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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda th*!EFA^o  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 Yqh-U%"'  
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, [4qvQ7Y !  
5D/Td#T04  
;ja~Q .}4  
oD2! [&  
  class filler zhow\l2t}  
  { CaCApL  
public : `Qb!W45  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} )2EvZn  
} ; ;/Y#ph[  
kygj" @EX  
T@vE@D  
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: B7C<;`5TiD  
R7:u 8-dU1  
~,s'-  
_0naqa!JyH  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); aC9iNm8w  
3?aM\z;  
'Sd+CXS  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 }duqX R  
arKf9`9  
M3KK^YRN  
 -+qg  
二. 战前分析 ' $yy  
首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。 0*P-/)o x  
开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码 ]c_lNHssmq  
~,F]~|U7l  
#bGYHN  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); # r>)A  
  /* --------------------------------------------- */ yAGQD[ih  
vector < int *> vp( 10 ); =?Co<972Z  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); Q!-"5P X  
/* --------------------------------------------- */ yWc%z6dXC  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); Pt-mLINvG  
/* --------------------------------------------- */ :k_)Bh?+  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); #Z]Cq0=  
  /* --------------------------------------------- */ h3>u[cX%  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); b't6ekkN  
/* --------------------------------------------- */ :L:] 3L  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); \A!I ln  
NmpNme  
WB (?6"  
uUBUUr  
看了之后,我们可以思考一些问题: WM$Z?CN%KB  
1._1, _2是什么? 'YN:cr,V  
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。 fUq}dAs*K  
2._1 = 1是在做什么? RigS1A\2l  
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。 h+q#|N  
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。 (u8OTq@  
Wvd-be  
nF3Sfw,  
三. 动工 hn6'$P  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: ~tNk\Kkv  
~P!=fU)  
Lo[;{A$u  
='Oxy  
template < typename T > (Ww SisC~  
class assignment 4,)QV_?  
  { # NK{]H$fd  
T value; ga1b%5]v.  
public : ZS3T1 <z  
assignment( const T & v) : value(v) {} =fy.'+  
template < typename T2 > <VN< ~sz  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; }  .;vd  
} ; \Ff]}4  
]=|iO~WN  
`N7erM  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 &8%^o9sH  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment Iw$T'I+4W  
w3fD6$  
JqN$B\J,  
{c1wJ  
  class holder LBpAR|  
  { E>QEI;  
public : URh5ajoR%  
template < typename T > )i-`AJK-'v  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const YSZ[~?+  
  { oqK: 5|  
  return assignment < T > (t); ``Um$i~e%  
} Ex}TDmTu  
} ; H 0Sm4  
b?9'-hK<  
(d <pxx  
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: Frhm4H%,_R  
k]TJL9Q  
  static holder _1; tJGPkeA  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 N7s9"i  
k[1[Y{n.  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); s, #$o3  
而不用手动写一个函数对象。 <dk9n}y<,  
hB:+_[=Kj.  
K^I$05idi  
,=%c e  
四. 问题分析 [h\_yU[ P  
虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。 7vH4}S\ q  
1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。 .L]2g$W\p  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 !wrAD"l*@  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 9I|Q`j?p`  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 {#{nU NW  
% e70*;  
五. 问题1:一致性 $i `@0+:  
首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?| 2[Qzx%Vp  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 F<6{$YI  
yg4ILL  
struct holder G_5NS<JE"S  
  { +A_jm!tJS(  
  // 1@<>GDB9  
  template < typename T > B7'2@+(  
T &   operator ()( const T & r) const /hyCR___  
  { Ga *  
  return (T & )r; URTJA<r8D  
} 61TL]S8  
} ; S7hfwu&7F  
! }awlv;  
这样的话assignment也必须相应改动: dp1t]  
~-(X\:z}  
template < typename Left, typename Right > ;Y &2G'  
class assignment C2%Yry  
  { JAL"On#c#0  
Left l; Ly/5"&HD  
Right r; eR8>5:V_  
public : K*MI8')  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} z<<aT  
template < typename T2 > fli7Ow?M~  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } l}Vg;"1'J  
} ; IG@@CH  
(b1rd  
同时,holder的operator=也需要改动: ]"1\z>Hg  
"w{,ndZ  
template < typename T > `udZ =S"/L  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const A'? W5~F  
  { D-5~CK4`  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); Z~7}  
} xWty2/!h  
0h2MmI#  
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。 inx0W3d"T  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 6HR*)*>z_  
]h&?^L<.  
