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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda ,P&.qg i=(  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 owz6j:  
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, @+OX1-dd/w  
8reis1]2S  
V&i/3g  
z+RA  
  class filler R4 8w\?L  
  { \yIan<q  
public : jF5Y-CX  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} @2>A\0U  
} ; (%&HufT  
YueYa#7z  
^Jv$Wx  
这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决: >5rb4  
oCw>b]S  
I{e[Y_  
nH6Ny  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); ia'eV10  
u0&QStI  
i%M6$or  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 c Z6Zx]  
;L <D-=  
T*AXS|=ju  
qD@]FEw!O  
二. 战前分析 ;'E1yzX^  
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。 ZtS>'W8l  
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 6:Fb>|]*PY  
L_TM]0D>7  
|@6t"P]@  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); :gD=F&V  
  /* --------------------------------------------- */ U3R;'80 f  
vector < int *> vp( 10 ); "iu9r%l94  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); it Byw1/  
/* --------------------------------------------- */ us/}_r74N*  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); ULqFJ*nla  
/* --------------------------------------------- */ Oz3JMZe  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); U`G  
  /* --------------------------------------------- */ %\i OX|F_  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); k}MmgaT:5]  
/* --------------------------------------------- */ >bwB+-lyL  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); [{}Hk%wlX  
z|p C*1A\  
d`}t!]Gg  
_#9F@SCA  
看了之后,我们可以思考一些问题: u,E_Ezq  
1._1, _2是什么? 8%eWB$<X  
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。 UDBMf2F]  
2._1 = 1是在做什么? &7K 4tL  
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。 Yo 0wufbfV  
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。 G1RUu-~+  
q9)]R  
e}xx4mYo  
三. 动工 "s$$M\)T  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: thT2U8%T  
8h,>f#)0c  
8-s7^*!  
GkOZ =ej  
template < typename T > `#/0q*$  
class assignment *H2@lrc  
  { VLdQXNg9W"  
T value; y.iA]Ikz  
public : wFe?0u  
assignment( const T & v) : value(v) {} @%aU)YDwi  
template < typename T2 > Q%_QT0H9Kz  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } dH5 Go9`~R  
} ; 4l2/eh]Hc(  
H ~VeY\:w  
bS1?I@  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 )#(6J  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment >}"9heF  
-nHt6AbqP  
9;ZaL7>  
5 $58z  
  class holder -Lo3@:2i  
  { nzcXL =^r3  
public : %1oh+'ES F  
template < typename T > O`M 6 =\  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const [3@Pu.-I+M  
  { eYpK!9  
  return assignment < T > (t); Z,jR:_ p  
} efT@A}sV  
} ; _~QiQDq  
8q}955Nl  
4X}.aZO&b  
由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上: =._V$:a6o  
~W>3EJghR,  
  static holder _1; A$7j B4  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 ;4%Co)Rw  
3J3Yt`  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); ;4:[kv@  
而不用手动写一个函数对象。 >bLhCgF:"  
J,W<vrKOcN  
?@>PKUv{  
b] 5i`  
四. 问题分析 VUneCt%  
虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。 'vP"& lrn  
1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。 _9pcHhJux  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 >z"\l  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 es6]c%o:t^  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 X21k7 Ls  
Y\ C"3+I  
五. 问题1:一致性 (zmL MG(R  
首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?| CVAX?c{   
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 N 4!18{/2  
Ib&]1ger#=  
struct holder +$;#bw)yH  
  { ]4X08Cm^  
  // pXhN?joe  
  template < typename T > ] >4CBm$  
T &   operator ()( const T & r) const Fd1t/B,  
  { qlNB\~HCe  
  return (T & )r; k9*6`w  
} gb^<6BYUG  
} ;  d5YL=o  
VE $Kdo^  
这样的话assignment也必须相应改动: r,r"?}Z  
ty>9i]Y-  
template < typename Left, typename Right > u[<ij  
class assignment h N U.y  
  { Y(/y,bJ?jp  
Left l; k^{}p8;3  
Right r; SR$?pJh D%  
public : %_L~"E 2e  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} O' ~>AC5{  
template < typename T2 > Oj F]K,$  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } n w  
} ; sPP(>y( \  
z=j,-d%9  
同时,holder的operator=也需要改动: o]<@E uG  
{5NE jUu{j  
template < typename T > Jwtt&" c0.  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const B;A< pNT  
