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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda " ]G'^  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 cq?,v?m  
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, '@+q_v@Jl  
QOUyD;0IW  
e8dZR3JL  
6?%$e$s  
  class filler \.iejB  
  { OqMdm~4B!j  
public : j*|0#q;e6  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} "#gKI/[qxq  
} ; hQe78y  
,N,@9p  
\F`>zY2$%  
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: |pBFmm*  
r vq{Dfo=  
hM!g6\ w  
./3/3& 6  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); QQN6\(;-  
9#1?Pt^{<  
'[8w8,v(  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 q:M'|5P  
%hBwc#^  
h(AL\9{=}  
V >eG\  
二. 战前分析 CfS;F  
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。 "{E%Y*  
开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码 X,G"#j^  
g}Lm;gs!>  
mDp8JNJNE  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); Ws2?sn#x  
  /* --------------------------------------------- */ EX!`Zejf  
vector < int *> vp( 10 ); G#`  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); /SM 7t_  
/* --------------------------------------------- */ Z-4/xi7  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); @N<h`vDa  
/* --------------------------------------------- */ OY81|N j  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); qTbc?S46pt  
  /* --------------------------------------------- */ <w*WL_P  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); ?R sPAL  
/* --------------------------------------------- */ W+8s>  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); qhTVsZ:{C  
R#y"SxD()  
s{7bu|0  
6hR ` sE  
看了之后,我们可以思考一些问题: tN)t`1_j  
1._1, _2是什么? B0Z>di:  
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。 x<rS2d-Y  
2._1 = 1是在做什么?  `5(F'o  
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。 #/H2p`5  
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。 |Bi7:w  
`ItoL7bi  
kd"nBb=  
三. 动工 :eL[nyQr  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: NhTJB7  
Vh=U/{Rp1  
>L "+8N6  
]LxE#R5V  
template < typename T > T+RC#&>  
class assignment "Vl4=W)u  
  { noz1W ]  
T value; T4}Wg=UKg  
public : (`#z@,1  
assignment( const T & v) : value(v) {} stW G`>X  
template < typename T2 > {fV$\^c  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } s3@mk\?qMe  
} ; KTot40osj  
F(lJ  
.I#_~C'\  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 6;s[dw5T  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment =w`uZ;l$Q  
7p!ROl^  
:HrFbq  
\k"CtzoX  
  class holder Val"vUZ  
  { bd%< Jg+  
public : a-F I`Dv  
template < typename T > aqQ+A:g  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const D{y7[#$h$  
  { [iO8R-N8d  
  return assignment < T > (t); l.g.O>1   
} :06.b:_  
} ; zv/dj04>  
R6;#+ 1D  
Wuk8&P3  
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: Dyo^O=0c  
xz.M'az\  
  static holder _1; 6=,zkU*i ^  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 ~a_X 7  
/|}yf/^9X  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 );  !j%  
而不用手动写一个函数对象。 xw_)~Y%\  
/hVwrt(  
o_k)x3I?  
b.?;I7r   
四. 问题分析 HYT~AO-!  
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。 j%bC9UkE3  
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。 /#@tv~Z^  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 =v<A&4  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 < Mu`,Kv*  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 Jn| i!  
]yqE6Lf9  
五. 问题1:一致性 } d8\ Jg  
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?| z6d0Y$A G  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 +U_1B%e(%  
A! HJ  
struct holder 5=#d#dDc  
  { ao.vB']T  
  // ZADMtsk  
  template < typename T > T KAs@X,t  
T &   operator ()( const T & r) const 9xzow,mi  
  { z9OpxW@Ou  
  return (T & )r; eu_ZsseZ  
} VEI ct{  
} ; f#GMJ mCQs  
@0t[7Nv-1  
这样的话assignment也必须相应改动: .%.7~Nu,  
RU6c 8>"  
template < typename Left, typename Right > d-tg^Ot#  
class assignment S|LY U!IWZ  
  { (F.w?f4B3  
Left l; TKsP#Dt/  
Right r; qS!N\p~>  
public : U\j g X  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} Rj>A",  
template < typename T2 > ~a`  xI  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } ]plp.f#av  
} ; |_8l9rB5ip  
Xfqin4/jC  
同时,holder的operator=也需要改动: 9=T;Dxn  
M | "'`zc  
template < typename T > ;i?2^xe^~c  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const 2;:p H3  
  { vF'>?O?  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); S`FIb'J  
} z,SI  
ZxT E(BQv  
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。 vo*oCfm  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 AgSAjBP  
!-3;Qj}V  
return l(rhs) = r; ~ |A0*  
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。 $HQ4o\~  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: N_iy4W(NU  
wi jO2F  
template < typename Tp > G bclu.4  
class constant_t g\.$4N  
  { ~ *"iLf@,  
  const Tp t; pXN'vP  
public : Jx}-Y* o  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} \6?a  
template < typename T > {R@V  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const ZBY2,%nAo  
  { '&Y_,-i  
  return t; K@cWg C  
} 7/QK"0  
} ; OM\1TD/-  
AL3iNkEa  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 LOfw #+]d  
下面就可以修改holder的operator=了 jTt9;?)  