return l(rhs) = r; z:W1(/W~  
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。 ~leLQsZ  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: :&D$Q 4  
Z@:R'u2Lk  
template < typename Tp > }pPt- k  
class constant_t }Qvoms<k  
  { wsCT9&p  
  const Tp t; ok9G9|HA  
public : %6<2~  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {}  *FoPs  
template < typename T > QnDLSMx)  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const fm,:8%  
  { V=H}Ecd  
  return t; +&TcTu#.`  
} CW#$%  
} ; X 7"hTD  
|a[ :L  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 e?b<-rL   
下面就可以修改holder的operator=了 $L$GI~w/  
p/uOCQ|1l  
template < typename T > QWxl$%`89<  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const kPZ1OSX  
  { !' @  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); ,k3aeM~`%w  
} CU(W0D  
?{6[6T  
同时也要修改assignment的operator()  SjO Iln  
@-qC".CI  
template < typename T2 > ()i!Uo  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } Y3wL EG%,:  
现在代码看起来就很一致了。 (wsvj61  
j~Xn\~*n  
六. 问题2:链式操作 4&LoE~  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 x@>^c:-f  
其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。 =Hs~fHa)  
事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。 cYEe`?*  
比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。 }tZA7),L  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct >pl*2M&  
oE4hGt5x{  
template < typename T > 7dU7cc  
struct result_1 0=J69Yd  
  { k-vxKrjZ/  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; ;R?9|:7  
} ; |tS~\_O/  
cB[.ET$  
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: 4) nQBFX  
dQL! >6a  
template < typename T > OG}D;Ew  
struct   ref QWGFXy,=1  
  { !bCLi>8  
typedef T & reference; &9'JHF!l  
} ; >(HUW^T/9z  
template < typename T > 9wFQ<r  
struct   ref < T &> KGX?\#-  
  { U!x\oLP  
typedef T & reference; QcQ|,lA.HI  
} ; ;EfMTI}6K  
,/>~J]:\;  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: b511qc"i>M  
57b;{kl  
template < typename T > VI`x fmVOQ  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const way-Q7  
  { !kfnqe?|  
  return l(t) = r(t); [}_ar  
} 7e"(]NC84  
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。 G1'w50Yu  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 | Y1<P^  
;3_Q7;y  
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 <!|2Ru  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: G:rM_q9\u  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 6l$o^R^D  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 '17u Wq  
最后的布局是: rbP3&L  
                Add :r/rByd'  
              /   \ *lG$B@;rc|  
            Divide   5 y!^RL,HIL  
            /   \ U-s6h;^ O  
          _1     3 3^us;aOr  
似乎一切都解决了?不。 qO9_ e  
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。 o&~z8/?LA  
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。 wEMUr0Hq  
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: c(AjM9s  
&4DV]9+g  
template < typename Right > h OboM3_  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const E|Grk  
Right & rt) const `czXjZE  
  { Z y7@"C  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); d*,|?Ar*b  
} %]Nz54!  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 rd 1&?X  
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。 ix&hsNzD  
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。 ?I 1@:?Qi  
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。 I/)dXk~  
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。 /HDX[R   
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? {+t'XkA  
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: ~ab"q %  
oci-[CI,  
template < class Action > Qg _?..%  
class picker : public Action O!]w J  
  { <$njU=YE&  
public : ^?xXP=/  
picker( const Action & act) : Action(act) {} ;|/7o@$ n  
  // all the operator overloaded 3G8uXB_`}  
} ; 6]gs{zG  
`u-VGd\  
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。 J= |[G'  
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: Vq'&t<K#  
m9xu$z| e  
template < typename Right > }}(~'  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const f3l >26  
