) =3ADT$YHd  
return op l(t1, t2) h{]#ag5`  
return l(t) op hG Apuy  
return l(t1, t2) op >#N[GrJAE  
return l(t)[r(t)] C}CKnkMMD  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] .RRlUWu  
^ @.G,u  
很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式: m@ oUvxcd  
单目: return f(l(t), r(t)); 8sw,k   
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); M#0 @X  
双目: return f(l(t)); y(8d?]4:_  
return f(l(t1, t2)); n,KA&)/s  
下面就是f的实现,以operator/为例  *W^=XbG  
~b8a^6:R"  
struct meta_divide %2yAvGa1  
  { 4MX7=!E  
template < typename T1, typename T2 > v["3  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) T"W9YpZ  
  { F";FG 0  
  return t1 / t2; JE)J<9gf  
} !Z/$}xxj  
} ; ,h!X k  
~n]NyVFP  
这个工作可以让宏来做: rl|Q)A{  
QGPR.<D)B  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ F aWl,}]  
template < typename T1, typename T2 > \ o>!JrH  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; ~V$ f #X  
以后可以直接用 [.U^Wrd  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) X>/K/M  
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 X,Zd=  
(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。。。) 9Dq.lr^  
@ta?&Qf)  
MOLO3?H(  
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 ITn;m  
X2P``YFV{  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > M c@GH  
class unary_op : public Rettype  h,hL?imD  
  { ` @>ZGL:  
    Left l; ,TJ/3_lH  
public : xPvRQ  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} ux&:Rw\  
sU*3\  
template < typename T > LJ l1v  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 1 mHk =J~  
      { U IQ 6SvM  
      return FuncType::execute(l(t)); /Tcb\:`9  
    } q]+)c2M  
9,KVBO  
    template < typename T1, typename T2 > Zx9.pFc"  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const .h!9wGi`  
      { ?N2X)Y@yi  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); LK %K0o  
    } NlMQHma  
} ; +/}_%Cf8  
&*ZC0V3  
uc\.oG;~q  
同样还可以申明一个binary_op FSVS4mtiX\  
-sx-7LKi  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > QglYU  
class binary_op : public Rettype ny~W]1  
  { F\Y,JUn[G  
    Left l; 9Yd-m  
Right r; S8vx[<  
public : ;h~?ko  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} rQ &S<  
jPj 2  
template < typename T > ^xmZ|f-  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const L[1d&d!p  
      { fls#LcI9>6  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); C*$|#.l  
    } |O%:P}6c  
ujow?$&  
    template < typename T1, typename T2 > F"Uh/EO<  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const Mo~ki"9.  
      { [Yn;G7cK  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); ::0aY ;D2  
    } xa' nJ"f;  
} ; 9armirfV'P  
VVgsLQd  
6xyY+  
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 4Fh&V{`W  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 5Zzr5 WM  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) hyM'x*  
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。 Q +R3H,  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! S3b|wUf  
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。。。 OuMco+C  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 10/x'#(  
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) IU7$%6<Y  
下面是修改过的unary_op QCVsVG!sN  
poTl|y @  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > te4F"SEf  
class unary_op Nvi Fq  
  { !T)T_P[  
Left l; sg+ZQDF{x  
   { VS''Lv  
public : Cc@=?  
=U=e?AOG2  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} 83\ o (  
U? {'n#n 5  
template < typename T > pk;ffq@  
  struct result_1 UY1JB^J$  
  { -J-3_9I  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; )>-77\  
} ; A*G )CG  
e$ThSh\+(  
template < typename T1, typename T2 > $o/0A  
  struct result_2 <WZ1-  
  { YgO aZqN  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; SPfD2%jjC  
} ; \Oi5=,  
x>U1t!'  
template < typename T1, typename T2 > =Jsg{vI  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const %'RI 3gy  
  { C/{nr-V3u  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); l*F!~J3  
} 'LJ %.DJ  
MV Hz$hyB  
template < typename T > 7 JxE |G  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const L4\SB O  
  { S^3g]5YX  
  return OpClass::execute(lt(t)); kHt!S9r  
} %E4$ZPSW  
p2pTs&}S  
} ; v< 65(I>  
I>A^5nk  
V-?sek{;  
该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug w JapGc!   
好啦,现在才真正完美了。 XD_P\z  
现在在picker里面就可以这么添加了: g\ 8#:@at  
Q\&AlV  
template < typename Right >  aX>4Tw  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const c,6<7  
  { F'V +2,.  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); XA&tTpfJE  
} M!xm1-,[  
有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。 m NUN6qVP~  
iFAoAw(  
u\Nw:Uu i  
yDCooX0  
?=/}Ft  
十. bind qB+:#Yrx/  
既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。 q;1VF;<"vH  
先来分析一下一段例子 +XU$GSw3(  
902!M65[rG  
TS\A`{^T  
int foo( int x, int y) { return x - y;} /tId#/Y  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 FT|/ WZR  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 >.!5M L\  
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。 b6LC$"t0  
我们来写个简单的。 N=O+X~  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: gTmUK{y'  
对于函数对象类的版本: 4%',scn  
[#STR=_f  
template < typename Func > :=iM$_tp'  
struct functor_trait V'HlAQr  
  { ;y?D1o^r8W  
typedef typename Func::result_type result_type; Ovaj":L  
} ; 4'}_qAT  
对于无参数函数的版本: }\`-G+i{W  
1OiZNuI:E  
template < typename Ret > /VhE<}OtH  
struct functor_trait < Ret ( * )() > r2E>sHw  
  { Up /eV}C  
typedef Ret result_type; :o.x=c B  
} ; PO1:9  
对于单参数函数的版本: >'2w\Uk~:  
}<}`Q^Mlk  
template < typename Ret, typename V1 > ~kSnXJv  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > Sob $j  
  { pb/{ss+  
typedef Ret result_type; +}`O^#<qLX  
} ; |`)V^e_  
对于双参数函数的版本: ard3yNQt  
!F7EAQn{(  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > \ ]kb&Qw  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > :ET3&J L  
  { ! 6p)t[s  
typedef Ret result_type; z`xz~9a<  
} ; li 3PR$W V  
等等。。。 Ch \ed|u  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy oQ-|\?{;A  
08K.\3  
template < typename Func > +EiUAs~H  
struct func_return *w,C5 f  
  { H$4 4,8,m  
template < typename T > SpJIEw  
  struct result_1 )0UXTyw^  
  { (Rs052m1  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; ;'i>^zX`  
} ; + rN&@}Jt.  