Z10}xqi!X  
template < typename T > kln)7SzPuk  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const l}VE8-XB  
  { m<>BxX  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); =|IlORf<  
} KHHYk>FR  
xt,Qn460;  
同时也要修改assignment的operator() .yXqa"p  
}a~hd*-#  
template < typename T2 > [NO4Wzc  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } .|R4E  
现在代码看起来就很一致了。 p2t0 4p!  
QNU~G3  
六. 问题2:链式操作 |H_WY#  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 8/dMvAB1So  
其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。 W>d)(  
事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。 miQ*enZi  
比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。 lm;hW&O9  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct b6f OHy  
Hh=fv~X  
template < typename T > x$BNFb%I1  
struct result_1 Yn= "vpM1  
  { /ugyUpyg  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; X7L:cVBg  
} ; =ejU(1 g  
wT" :  
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: I)FFh%m<}a  
6 V0Ayxg7  
template < typename T > 0@cIj ]  
struct   ref J}xM+l7uY  
  { H2R3I<j  
typedef T & reference; Muk J^h*V  
} ; Z@+nkTJ9&t  
template < typename T > 5qQMGN$K  
struct   ref < T &> 3[fm| aU  
  { JXU ?'@QY  
typedef T & reference; YQG l8E'  
} ; %mT/y%&:  
%CiF;wJ  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: ?}s;,_GH  
ye$_=KARP  
template < typename T > f- 9t  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const tjXg  
  { PtW2S 1?j  
  return l(t) = r(t); K}@rte  
} +X^GS^mz  
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。 C'$}{%Cc@$  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 +8//mrL_/  
u)r/#fUZ  
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 FJ~d&L\l  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: )x/#sW%)  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 R~oJ-} iYX  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 ;(`bP  
最后的布局是: *GE6zGdN  
                Add d[3me{Rs  
              /   \ mv8H:T  
            Divide   5 C 6 \  
            /   \ ,6g{-r-2  
          _1     3 bOr11?  
似乎一切都解决了?不。 Nz`8)Le  
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。 (?1$  
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。 :Pdh##k  
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: K.}jOm  
(rBsh6@)  
template < typename Right > (t@)`N{  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const Y`ip. Nx  
Right & rt) const 06.%9R{  
  { [y`G p#  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); 6P _+:Mf  
} X.4WVI  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 .2JZ7  
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。 Ljz)%y[s  
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。  : Z<\R0  
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。 pwfQqPC#_  
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。 ,Lp"Ia  
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? $mGzJ4&  
正解,让picker做基类确实不是一个好主意。反过来,让picker继承functor却是一个不错的方法。下面是picker的声明: Z. gb'  
.2@T|WD!Ah  
template < class Action > QZvQ8  
class picker : public Action *g+ ZXB  
  { i;%G Z8  
public : Ro2V-6 /  
picker( const Action & act) : Action(act) {} I(~([F2  
  // all the operator overloaded  mU4(MjP?  