  { XLbrE|0A?  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); bt&vik _  
} 3nK'yC  
); |~4#  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > [bT@Y:X@`  
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。 <qRw! 'S^  
SKfv.9  
template < typename T >   struct picker_maker I@L-%#@R1  
  { 6OTxtk  
typedef picker < constant_t < T >   > result; kx UGd)S  
} ;  BW\R  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > {Ue6DK %  
  { "msg./iC  
typedef picker < T > result; >LU*F|F]B  
} ; [bOy, ^@4  
4 |5ekwk  
下面总的结构就有了: kh,M'XbTo  
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。 w6 "LHy[  
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。 MB |(,{S  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 Ol%*3To  
至此链式操作完美实现。 *j*jA/  
! 6 $>|  
nf G:4k,  
七. 问题3 [7s5Vt|  
如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。 ;Ok11wOw  
t=e0z^2i+  
template < typename T1, typename T2 > 2iG(v._x  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const D@JHi'F  
  { -owfuS?i=  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); #i ]@"R  
} }> 1h+O  
8m*\"_S{  
很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2: W>Rv  
s{: Mu~v  
template < typename T1, typename T2 > g*tLqV  
struct result_2 _fyw  
  { <?J7Z|  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; 9H)uTyuNi  
} ;  7:p]~eM)  
Sl_zO?/PF  
显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢?  #b"IX`5  
这个差事就留给了holder自己。 YJ6vyG>%C  
    ' R@<4Ib|  
R{rV1j#@!a  
template < int Order > n[WeN NU  
class holder; &S-& 'ZAY  
template <> 0,A?*CO  
class holder < 1 > !KlSw,&=.6  
  { CM#EA"9  
public : 0$_imjZ  
template < typename T > `i:0dVs  
  struct result_1 <V8i>LBlz  
  { }mGD`5[`  
  typedef T & result; aKUr":z  
} ; T8(wzs  
template < typename T1, typename T2 > ^+wzm2i  
  struct result_2 t/D Q<B_  
  { 1*jL2P]D  
  typedef T1 & result; :hr@>Y~r  
} ; 7cy~qg  
template < typename T > xXYens}  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const AP7W)S  
  { R`?^%1^N  
  return (T & )r; 6;b 'j\jG  
} Uy1xNb/d  
template < typename T1, typename T2 > [ O)Zof  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const ;VH]TKkk  
  { jlP7'xt1%  
  return (T1 & )r1; ,q HG1#^  
} ).S<{zm7  
} ; 9]w0zUOL6  
:58'U|  
template <> ]VH@\ f  
class holder < 2 > WuQYEbap  
  { 8{l=`y"nB  
public : .0-m=3mp2  
template < typename T > yy74>K  
  struct result_1 ? 7EVmF  
  { d&u/7rm  
  typedef T & result; 4a|Fx  
} ; '9dtIW6E  
template < typename T1, typename T2 > Om"3Q/&  
  struct result_2 [-gKkOT8E  
  { <khAc1"  
  typedef T2 & result; UmE{>5Pt  
} ; \|t0~sRwh  
template < typename T > y~=hM   
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const i+Dgw  
  { cs M|VNE>  
  return (T & )r; 614/wI8(  
} 9"RfL7{  
template < typename T1, typename T2 > rQm  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const 8'[wa  
  { -8jqC6mQ  
  return (T2 & )r2; \@3  
} bx^EaXj(r  
} ; fYjsSUnf  
]."c4S_)|  
W>bW1h  
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> >。 kw~H%-,]  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: UhTr<(@  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: k f!/9  
?KXQ)Y/su  
return l(i, j) = r(i, j); x=#5\t9  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) .8!0b iS  
FxX3Pq8h  
  return ( int & )i; $:N "*  
  return ( int & )j; |P7f^0idk  
最后执行i = j; o)=VPUe  
可见,参数被正确的选择了。 EI.Pk>ZIm  
=*}Mymhk(  
+|<&#b0Xd  
aF"Z!HD  
piotd,  
八. 中期总结 hF7mJ\  
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: PcHFj+:  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 )YtL=w?L'  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 05 Q8`  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor y;Ln ao7i  
pe%)G6@G  
~&3"Mi&>`  
8#u_+;,p  
U3K<@r  
h}>/Z3*  
九. 简化 =hOa 0X=  
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。 ] *VF Ws  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 3a}`xCO5  
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: mZVOf~9E  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 51ebE`  
  +-*/&|^等 2rtP.*dd  
2. 返回引用。 PjW+V`  
  =,各种复合赋值等 c\{}FGC  
3. 返回固定类型。 $#FlnM<=  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) Pq>[q?>?  
