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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda =j~vL`d2]  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 a;h.I}*]  
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, |[W7&@hF  
ccY! OSae  
:Ldx^UO  
0@tN3u?dx  
  class filler v;o/M6GL5  
  { MJM<  
public : *~\R0ddz  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} [e`e bn[C  
} ; )>]@@Trx  
YHOo6syk  
M~ku4ZP  
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: 0a}a  
@~CXnc0  
P;U(2;9 N  
)Y &RMYy  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); I /z`)  
fc<~R  
>]<4t06D  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 UJiy] y  
!dV2:`|+  
@#2KmM~I  
xO{$6M3-~  
二. 战前分析 z=6zc-$y 9  
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。 !T"jvDYH  
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 IwVdx^9  
H(gETRh  
 ae>B0#=  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); `LOW)|6r`  
  /* --------------------------------------------- */ sXwa`_{  
vector < int *> vp( 10 ); F #)@ c  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); '\% Kd+k  
/* --------------------------------------------- */ E}g)q;0v|2  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); @q"HZO[  
/* --------------------------------------------- */ y#{v\h Cz  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); _KJ!C!  
  /* --------------------------------------------- */ `kYcTFk  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); s3[\&zt  
/* --------------------------------------------- */ se@ ?:n1)  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); |" ag'h  
U[{vA6  
V [Wo9Y\  
a7}O.NDf  
看了之后,我们可以思考一些问题: yHf:/8Z  
1._1, _2是什么? ~7>D>!!  
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。 O_ d[{e=5`  
2._1 = 1是在做什么? g `(3r  
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。 c<ORmg6  
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。 dwqR,|  
\IP 9EFA  
uH |:gF^  
三. 动工 P?hB`5X  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: %W^Zob  
?k^~qlye  
?UV|m  
b ;>?m  
template < typename T > ML.|\:r*  
class assignment Nj{;  
  { 0{(5J,/BF  
T value; oTg 'N  
public : dC>(UDC  
assignment( const T & v) : value(v) {} ,Bs/.htQj  
template < typename T2 > tz9"#=}0  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } tu's]3RE  
} ; 4hx4/5[^  
6 w4HJZF~  
)lU9\"?o  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 o]DYS,v  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment 30W.ks5(  
CrB4%W:{  
g&rz*)|/  
NwN3T]W  
  class holder @77+K:9I 7  
  { g?N^9B,$2  
public : t=fr`|!  
template < typename T > Zi}j f25  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const E:y^= Y  
  { !j/54,  
  return assignment < T > (t); -TS5g1  
} ,AH2/^:%c  
} ; mNOx e  
XXA.wPD-  
0ev='v8?  
由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上: av bup  
j&[u$P*K  
  static holder _1; ~KczP1p  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 pM9M8d  
]app9  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); ji C2B  
而不用手动写一个函数对象。 " u)e,gu  
$Lz!04  
=fJ  /6  
&$ fyY:<\  
四. 问题分析 WWTRB +1>  
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。 Y+h ?HS  
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。 f!F5d1N  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 1\J9QZX0  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 i>KgkRZL#  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 P#}vi$dZ  
<}G/x*N  
五. 问题1:一致性 rv c%[HfW;  
首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?| 1DlXsup&?#  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 vX_;Y#uD  
?R_fg  
struct holder A b+qLh&?  
  { S`Z[MNY  
  // NA$%Up  
  template < typename T > 6xFchdMG{m  
T &   operator ()( const T & r) const Dutc#?bT  
  { I|wC`VgB  
  return (T & )r; B`YD>oCN  
} CwD=nT5`  
} ; -2j[;kgt}  
s4j]kH  
这样的话assignment也必须相应改动: ~x^Ra8A  
9&{z?*  
template < typename Left, typename Right > Vha,rIi  
class assignment sL,|+>7T^M  
  { -EP(/CS!  
Left l; RL[F 9g  
Right r; xo4lM  
public : [+L!c}#  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} RKZBI?@4  
template < typename T2 > i-9W8A  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } egAYJK-,!  