  { C9j3|]nyL  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); kTfE*We9  
} }nK=~Wcu\  
Maw$^Tz,  
好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。 aJzyEb  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 GTocN1,Z~a  
f5`q9w_c  
return l(rhs) = r; q |Orv =v  
在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。 (RBB0CE  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: peZ'sZ6  
*G"}m/j-  
template < typename Tp > NcyE_T  
class constant_t i$g6C  
  { \!Wph5wA  
  const Tp t; jV.9d@EC  
public :  5?34<B  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} 5@nv cCp  
template < typename T > .)|2^ 'W  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const nhLw&V3y  
  { _x]q`[Dih  
  return t; Vwpy/5Hmp  
} n48%Uwa,  
} ; ) :st-I!o  
WxJV zHtR  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 El^V[s'3  
下面就可以修改holder的operator=了 EG J/r  
AkEt=vI  
template < typename T > ayZWt| iHA  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const (r-8*)Qh8  
  { LJwy,-  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); _X~xfmU  
} }Sh3AH/  
bcUa'ZfN<  
同时也要修改assignment的operator() ?hOv Y)  
`s\E"QeZN  
template < typename T2 > KN:V:8:J  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } m+EtB6r  
现在代码看起来就很一致了。 Kwo0%2Onkd  
&9 khIJI n  
六. 问题2:链式操作 D9r4oRkP*  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 CP LsSv5  
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。  +wE>h>?;  
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。 l:14uWu|  
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。 eEX*\1Gg  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct D"<>! ]@(a  
@0D  
template < typename T > s(r1q$5  
struct result_1 iHk/#a  
  { $|o[l.q2  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; S.*.nv  
} ; 4<S=KFT_  
.GiQC {@9w  
那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为: |HQFqa <  
nyx(0  
template < typename T > blmY=/]  
struct   ref VX'G\Zz@h|  
  { yUX<W'-Hev  
typedef T & reference; >8EmfjUoc  
} ; ;BW-ag \9  
template < typename T > ,L;%-}#$  
struct   ref < T &> G8@LH   
  { zC WN,K`  
typedef T & reference; t|v_[Za}Z  
} ; -"x25~k!?F  
%5Zhq>  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: &&TAX  
xeKfc}:&z  
template < typename T > g)=-%n'RoE  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const >$_@p(w  
  { Vb/XT{T;b  
  return l(t) = r(t); a!mdL|eA@  
} ,Ad{k   
可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。 ,H5o/qNU`{  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 9@8)ZHf  
GQ1m h*4$  
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 RsnFjfb'  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: r^+n06[  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 wyUfmk_}  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 : G0^t  
最后的布局是: FK,Jk04on  
                Add DX<xkS[P  
              /   \ ;s w3MRJ  
            Divide   5 'ExTnv ~  
            /   \ D*q:X O6b  
          _1     3 }EJ't io]  
似乎一切都解决了?不。 l/6(V:  
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。 M*<Bp   
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。 W-ol*S  
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: &` weW  
! 345  
template < typename Right > 2VgVn,c  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const {3N5Fi7S  
Right & rt) const FSyeDC^@  
  { giu8EjzK  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); 1fcyGZq  
} b)+;@wa~  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 W4rh7e4  
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。 Nq ZR*/BOz  
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。 oU)HxV  
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。 XO"BEj<x  
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。 ziG]BZ  
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? ~MZ.988:<  
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: rtk1 8U-  
j(`V& S  
template < class Action > jWerX -$  
class picker : public Action SkMBdkS9z[  
  { $6yr:2Xvt  
public : XV0t 8#T2  
picker( const Action & act) : Action(act) {} 42 &m)  
  // all the operator overloaded L`0}wR?+  
} ; Z=y^9]  
\ Q0-yNt  
Picker<T>继承自T,唯一的作用就是给T添加上了各种操作符的重载函数。 Fhbp,CX4p  
现在所有参与行动的functor都要套上一层picker, _1被声明为 picker<holder>, 并且holder中所重载的操作符除了operator()之外全部被移到了picker内。而picker中的操作符重载的返回的functor也必须套上一个picker: d;LBV<Z?  
