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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda O~P1d&:L  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 yV.E+~y  
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, CU`yi.)T{  
]9A@iA  
SH ow~wxw  
xVnk]:c  
  class filler ) t#>fnN  
  { ]`+J!G,  
public : "5wer5? t  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} Ty&Ok*  
} ; ,vcg%~-  
y,/Arl}yc  
1`& Yg(  
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: JX)%iJq#  
wjzR 8g0bQ  
fvE:'( #?  
n=F|bW  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); <Jc :a?ICe  
%VH{bpS|i:  
?z pN09e  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 0 k (su  
8el\M/u{  
q 3nF\Me0  
l/i7<q  
二. 战前分析 ?+P D?c7  
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。 0PP5qeqN2n  
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 H@uDP  
-prc+G,qyp  
%|izt/B  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); DS| HN  
  /* --------------------------------------------- */ XG!s+ShFV  
vector < int *> vp( 10 ); :aHLr[%Mz  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); TC* 78;r  
/* --------------------------------------------- */ >OxSrc@A  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); ).$q9G  
/* --------------------------------------------- */ ,&F4|{  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); EP'I  
  /* --------------------------------------------- */ < $>Jsv  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); zz m[sX}  
/* --------------------------------------------- */ x{_3/4  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); q)f-z\  
Y=5}u&\   
WU +OS(  
k.n-JS  
看了之后,我们可以思考一些问题: }lQ`ka  
1._1, _2是什么? $ S'~UbmYU  
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 o4O CF2  
2._1 = 1是在做什么? 7[I%UP  
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。 '$0~PH&  
Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。 S x0QPX  
8! X K[zL  
ExxD w_VGT  
三. 动工 0!tw)HR%  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: eEmuE H@X  
'DdR2  
WV&grG|  
V4 8o+O  
template < typename T > uGz>AW8a3  
class assignment vuoD~=z  
  { #qDMUN*i  
T value; (:r80:  
public : %~rXJrK  
assignment( const T & v) : value(v) {} @b3jO  
template < typename T2 > cii! WCu  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } 5fvY#6;  
} ; X3zpU7`Av+  
0`Hr(J`F  
%8c2d  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 M "\j7(  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment |r<#>~*  
+t7n6  
?,z/+/:  
_O;2.M%@  
  class holder hd N[wC]  
  { 231,v,X[  
public : vp4NH]fJ  
template < typename T > EQ%,IK/  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const De`p@`+<#~  
  { ZW@%>_JR]  
  return assignment < T > (t); z@Uf@~+U  
} iOrpr,@  
} ; `Kb"`}`_vm  
[k{2)g  
b^^ .$Gu  
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:  3PUyua'  
c]PG5f xf  
  static holder _1; jnIf (a  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 %f1>cO9[  
)WH;G:$&"  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); *-`-P  
而不用手动写一个函数对象。 [ BZA1,  
Ka/*Z4"  
d1BE;9*/7  
~5]%+G  
四. 问题分析 <,+nS%a  
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。 "pMx(  
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。 hF^y4v|5  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 13aj fH  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 yOswqhz  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 Yaix\*II  
l|j}Ggen  
五. 问题1:一致性 yp?a7t M  
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?| %DhM}f  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 uA;vW\fHr  
C8W4~~1S  
struct holder JU3to_Io  
  { 73kU\ux  
  // $!v:@vNMs  
  template < typename T > 11YpC;[o  
T &   operator ()( const T & r) const eufGU)M  
  { b <z)4  
  return (T & )r; h/pm$9A  
} >m+Fm=  
} ;  /C   
D^ )?*(  
这样的话assignment也必须相应改动: !]C=5~B BI  
8)bqN$*h  
template < typename Left, typename Right > gT{WH67u  
class assignment W )jtTC7  
  { k9m9IE"9=$  
Left l; \'CA:9V}  
Right r; "I,=L;p  