} ; qcC(#0A>  
!<out4Mz"  
同时,holder的operator=也需要改动: ,~/WYw<o  
_ ^'QHWP  
template < typename T > (*kKfg4Wj  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const nd$92H  
  { luW"|  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); uw/N`u  
} 4C )sjk?m  
Ly z8DwZ  
好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。 U'u_'5 {  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 ~NB|BwAh  
iRx`Nx<@  
return l(rhs) = r; 0+&K;  
在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。 hhz#I A6,  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: ss6{+@,  
&DjA?0`J  
template < typename Tp > bk&kZI.D  
class constant_t ,f@j4*)  
  { lI~8[[$xd  
  const Tp t; O{\%{XrW  
public : W>qu~ak?x  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} $@l=FV_;  
template < typename T > yo8mfH_,  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const ?op;#/Q(  
  { \4>w17qng  
  return t; eSHsE 3}h  
} <Mu T7x-  
} ; xel|,|*Yq  
5V~vND* s  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 x$t2Y<_  
下面就可以修改holder的operator=了 *3]2vq  
Kz z/]  
template < typename T > e*}:t H  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const ysPm4am$  
  { l*{Bz5hc  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); zhbSiw  
} S}cR+d1}h  
hk$I-  
同时也要修改assignment的operator() O hRf&5u$  
g7^|(!Y%  
template < typename T2 > !D?(}nag  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } YQtq?&0Ct  
现在代码看起来就很一致了。 n 83Dt*O  
lr[T+nQ  
六. 问题2:链式操作 i8p$wf"aW  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 m#R"~ >  
其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。 Qv g_|~n  
事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。 MK1#^9Zr  
比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。 sSc~q+xz  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct 'p78^4'PL  
)Gk?x$pY@  
template < typename T > PVIZ Y^64  
struct result_1 q[+ h ~)  
  { )wXE\$  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; ti$60Up  
} ; u+ hRaI;v  
.C &kWM&j  
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: <lNNT6[/r  
hS*&p0YV~M  
template < typename T > ]Yf^O @<<>  
struct   ref cM CM>*X  
  { x^ `IZ{!  
typedef T & reference; !* KQ2#e  
} ; ExN $J  
template < typename T > ,0ilNi>  
struct   ref < T &> &5.J y2hO]  
  { 3,`M\#z%K  
typedef T & reference; +0j{$MPZ  
} ; Zy.A9 Bh~  
8)1=5 n  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: wt;`_}g  
N-t"CBTO  
template < typename T > N=7iQ@{1   
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const s diWQv  
  { mq:WBSsV  
  return l(t) = r(t); US=K}B=g  
} K :kb&W  
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_%,JD  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 SAj#+_db  
6k![v@2R  
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 xB[W8gQ6fa  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: 5`$!s17  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 XA(.O|VZ  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。  (:o:_U  
最后的布局是: PIXqd,  
                Add "FhC"}N  
              /   \ k}I65 ^l#  
            Divide   5 H+-x.l`  
            /   \ GN Ewq$  
          _1     3 ~7PiIky.  
似乎一切都解决了?不。 isdNW l  
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。 <RpTk*Yo^=  
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。 MX?UmQ'  
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: AAW] Y#UwW  
s;E(51V<>  
template < typename Right > W}"tf L8  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const y\(xYB>T  
Right & rt) const e M5-v-  
  { n%G[Y^^,  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); G@Sqg  
} \jV2":[% c  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 9<iM2(IW{  
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。 MxUbx+_N  
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。 ?.uhp  
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。 m #G,m  
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。 ssS"X@VZ \  
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? 08{^Ksg  
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: g kV`ZT9  
[s\8@5?E  
template < class Action > c0HPS9N\  
class picker : public Action ^$C&{%  
  { :VWN/m  
public : MK@rx6<9  
picker( const Action & act) : Action(act) {} jJNl{nyq  
  // all the operator overloaded 6uKth mr  
} ; (d@(QJ  
:?LNP3}  
Picker<T>继承自T,唯一的作用就是给T添加上了各种操作符的重载函数。 {Rb;1 eYj  
现在所有参与行动的functor都要套上一层picker, _1被声明为 picker<holder>, 并且holder中所重载的操作符除了operator()之外全部被移到了picker内。而picker中的操作符重载的返回的functor也必须套上一个picker: )m+O.`x  
t#8QyN  
template < typename Right > ZMr[:,Jp  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const EkRx/  
  { 1Y;.fZE  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); isy[RAP<  
} =R 4]Kf  
o2bmsnXQ  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > hO{&bY0  
使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。 B2*>7 kc_s  
n @R/zy  
template < typename T >   struct picker_maker +-SO}P  
  { wtfH3v  
typedef picker < constant_t < T >   > result; D| <_96_m  
} ; #G?#ot2o  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > (UhJ Pco"  
  { %.wR@9?  
