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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda $Ipg&`S"  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 Z_$%.  
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, (7vF/7BZ|_  
HHA<IZ#;,  
52%2R]G!  
51#_Vg  
  class filler vx1c,8  
  { '.on)Zd.  
public : Dt}JG6S  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} B-xGX$<z  
} ; p, h9D_  
E%yNa]\P  
%aHB"vi6  
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: VrHv)lUr  
m}C>ti`VD  
B;M?,<%FRU  
rA3$3GLQ-  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); vq0Vq(V=  
5y d MMb  
7r7YNn/?  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 'H3^e}   
T5R-B=YWu  
;ic3).H  
|LRedD7n  
二. 战前分析 6^V=?~a&z  
首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。 pM+ AjPr  
开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码 !<j'Ea  
|nc@"OJ  
%>yG+Od5Z  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 );  w^?>e;/\  
  /* --------------------------------------------- */ ]<\;d B  
vector < int *> vp( 10 ); n!l./>N  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); `Q1WVd29  
/* --------------------------------------------- */ `PQ?8z|  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); V#-qKV  
/* --------------------------------------------- */ He0N  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); M<#)D  
  /* --------------------------------------------- */ .%J?T5D  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); m! '1$G  
/* --------------------------------------------- */ YvxMA#  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); O#Zs3k  
@qO8Jg"Q  
IQk#  
{l*&l2  
看了之后,我们可以思考一些问题: D_ Bx>G9  
1._1, _2是什么? qUDz(bFk/  
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。 w.T=Lzp  
2._1 = 1是在做什么? ulPrb>i  
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。 Ddm76LS  
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。 Vk N[=0a,  
cyHak u+  
/_VRO9R\V  
三. 动工 QGbD=c7  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: $!l2=^\3  
\yX !P1  
a7v[l04  
yhkQFB%gv  
template < typename T > C tC`:!Q  
class assignment \9|]  
  { rlO%%Qn`  
T value; s68_o[[E  
public : PkCeV]`w  
assignment( const T & v) : value(v) {} \_I)loPc8  
template < typename T2 > ev: !,}]w  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } b~haP.Cl :  
} ; M ly z><  
]}l+ !NV<  
"<.  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 Rvz.ym:F  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment J! 6z  
`Z7ITvF>  
5KH'|z  
o4[2`mT  
  class holder 4gv XJK-  
  { JbC\l  
public : f`9rT c  
template < typename T > 6 pn@`UK  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const kN9sug^  
  { *UL|{_)c  
  return assignment < T > (t); ^n45N&916  
} 'Rh>w=wB'  
} ; W];6u  
t`1]U4s&I  
+81+4{*  
由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上: SQKY;p  
*1)NABp6D  
  static holder _1; g1*H|n h2  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 uF3p1by  
+heS\I_Mp  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); 9MzkG87J  
而不用手动写一个函数对象。 :XQ  
i+x6aQ24  
@[b:([  
+$= Wms-z  
四. 问题分析 ,WDAcQ8\  
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。 a=B0ytNm  
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。 .9fluAG  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 *,[=}v1  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 [;#.DH]  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 =]xk-MY"|R  
gcCYXPZp  
五. 问题1:一致性 Rw{v"n  
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?| ?{z$ { bD  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 ~m|?! ]n  
DPxu3,Y  
struct holder 8v=47G  
  { Z%9^6kdY  
  // FuiW\=^  
  template < typename T > n03SX aU~V  
T &   operator ()( const T & r) const x7 1!r  
  { )* nbEZm@  
  return (T & )r; P~ZV:Of  
} 8oH54bFp  
} ; %y\7  
Ng39D#_)  
这样的话assignment也必须相应改动: 9la~3L_g  
(l_de)N7  
template < typename Left, typename Right > {]Iu">*  
class assignment nkj'AH"2  
  { `LU,uz  
Left l; @Be:+01z  
Right r; > ,Bu^] C  
public : >`|uc  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} v 4b`19}  
template < typename T2 > "#k(V=y  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } q<uLBaL_]r  
} ; vEp8Hc  
P W<wjf,rQ  
同时,holder的operator=也需要改动: p2vUt  
QGj5\{E_  
template < typename T > . mrRv8>$  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const 4H? Ma|,  
  { ;1k0o.3  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); lFV|GJ  
} 0i `Zy!  