public : Xrr3KQaK&  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} H&So Vi_V  
template < typename T2 > o2rL&  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } D~b_nFD  
} ; ;Q>+#5H6F8  
Ox%p"xuP,  
同时,holder的operator=也需要改动: (sqI:a  
}l7@:ezZZ7  
template < typename T > :^rt8>~  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const N~|Z@pU"  
  { X" Upml  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); ybU_x  
} c^1tXu|&  
B+2E IaI  
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。 @hwe  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 )skz_a}]8  
BcxALRWE  
return l(rhs) = r; b'%)?{E  
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。 I7XJPc4}   
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: ?egZkg=U  
ZxB7H{  
template < typename Tp > "'74GY8,  
class constant_t 4o|<zn  
  { UvF5u(o  
  const Tp t; F1u2SltR  
public : '.{_ 7U  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} Tfp^h~&u  
template < typename T > /m|U2rrqb  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const 7S2"e[-x  
  { T#.pi@PF>  
  return t; i:60|ngK  
} fj97_Q=  
} ; 2EiE5@  
{s>V'+H(F  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 '81c>qA  
下面就可以修改holder的operator=了 SS6K7  
Mp?L9  
template < typename T > GK=b  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const +_1sFH`  
  { 2ElZ&(RZJF  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); IictX"3lh  
} \}71p zw(  
3X%h?DC  
同时也要修改assignment的operator() an2Yluc;  
<q&4Y+b  
template < typename T2 > 8d7 NESYl  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } ^[6el_mj  
现在代码看起来就很一致了。 ..7 "<"uH  
^^B~v<uK  
六. 问题2:链式操作 GH \ Sy  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 =O3)tm;  
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。 :-Ml?:0_X  
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。 [@_W-rA  
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。 .(99f#2M:  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct d7S?"JpV  
&y&HxV  
template < typename T > m/3,;P.6  
struct result_1 #$ 4g&8  
  { `|2g &Vn  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; 14DhJUV"b  
} ; 8Si3 aq3  
2ck0k,WP  
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: ]\y]8v5(  
(H8JV1J  
template < typename T > !/e*v>3u&  
struct   ref NFyKTA6  
  { GOOm] ]I  
typedef T & reference; @b!W8c 6  
} ; *-*SCA`E^=  
template < typename T > ]$=#:uf  
struct   ref < T &> x4K A8  
  { V8Ri2&|3  
typedef T & reference; c\;_ jg  
} ; 1 obajN  
 C TKeY  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: ]iMqIh"  
Z~].v._YV)  
template < typename T > pI_dV44W  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const adPd}rt;  
  { _F5*\tQ  
  return l(t) = r(t); ( k,?)  
} 0xY</S  
可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。 pzZ+!d  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 9Dbbk/j|  
JT&RaFX  
有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么 >}:  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: 1m5*MY  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 3W%j^nM  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 l 0U23i  
最后的布局是: 4fL`.n1^  
                Add g^^pPV K_  
              /   \ 7pou(U  
            Divide   5  md,KRE  
            /   \ 9s1^hW2%Q  
          _1     3 7Ie=(x8):  
似乎一切都解决了?不。 *%Fu/  
你可以想象一下一个完整的Lambda库,它必然能够重载C++几乎所有的操作符。假设其重载了10个操作符,那么至少会有10个代表这些操作符的functor类。大体上来讲,每一种操作符所对应的functor都应当能够由链式操作产生别的任意一种操作符所对应的functor。(例如:*_1 = 2既是由operator*的functor产生operator=的functor)。可想而知这样一共能产生10*10=100种产生方式。这是对编码的一个大挑战。 %lD+57=  
如何简化这个问题呢?我们不妨假定,任意一种操作符的functor,都能够产生任意一种操作符的functor,这样,每一种操作符的functor都拥有一样的产生方案。如果某种转换确实是不合法的(例如:A/B=C无论如何也不可能合法),那么在试图产生新functor的时候会出现编译错误。幸好C++的模版是如果不使用就不编译的,因此这种编译错误不会干扰到正常的使用,这正是我们所要的。 txvo7?Y*4  
OK,我们的方法呼之欲出了。既然所有的functor都具有一样的产生方案,那么不如大家都不要实现,等到最后统一的在所有的functor里面加上这么一系列的产生代码吧。例如,如果要添加从某functor XXX到operator=的functor的产生代码: ia(`3r  
|Sm/s;&c6  
template < typename Right > ]6F\a= J  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const Au6Y]  
Right & rt) const .)SR3?   
