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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda "I7 Sed7  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 x}c%8dO#J  
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, aS7%x>.A!  
x+X^K_*  
Y!+q3`-%T  
q%RPA e  
  class filler E&RiEhuv  
  { 0Xke26ga  
public : )(aj  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} Zl:Z31  
} ; }gfs  
~@v<B I  
?)60JWOJ1  
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: #wvmVB.5~  
:'t+*{ff  
W{{{c2 .  
VkD8h+)  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); C4`u3S  
,^>WC G  
q3~RK[OCq  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 ]h`<E~  
k *#fN(_  
z1WF@ Ej  
Hf ]w  
二. 战前分析 {|jrYU.k~  
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。 DM73 Nn^5  
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 Z6`oGFq  
n*HRGJ  
(16U]s  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); ?9?eA^X%  
  /* --------------------------------------------- */ 6?CBa]QG  
vector < int *> vp( 10 ); =LsW\.T6  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); 9AbSt&#  
/* --------------------------------------------- */ M[Kk43;QY!  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); $;ssW"7~Qn  
/* --------------------------------------------- */ ? 7H'#l  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); v)TFpV6b{p  
  /* --------------------------------------------- */ EZz`pE  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); }EW@/; kC  
/* --------------------------------------------- */ D+y_&+&,t  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); fuwv,[m  
8:iu 8c$  
N@z+h  
T9N&Nh7 3  
看了之后,我们可以思考一些问题: Ao%;!(\I%  
1._1, _2是什么? IO(Y_7  
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。 RyxEZ7dC<y  
2._1 = 1是在做什么? ~MgU"P>  
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。 e/h2E dY  
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。 ?;//%c8,.  
TDMyZ!d  
WC?}a^ 8  
三. 动工 'A|OVyH  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: EK-Qa<[|  
+Y:L4`  
$c WO`\XM  
~(|~Ze>  
template < typename T > \w]c<gM K  
class assignment 1o;*`  
  { c04"d"$ x  
T value; 2Sq+w;/  
public : \mBH6GS  
assignment( const T & v) : value(v) {} 6]#\|lds1  
template < typename T2 > !A6l\_  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } c1,dT2:=  
} ; N1O& fMz  
s`bC?wr5h  
V&' :S{i  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 =Wl*.%1 b  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment JE`mB}8s/  
Fe4QWB6\U  
_>/T<Db  
.q>4?+  
  class holder m^8KHa  
  { &|:T+LVv$+  
public : zW@OSKq4  
template < typename T > |?t6h 5Mt"  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const \n @S.Y?P  
  { K-xmLEu  
  return assignment < T > (t); e|L$e0  
} X@ljZ  
} ; t;R drk  
=uYz4IDB  
4-?'gN_  
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: ~vCfMV[F  
S[TJ{ L(  
  static holder _1; `f@VX :aL}  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 f[@M  
j'?^<4i  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); 9}4EW4  
而不用手动写一个函数对象。 )6S;w7  
`VT0wAe2;  
$J~~.PUXQ  
+Oae3VFf;  
四. 问题分析 "! yKX(aTX  
虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。  9"@P.8_  
1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。 O\5*p=v  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 ]g>@r.Nc  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 i w,F)O  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 {(DD~~)D  
jU#/yM "Y  
五. 问题1:一致性 doCWJ   
首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?| [7gyF}*;  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 M!=WBw8Y]a  
Kb_R "b3v  
struct holder gc'C"(TO(  
  { IH$R X GL  
  // Y:nF.An3  
  template < typename T > ;x[F4d  
T &   operator ()( const T & r) const ,RkL|'1l  
  { ;|2h&8yX(/  
  return (T & )r; sP0pw]!  
} s[yIvlHw`  
} ; u@`)u#  
mGQgy[gX  
这样的话assignment也必须相应改动: N.J;/!%!  
3^LSK7.:  
template < typename Left, typename Right > I5"ew=x#  
class assignment M y:9  
  { CS 7"mE`{  
Left l;  s*gyk  
Right r; Dm@wTt8N(  
public : XUD/\MoV  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} ub "(,k P  
template < typename T2 > s$Il;  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } {__Z\D2I  
} ; !b O8apn  
JJnZbJti  
同时,holder的operator=也需要改动: #]s>  
Z=O2tR  
template < typename T > 8s4y7%,|  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const Nxu 10  
  { wz*QB6QtU  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); 2a;vLc4  
} K_V44f1f  
1i}Rc:  
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。 mT.p-C  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 O&# bC  
<v?9:}  
return l(rhs) = r; (}Ql#q K  
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。 #vy:aq<bjE  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: "y>\ mC  
8wz4KG3SK  
template < typename Tp > %h** L'~``  
class constant_t /EUv=89{!  