Tsl0$(2W  
template < typename Right > few=`%/  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const 5JA5:4aev  
  {  u9,ZY >  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); nuLxOd*n  
} uf}Q{@Ab  
@P xX]e  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > Czt>?8x`  
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。 ~0ZLaiJ  
6)Dp2  
template < typename T >   struct picker_maker '/K-i.8F  
  { Tz2<# pLR  
typedef picker < constant_t < T >   > result; JnBg;D|)@  
} ; 2F fwct:  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > 2a[_^v $v  
  { 2:D1<z6RQ  
typedef picker < T > result; b}5hqIy  
} ; *XSHzoT*  
G ~|Z (}H  
下面总的结构就有了: D4W^{/S  
functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。 4XsKOv  
picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。 2Uq4PCx!  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 U{~R39  
至此链式操作完美实现。 bF{14F$  
'CC;=@J  
nLv"ON~  
七. 问题3 yct^AN|%  
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。 /Jw 65 e  
4e5 5  
template < typename T1, typename T2 > H:&|q+K=#  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const >XiTl;UU  
  { SSG}'W!z  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); OBJk\j+Wi  
} 4?F7%^vr  
y |E {]  
很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2: fxL0"Ry  
\IG"Te  
template < typename T1, typename T2 > 4'ymPPY  
struct result_2 Xv1mjHZCC  
  { qOd*9AS'|M  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; ,c_NXC^X?  
} ; Uq}-<q  
;~5w`F)  
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? }^Kye23  
这个差事就留给了holder自己。 STH?X] /  
    qX?k]m   
`VxfAV?}  
template < int Order > d)X6x-(  
class holder; d %Z+.O  
template <> CUo %i/R  
class holder < 1 > 9x0Ao*D<t  
  { 60u}iiC@  
public : $VLCD  
template < typename T > `:fc*n,*  
  struct result_1 :6Oh?y@  
  { " O,TL *$  
  typedef T & result; Q\4nduQ  
} ; "mm|0PUJ  
template < typename T1, typename T2 > 56R)631]p  
  struct result_2 d 9n{jv|  
  { Q #%C)7)  
  typedef T1 & result; @hE$x-TP0  
} ; HX]pcX^K  
template < typename T > umD[4aP~;  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const A&~<qgBTp  
  { E6NrBPm  
  return (T & )r; >9v?p=  
} 7>Oa, \  
template < typename T1, typename T2 > |:?JSi0  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const (Mw<E<f  
  { !@<>S>uGG  
  return (T1 & )r1; jS,zdJs=  
} #r4S%  
} ; ihr l!A5  
/6%<97/d  
template <> N7`<t&T@  
class holder < 2 > 'F665  
  { )=)=]|3  
public : #n_uELE  
template < typename T >  `xpU  
  struct result_1 n xc35  
  { v9[[T6t/'  
  typedef T & result; uJP9J  U  
} ; `RG_FS"v  
template < typename T1, typename T2 > &E>zvRBQ  
  struct result_2 8I'Am"bc \  
  { J0hY~B~X  
  typedef T2 & result; t,2Q~ied=  
} ; faVR %  
template < typename T >  j`9+pI  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const ;uC +5g`  
  { +'NiuN  
  return (T & )r; ;i2N`t2  
} nPj+mg  
template < typename T1, typename T2 > lTh}0t  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const G 39  
  { Tmo+I4qoL  
  return (T2 & )r2; ;S FmbZ%~  
} lilKYrUmG  
} ; fJ?$Z|  
2@(Qd3N(  
DfCo=  
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> >。 #z\{BtK  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: kXq*Jq  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: btC.EmX  
1z\>>N$7B  
return l(i, j) = r(i, j); T F!Lp:  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) 3??*G8Yp  
om"q[Tudc  
  return ( int & )i; m*h, <,}-+  
  return ( int & )j; # Z*nc0C  
最后执行i = j; 4K@`>Y5g*  
可见,参数被正确的选择了。 o.}?K>5  
S|8O$9{x9q  
q1nGj  
'ErtiD  
o 6$Q>g`]  
八. 中期总结 tVN#i  
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: 6' M"-9?G  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 `3$S^|v  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 $h Is ab_  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor Z' 0Gd@/  
aQ ~  
c{Ax{-'R  
L7jMpz&  
RoXU>a:nS  
}31z 35  
九. 简化 <mc[-To  
很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。 Sdc;jK 9d!  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 ^ftZ{uA  
首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种: 6N4/p=lE  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 b|c?xHF}K  
  +-*/&|^等 `j59MSuK  
2. 返回引用。 VY'#>k} }  
  =,各种复合赋值等 A#mf*]'  
3. 返回固定类型。 Kl[WscR  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) XV2f|8d>  
4. 原样返回。 IkSzjXE{  
  operator, t/,k{5lX  
5. 返回解引用的类型。 #]ii/Et#x  
  operator*(单目) ?Rl?Pp=>  
6. 返回地址。 %aX<p{EY  
  operator&(单目) BPnZ"w_  
7. 下表访问返回类型。 a#=GLB_P(  
  operator[] f8E S GU  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 uOEFb  
  operator<<和operator>> ;APpgt4  
1anV!&a<K(  
OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。 {Ex0mw)T  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: n>X  
P 7 [p$Z  
template < typename Left > g]C+uj^  
struct value_return zxCxGT\;  
  { nTSGcMI  
template < typename T > %D z|p]49!  