W1`ZS*12D  
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。 H&IP>8Dk  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 7Ej#7\TB]  
B "zg85 e  
return l(rhs) = r; $rYu4^  
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。 O~ 0 1)%  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: BD#;3?|  
XJ?z{gXJ  
template < typename Tp > J*C*](  
class constant_t  /?xn  
  { GnaV I  
  const Tp t; k $&A  
public : Q^w]Nj(e_  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} "Oko|3  
template < typename T > "TJ^Z!  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const Tic9r i  
  { P`"DepeD  
  return t; %~2m$#)  
} Y,\mrW}K   
} ; qW>J-,61/  
obolDh a  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 2Hwf:S'  
下面就可以修改holder的operator=了 rNC3h"i\  
L"/ato  
template < typename T > v72 dE  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const *60)Vo.=  
  { U.(_n  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); h8Si,W 3o  
} lM,:c.R  
K_3ZJ  
同时也要修改assignment的operator() GqxK|G1  
u;g}N'"  
template < typename T2 > 9V\`{(R  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } ix`xdVj`  
现在代码看起来就很一致了。 CNYchE,}  
rRel\8  
六. 问题2:链式操作 +JG"eh&J"H  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 oX ,M;;Yq  
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。 rID]!7~  
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。 t%@ pyK  
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。 miSC'!  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct heA\6W:u&  
j(JI$  
template < typename T > xRN$cZC  
struct result_1 (5&"Y?#o,  
  { D I[Ee?  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; 7Y:s6R|  
} ; @("AkYPj  
_Tz!~z  
那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为: [y>.)BU  
h+@t8Q;gGw  
template < typename T > ! +7ve[z  
struct   ref O~VUViS6$  
  { zu%pr95U  
typedef T & reference; [^f`D%8o  
} ; VuW19-G  
template < typename T > V-3]h ba,  
struct   ref < T &> PV2904  
  { m>_'f{&u  
typedef T & reference; tEj5WEnNE8  
} ; iy9]Y5b   
H<"j3qt  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: uItKsu  
I<U 1V<g  
template < typename T > N}= - +E|  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const qxx.f5 8H  
  { [geY:v_B  
  return l(t) = r(t); 9'M_tMm5  
} &Is%I<'o  
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。 tG-MC&;=  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 _G|6xlO  
5Fl|=G+3@g  
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 xT/&'$@{)  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: %O${EN  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 B|&<  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 $B2@mC([S  
最后的布局是: MgekLP )&  
                Add 5cU8GgN`  
              /   \ 53QP~[F8R]  
            Divide   5 5tL6R3  
            /   \ sMx\WTyz  
          _1     3 21qhlkdc  
似乎一切都解决了?不。 I}X8-WFB  
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。 y~fy0P:T  
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。 79v&6Io  
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: I(.XK ucU  
!`gg$9  
template < typename Right > {~SR>I3sv  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const 1X5\VY>S`h  
Right & rt) const  ulQE{c[  
  { !v-(O"a  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); s5.2gu|"%  
} <bH>\@p7}  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 9SPu 4i  
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。 H4N==o  
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。 h4/rw fp^  
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。 qv:WC TAn  
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。 7j Q`i;L}Y  
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? 4{Iz\:G:{/  
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: S(Pal/-"  
vv u((b  
template < class Action >  7;XdTx  
class picker : public Action (.c?)_G,  
  { G`pI{_-e  
public : }IV7dKzl  
picker( const Action & act) : Action(act) {} 0ode&dB  
  // all the operator overloaded K"pfp !Y  
} ; B 5?(gb"  
+m1edPA[  
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。 6V)#Yf  
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: &~j"3G;e  
V{npK(  
template < typename Right > Y/ `fPgE  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const M1^pW 63  
  { sJ,zB[e8  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); u$0>K,f  
} W46sKD;\^W  
'j.{o  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > "0 v]O~s  
使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。 6ul34\;  
th]9@7UE,  
template < typename T >   struct picker_maker )b =$!  
  { eq"~by[Uq  
typedef picker < constant_t < T >   > result; K1Tzy=Z9j  
} ; RGiA>Z:W  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > &t4j px  
  { X \h]N  
typedef picker < T > result; Y4i-Pp?  