  { CW2)1%1iz  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); 9VanR ::XX  
} `ZbFky{  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 2$ &B@\WY  
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。 lu8*+.V  
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。 p{}4#+-<#H  
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。 A$]s{`  
除了宏之外还可以用的方式就是继承。我们可以写一个类叫做picker,该类实现了所有的如上的产生函数。然后让所有的functor继承自它。 Q'qX`K+@`  
且慢,也许立刻就有人跳出来说:这样的话那个XXX怎么写呢?这样不是会导致循环依赖么?这样不是会有downcast么? -QwH|   
正解,让picker做基类确实不是一个好主意。反过来,让picker继承functor却是一个不错的方法。下面是picker的声明: X`1R&K;z^  
uaz!ze+  
template < class Action > VFzIBgJ3  
class picker : public Action p!5'#\^f  
  { )XHn.>]nc  
public : Lx tgf2r  
picker( const Action & act) : Action(act) {} ^,,}2dsb>  
  // all the operator overloaded R8_I ASs  
} ; i(_A;TT6  
GGf<9!:  
Picker<T>继承自T,唯一的作用就是给T添加上了各种操作符的重载函数。 Le:(;:eL>t  
现在所有参与行动的functor都要套上一层picker, _1被声明为 picker<holder>, 并且holder中所重载的操作符除了operator()之外全部被移到了picker内。而picker中的操作符重载的返回的functor也必须套上一个picker: N/ f7"~+`  
6]4#8tR1_  
template < typename Right > /M+Du,  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const +VNk#Z i  
  { =~k c7f{  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); 9?8PMh.  
} U`lK'..  
tU5uL.( O  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > dt^h9I2O  
使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。 fvcS=nRQv  
?^M,Mt  
template < typename T >   struct picker_maker *yaS^k\  
  { y$_@C8?H  
typedef picker < constant_t < T >   > result; &!OEd ]  
} ; *ziR&Fr!  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > yIrJaS-  
  { eZaSV>27  
typedef picker < T > result; 'E+"N'M|  
} ; bMGn&6QiP[  
y)U ?.@  
下面总的结构就有了: #c5jCy}n  
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。 Xl$, f`f~  
picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。 wapSpSt  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 }f]Y^>-Ux  
至此链式操作完美实现。 :8!RGtn  
5nUJ9sqA  
|K"Q>V2y  
七. 问题3 ZZ7qSyBs?  
如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。 M `^[Y2 c  
i'7+ ?YL  
template < typename T1, typename T2 > D:;idUO  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const LP=j/qf|  
  { d 8DU[p  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); ](A2,F 9(U  
} T*f/M  
>WIc"y.  