  struct result_1 3\FiQ/?  
  { ;o\0:fzr  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; [IxZweK  
} ; #(@dN+  
1$fA9u$  
template < typename T1, typename T2 > S8" h9|  
  struct result_2 EX8:B.z`57  
  { J#CF SG  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; wX7B&w8wV  
} ; -aGv#!aIl  
} ; FXFQ@q*}v  
YTq>K/  
nX>k}&^L  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait /Mf45U<  
K}O~tff  
下面我们来剥离functor中的operator() ^!|BKH8>f%  
首先operator里面的代码全是下面的形式: WKpHb:H  
.N] ^g#  
return l(t) op r(t) pTmG\wA~$  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) K:P gkc  
return op l(t) bTKzwNx  
return op l(t1, t2) '<m[  
return l(t) op tiwhG%?2  
return l(t1, t2) op Y( /VW&K&:  
return l(t)[r(t)] (~{7e/)r  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] `c{i +  
qO>BF/)a(  
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: 2:i`,  
单目: return f(l(t), r(t)); *D]/V U  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); kaUH#;c>_  
双目: return f(l(t)); 4 !~JNO  
return f(l(t1, t2)); Lm'Ony^F  
下面就是f的实现,以operator/为例 &&[j/d}J  
q{c6DCc]\  
struct meta_divide \VPU)  
  {  ~J"*ahl  
template < typename T1, typename T2 > GVY_u@6   
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) ~9]tt\jN*Y  
  { O>w $  
  return t1 / t2; 2N(c&Dzkh`  
} t,R5FoV  
} ; )T?w,"kI  
LPT5d 7K@  
这个工作可以让宏来做: W ;IvR   
b#k$/A@  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ 05nG |  
template < typename T1, typename T2 > \ ? _[gs/i}  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; rMpb  
以后可以直接用 )0PUK9  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) Aye!@RjM8  
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 p%J,af  
(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。。。) V|xR`Q  
s<z{(a  
4jis\W}%L3  
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 if:2sS9r  
i/oaKpPN  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > 3,tKqR7g  
class unary_op : public Rettype u-j$4\'  
  { tb&{[|O^  
    Left l; N+!{Bt*  
public : {:od=\*R  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} 8!me$k&  
D4n ~ 2]  
template < typename T > |/ZpZ7  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const l[Ng8[R  
      { 3j<] W  
      return FuncType::execute(l(t)); lGjmw"/C  
    } Hc^b}A y7  
lh~!cOm\=E  
    template < typename T1, typename T2 > 7u\^$25+h  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 8*4X%a=Of  
      { vYmRW-1Zxq  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); FL0(q>$*8  
    } $+S'Boo   
} ; A#2 Fd7&  
n`0}g_\q  
3boINmX  
同样还可以申明一个binary_op gGe `w  
F7#   
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > x1$fkNu  
class binary_op : public Rettype hXbb+j  
  { N$>g)Ml?  