} ; NE(6`Wq`  
a9"Gg}h\  
下面总的结构就有了: TPkm~>zD.  
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。  ~d }-  
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。 F Hv|6zUX  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 +%FG ti$[  
至此链式操作完美实现。 >%7iL#3%  
T-27E$0  
W nVX)o  
七. 问题3 u~G,=n  
如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。 13B[m p4  
E;h#3 B9  
template < typename T1, typename T2 > 8(BLS{-"<  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const #fa~^]EM]  
  { aeSXHd?+(  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); r|&qXb x  
} W1Ht8uYG3  
& K7+V  
很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2: w;X-i.%`  
.>&kA f.  
template < typename T1, typename T2 > sB /*gO  
struct result_2 wKwireOs  
  { )'nGuL-w!i  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; e\/Lcng  
} ; aG,N>0k8  
lqu1H&  
显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢? kRG-~'f%`  
这个差事就留给了holder自己。 0E bs-kP  
    OrHnz981K  
TC ^EyjD  
template < int Order > 3 bGpK9M~  
class holder; H+-9R  
template <> 1[dza5  
class holder < 1 > J8(v65  
  { AOeptv^k3}  
public : ~g)gXPjke  
template < typename T > .|cQ0:B[  
  struct result_1 ]Y:|%rvVH  
  { GtbI w  
  typedef T & result; AOhsat;O`  
} ; r\a9<nZ{  
template < typename T1, typename T2 > oT.g@kf=H  
  struct result_2 1[/X$DyaK  
  { K6_{AuL}4  
  typedef T1 & result; <T<?7SE+  
} ; TDA+ rl  
template < typename T > d:Wh0y}  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const #\o VbVq  
  { p-r}zc9@  
  return (T & )r; aw {?UvL&  
} W8R@Pf  
template < typename T1, typename T2 > ?< mSEgvu  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const %YA=W=Yd  
  { &.;tdT7  
  return (T1 & )r1; &p`RKD  
} td&W>(3d  
} ; WTZP}p1  
vEOoG>'Zq  
template <> ~~]L!P  
class holder < 2 > %Gv8 ]Yb  
  { +QqYf1@F  
public : Gr}Lp  
template < typename T > .{*V^[.  
  struct result_1 O3PE w4yA  
  { &%$r3ePwc  
  typedef T & result; hj4Kv  
} ; c7E=1*C<  
template < typename T1, typename T2 > e>=P'  
  struct result_2 _ ^r KOd  
  { S zsq|T  
  typedef T2 & result; +x\b- '  
} ; X~T"n<:a>  
template < typename T > V \,Z (  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const bO^#RVH  
  { D4?5 %s  
  return (T & )r; c~K^ooS-  
} T&   
template < typename T1, typename T2 > OEnJ".&V  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const 6Xu8~%i  
  { al.~[T-O+  
  return (T2 & )r2; s `B"qw  
} J*vy-[w  
} ; lU`]yL  
Q-k{Lqa-  
,b%T[s7  
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> >。 Y9F!HM-`  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: hz\Fq1  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: o}C|N)'  
q90eB6G0g  
return l(i, j) = r(i, j); `9}\kn-</8  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) (p08jR '5  
 m_LW<'  
  return ( int & )i; M^JRHpTn  
  return ( int & )j; s-!Bpr16o0  
最后执行i = j; \$n?J(N  
可见,参数被正确的选择了。 [#S}L(  
[4KW64%l  
~3< Li}W  
6Lk<VpAa  
lS&$86Jo(  
八. 中期总结 }u8o*P|,  
目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事: _C$JO   
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 ~( 54-9&  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 .]}kOw:(#  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor &(UVS0=Dp,  
&rj3UF@hb  
{_t i*#  
bU9B2'%E  
1:%HE*r  
qfE>N?/  
九. 简化 WX$mAQDV  
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。 O*^=  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 FjYih>  
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: {Bk9]:'$5  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 *)+1BYMo  
  +-*/&|^等 Z".mEF-b  
2. 返回引用。 1sKKmtgH  
  =,各种复合赋值等 q|,cMPS3  
3. 返回固定类型。 $Ay j4|_-  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) Ej\EuX  
4. 原样返回。 +Gv{Apd"  
  operator, lIPy)25~  
5. 返回解引用的类型。 Rd7[e^HSN  
  operator*(单目) 7DaMuh~<  
6. 返回地址。 0?59o!@h  
  operator&(单目) | d}f\a`  
7. 下表访问返回类型。 foY=?mbL  
  operator[] Cj^:8 ?%  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 oo sbf#V  
  operator<<和operator>> o;bK 7D  
s6Ox!)&  