} ; ZzE(S  
fs#9~b3  
Picker<T>继承自T,唯一的作用就是给T添加上了各种操作符的重载函数。 H I|a88   
现在所有参与行动的functor都要套上一层picker, _1被声明为 picker<holder>, 并且holder中所重载的操作符除了operator()之外全部被移到了picker内。而picker中的操作符重载的返回的functor也必须套上一个picker: -nNKUt.I  
?fy37m(M}  
template < typename Right > tjtvO@?1-  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const q$" u<  
  { ENhLonM eV  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); R&W%E%uj  
} 5"nq h}5  
n^[a}DX0  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > Fc`IRPW<  
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。 p4z4[=-:  
H[KX xNYZ_  
template < typename T >   struct picker_maker %W D^0U|  
  { $5G(_   
typedef picker < constant_t < T >   > result; 3<XuJ1V&  
} ; a+LK~mC*  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > O"~[njwkE  
  { `e'wW V  
typedef picker < T > result; Gf.ywqE$Y$  
} ; Q |o$^D,  
c+3(|k-M  
下面总的结构就有了: OlyW/hd  
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。 aWTurnee^  
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。 'm*W<  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 *RS/`a;,  
至此链式操作完美实现。 e+BZoK ^  
} F{s\qUt  
?=Ceo#Er  
七. 问题3 afX|R  
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。 >C_G~R  
^9,^ BHlC0  
template < typename T1, typename T2 > @* vVc`;  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const !~C%0{9+u@  
  { o A2oX  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); }6a}8EyFP  
} k#pO+[ x  
<MJU:m $3  
很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2: !%65YTxY-  
'-A;B.GV%  
template < typename T1, typename T2 > xRc+3Z= N  
struct result_2 ktfm  
  { JqO1 a?H  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; QErdjjg E  
} ; |qe;+)0>K  
!a UYidd  
显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢? 15J"iN2"W  
这个差事就留给了holder自己。 A3tv'-e9  
    K!\v ?WbF  
eef&ZL6g  
template < int Order > u_NLgM7*  
class holder; lv/im/]v  
template <> kF^4kCJ@  
class holder < 1 > C)j/!+nh  
  { !{+CzUo@  
public : 6HBDs:   
template < typename T > 0^S$_L  
  struct result_1 ;8PO}{rD  
  { GFLat  
  typedef T & result; 'A5T$JV.r4  
} ; |Io:D:  
template < typename T1, typename T2 > N4,oO H~  
  struct result_2 nxhlTf>3  
  { t<fah3hl  
  typedef T1 & result; nG4ZOx.*1g  
} ;  &ox  
template < typename T > |*JMPg?zI  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const >m lQ@Z_O  
  { XgX~K:<jt  
  return (T & )r; 36{OE!,i  
} 3m75mny  
template < typename T1, typename T2 > c6 &k?Puy  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const kCEuzd=$V  
  { nxV!mh_  
  return (T1 & )r1; J:W+'x`@  
} D+:s{IcL<  
} ; )B $Q  
wi+Q lf  
template <> Pl/Xh03E  
class holder < 2 > %J2Ad  
  { Mm*V;ADF  
public : >6yQuB  
template < typename T > \&+Y;:6  
  struct result_1 n.c0G`  
  { -){6ynqv  
  typedef T & result; >3D1:0Sg  
} ; ``< #F3  
template < typename T1, typename T2 > ,gNZHKNq  
  struct result_2 :(ql=+vDb4  
  { s"#N;  
  typedef T2 & result; ^_3Ey  
} ; R98YGW_ dT  
template < typename T > [;IEZ/ZX  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const vdn)+fZ;   
  { ;UgwV/d  
  return (T & )r; _!zc <&~I  
} OEl;R7aOB&  
template < typename T1, typename T2 > m%u`#67oK  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const 0qNmao4E_  
  { T8\@CV!  
  return (T2 & )r2; l(rm0_  
} ;"IWm<]h;-  
} ; 8tSY|ME  
 ij:a+T  
/9kxDbj  
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> >。 oy jkk  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: ~Yc~_)hD  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: GC# [&>L  
Tv7W)?3h  
return l(i, j) = r(i, j); yNfj-wM  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) !VIxEu^ke  
@1'OuX^  
  return ( int & )i; SaGI4O_\s  
  return ( int & )j; |)To 0Z  
最后执行i = j; ~SBW`=aP}  
可见,参数被正确的选择了。 l-W)? d  
ZiY2N*,VO  
XGR63hXND  
l opl  
:_i1gY)  
八. 中期总结 [dLc+h1{B  
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: G3|23G.~)(  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 uY)4y0  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 KL?<lp"  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor i#YDdz  
HLz<C  
Y_faqmZ 9]  
!lzj.|7=1  
p&Nav,9x  
f 5bX,e)!  