很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2: m3gv %h  
'gvR?[!t  
template < typename T1, typename T2 > X!p`|i  
struct result_2 ocFk#FW  
  { SkE<V0  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; Aeb(b+=  
} ; XzHR^^;u"*  
#3QPcoxa  
显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢? qD4]7"9  
这个差事就留给了holder自己。 iN[x *A|h  
    oojl"j4  
68Gywk3]=u  
template < int Order > _ i}W1i  
class holder; l2qvYNMw  
template <> d51'[?(  
class holder < 1 > EU%,tp   
  { 1|(Q|  
public : !: ^q_q4  
template < typename T > 3o%vV*  
  struct result_1 <;6{R#Tuh  
  { {]< G=]'  
  typedef T & result; "FWx;65CR  
} ; ,|{`(y/v  
template < typename T1, typename T2 > p 1'l D  
  struct result_2 ,^1zG  
  { BVw2skOT  
  typedef T1 & result; RZzHlZ  
} ; ujZ`T0  
template < typename T > bI55G#1G  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const _cX}!d!j  
  { @"-\e|[N  
  return (T & )r; y:W6;R  
} V0=%$tH  
template < typename T1, typename T2 > ];OvV ,*  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const gvA}s/   
  { -2M~KlYl  
  return (T1 & )r1; S^eem_C  
} y|2<Vc  
} ; x,!Dd  
(?fU l$q\  
template <> <X:JMj+  
class holder < 2 > }l|S]m!  
  { kh5a>OX  
public : #$I@V4O;#  
template < typename T > D\AVZ76F1  
  struct result_1 Uj):}xgi'  
  { l1)~WqhE}  
  typedef T & result;  X0VS a{  
} ; >u?.gJm~  
template < typename T1, typename T2 > V4n~Z+k  
  struct result_2 .eR1\IAm  
  { @-'a{hBR  
  typedef T2 & result; x b"z%.j  
} ;  :\\NK/"  
template < typename T > H~a ~ 'tm  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const fQJ`&9m*BF  
  { H648[H[k  
  return (T & )r; s-$ Wc) l  
} <+_XGOt0<  
template < typename T1, typename T2 > >R+-mP!nj  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const X zJ#)}f  
  { {^WK#$]  
  return (T2 & )r2; @>)VQf8s1  
} -&Z!b!jN  
} ; w+g29  
y9r4]45  
{]k#=a4  
新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。 +e>SK!kB7  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: #ibwD:{  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: f#0HiE!  
 ]n!V  
return l(i, j) = r(i, j); Mu\V3`j  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) T/_u;My;  
BJj'91B[d  
  return ( int & )i; H9mNnZ_k  
  return ( int & )j; i]v3CY|3AI  
最后执行i = j;  }QFL  
可见,参数被正确的选择了。 YThVG0I =  
W,xdj!^t  
,/\`Rc^n  
oY)eN?c  
h>/teHy /  
八. 中期总结 ?zW'Hi  
目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事: A2|Bbqd  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 KD kGQh#9  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 V<QpC5  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor ~}.C*;J  
x?Abk  
y, l[v39  
|_;kQ(,  
>Xn,jMUW  
D+]mKPB  
九. 简化 q+?&w'8  
很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。 ]9oj,k  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 -9b=-K.y  
首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种: ;_,jy7lf  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 7Qd4L.  
  +-*/&|^等 .]v>LsbhF  
2. 返回引用。 dn(!wC]  
  =,各种复合赋值等 kR<sSLEb  
3. 返回固定类型。 WLUgiW(0$  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) U% h.l  
4. 原样返回。 h/Mt<5  
  operator, q"VmuQ  
5. 返回解引用的类型。 yKML{N1D  
  operator*(单目) o?baiOkH  
6. 返回地址。 \.i7( J]  
  operator&(单目) '12m4quO  
7. 下表访问返回类型。 Hn/t'D3  
  operator[] E`)e ;^  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 :'[?/<iTg  
  operator<<和operator>> [k7( t|Q{  
J67 thTGFq  
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。 F*k =JL  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: 3H#,qug$  
La ?A@SD  
template < typename Left > | .jWz.c  
struct value_return iJ{axa &  
  { ]Jswxw  
template < typename T > b] 5dBZ(  
  struct result_1 ygz2bHpD~  
  { ,RPb <3 B  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; mI&3y9; (  
} ; )z7CT|h7S  
`wi+/^);  
template < typename T1, typename T2 > 1uo- ?k  
  struct result_2 -M{s zH  
  { XRPJPwes]  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; < se~wR  
} ; mS%4  
} ; #un'?]tZF  
&* VhtT?=5  
v[$e{Dz(  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait -RP{viG WK  
D[>:az `  
下面我们来剥离functor中的operator() J_)F/S!T  
首先operator里面的代码全是下面的形式:  !XTzsN  
#VhdYDbW  
return l(t) op r(t) y;az&T  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) q,[;AHb  
return op l(t) \n}%RD-Ce  
return op l(t1, t2) ,LBj$U]e|E  
return l(t) op [vr"FLM|9  
return l(t1, t2) op 8(? &=>@  
return l(t)[r(t)] Jq^[^  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)]  l7t  
(6fD5XtS  
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: -c>3|bo  
单目: return f(l(t), r(t)); ndQw>  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); BsA4/Bf  
双目: return f(l(t)); Bl>m`/\1i  
return f(l(t1, t2)); ;1~n|IY  
下面就是f的实现,以operator/为例 nKE^km  
5%TSUU+<I  
struct meta_divide &&;.7E  
  { s(X\7Hz_nC  
template < typename T1, typename T2 > `C4(C4u  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) >:.c?{%g*  
  { <8(q.  