  { eNlE]W,=  
  const Tp t; ?Z@FxW  
public : XA~Rn>7&H  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} oZ1#.o{  
template < typename T > ;lST@>  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const z_#B 4  
  { pRtxyL"y  
  return t; }>JFO:v&  
} @GGzah#  
} ; ZdEeY|j  
a1p:~;f}[  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 DBl.bgf  
下面就可以修改holder的operator=了 lrjlkgSN  
,P^pDrc  
template < typename T >  Z*d8b  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const 'sJ=h0d_[V  
  { <^,w,A  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); 2}u hPW+  
} n4%|F'ma  
y D.S"  
同时也要修改assignment的operator() ?JTy+V2t  
p6[a"~y  
template < typename T2 > bz_Zk  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } pb`F_->uq  
现在代码看起来就很一致了。 ?;.j)  
V *=To  
六. 问题2:链式操作 *b?C%a9  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 ?H7*?HV  
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。 KQ3]'2q  
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。 FxSBxz<N-A  
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。 (Q !4\Gy  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct ]GYO`,  
cA"',N8!5  
template < typename T > lTPo2-j/eK  
struct result_1 ^RG6h  
  { : j&M&+  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; KO(+%>^R  
} ; }N5>^y  
4NL Tt K  
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: "GP!]3t  
-zg,pK$+  
template < typename T > CjM+%l0MW  
struct   ref AiSO|!<.N  
  { wJJ4F$"b  
typedef T & reference; BQv+9(:fQB  
} ; F\+wM*:U  
template < typename T > s+>""yi  
struct   ref < T &> _`WbR&d2Id  
  { #d%'BUde  
typedef T & reference; fGJPZe  
} ; k oo`JHC  
SF61rm  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: .ag4i;hS8  
\_FX}1Wc2.  
template < typename T > In|:6YDL&  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const >#B%gxff  
  { gd[jYej'RP  
  return l(t) = r(t); KotJ,s]B  
} o)'T#uK  
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。 EA%(+tJ^0  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 E;~gQ6vAI  
*52*IRH  
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 go/]+vD  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: L,.Ae i9  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 .MuS"R{y  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 1?"vKm  
最后的布局是: Eom|*2vWIC  
                Add `CW8Wj  
              /   \ nnIBN4  
            Divide   5 7X.rGJZq  
            /   \ ;rpjXP  
          _1     3 km'3[}8o&  
似乎一切都解决了?不。 A!s\;C  
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。 s M({u/  
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。 >e*m8gm#  
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: A1@tp/L=o  
~fB: >ceD  
template < typename Right > ivC1=+  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const "K`B'/08^  
Right & rt) const blph&[`}I  
  { st ( l85  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); +vaz gO<u  
} 6G G&mqr+  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 %(Sy XZ  
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。 M(x5D;db/  
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。 c|u{(E58  
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。 xf<D5 olZ  
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。 aM?Xi6 U5  
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? )I{41/_YA  
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: 4x.'H18  
Oi&.pY:X-  
template < class Action > OBi9aFoQ  
class picker : public Action _)Q) tOW  
  { ed4:r/Dpo  
public : ji<b#YO4  
picker( const Action & act) : Action(act) {} ws Lg6  
  // all the operator overloaded U .hV1  
} ; NY\q  
p!>FPS  
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。 =2pGbD;*  
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: R_\{a*lV0  
vb)Z&V6(  
template < typename Right > EsXCi2]1  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const D4<nS<8  
  { Bp 6jF2  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); v9INZ1# v  
} 9=pG$+01OR  
! lgsV..R  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > dON 4r2-yC  
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。 qI\qpWS\  
oL>m}T  
template < typename T >   struct picker_maker br+{23&1R#  
  { 'YQ"Lf  
typedef picker < constant_t < T >   > result; {NXc<0a(  
} ; iU{bPyz ,  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > 7kO5hlKeo  
  { -}1S6dzr  
typedef picker < T > result; 5Tluxt71  
} ; XP *pYN  
Q^/66"Z:Z  
下面总的结构就有了: T[B@7$Dp*  
functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。 aiGT!2  
picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。 2]C`S,)  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 AJ[g~ s't  
至此链式操作完美实现。 mZ3i#a4  
9+U%k(9  
0[TZ$<v"  
七. 问题3 lZZ4 O(  
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。 7$WO@yOsh  
!=--pb  
template < typename T1, typename T2 > GM|gm-t<@  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const gBUtv|(@>[  
  { o!^':mll  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); Lg pj<H[  