bg/a5$t  
template < typename T1, typename T2 > qS?uMms7w  
  struct result_2 cD JeYduK  
  { IDn$w^"  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; Sece#K2J|  
} ; 3Q:HzqG  
} ; >HL$=J_K?  
]X\p\n'@j  
Y:#nk.}>  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 R^k)^!/$f  
S!6 ? b5  
template < typename Func, typename aPicker > ,qu7XFYrY  
class binder_1 :N#8|;J1Fl  
  { GJj}|+|  
Func fn; HD!2|b ~@  
aPicker pk; $az9Fmta  
public : }-N4D"d4o  
5lrjM^E|  
template < typename T > cP2n,>:  
  struct result_1 vlVHoF;&  
  { .8]buM5_G  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; FXG,D J:  
} ; 6^NL>|?  
PfjD!=yS=h  
template < typename T1, typename T2 >  sDl @  
  struct result_2 ##5e:<c&[  
  { 32z2c:G  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; - jWXE  
} ; BK)3b6L=%  
awU&{<,=g  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} HyY ol*  
Vu5Djx'  
template < typename T > RXw }Tb/D8  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 4L<;z'   
  { 4WXr~?Vq9  
  return fn(pk(t)); ZfVw33z  
} J*D3=5&  
template < typename T1, typename T2 > /WMJ#IE  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const UFGUP]J>  
  { r*f:%epB%  
  return fn(pk(t1, t2)); on.m '-s  
} :V~ AjV  
} ; AsO)BeUD  
XM~eocn  
gQ$0 |0O  
一目了然不是么? ffG1QvC|M  
最后实现bind Fd/Ra]@\Y  
3B5 `Y  
icN#8\E  
template < typename Func, typename aPicker > }WnoI2  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) 2[I[I*"_d  
  { f"Kl? IN8  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); gr\vC  
} 4XNkto  
8I<LZ{a10  
2个以上参数的bind可以同理实现。 oH1]-Nl$  
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。 ~}g) N  
s)}EMDY  
十一. phoenix l 9bg  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: 4%*`' o$_  
"O<TNSbrC  
for_each(v.begin(), v.end(), S4D~`"4 $/  
( yX1OJg[s,  
do_ )NnkoCNeE  
[ 9d8U@=  
  cout << _1 <<   " , " (|sqN8SbA  
] r<pt_Cd  
.while_( -- _1), Y0g6zHk7  
cout << var( " \n " ) k(dNHT  
) b X4]/4%  
); Am=O-; b'8  
w"AO~LF  
是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧: B+lnxr0t  
首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor lFD/hz7lc  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 #Kt5+"+7  
那么我们就照着这个思路来实现吧: 5Eu`1f?  
<^"0A  
s=1w6ZLD  
template < typename Cond, typename Actor > M [6WcH0/T  
class do_while PY[!H<tt  
  { e89IT*  
Cond cd; z6'l" D'h  
Actor act; YiC_,8A~  
public : A2"$B\j1  
template < typename T > rQ&F Gb  
  struct result_1 5mg] su&#  
  { .2/W.z2  
  typedef int result_type; @.l?V6g9T  
} ; ,e+S7 YX  
V?4G~~F  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} ?Bsc;:KF  
A~#w gLGn  
template < typename T > qQe23,x@5  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const Bu#\W  
  { L%fJH_$_s  
  do +6\1 d5  
    { nj7\vIR7  
  act(t); zwdi$rM5  
  } -4t!k Aw`  
  while (cd(t)); ?o_ D#gG*  
  return   0 ; ])mYE }g  
} ,dSP%?vV  
} ; z+X DN:  
5db9C}0  
FWuk@t[<O  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). SAN/ fnM  
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。 v9l|MI15V  
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。 CO"Nv  
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。 _A=Pr _kN  
下面就是产生这个functor的类: );*#s~R  
BYXMbx  
_2nNCu (  
template < typename Actor > S01 Bc  
class do_while_actor L=<{tzTc  
  {  H+Se  
Actor act; "yc@_+"\+  
public : [:bYd}J  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} lwp(Pq  
75RQ\_zDu  
template < typename Cond > p$zj2W+sN  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; KU)~p"0[6]  
} ; y<*/\]t9L[  
c_)lTI4  
F!~oJ  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 T`SpIdzB.  
最后,是那个do_ i2 m+s;  
-aF\ u[b  
[E4#|w  
class do_while_invoker VXIB9 /*i  
  { ?;?$\ b=  
public : 'I1^70bB  
template < typename Actor > 9zD^4j7  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const 7W `gN[*  
  { t+m ug  
  return do_while_actor < Actor > (act); ahqsbNu1  
} 3Fl!pq]  
} do_; Q:sw*7"F  
} 2P,Z6L  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? 9ld'SB:#  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 PxiJ R[a  
最后来说说怎么处理break和continue }='1<~0  
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。 tP]-u3  
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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