  return t1 / t2; ftn10TO*  
} @0@WklAJA  
} ; /R|?v{S1  
e\}@w1  
这个工作可以让宏来做: Csu9u'.V  
U/Cc!WXV]  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ dsX"S;`v  
template < typename T1, typename T2 > \ Lum=5zDo  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; B/16EuH#  
以后可以直接用 EwBrOq`C  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) F*G]Na@6D  
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 c6b51)sQ"  
(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。。。) X[/7vSqZ@w  
RSAGSGp  
b\\l EM>o1  
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 n%WjU)<  
I?1 BGaAA  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > ]HWeVhG  
class unary_op : public Rettype o5]-Kuw`  
  { ea{zL  
    Left l; %S%UMA.  
public : V1,p<>9  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} wtbN @g0  
26}3  
template < typename T > q"269W:  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const |zRrGQY m  
      { BuvnY  
      return FuncType::execute(l(t)); kh}h(z^  
    } fbM>jK  
ShQ!'[J  
    template < typename T1, typename T2 > +6:  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const oHfr glGX  
      { _rSwQ<38>  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); WXo bh  
    } 5ms]Wbh)  
} ; +L=Xc^  
44 8%yP  
\hBzQ%0  
同样还可以申明一个binary_op y.( <  
gDJ} <^  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > InL_JobE8r  
class binary_op : public Rettype SP<(24zdd  
  { IPTFx )]G  
    Left l; `#ff`j|a  
Right r; jBEW("4R  
public : GsO(\hR6^  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} Z6b]EcP)#  
D\;5{,:d  
template < typename T > g'!"klS93  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const N*[b 26  
      { XlXt,  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); Pc?"H!Hkn  
    } t!xdKX& }  
W$7H "tg  
    template < typename T1, typename T2 > g3Q;]8Y&  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const y<HNAG j  
      { o;DK]o>kH  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); By9CliOy:  
    } 7'At_oG  
} ; q`8 5-  
x44V 9-o  
7z{N}  
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 Cj}H'k<B  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 (:]+IjnE  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) *" OlO}o  
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。 *N: $,xf  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! : ^p aI  
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。。。 qHheF%[\5  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 'cu14m_  
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) d=D#cs;\  
下面是修改过的unary_op +tt!xfy  
: &nF>  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > '5Kj "aD%  
class unary_op +2tFX  
  { # bjK]+  
Left l; HNc/p4z  
  cDYO Ju.  