4. 原样返回。 <^_Vl8%  
  operator, 6CmFmc,  
5. 返回解引用的类型。 z8 ;#H tr  
  operator*(单目) i!oj&&  
6. 返回地址。 dKQV4dc>  
  operator&(单目) G1_@! 4  
7. 下表访问返回类型。 cu`J2vm3  
  operator[] vW-`=30  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 T$8~9 qx  
  operator<<和operator>> "HfU,$[  
L{A-0Ffh  
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。 ]</4#?_  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: +()t8,S,  
@H%=%ZwpO  
template < typename Left > WTYFtZD[yH  
struct value_return |kNGpwpI  
  { ^r_lj$:+$  
template < typename T > LA`V qJ  
  struct result_1 [ky6E*dV`  
  { {3(.c, q@  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; Z;~[@7`  
} ; <ii1nz  
E5BgQ5'  
template < typename T1, typename T2 > 'b?.\Bm;  
  struct result_2 |z]2KjF&w-  
  { Cm;qDvj+u  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; )USC  
} ; ]z=Vc#+!  
} ; ?g;ZbD  
3!9 yuf  
n`z+ w*  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait &:CjUaP@  
k-pEBh OH  
下面我们来剥离functor中的operator() u 1{ym_  
首先operator里面的代码全是下面的形式: WmjzKCl  
m?VRX .>  
return l(t) op r(t) m_"p$m;  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) TBKd|D'H  
return op l(t) )| x%o(n  
return op l(t1, t2) DGZY~(]  
return l(t) op -+=:+LhSMb  
return l(t1, t2) op #H6g&)Z_  
return l(t)[r(t)] j"IM,=  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] 51M^yG&M  
99Yo1Q 0  
很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式: ~d%;~_n  
单目: return f(l(t), r(t)); 7Fi2^DlgX  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); P b8Z))9j  
双目: return f(l(t)); 2vkB<[tSs  
return f(l(t1, t2)); >6I.%!jU  
下面就是f的实现,以operator/为例 !UMo4}Y  
&u1g7# #  
struct meta_divide u[i7:V%  
  { 7ITl3>  
template < typename T1, typename T2 > h [IYA1/y  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) CC>fm 1#i\  
  { >U~|R=*  
  return t1 / t2; Dq zA U7  
} .?0>5-SfY  
} ; q|u8CX  
\_*MJ)h)X  
这个工作可以让宏来做: TA0D{  
lg onR  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ Rz zFhU#r  
template < typename T1, typename T2 > \ 9S1Ti6A  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; ?YO =J  
以后可以直接用 t+ S~u^  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) Sq-3-w,R~  
来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数 3IK(f .  
(ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。) %7]XW2u  
.b#9q6F-/  
2b#(X'ob  
下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体 wVp4c?s  
{x|kg;  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > E./__Mz@  
class unary_op : public Rettype '>e79f-O)  
  { P*SCHe'  
    Left l; (H8C\%g:  
public : >nhE%:X>  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} #$t}T@t>  
!b7'>b'J<1  
template < typename T > k%l_N)38  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const =F'M~3M   
      { f#v#)Gp+  
      return FuncType::execute(l(t)); Jh\: X<q  
    } j6e}7  
7rdw`  
    template < typename T1, typename T2 > ^S#\O>GHP  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ("?&p3];b  
      { ;V~rWzKM(  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); }. xrJ52Tz  
    } x[vBK8  
} ; ~ThVap[*  
7?MB8tJ5r4  
sOl>5:D6  
同样还可以申明一个binary_op oSn! "<x  
Q sg/ V]  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > 5 o#<`_=J  
class binary_op : public Rettype M ?Ndy*]  
  { qx2E-PDL;<  
    Left l; |.(CIu~b  
Right r; 4bi NGl~  
public : i,#k}CNu  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} q]eFd6  
[0&'cu>  
template < typename T > M@~~f   
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const _%'L@[ H  
      { eyT>wma0  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); R <;OEN  
    } x6^l6N  
tlV &eN  
    template < typename T1, typename T2 > D0 /DI  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const dn ZzA  
      { S9 G+#[.|  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); ^kn ^CI6  
    } s.yq}Q  
} ; yB,{#nM>8  
FxCZRo&  
7v_i>_m]  
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 fB~O |g  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 ebN(05ZV  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) wjTNO0hj  
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。 :zdEq" )v  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! 2W^B{ZS;  
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。。。 HDmx@E.@  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 M18qa,fK{  
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) IKi{Xh]\  
下面是修改过的unary_op 9u,8q:I.?  