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。 8;2UP`8s?  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: Esh3 cn4  
_hT-5)1r  
template < typename Left >  Khd"  
struct value_return *((wp4b  
  { M =Pn8<h~  
template < typename T > nk.m G ny  
  struct result_1 *h6Lh]7  
  { `;Qw/xl_N  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; u%n6!Zx  
} ; `@+}zE  
*xm(K +j  
template < typename T1, typename T2 > wcGI2aflD  
  struct result_2 Exir?G}\  
  { X"QIH|qx-  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; zO#{qF+~;  
} ; WmU5YZ(mAq  
} ; vd>K=! J  
C'8v\C9Ag  
QP/6N9/  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait 0ox 8_l  
/7WN,a  
下面我们来剥离functor中的operator() VrL==aTYXs  
首先operator里面的代码全是下面的形式: !]c]:ed\C  
w`Q"mx*  
return l(t) op r(t) d&S4`\g?8  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) q-c9YOz_  
return op l(t) {v&c5B~,\  
return op l(t1, t2) F O"8B  
return l(t) op yn&AMq ]o  
return l(t1, t2) op =%u\x=u|  
return l(t)[r(t)] RQ?T~ASs  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] Nda,G++5(  
uK6_HvHuy  
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: :1%z;  
单目: return f(l(t), r(t)); >r Nff!Ow  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); en\shc{R]`  
双目: return f(l(t)); [hy:BV6H+  
return f(l(t1, t2));  y!6+jrI  
下面就是f的实现,以operator/为例 U?/UW;k[  
O6rrv,+_L  
struct meta_divide 1rhsmcE  
  { 3Cq/ o'  
template < typename T1, typename T2 > :,.g_@wvG  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)  U)oH@/q  
  { eF8!}|*N  
  return t1 / t2; k~|nU  
} oicett=5  
} ; J &,N1B  
V>#iR>w_4,  
这个工作可以让宏来做: o`^GUY}  
c*nH=  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ tT7< V{i4  
template < typename T1, typename T2 > \ gcImk0NIY  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; bDdJh}Vz  
以后可以直接用 7mulNq  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) s>sIji  
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 a/@<KnT  
(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。。。) ,e"A9ik#  
>:l; W4j  
)"7hyW5  
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 JL~QE-pvD  
]a% *$TF  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > uM0!,~&9|  
class unary_op : public Rettype fn|l9k~<O  
  { %hK?\Pg3=E  
    Left l; G~ZDXQ>5CP  
public : yjvH)t/!.  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} Hfer\+RX  
^G63GYh]y  
template < typename T > .%+`e  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const xG<H${ k;  
      { :"ZH  
      return FuncType::execute(l(t)); u>;#.N/  
    } H~-zq} 4  
& -  
    template < typename T1, typename T2 > (_ov _3  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const <i'4EnO  
      { L1u  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); lo:]r.lX{  
    } VVuL+i  
} ; g~d}?B\<@  
).eT~e Gj  
*iF>}yhe  
同样还可以申明一个binary_op LGT\1u  
76[aOC2Ad  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > 9bjjo;A  
class binary_op : public Rettype IS7g{:}=p  
  { 87EI<\mP  
    Left l; wgSA6mQZ  
Right r; j'-akXo<  
public : !U#kUj:4I  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} !m pRLBH  
IoNZ'g?d  
template < typename T > 'DF3|A],  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const </<_e0  
      { D_O%[u}  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); '9GHmtdO,  
    } HKP\`KBC j  
}Evyfc#D  
    template < typename T1, typename T2 > O7j$bxk/^  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const aEX;yy*  
      { +IVVsVp  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); }.gDaxj  
    } %'`Dd  
} ; HhNH"b&  
_h_;nS.Y  
XPzwT2_E  
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 'O]_A57  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 L3nHvKA]  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) ZcX%:ebKS  
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。 1SkGG0 W  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! ?TE#4}p|  
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。。。 M O* m@  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 yqlkf$?  