typedef picker < T > result; Q9h=1G\K  
} ; 5} <OB-9  
E(_k#X  
下面总的结构就有了: 'vu]b#l3  
functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。 ZZwIB3sNhf  
picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。 zBwqIJfM  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 V@s93kh  
至此链式操作完美实现。 ,)!%^ ~v  
F|/6;&*?M  
;@Z1y  
七. 问题3 7lAJ 0  
如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。 W"pHR sf  
=sv?))b`  
template < typename T1, typename T2 > Nu3IYS5&  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const T-GvPl9ZJw  
  { <n2'm  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2);  b{)kup  
} Anpp`>}N  
6I=xjgwvf  
很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2: . XbDb  
fF>hca>  
template < typename T1, typename T2 > i92Z`jiR  
struct result_2 ]N0B.e~D  
  { ) ?B-en\  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; " W{rS4L  
} ; v$x)$/]n  
QmGK! H>3  
显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢? l Le&q  
这个差事就留给了holder自己。 "'+C%  
    "X._:||8  
U(x$&um(l  
template < int Order > m@*aA}69  
class holder; e]ST0J"  
template <> \fSruhD  
class holder < 1 > vN@04a\h  
  { v0(}"0  
public : VKu_ l  
template < typename T > !>!jLZ0  
  struct result_1 ubsv\[:C  
  { g`C"t3~%S  
  typedef T & result; =B'Yx  
} ; i$}G[v<4  
template < typename T1, typename T2 > )+hJi/g  
  struct result_2 _8-1wx  
  {  5T9[a  
  typedef T1 & result; q o-|.I  
} ; uh#E^~5S  
template < typename T > a #s Nd  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const <;>k[P'  
  { [; $:Lr  
  return (T & )r; I7SFGO  
} |HJ`uGN<b  
template < typename T1, typename T2 > ) k[XO  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const `WxGU  
  { N>sT@ > )  
  return (T1 & )r1; U UtS me  
} qz Hsqlof  
} ; J8@+)hn  
`:m=rT_  
template <> QkTU@T6>o  
class holder < 2 > [I'q"yRu]i  
  { 1|G5 W:  
public : p14$XV  
template < typename T > k%-UW%  
  struct result_1 H15!QxD#  
  { &`>dY /Y  
  typedef T & result; p<Tg}fg  
} ; GMLx$?=j  
template < typename T1, typename T2 > yDe*-N\'W  
  struct result_2 L"?4}U:  
  { L8zMzm=-  
  typedef T2 & result; x 2l}$(7  
} ; N>P" $  
template < typename T > kf~>%tES]  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const EL2z&  
  { 2JeEmG9  
  return (T & )r; [!} uj`e  
} B%))HLo'  
template < typename T1, typename T2 > (U.VCSn  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const nHfAx/9!  
  { h]|2b0  
  return (T2 & )r2; i1b3>H*3  
} ,y/m5-D!  
} ; &@2`_%QtA  
@Y(7n/*  
_$HCNFdh  
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> >。 ogdAJw6 9  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: h4ghMBo%  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: AI9=?X<kh  
-A:'D8o#f  
return l(i, j) = r(i, j); Kl(u~/=6  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) ~aL?{kb+  
(\%+id|/q@  
  return ( int & )i; lfw BUb  
  return ( int & )j; v"J|Ebx  
最后执行i = j; cj[%.M5iBA  
可见,参数被正确的选择了。 H66~!J0;a  
oK"#*n  
A v/y  
[f$pq5f='  
&mA{_|>  
八. 中期总结 z^%`sUgP  
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: RcI0n"Gi_  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 %V!!S#W  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 :O;uP_r9  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor j{/wG::  
=_2(S6~  
N$Tzxs  
]tbl1=|  
}k8&T\V!  
wG22ffaki  
九. 简化 oOQ0f |MGp  
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。 ]ddL'>$c$  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 L'>0E(D  
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: ^c sOXP=Yp  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 BT5~MYBl  
  +-*/&|^等 kh>i#9Ie  
2. 返回引用。 '}P$hP_d  
  =,各种复合赋值等 R_:-Z .  