public : ]Ar,HaX-  
e?7NW  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} :,yC\,H^  
>\~Er@  
template < typename T > %TAS4hnu%  
  struct result_1 ,o0Kevz  
  { kVCWyZh4  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; T12Zak4.=  
} ; B1Pi+-t  
/oJ &\pI  
template < typename T1, typename T2 > 86cnEj=   
  struct result_2 L%3Bp/`S  
  { $e4N4e2x/  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; ,cS_687o  
} ; y$di_)&g  
eB_r.R{  
template < typename T1, typename T2 > +*`kJ)uP  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const K;Hgq4  
  { G=Lg5`3;,  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); .x] pJ9  
} 6WIs*$T2*  
=z"8#_3A  
template < typename T > d@$bPQQ$,  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const m<k6oev$  
  { )FG/   
  return OpClass::execute(lt(t)); b>i5r$S8G  
} *ZLisq-f  
T*8 S7l  
} ; KJ S-{ed  
gMZ+kP`  
a[z$ae7  
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 LXJ;8uW2y  
好啦,现在才真正完美了。 9@IL547V  
现在在picker里面就可以这么添加了: NX8hFwR  
2"shB(:z>  
template < typename Right > QBi]gT@&g  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const Q}l~n)=  
  { lup2> "?*  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); 5}_=q;sZ  
} IsJx5GO  
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。 PJ?C[+&  
(C uM*-  
SO STtuT  
Ahba1\,N$  
Bxw(pACf  
十. bind Dm}M8`|X  
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。 zkqn>  
先来分析一下一段例子 4W49*Je  
~#P]NWW%.  
fI<d&5&g  
int foo( int x, int y) { return x - y;} ]91QZ~4a  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 ^Z\"d#A  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 .p o,.}  
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。 &Ruq8n<  
我们来写个简单的。 mvTp,^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: Jd v;+HN[  
对于函数对象类的版本: _emW#*V  
h<>yzr3fN  
template < typename Func > 9;\mq'v%  
struct functor_trait wD$UShnm9-  
  { E8R;S}P A  
typedef typename Func::result_type result_type; S-3hLw&?  
} ; RjgJIVm(  
对于无参数函数的版本: ":s_ O.  
WcM\4q@  
template < typename Ret > q &{<HcP  
struct functor_trait < Ret ( * )() > X's<+hK&  
  { #pK" ^O*!  
typedef Ret result_type; S-Bx`e9'  
} ; i'>5vU0?3  
对于单参数函数的版本: goF87^M  
[eOv fD  
template < typename Ret, typename V1 > (dQ=i  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > ,d*hhe  
  { 1iLU{m9  
typedef Ret result_type; L1DH9wiQi  
} ; vp*+C kd  
对于双参数函数的版本: ;b1B*B  
u-:3C<&>  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > ; Ad5Jk  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > 5F ^VvzNn  
  { lQ!OD& 6  
typedef Ret result_type; %.$7-+:7A  
} ; S++~w9}  
等等。。。 Yc_(g0NK  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy H=f| X<8  
]b sabS?  
template < typename Func > M3|G^q:l  
struct func_return dkCU U  
  { v3XM-+Z4  
template < typename T > XG C\6?L~  
  struct result_1 vDi Opd  
  { <Up ?w/9  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; kmt1vV.9  
} ; "&4r!2A  
#)]t4wa_W  
template < typename T1, typename T2 > NsM`kZM4H  
  struct result_2 b l+g7g;  
  { k1zK3I&c_  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; 5dE=M};v  
} ; + Hv'u  
} ; ^i!6z2/  
v0E6i!D/  
|K-`  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 &{+0a[rN  
y5+%8#3  
template < typename Func, typename aPicker > {Y Y,{H  
class binder_1 8,!Oup  
  { qz (x  
Func fn; :|niFK4  
aPicker pk; nQ_{IO8/6W  
public : ~ ) w4Tq  
i 61k  
template < typename T > 6X m'^T  
  struct result_1 T :m" eD;  
  { CPRVSN0b{4  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; { $yju_[  
} ; /"j 3B\`?  