这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan) m*P~X*St  
下面是修改过的unary_op - J!F((jt  
/.05rTpp  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > 3w {4G<I  
class unary_op UOF5&>MLb  
  { uVDB; 6  
Left l; ;^}cZ  
  w[PW-m^`  
public : Xa<siA{  
\R&`bAdk  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} C_O 7  
,0<|&D  
template < typename T > D8`,PXtV  
  struct result_1 dSIMwu6u  
  { ~ ;)@a  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type;  +aP %H  
} ; k6[t$|lMy  
jSVb5P  
template < typename T1, typename T2 > sXoBw.^Ir_  
  struct result_2 `{F8#    
  { =h&DW5QC  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; ?]kIztH  
} ; K* [cJcY+  
LdWeI  
template < typename T1, typename T2 > |[!xLqG  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const  +tfmBZl^  
  { 8Mws?]\/q  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); s}|IRDpp  
} ]o,)#/' $  
(jY.S|%  
template < typename T > An]*J|nFIY  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const e;rs!I !Yw  
  { N@Slc 0  
  return OpClass::execute(lt(t)); z_JZx]*/  
} 3w{ i5gGn  
?/dz!{JC  
} ; Qg9{<0{u  
zb9d{e   
*WMcE$w/D  
该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug d UjdQ  
好啦,现在才真正完美了。 6_zL#7E'  
现在在picker里面就可以这么添加了: 9Eg'=YJ  
puXJ:yo(  
template < typename Right > ^o?.Rph|i]  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const ?1PY]KNaK  
  { <YJU?G:@  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); ;'gzR C  
} )%ja6Vg  
有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。 zT_{M qY  
=9pFb!KX  
vj{h*~  
|_O; U=2  
7!MW`L/`  
十. bind qQpR gzw  
既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。 g-*@I`k[  
先来分析一下一段例子 uE5kL{Fv  
I"@5=m5  
i$og v2J  
int foo( int x, int y) { return x - y;} H,H'bd/  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 ^vG*8,^S=8  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 ;! CQFJ=  
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。 6x[gg !;85  
我们来写个简单的。 _|6{(  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: 7qzI]  
对于函数对象类的版本: !Rsx)  
xhqIE3gd  
template < typename Func > `?Y/:4  
struct functor_trait rvr Ok  
  { \W1?Qc1]  
typedef typename Func::result_type result_type; MWhFNfS8=  
} ; t5eux&C  
对于无参数函数的版本: i 3?zYaT  
26\1tOj Np  
template < typename Ret > YtIJJH  
struct functor_trait < Ret ( * )() > IS!B$  
  { -{L[Wt{1  
typedef Ret result_type; p=7kFv  
} ; :&TOQ<vM  
对于单参数函数的版本: i[jAAr$  
5RlJybN"o  
template < typename Ret, typename V1 > ^PWZ1.T  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > =|?w<qc  
  { P5aHLNit  
typedef Ret result_type; 6o,, w^  
} ; BHFWig*{  
对于双参数函数的版本: \h #vL  
;J?!D x  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > .g4bV5ma3  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > ^M?uv{354  
  { nTYqZlI,  
typedef Ret result_type; ulVHsWg  
} ; 44_n5vp,T  
等等。。。 m0\(a_0V  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy 8vaqj/  
O`Z>Oon?  
template < typename Func > lYy0   
struct func_return ~8|$KD4I  
  { J.O;c5wL  
template < typename T > ,Xb:f/lB  
  struct result_1 9$d (`-&9p  
  { AY *  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; c?z% z&  
} ; -G*u2i_*  
u,'c:RMV  
template < typename T1, typename T2 > @];Xbbw+c  
  struct result_2 \>jK\j  
  { H[6d@m- Z  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; rfCoi>{<  
} ; [i&tE.7  
} ; -98bX]8  
5Pv>`E2^  
~%sDQt\S  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 +/UInAM  
geT<vh Z6  
template < typename Func, typename aPicker > n){\KIU/O  
class binder_1 VT0I1KQx.  