九. 简化 ApSseBhh  
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。 %LC)sSq{H  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 _5n2'\] H`  
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: n%;qIKnIq\  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 |mG;?>c)  
  +-*/&|^等 fXnTqKAfu6  
2. 返回引用。 *{5}m(5F  
  =,各种复合赋值等 7ojh=imY  
3. 返回固定类型。 exSwx-zxI  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) o"RE4s\G~r  
4. 原样返回。 oIOeX1$V  
  operator, 6flO;d/v  
5. 返回解引用的类型。 O<!^^7/h0  
  operator*(单目) -$s1k~o  
6. 返回地址。 =fBr2%qK  
  operator&(单目) ,trh)ZZYW|  
7. 下表访问返回类型。 T;3~teVYB  
  operator[] mNe908Yw  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 D0f7I:i1  
  operator<<和operator>> {XhpxJ__  
gcX  
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。 Q4ii25]*  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: ]6=opvm  
<9=RLENmY"  
template < typename Left > $\4Or  
struct value_return ~c1~) QzZ  
  { _;(Q MeR  
template < typename T > ,aWfGh#$  
  struct result_1 T^ xp2cZ  
  { qj*BV  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; 0\$Lnwp_  
} ; < R@&<E6  
EjVB\6,  
template < typename T1, typename T2 > 9D%~~~ %b  
  struct result_2 ; zy;M5l5.  
  { @iz S_I,  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; ~ C_2D?  
} ; Git2Cet  
} ; GEb)nHQq  
5o(=?dXm4  
W\DJXM]b  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait 8{Svax(  
tK <)A)  
下面我们来剥离functor中的operator() JR_c]AQYu  
首先operator里面的代码全是下面的形式: Q([g1?F9*  
FUPJ&7+B  
return l(t) op r(t) VKrKA71Z~  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) VxAR,a1+n  
return op l(t) R91u6r#  
return op l(t1, t2) C$B?|oUJc  
return l(t) op h"nv[0!)  
return l(t1, t2) op QaEXk5>e  
return l(t)[r(t)] 7@VR:~n}k  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] w@f_TG"Vt  
`[1]wV5(5@  
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: z<P#dj x  
单目: return f(l(t), r(t)); X4*/h$48 w  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); ?Z7C0u#wd  
双目: return f(l(t)); G}~b  
return f(l(t1, t2)); %n c+VL4  
下面就是f的实现,以operator/为例 (C QgT3V  
CUw 9aH  
struct meta_divide ck<4_?1]  
  { Z#W`0G>'  
template < typename T1, typename T2 > +V\NMW4d  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) vqxTf)ys  
  { \J\1i=a-=  
  return t1 / t2; QnOa?0HL/  
} khu,P[3>  
} ; K|1^?#n  
:3Jh f$  
这个工作可以让宏来做: 3 \WdA$Wx  
%yrP: fg/  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ ?%0i,p@<  
template < typename T1, typename T2 > \ },L[bDOV07  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; (c_hX(  
以后可以直接用 :{6[U=O  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) vA{[F7  
来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数 Q\z*q,^R  
(ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。) 3a S>U #  
p.IfJ|  
Zj^H3 h  
下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体 CUd'*Ewu  
~gDtj&F  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > ]- `{kX  
class unary_op : public Rettype J\0YL\jw1K  
  { WL~`L!_. A  
    Left l; 6a!X`%N=  
public : TPzoU" qh  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} *Ee# x!O  
yI;Qb7|^  
template < typename T > /][U$Q;Ke  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const S9BJjo  
      { t8[:}[Jx  
      return FuncType::execute(l(t)); >y@w-,1he  
    } ']NM_0  
X[[=YCi0  
    template < typename T1, typename T2 > /4 f;Niem  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const w {q YP  
      { #>V;ZV5"  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); 3IxT2@H)  
    } ),Rj@52l  
} ; KKzvoc?Bt  
sig_2;  
~}116K  
同样还可以申明一个binary_op M>#{~zr  
h^)2:0#{I  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > o_5@R+&  
class binary_op : public Rettype EKf4f^<  
  { Bk F[nL*|  
    Left l; _V?Q4}7d/  
Right r; ?~{xL"  
public : ^pP 14y*go  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} {%Y7]*D  
4SrK]+|  
template < typename T > m~K]|]iqQ  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const HKwGaCj`  
      { 2P}RZvUd  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); gr=`_k4~1  
    } qGqu/$bh  
AQ5v`xE4  
    template < typename T1, typename T2 > >A/=eW/q  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const \v_C7R;&  
      { 2vC=.1k  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); jo*9QO  
    } #u$z-M !  