3. 返回固定类型。 h#|Ac>fz  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) a-5#8  
4. 原样返回。 gkx<<)y l  
  operator, -N2m|%B  
5. 返回解引用的类型。 -PiZvge  
  operator*(单目) ZQ#AEVI,  
6. 返回地址。 cW^u4%f't'  
  operator&(单目) q&wv{  
7. 下表访问返回类型。 ~~WX#Od*$  
  operator[] %BRll  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 6b4]dvl_  
  operator<<和operator>> elP#s5l4  
:Ui'x8yt  
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。 H<`7){iG  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: o1<Z; 2#  
Xkp`1UTH  
template < typename Left > _#o75*42tT  
struct value_return r9^~I  
  { TIP H#W:v  
template < typename T > jouT9~[L'  
  struct result_1 T\T>\&nY+|  
  { 7I{rhA  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; CH=k=)() ]  
} ; Ng1[y4R}  
-$y/*'  
template < typename T1, typename T2 > O'W[/\A56M  
  struct result_2 -/6Ms%O  
  { 5 |oi*b  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; yrrP#F  
} ; Y2y = P  
} ; BUEV+SZ4  
mDIN%/S'  
=$vy_UN  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait RsP^T:M}$  
95  X6V  
下面我们来剥离functor中的operator() fu`|@S  
首先operator里面的代码全是下面的形式: brt` oR  
Cqw`K P  
return l(t) op r(t) J`A )WsKkb  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) xgB-m[Xi  
return op l(t) ' C1yqkIa`  
return op l(t1, t2) K6oQx)|  
return l(t) op A)o%\j  
return l(t1, t2) op f<2<8xS  
return l(t)[r(t)] G%fNGQwT  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] K db:Q0B  
^g N?Io  
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: _VAX~Y]  
单目: return f(l(t), r(t)); ltG|#(  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); k|_LF[*Z  
双目: return f(l(t)); ^9*Jz{e  
return f(l(t1, t2)); SV_b(wP9  
下面就是f的实现,以operator/为例 I~U;M+n*y  
14rX:z  
struct meta_divide [c#?@S_  
  { 5!^?H"#c  
template < typename T1, typename T2 > \ >|:URnD  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) iJ~e8l0CA  
  { Q!}LtR$  
  return t1 / t2; $T}Dn[.  
} % KmhR2v  
} ; )u_[cEJHO  
]AdL   
这个工作可以让宏来做: jD'$nKpg  
W q>qso  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ -VRKQNT  
template < typename T1, typename T2 > \ $t42?Z=N&z  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; eop7=!`-~~  
以后可以直接用 C2Af$7c  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) 6ALUd^  
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 AG<TY<nqL  
(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。。。) \"hP*DJ"  
r#' E;Yx  
Fpf-Fa-K\b  
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 .ID9Xd$fky  
%(n^re uP  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > C*,PH!$k  
class unary_op : public Rettype _8nT$!\\  
  { +h? z7ZY^  
    Left l; _f~m&="T!  
public : iQ_^MzA  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} } {m.\O  
g|V0[Hnq6  
template < typename T > YXjWk),  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const TP&&' 4?D1  
      { 5iP{)  
      return FuncType::execute(l(t)); v?(9ZY]  
    } &IgH]?t  
>qjV(_?F-  
    template < typename T1, typename T2 > [i)G:8U  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 9jTm g%  
      { 5!^DKyw:  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); RI64QD  
    } 1q;r4$n  
} ; QF`o%mI  
uNRT@@oCq  
/:@X<  
同样还可以申明一个binary_op Luu.p<   
#sp8 !8|y  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > Pi:=0,"XOp  
class binary_op : public Rettype xSoXf0zq:  
  { `tZ`a  
    Left l; /QCyA%y  
Right r; 2w? 5vSv  
public : OLM}en_L  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} 0] $5jW6]  
?3+>% bO  
template < typename T > :*{\oqFn~$  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const _Zs]za.#)|  
      { gdfG3d$4  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); *Me{G y  
    } GLIP;)h1  
sOLR*=F{  
    template < typename T1, typename T2 > &24z`ZS[w6  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const v&*}O  
      { %R [X_n=  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); 9,zM.g9Qv  
    } K+s xO/}h  
} ; 8cyC\Rs  
0ge^p O\Z  
d8Kxtg Y  