  { qnT:x{o  
Func fn; * 9*I:Uh57  
aPicker pk; 'rd{fe_g!  
public : q 2= ^l  
e4?}#6RF  
template < typename T > eQYW>z'%,  
  struct result_1 0ED(e1K#B  
  { QMkLAZ  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; J)o~FC]b*  
} ; =I*"vwc?  
rKR<R(=!=  
template < typename T1, typename T2 > LR`/pet  
  struct result_2 2"%d!"  
  { U[Z1@2zLx  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; dyg1.n#M}  
} ; BDcl1f T  
33 N5>}  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} k.0$~juu  
"esV#%:#J  
template < typename T > |ukEnjI`u  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const i\,#Z!  
  { 6IeHZ)jGj  
  return fn(pk(t)); VE{t]>*-u  
} !&! sn"yD  
template < typename T1, typename T2 > *y.KD4@{  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const u*PN1E  
  { IWKQU/l!  
  return fn(pk(t1, t2)); &o)j@5Y?  
} "rkP@ja9n  
} ; 4xg%OH  
M|76,2u   
\}G/F!  
一目了然不是么? @XB/9!  
最后实现bind O(wt[AEA  
3O$Q>.0w/  
LD#]"k  
template < typename Func, typename aPicker > ~ dmyS?Or  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) W!+5}\?  
  { \W #M]Q  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); ~F DJKGK  
} 8+ Hho@=  
ar>S_VW*  
2个以上参数的bind可以同理实现。 +=;F vb  
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。 s6!aGZ  
}&EPH}V2n  
十一. phoenix }0c'hWMZ}  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: ]6FpUF#<D  
~?S/0]?c  
for_each(v.begin(), v.end(), Smg,1,=  
( :'a |cjq  
do_ E+F!u5u  
[ c00a;=ji  
  cout << _1 <<   " , " f~8Xue,l"  
] &5c)qap;n  
.while_( -- _1), T [&1cth  
cout << var( " \n " ) >*k3D&  
) If2f7{b  
); 8@Y]dz gjj  
'tp+g3V  
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: I}$Y[Jve  
首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor 29 ')Y|$,  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 +-K-CXt  
那么我们就照着这个思路来实现吧: ZVk_qA%  
"J3@Z,qW  
U $e-e/  
template < typename Cond, typename Actor > qeHb0G  
class do_while 1i^!A&  
  { ^JJ*pT:  
Cond cd; 7WKb| /#;  
Actor act; ?0Z?Z3)%w4  
public : DMsxHAE1  
template < typename T > d1vC-n N  
  struct result_1 34&n { xv  
  { [f&ja[m q  
  typedef int result_type; DXsp 2  
} ; gb( a`  
;| )&aTdH  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} mfg{% .1  
%N=-i]+Id  
template < typename T > 5@F1E8T  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const \l"1Io=  
  { /*B-y$WQk  
  do hL+)XJu^J  
    { q`{crY30  
  act(t); mi`!'If0)  
  } ~bf-uHx  
  while (cd(t)); 294 0M4  
  return   0 ; PB(mUD2"r  
} \U\ W Q  
} ; ncuqo'r  
5k)/SAU0  
,73J#  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). x9hkE!{8  
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。 wi|'pKG  
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。 |$f.Qs~?  
因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。 o $7:*jU  
下面就是产生这个functor的类: 7y""#-}V[r  
q@1b{q#C5  
p~J|l$%0rQ  
template < typename Actor > [AstD9  
class do_while_actor k?zw4S  
  { s{#rCc)  
Actor act; ^`XQ>-wWue  
public : F=?0:2P0bD  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} w~{NN K;"j  
V+G.TI P  
template < typename Cond > C@3a/<6m  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; ixm-wZI  
} ; ,l+lokD-#  
I?<5 %  
D"UCe7  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 #e|G!'wdj  
最后,是那个do_ >1q W*  
}#]2u| G  
"ld4v+o8l  
class do_while_invoker E]Dcb*t  
  { #29m <f_n  
public : Y_'3pX,  
template < typename Actor > *|n-Hr  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const m3[R   
  { 'b1k0 9'  
  return do_while_actor < Actor > (act); <~s{&cL!%#  
} Esx"nex  
} do_; Ns ezUk8'  
\zOo[/-<  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? jMFLd  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 lqdil l\  
最后来说说怎么处理break和continue dA4DW  
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。 X$mCn#8m  
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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