} ; = !X4j3Cv  
URgF8?n  
O#\> j  
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 68*{Lo?U  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 lUEyo.xVt  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) &?nF' ;&  
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。 kR ]SxG9  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! A@OV!DJe]  
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。。。 Mm!saKT%  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 |9I;`{@  
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) Izu.I_$4  
下面是修改过的unary_op Cs{f'I  
*@nUas 2"  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > s|T7)PgR  
class unary_op Fe .*O`  
  { 08a|]li  
Left l; s_LSs yqo  
  ise}> A!t  
public : z<>_*Lfj  
`%3p.~>  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} lijy?:__  
"_j7kYAl  
template < typename T > YC<I|&"  
  struct result_1 \irjIXtV  
  { ltR^IiA}  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; h :R)KM  
} ; 1\0@?6`^  
uw!|G>  
template < typename T1, typename T2 > (xed(uFEK  
  struct result_2 9,CC1f  
  { #+0 R!Y  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; IcQ!A=lB  
} ; [ )~@NN  
GcW}<g}  
template < typename T1, typename T2 > #7h fEAk  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const di2=P)3  
  { eB*8)gYh  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); nh)R  
} V bOLTc  
Vz]=J;`Mz  
template < typename T > {W<-f?  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const Ai18]QD-  
  { 6~W E#z_  
  return OpClass::execute(lt(t)); :j<JZs>`R  
} ,&] ` b#Rc  
wlg#c6#q  
} ; ot#kU 8f  
cV,Dl`1r  
 q)+ n2FM  
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 8{ %9%{  
好啦,现在才真正完美了。 M) XQi/  
现在在picker里面就可以这么添加了: b] ?;R  
'/g+;^_cB  
template < typename Right > @(fY4]K  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const $4JX#lkt  
  { #`0z=w/)  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); G!%XQ\a!  
} q.Z#7~6`3  
有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。 h##?~!xDmq  
BrMp_M  
5G;^OI!g  
ky$:C,1t  
%MZDm&f>Kk  
十. bind ]},Q`n>$  
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。 5XO'OSdYq  
先来分析一下一段例子 9R"N#w.U]  
-Bv1}xf=6  
f ?zK "  
int foo( int x, int y) { return x - y;} M`pTT5r  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 .0W4Dp  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 X3iRR{< @  
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。 E/$@ud|l"  
我们来写个简单的。 P3ev 4DL  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: *N e2l`!1m  
对于函数对象类的版本: lv_%  
3l(;Pt-yI  
template < typename Func > `+Z#*lj|@  
struct functor_trait 7C7(bg,7^  
  { @ ^6OV)  
typedef typename Func::result_type result_type; ieRBD6_  
} ; ss@}Dt^  
对于无参数函数的版本: #s R0*  
s1 ^mk]  
template < typename Ret > C"Q=(3  
struct functor_trait < Ret ( * )() > V3~a!k  
  { Y1aF._Z  
typedef Ret result_type; 5@t uo`k  
} ; JKi@Kw  
对于单参数函数的版本: :F w"u4WI  
xc<eU`-' b  
template < typename Ret, typename V1 > 5J\|gZQF  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > $F`<&o  
  { ~7 L)n  
typedef Ret result_type; <bXWkj  
} ; qb&N S4#  
对于双参数函数的版本: AH 87UkNL  
Vt)\[Tl~  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > Fp6[W5>(-  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > ?"<r9S|[O  
  { +9 p`D  
typedef Ret result_type; ji)4WG/1  
} ; ;n7|.O]*  
等等。。。 q|$>H6H4b  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy !0csNg!  
5v>{Z0TE[6  
template < typename Func > BOiz ~h6  
struct func_return LXu"rfp  
  { {}J@+Zsi  
template < typename T > r|\'9"@  
  struct result_1 1QF*e'  
  { e]*=sp!T  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; 6:@t=C  
} ; 90h1e7ZcC  
fov=Yd!  