    Left l; q+e'=0BHd:  
Right r; R(r89bTQ  
public : bNY_V;7Kw`  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} f]%$HfF @  
ph%/;?wY  
template < typename T > /jeurCQ8#u  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const `EBo(^n}O  
      { =|pQA~UU#  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); io$AGi  
    } \ tF><  
noOG$P#  
    template < typename T1, typename T2 > @\z2FJ79w  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const bb+-R_3Kd  
      { >=6tfLQ  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); l>7`D3  
    } 5RI"g f  
} ; !95ZK.UT  
5R/k -h^`  
b!5W!vcK  
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 gI'4g ZH  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 sR +=<u1  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) :=T+sT~  
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。 &JtK<g  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! -+#\WB{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。。。 <8+.v6DCd  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 m+"?;;s  
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) jzdK''CHi  
下面是修改过的unary_op dilRL,  
qx5.LiF  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > rrwBsa3  
class unary_op t]2~aK<]  
  { @iS(P u  
Left l; Qg<_te)\  
  ujmO'blO  
public : NK$k9,  
;l7wme8Qk  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} kDS4 t?Ig  
sD_Z`1  
template < typename T > /F4rbL^:  
  struct result_1 >j|.pi  
  { 9`$fU)K[Pl  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; go@UE2qw  
} ; 'n#;~  
uqXvN'Jr  
template < typename T1, typename T2 > 4! XB?-.  
  struct result_2 O!\P]W4r$  
  { 25::z9i  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; tl (2=\  
} ; KArR.o }  
C*,-lk0b@  
template < typename T1, typename T2 > S}cpYjnH8  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const jY(' ?3  
  { &Op, ?\   
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); vjhd|  
} 0V1)ou84'  
/![S 3Ol  
template < typename T > *rXESw]BR  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const nz3j";d  
  { p'0jdb :S  
  return OpClass::execute(lt(t)); \=kH7 !  
} %r=uS.+hrF  
| Z0?  
} ; e_kP=|u)g  
Nh^T,nv*l  
{W)Kz_  
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 4h@jJm  
好啦,现在才真正完美了。 dpDVEEs84  
现在在picker里面就可以这么添加了: N&]v\MjI62  
SsIy;l  
template < typename Right > 1y2D]h/'  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const {Uz@`QO3  
  { k?;A#L~  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); JN .\{ Y  
} +?w 7Nm`  
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。 GLp2 ?fon  
#5wOgOv  
h q6B pE  
&na#ES $X,  
X|TEeE c[L  
十. bind 9TIyY`2!  
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。 ,^pM]+NF|  
先来分析一下一段例子 %[u6<  
Kyt.[" p  
1XSA3;ZEc  
int foo( int x, int y) { return x - y;} & Gp@,t  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 jr bEJ.  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 W2D^%;mw  
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。 GpMKOjVm|  
我们来写个简单的。 `MA ee8u'  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: J*o :RnB  
对于函数对象类的版本: I L 'i7p  
y>Zvose  
template < typename Func > +dX1`%RR[  
struct functor_trait 6}='/d-[  
  { MUhC6s\F  
typedef typename Func::result_type result_type; w,bILv)  
} ; QM\v ruTB  
对于无参数函数的版本: D>+&= 5{  
L(\sO=t  
template < typename Ret > &tB|l_p_-p  
struct functor_trait < Ret ( * )() > 4EQ7OGU  
  { MqGF~h|+  
typedef Ret result_type; 1+~JGY#   
} ; L-hK(W!8pt  
对于单参数函数的版本: x|d Xa0=N_  
!rZO~a0  
template < typename Ret, typename V1 > |R8=yO%(  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > (~:k70V5  
  { *%l&'+   
typedef Ret result_type; )xX(Et6+`  
} ; "nPmQ  
对于双参数函数的版本: %C\Q{_AS  
QZB2yK3]h  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > %Koc^ pb)  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > 4:q<<vCJv  
  { %_0,z`f  
typedef Ret result_type; k_/hgO  
} ; IT! a)d  
等等。。。 &I Iw>,,  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy sOg@9-_Uh  
S(9Xbw)T  
template < typename Func > A%> Ir`I  
struct func_return e4p:Zb:  
  { ?BT\)@ h  
template < typename T > +6|Ys  
  struct result_1 b Gq0k&  
  { gP"p7\ (  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; )X@Obg  
} ; @'C f<wns  
@[#U_T- I  
template < typename T1, typename T2 > ;>QED  
  struct result_2 RqgH,AN  
  { |:$D[=  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; zWoPa,  
} ; [_hHZMTH  
} ; ^"7tfo8  
%lNv?sWb  
py`RH )  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 F(>']D9$.  