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 =C.WM*='  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 =3Hv  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) Um'r6ty  
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。 !4l\*L  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! :Y;\1J<b1  
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。。。 LQrm/)4bF5  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 Ghpk0ia%d  
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) eEG]JH  
下面是修改过的unary_op gELb(Y\ak  
<"XDIvpc%L  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > F"M$ "rC]  
class unary_op z7P] g C$\  
  { =q-HR+  
Left l; Rr>h8Ni <  
  hPHrq{YZ  
public : Du2v,n5@  
!HP/`R  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} P?P))UB5  
Ho:X.Z9A^  
template < typename T > !1\j D  
  struct result_1 T{%'"mm;  
  { dECH/vJ^  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; HGjGV]N5  
} ; a \PvRW*I  
.wfN.Z  
template < typename T1, typename T2 > Z*rA~`@K6  
  struct result_2 d@72z r  
  { ^BFD -p  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; 0fTEb%z8  
} ; (\6R"2  
dnP3{!"b  
template < typename T1, typename T2 > on q~wEr  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const cOr@dUSL  
  { SAEV "  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); 32sb$|eQq  
} $q6'VLPo  
s*B-|  
template < typename T > Kc:} Ky  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const %g>{m2o  
  { PNbs7f  
  return OpClass::execute(lt(t)); f1RfNiW.  
} /:}z*a  
ohA@Zm8O  
} ; c.\J_^  
fii\&p7z  
-^JGa{9*  
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 *I}_B\kY  
好啦,现在才真正完美了。 D@ji1$K  
现在在picker里面就可以这么添加了: i Y2%_b!5  
z4nVsgQ$  
template < typename Right > !r8Jo{(pb  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const KrFV4J[  
  { a;A&>Ei}  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); oEWx9c{~$  
} 2F[;Z*&  
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。 V!S B9t`E  
Z)U#5|sf  
;')T}wuq  
0CD2o\`8  
G"BoD5m  
十. bind X&<#3n  
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。 d%istFL)  
先来分析一下一段例子 L^`oJ9k!  
995^[c1o6  
,K'}<dm|x  
int foo( int x, int y) { return x - y;} Lu~e^Ul   
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 e<p_u)m  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 S %"7`xl  
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。 )pVxp]EI  
我们来写个简单的。 iK"j@1|  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: `f^`i~c\  
对于函数对象类的版本: n]B)\D+V^  
sv^; nOAc  
template < typename Func > mP)<;gm,  
struct functor_trait pr-{/6j6  
  { QsmG(1=  
typedef typename Func::result_type result_type; L#e|t0'#  
} ; .~5cNu'#m  
对于无参数函数的版本: K6 ,5C0  
Mdh(Mp(w  
template < typename Ret > _OF 8D  
struct functor_trait < Ret ( * )() > (WW,]#^  
  { "gCSbMq(Vq  
typedef Ret result_type; B(MO!GNg=  
} ; nDvny0^a  
对于单参数函数的版本: ]sjOn?YA+  
2="C6 7TK  
template < typename Ret, typename V1 > 'FBvAk6  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > J<_&f_K0]  
  { LwUvM  
typedef Ret result_type; (D8'qx-M  
} ; !qH=l-7A  
对于双参数函数的版本: MjU>qx::  
{kJ[)7  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > XEZ6%Q_  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > $Mx.8FC +  
  { 'q[V*4g  
typedef Ret result_type; \]J" e%  
} ; pAmTwe  
等等。。。 U gB  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy B`hxF(_p/  
LFSOHJj  
template < typename Func > su=.4JcK  
struct func_return 9GZF39w u  
  { "0L@cOyG  
template < typename T > /]xd[^  
  struct result_1 j.C C.[$g  
  { YA^9, q6u?  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; CSU>nIE0  
} ; $zCUQthL@  
{uj9fE,)  
template < typename T1, typename T2 > j )F~C8*  
  struct result_2 W,agP G\+  
  { rMlbj2T  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; v%aD:%wlY@  
} ; 5<w0*~Z d~  
} ; o7 !@WOeZ3  
,iPkx(  
GZ'hj_2%<  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 <6apv(2a  
g6W.Gl"5\w  
template < typename Func, typename aPicker > y+ :<  
class binder_1 "E2 g7n&  
  { . ~|^du<X  
Func fn; 0t4i'??  