template < typename T1, typename T2 > kGuk -P  
  struct result_2 9<(K6Q  
  { h6T/0YhWLP  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; $,QpSK`9i  
} ; Gz[ym j)5  
} ; NzeI/f3K5  
]D) 'I`  
K)Xs L  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 'K@{vB  
,7fc41O3V  
template < typename Func, typename aPicker > *n*N|6 +  
class binder_1 Il^ \3T+  
  { >xZhK63C/  
Func fn; @X|i@{<';  
aPicker pk; `l gjw=  
public : _+Jf.n20  
Oa\`;  
template < typename T > n:bB$Ai2  
  struct result_1 4I#eC#"  
  { #[U 9(44,  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; lR@i`)'?U  
} ; csdOIF  
kToVBU$  
template < typename T1, typename T2 > %7(kP}y*  
  struct result_2 RFn0P)9&  
  { ^QXw[th!d  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; CmJ?_>  
} ; pe!dm}!h[  
7dlKdKH  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} AJ#m6`M+EK  
2i7i\?<.  
template < typename T > r{q}f)  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ;X$q#qzN#  
  { }dd k}wga  
  return fn(pk(t)); W3jXZ>  
} sMz^!RX@  
template < typename T1, typename T2 > aW=By)S!Y  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const Tbi]oB#  
  { h"PS-]:CD  
  return fn(pk(t1, t2)); f E.L  
} C?w <$DU  
} ; OBI+<2`Oc  
uO ?Od  
 %K%^ ]{  
一目了然不是么? @@%i( >4Z  
最后实现bind FI1THzW4J  
e' U"`)S  
bSrRsgKvT  
template < typename Func, typename aPicker > |-(IJG#)  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) yV J dZI  
  { jF38kj3O7  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); pK6e/eC  
} }x kLD!  
RHwaJ;:)#  
2个以上参数的bind可以同理实现。 *3_f &Y  
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。 `%t$s,TiP  
IU Y> ih  
十一. phoenix ocIt@#20 K  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: VX^o"9Ntl  
}A4nJ>`tq  
for_each(v.begin(), v.end(), 9TVB<}0G  
( G}!7tU  
do_ 4AY _#f5u  
[ Y{k>*: Ax_  
  cout << _1 <<   " , " =ze FK_S!  
] }O,U2=Hw`]  
.while_( -- _1), L bJtpwz>z  
cout << var( " \n " ) \!+-4,CbZY  
) vix&E`0yD  
); 5l41Q  
6X@mPj[/  
是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧: DR k]{^C~  
首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor ^Yj"RM$;N  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 zVM4BT(  
那么我们就照着这个思路来实现吧: g d337jw  
M"=8O>NZ2  
lpl8h4d  
template < typename Cond, typename Actor >  }Vvsh3  
class do_while Q~fwWp-J  
  { e#>tM  
Cond cd; ,M\j%3  
Actor act; SU?wFCGT%  
public : UI!6aVL.  
template < typename T > \*f;!{P{  
  struct result_1 I2TD.wuIW  
  { rr|"r  
  typedef int result_type;  28nmQ  
} ; ;yF[2P ;  
6( >3P  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} /Zo~1q  
+yzcx3<  
template < typename T > q1YLq(e  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const {5T0RL{\N  
  { 'oleB_B  
  do ]e^R@w  
    { x!'7yx  
  act(t); nIfN"  
  } y L*LJ  
  while (cd(t)); f#@S*^%V$  
  return   0 ; H76E+AY  
} |q3f]T&+>{  
} ; `vudS?  
+0VG[ c\8  
p1+7 <Y:  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). |2z}Xm5\  
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。 (~S<EUc$  
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。 Z[Wlyb0  
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。 >G]?  
下面就是产生这个functor的类: e#tIk;9Xz  
@gNpJB]V  
/:U1!9.y  
template < typename Actor > GGH;Z WSe  
class do_while_actor 8KFj<N>'  
  { SU/G)&Mi  
Actor act; t)LU\!  
public : sF y]+DB  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} DL,[k (  
cn$5:%IK  
template < typename Cond > Zb]/nP1P  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; d7E7f  
} ; hHpx?9O+!  
B$ui:R/ t  
[q'eEN G  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 @8|Gh]\P  
最后,是那个do_ _ j~4+H  
$57\u/(  
Rfht\{N 7  
class do_while_invoker 0{Bf9cH  
  { ~P/]:=  
public : H.:9:I[n  
template < typename Actor > u*hH }  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const Vc|NL^  
  { GWgd8x*V  
  return do_while_actor < Actor > (act); W,Ty=:qm*  
} S/VA~,KCe;  
} do_; !nwbj21%  
.:8[wI_f  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? HcA[QBh  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 )S2iIi;Bq  
最后来说说怎么处理break和continue ^p,3)$  
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。 RK-x?ZYH'  
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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