Qj5~ lX`W  
template < typename Func, typename aPicker > }ddwL  
class binder_1 xoF]r$sC8  
  { !<H[h4g  
Func fn; !`q*{Ojx  
aPicker pk; Xt~`EN  
public : 4o8uWS{`  
5W"nn  
template < typename T > nv1'iSEeOl  
  struct result_1 oJe9H<  
  { eZWN9#p2  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; M[$(Pu  
} ; Qna ^Ry?6)  
FL% GW:  
template < typename T1, typename T2 > CnruaN@  
  struct result_2 ?jbE3fW  
  { b/Y9fQ n  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; :-ZE~b HJ  
} ; p.^mOkpt  
Z m9 e|J  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} pA%XqG*=Y  
<9 lZ%j;  
template < typename T > ,oX48Wg_+  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const Z.Lm[$/edn  
  { _5%SYxF*y  
  return fn(pk(t)); s, m+q)  
} s:lar4>kM  
template < typename T1, typename T2 > ]2(vO0~  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const _ vVw2HH  
  { rGuhYYvK  
  return fn(pk(t1, t2)); }1]/dCv  
} :bI4HXT3  
} ; }3:DJ(Y  
*#1&IJPI  
>Z?fX  
一目了然不是么? r?Jxl<  
最后实现bind kCfSF%W&  
qH!}oPeU'  
;ZX P*M9  
template < typename Func, typename aPicker > tW53&q\=  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) _=E))Kp{z  
  { (oX|lPD<b  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); r/1:!Vu(  
} gS4zX>rqe  
A`<#}~A  
2个以上参数的bind可以同理实现。 PxzeN6f  
另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。 (RG\U[  
95B w;U3E  
十一. phoenix 1}#v<b$  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: 26JP<&%L  
3xef>Xv=  
for_each(v.begin(), v.end(), *k==2figz  
( g]85[xz  
do_ ~ ui/Qf2|  
[ Mf7Q+_!  
  cout << _1 <<   " , " ;Q&38qI  
] <GPL8D  
.while_( -- _1), ~R/w~Kc!/A  
cout << var( " \n " ) (A O]f fBU  
) ,/6V^K  
); /Y5I0Ko Uw  
,{:c<W:A]  
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: H .)}|  
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 EQ`;=I3J9y  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 kf\n  
那么我们就照着这个思路来实现吧: wVkms  
+Q_(wR"FS  
=Xze).g  
template < typename Cond, typename Actor > 44FK%TmtF  
class do_while ! utgo/n  
  { H|;6K`O_  
Cond cd; L;/#D>U(  
Actor act; %F-/|x1#Q  
public : KK4>8zGR  
template < typename T > *6 -;iT8  
  struct result_1 6la# 0U23  
  { ?xh_qy;  
  typedef int result_type; ,6Sa  
} ; ^_6%dKLK  
##d\|r  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} ='u'/g$'&  
ha  
template < typename T > Je_Hj9#M\d  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const +#8?y 5~q  
  { fl _k5Q'&p  
  do c:I1XC  
    { yveyAsN`B  
  act(t); Yf.H$L  
  } uW%7X2K  
  while (cd(t)); ;e;lPM{+  
  return   0 ; *- $u\?$  
} hj64ES#x  
} ; k| 0Fa}Z[  
{:m5<6?x)  
dVc;Tt  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). q# gZ\V$I  
代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。 ;5^ grr@,4  
其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。 F48:mfj1r  
因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。 :p@H  
下面就是产生这个functor的类: MbLG8T:y  
u_.V]Rjc  
WI9'$hB\  
template < typename Actor > )?~3fb6^  
class do_while_actor YS=|y}Q|7d  
  { Ug^C}".&  
Actor act; !+& NG&1  
public : h95C4jBE  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} o_/C9[:  
zYpIG8"o5  
template < typename Cond > o O%!P<D  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; G&:[G>iSm^  
} ; ,{ CgOz+Ul  
VOwt2&mZ  
?2[=llS4  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。  z:9  
最后,是那个do_ xou7j   
Dntcv|%u  
I=D{(%+^d  
class do_while_invoker PN2\:l+`  
  { fC xN!  
public : =YF\mhMQ:  
template < typename Actor > %\N.m/5  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const //@_`.  
  { \<|a>{`7]i  
  return do_while_actor < Actor > (act); =bs4*[zq  
} F3jrJ+nJ  
} do_; + EG.p  
2T5@~^:7u  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧?  s=#IoNh  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 7c!oFwM  
最后来说说怎么处理break和continue ~6U@*Svk  
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。 _tL+39 u  
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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