h ! R=t  
template < typename T1, typename T2 > ArNQ}F/  
  struct result_2 "2sk1  
  { 0NC70+4L  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; 7dACbqba  
} ; pb)8?1O|s  
(?JdiY/  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} Z f\~Cl  
fC*cqc~{@  
template < typename T > -,p=;t#(  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const <EN9s  
  { }58MDpOF1  
  return fn(pk(t)); 8j3Y&m4^  
} NM![WvtjW  
template < typename T1, typename T2 > zB`woI28  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const s:"Sbml  
  { xSK#ovH2  
  return fn(pk(t1, t2)); W [K.|8ho  
} d,JDfG)  
} ; @&WHX#  
Jut&J]{h  
u YT$$'S  
一目了然不是么? ` K {k0_{  
最后实现bind ';/J-l/SE  
0Q_*Z (  
/YF:WKr2  
template < typename Func, typename aPicker > 'D ?o^  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) oR=i5lAU  
  { c AEvv[  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); .\^0RyJE  
} Hy[: _E  
8SKrpwy  
2个以上参数的bind可以同理实现。 ~S\L(B(  
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。 % |D)%|Z  
oYStf5  
十一. phoenix BU/A\4xQ,Y  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: V<I(M<Dj  
ty0P9.Q  
for_each(v.begin(), v.end(), uy3<2L#.  
( wAprksZL#  
do_ &gY) x{  
[ #Q^" .#  
  cout << _1 <<   " , " tMiIlf!>p  
] Ls9NQy  
.while_( -- _1), cpltTJFg  
cout << var( " \n " ) NSB6 2  
) Kh(`6 f  
); `/P/2{,~  
gaY&2  
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: >dt*^}*  
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 Ms(xQ[#+  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 gK[;"R)4o@  
那么我们就照着这个思路来实现吧: tZ9i/=S  
!V37ePFje  
1Qf}nWy  
template < typename Cond, typename Actor > $?0ch15/  
class do_while 67& hXIp  
  { &S*~EM.l8  
Cond cd; K ?!qNK  
Actor act; Jd>~gA}l  
public : qM(}|fMbN  
template < typename T > !`Rh2g*o9  
  struct result_1 /;Tc]  
  { UPfO;Z`hJ  
  typedef int result_type; s.}K?)mH  
} ; \7/yWd{N$  
U+)p'%f;  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} 'Be'!9K*d  
`)n4I:)2  
template < typename T > Pj-INc96  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const \@:,A]  
  { EE!}$qOR  
  do [!A[oK9i C  
    { :-k|jt  
  act(t); p%"dYH%]&0  
  } x.?5-3|d$  
  while (cd(t)); ,JV0ib,  
  return   0 ; 5XZ! yYB?  
} @%R<3!3v  
} ; '+cI W(F?  
}6c>BU}DF  
ijF_ KP'  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). ssi7)0  
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。 KT(Z #$  
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。 @yaFN>w  
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。 JF .Lo;  
下面就是产生这个functor的类: c0@8KW[,  
lS.Adl^k  
} p'ZMj&  
template < typename Actor > ;hX(/T  
class do_while_actor vjGQ!xF  
  { $E\|\g  
Actor act; d!y*z  
public : <=q} Nd\  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} 3yZmW$E.  
d,"LZ>hNY*  
template < typename Cond > F1t(P 8  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; z*eBjHbF  
} ; smQ^(S^  
K T}  
&r5q,l&@n  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 5yy:JTAH5  
最后,是那个do_ `C+<! )2  
@!#e\tx  
DmiBM6t3N  
class do_while_invoker jhNFaBrS  
  { 0CrsZtX  
public : %fqR  
template < typename Actor > wSTul o:9  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const hArY$T&MB  
  { TC\+>LXiZ  
  return do_while_actor < Actor > (act); !+T1kMP+l  
} ?['!0PF  
} do_;  }vd*eexA  
%a;#]d  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? RdTM5ANT  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 i--t ?@#  
最后来说说怎么处理break和continue x *eU~e_jP  
显然break的语义超出了我们的能力范围,然而却是有一个东西很适合模拟其行为,那就是异常。 j9+$hu#a  
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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