aPicker pk; N&>D/Z;"  
public : QW2% Gv:  
\iVYhl  
template < typename T > Eun%uah6c  
  struct result_1 r9vC&pWZ  
  { <1jiU%!w  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; 2N,*S   
} ; G8oQSo;D  
\+Cp<Hv+  
template < typename T1, typename T2 > xD lC]loi7  
  struct result_2 :,VyOmf  
  { K->p&6s  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; hcaH   
} ; %)aDh }  
xEiW]Eo  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} xU rfH$$!`  
ac&tpvij  
template < typename T > wOk:Q4OjL  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const Yp ? 2<  
  { |R[m&uOib  
  return fn(pk(t)); YT:5J%"  
} .HtDcGp  
template < typename T1, typename T2 > 2C8M1^0:Z  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const vOP[ND=T  
  { *@Qt*f  
  return fn(pk(t1, t2)); v^E5'M[A  
} oL6_Ya  
} ; 3> fuH'=  
ja>Tnfu  
nEn2!)$  
一目了然不是么? c&_3"2:  
最后实现bind gh 0\9;h  
/V*eAn8>  
[}AcCXg`L  
template < typename Func, typename aPicker > 3?}SXmA'@  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) |F=^Cu,  
  { O>>8%=5Q  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); yi%B5KF~Al  
} 7xd}J(l  
&`%C'KZ  
2个以上参数的bind可以同理实现。 7v:;`6Jb  
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。 %Mu dc  
{"y 6l  
十一. phoenix A P\E  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: !kz\ {  
k4l72 'P  
for_each(v.begin(), v.end(), `150$*K&B  
( }ps6}_FE  
do_ l:[=M:#p  
[ Gce_gZH7{  
  cout << _1 <<   " , " j"dbl?og  
] < <xJ-N  
.while_( -- _1), e'?(`yW>  
cout << var( " \n " ) {oZ]1Qf_  
) [zfGDMG&  
); KVntBe]I  
NSkI2>+P  
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: P6?Q;-\q0  
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 w7W-=\Hvh  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 #nd,cn  
那么我们就照着这个思路来实现吧: _8`|KY  
8_ LDS  
r#j*vO '  
template < typename Cond, typename Actor > &vn9l#\(  
class do_while cP Y^Bf5)  
  { v ;A  
Cond cd; I[|I\tW  
Actor act; ["7}u^z@<+  
public : <*\J 6:^n  
template < typename T > _\<M58/z  
  struct result_1 +l#2u#e  
  { !`WuLhB`  
  typedef int result_type; .6hH}BM  
} ; Mu%'cwp$  
4H:WpW*r  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} -_}EQ9Q  
o]j*  
template < typename T > +1y#=iM{  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const {xr]xcM'b  
  { F,bl>;{[{  
  do t>[r88v  
    { )>/c/ B  
  act(t); OwEz( pj@  
  } pqe tYu  
  while (cd(t)); GB=q}@&8p  
  return   0 ; e'`oisJU?q  
} Uwp +w  
} ; QJ /SP  
+EB# #  
bODl q  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). 7PMZt$n  
代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。 y{N9.H2  
其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。 x0d+cSw  
因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。 TQou.'+v  
下面就是产生这个functor的类: 2*M*<p=v  
|); >wV"  
UdGoPzN  
template < typename Actor > GxkG$B  
class do_while_actor LWI~m2  
  { @FTi*$Ix  
Actor act; D)_Ei'+*l  
public : dd$N4&  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} {G}HZv%S U  
,uv$oP-  
template < typename Cond > Q@8[ql1l  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; >W;i2%T  
} ; =T-w.}27O  
u!i5Q  
lm|`Lh-  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 r>Ln*R,9D  
最后,是那个do_ gY9"!IVe+  
l;.BlHyu  
B4}XK =)  
class do_while_invoker q :bKT#\  
  { c&++[  
public : (yP55PC O$  
template < typename Actor > 3\{Sf /#  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const x3Ud0[(  
  { kslN_\   
  return do_while_actor < Actor > (act); ;i9CQ0e ?  
} a5-\=0L~  
} do_; }$-VI\96  
_#C}hwOR>X  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? Xo`1#6xsE  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 AJT0)FCpR  
最后来说说怎么处理break和continue ,<1*  
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。 6"7qZq  
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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