G'f9N^w  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > <4bz/^  
class unary_op j8GY`f#  
  { <S1??  
Left l; -<qxO  
  7%}ay  
public : e~{^oM  
FR x6c  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} E *F*nd]K  
9>by~4An?  
template < typename T > A4G,}r *n  
  struct result_1 Ia629gi5s  
  { `)R?nV b   
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; AF^T~?t  
} ; RU2c*q$^X  
HH)"]E5  
template < typename T1, typename T2 > 9!9> ?Z  
  struct result_2 EM=w?T  
  { 0YzsA#yv  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; ^0^( u  
} ; ha*X6R  
~>V-*NT8  
template < typename T1, typename T2 > $<B +K  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 1O |V=K  
  { |G(1[RNu  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); ?c!:81+\  
} zv //K_  
qM %O  
template < typename T > F4Zn5&.)  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const i+f7  
  { UVB/vqGg  
  return OpClass::execute(lt(t)); 2-++i:, g  
} t|}O.u-&;~  
AZ[75>  
} ; )kYOHS  
pb#mg^8  
b"``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 KP3n^ $~  
好啦,现在才真正完美了。 W wuZ(>|  
现在在picker里面就可以这么添加了: W9Nmx3ve  
JqEW= 5  
template < typename Right > u~W{RHClW  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const OifvUTl9b  
  { mN;+TN'?{  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); ?GdsOg^  
} _\.{6""  
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。 k#O,j pbB  
$X*mdji  
#~^btL'dHF  
Ln. 9|9  
YOyp|%!  
十. bind .WvlaPK  
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。 .NJ|p=fy  
先来分析一下一段例子 9Bz0MUbrLl  
@6 /yu>%  
xCWz\-;  
int foo( int x, int y) { return x - y;} A\z`c e!  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 {Oj7  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 |uI?ySF  
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。 jin db#)bz  
我们来写个简单的。 igDG}q3jG  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: `>6T&  
对于函数对象类的版本: a2`%gh W3  
]H ~Y7\N-v  
template < typename Func > r}_lxr  
struct functor_trait =O!|IAe#  
  { IG< H"tQ  
typedef typename Func::result_type result_type; !aPD}xCH#  
} ; DP 9LO_{  
对于无参数函数的版本: dC.bt|#Oz  
a(;!O}3_)(  
template < typename Ret > 6<X%\[)n  
struct functor_trait < Ret ( * )() > -/ +#5.`1  
  { ACg;CTB b  
typedef Ret result_type; pr tK:eGe2  
} ; 03=5Nof1  
对于单参数函数的版本: A%u_&a}  
3J~0O2  
template < typename Ret, typename V1 > W @.Ji B  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > j8++R&1f]  
  { =su]w2,Iy  
typedef Ret result_type; .oqIZ\iik  
} ; hmpr%(c`  
对于双参数函数的版本: 5.vG^T0w  
`&!k!FZY*  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > 1!1!PA9u  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > ZF6c{~D  
  { Ipe n  
typedef Ret result_type; DkDoA;m  
} ; k?*KnfVh!  
等等。。。 "Y;}G lE  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy `!vUsM.d  
|4;UyHh  
template < typename Func > u.,Q4u|!  
struct func_return .@#A|fgv  
  { Vi?q>:E:  
template < typename T > z.36;yT/  
  struct result_1 X^s2BW  
  { %Jp|z? [/  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; vDFGd-S  
} ; AiP!hw/V$  
/ vxm"CJR  
template < typename T1, typename T2 > os4{0Mxu  
  struct result_2 ml6u1+v5  
  { Ag9?C*  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; OGOND,/R?/  
} ; [1_A8s){u  
} ; Vi *e@IP/  
}!p`1]gem  
NI aFI(  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 ;=4Xz\2  
*bd[S0l  
template < typename Func, typename aPicker > $, 3J7l3  
class binder_1 u JY)4T  
  { -C-yQ.>\T#  
Func fn; jQS 6J+F]  
aPicker pk; c9wfsapJ  
public : UAn&\8g_  
AY,].Zg[  
template < typename T > .iG&Lw\,  
  struct result_1 k V;fD$iW;  
  { k&/OU:7Y  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; .uF[C{RnO  
} ; nXy>7H[0  
t `kui.  
template < typename T1, typename T2 > g%nl!dgS  
  struct result_2 h6~$/`&]b  
  { _n;;][]S  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; bQ'8SCe  
} ; ]QVNn?PA8  
U75Jp%bL  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} ]bZ(HC?KZr  
rHjq1-t  
template < typename T > >UDd @  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const *=AqM14 @  
  { bD ^b  
  return fn(pk(t)); h[o6-f<D  
} zZ=pP5y8  
template < typename T1, typename T2 > #P<N^[m  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const CVNj- &vj  
  { !-<p,z  
  return fn(pk(t1, t2)); _ :Ag?2  
} e:'?*BYVg3  
} ; ,:LA.o}h  
I,yC D7l_  
]\ !5}L  
一目了然不是么? R :X0'zeRr  
最后实现bind `h:34RC;  
i|`dWOVb  
]:>,A@7  
template < typename Func, typename aPicker > i4JqT\q  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) Gg Jf7ie4  
  { +M' H0-[  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); _{<seA  
} /!h;c$  
VTy9_~q  
2个以上参数的bind可以同理实现。 Xpe)PXb  
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。 )R`xR,H  
[AMAa]^  
十一. phoenix I$q]. B  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: vM:cWat  
a=cvCf  
for_each(v.begin(), v.end(), BTgG4F/)  
( jTO), v:w  
do_ b 5yW_Ozdh  
[ ;OqB5qd  
  cout << _1 <<   " , " W-NDBP:  
] MZ+^-@X  
.while_( -- _1), ls@i".[  
cout << var( " \n " ) h8Yx#4  
) p sL?Y  
); #(An6itl  
IxLhU45  
是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧: q9Y9w(  
首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor ^nbnbU4'  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 iQDx{m3]  
那么我们就照着这个思路来实现吧: {|I;YDA  
Z}$TKO*u  
)W/;=K  
template < typename Cond, typename Actor > cufH?Xg<  
class do_while UMAgA!s  
  { dXF^(y]l  
Cond cd; p w8 s8?  
Actor act; `tP7ncky  
public : _S>JKz  
template < typename T > I(S`j[U  
  struct result_1 o2<#s)GpY  
  { :oJ=iB'Zc  
  typedef int result_type; 'Ut7{rZ5  
} ; hjZKUM G(k  
'yMF~r3J  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} ggJO:$?$L  
*S2ypzwRZ,  
template < typename T > [Xb@Wh:yG  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const nBk)WX&[K  
  { uj :%#u  
  do BNL;Biy t7  
    { uEX!xx?Q#  
  act(t); g$b<1:8  
  } dCRyOid$  
  while (cd(t)); /~zai}  
  return   0 ; yUpgoX(6  
} FCnm1x#  
} ; H1} RWaJ  
(1#J%  
Q%xC}||1s"  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). C=eF.FB;'  
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。 yu;P +G  
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。 xg3:}LQ  
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。 dq]0X?[6  
下面就是产生这个functor的类: rzt Ru  
ZIQ [bE7  
hEp(A8g)bQ  
template < typename Actor > uD^cxD  
class do_while_actor yU9DSY\m{  
  { ]*AR,0N&  
Actor act; {WYX~Mvvj  
public : ZpnxecJUJ  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} Za 1QC;7  
r-Pkfy(  
template < typename Cond > H '  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; 3f,hw5R  
} ; /pT =0=  
B]Thn  
*{L)dW+:  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 #3gp6*R  
最后,是那个do_ 1,% R;7J=g  
>Wv;R2|  
0$ S8 fF@  
class do_while_invoker x^y'P<ypw  
  { %^ !,t:d  
public : JU)dr4S?  
template < typename Actor > v_DedVhe  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const YB2VcF.LU  
  { JsODzw  
  return do_while_actor < Actor > (act); ^zQ/mo,Z  
} `Tv[DIVW  
} do_; a6uJYhS~  
|>dI/_'  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? =w{Z@S(ukz  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 vkri+:S3  
最后来说说怎么处理break和continue Zcx`SC-0  
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。 e]zBf;9 J  
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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