} G^!20`p:  
]R\k@a|G  
很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2: L)&?$V  
6tB-  
template < typename T1, typename T2 > z6S N  
struct result_2 E.Xf b"]  
  { EC$wi|i  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; p}_bu@;.Z  
} ; x0@J~ _0  
ZdeRLX  
显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢? j':Ybr>BR  
这个差事就留给了holder自己。 )Xg,;^  
    H>_ FCV8  
p{xO+Nx1a  
template < int Order > *,{. oO9#  
class holder; ;H /*%2  
template <> RN238]K  
class holder < 1 > &^FCp'J-  
  { {EGiGwpf  
public : %ribxgmd  
template < typename T > , fFB.q"  
  struct result_1 p8hF`D~  
  { %YG ~ql  
  typedef T & result; GJai!$v  
} ; )(TaVHJR  
template < typename T1, typename T2 > ~?m';  
  struct result_2 'm}K$h(U  
  { ZW}*]rg  
  typedef T1 & result; Mz# &"WjF  
} ; |lOxRUf~  
template < typename T > g* F?  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const H`C DfTy  
  { "pdmz+k8S  
  return (T & )r; CdlE"Ye  
} :,%~rR  
template < typename T1, typename T2 > >Jt,TMMlt  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const 6|wi Zw  
  { /1ooOq]  
  return (T1 & )r1; >'wl)j$  
} eWS[|' dl  
} ; 4]A2Jl E  
|8PUmax  
template <> `Gzukh  
class holder < 2 > ))|Wm}  
  { \.2?951}  
public : F7gipCc1We  
template < typename T > Or= [2@Wg  
  struct result_1 @'j=oTT  
  { ` `j..v,  
  typedef T & result; D% } ?l  
} ; A\iDK10Q$  
template < typename T1, typename T2 > kLQPa[u4  
  struct result_2 :TJv<NZi'  
  { <8yzBp4gZ  
  typedef T2 & result; rlk0t159  
} ; no`c[XY  
template < typename T > ty[bIaQi  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const ?r0#{x~  
  { *,5V;7OR  
  return (T & )r; 35B G&;C  
} @G[P|^B  
template < typename T1, typename T2 > 0b+OB pqN  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const ~[d U%I>L^  
  { 2Un~ Iy  
  return (T2 & )r2; 1OK,r`   
} <DP_`[+C  
} ; ,S E5W2a]  
]\w0u7}  
"- S2${  
新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。 |F[E h ~  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: Vd~{SS 2>  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: Hq[d!qc  
)kR~|Yn<-  
return l(i, j) = r(i, j); /KjRB_5~q}  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) 0gO<]]M?  
6Ae<W7  
  return ( int & )i; W.TZU'%  
  return ( int & )j; BlUl5mP}>  
最后执行i = j; m6tbN/EJZ  
可见,参数被正确的选择了。 {i y[8eLg  
3 XdN \xc  
lb ol+O65  
7;RhA5M  
SO%x=W  
八. 中期总结 :L#t?~  
目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事: j@1cllJkh  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 eWzD'3h^  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 H7n5k,  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor eKi/Mt  
n_\V G[f  
U<{8nMB  
?nJ7lLQA  
;cd{+0  
Yn4c6K  
九. 简化 < .&t'W  
很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。 [` ~YPUR*  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 sG`||Kb;n  
首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种: 6wC|/J^  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 H6(kxpOI\  
  +-*/&|^等 oV utHt  
2. 返回引用。 gXN#<g,:^  
  =,各种复合赋值等 ]Aap4+s  
3. 返回固定类型。 E;$)Oz  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) >y)(M(o  
4. 原样返回。 Ug02G  
  operator, e\x=4i  
5. 返回解引用的类型。 <6^MVaD  
  operator*(单目) {WUW.(^]G  
6. 返回地址。 y>wrm:b-O  
  operator&(单目) B5h-JON]-  
7. 下表访问返回类型。 d!kiWmw,  
  operator[] 6, \i0y5n  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 JR{3n*  
  operator<<和operator>> <Z5ak4P  
KD?~ hpg  
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。 nD6mLNi%a  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: CY;ML6c@  
G6K;3B  
template < typename Left > ( ,1}P  
struct value_return b:3n)-V{u  
  { 08AC 9  
template < typename T > Gc2sY 0  
  struct result_1 S!Ue+jW  
  { {|?OKCG{  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; ~ l"70\&  
} ; Cc*"cQe  
wLwAtjW)  
template < typename T1, typename T2 > 1];rW`Bw  
  struct result_2 N"M K 0k  
  { EeGP E  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; $G/h-6+8  
} ; "+3p??h%Rq  
} ; }@MOkj  
nM:e<`r  
(+7gS_c  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait :q=u+h_  
02E-|p;  
下面我们来剥离functor中的operator() "&?F 6Pi  
首先operator里面的代码全是下面的形式: 3Tze`Q 9  
y~'F9E!i  
return l(t) op r(t) ppr95 Y]^  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) 2KVMQH`B9  
return op l(t) L4`bGZl55  
return op l(t1, t2) ?95^&4Oh0  
return l(t) op kG_ K&,;@  
return l(t1, t2) op gX<"-,5jc  
return l(t)[r(t)] N: 'v^0  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] W5,e;4/hL  
T|^rFaA  
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: jqq96hP,  
单目: return f(l(t), r(t)); 4 zuM?Dp  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); tiG=KHK%o  
双目: return f(l(t)); lJ.:5$2H  
return f(l(t1, t2)); 'Lu7cb^  
下面就是f的实现,以operator/为例 <>/0 ;J1<  
PD$XLZ  
struct meta_divide 0,+RF "R  
  { nEu,1  
template < typename T1, typename T2 > taOD,}c|$  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) *0zdI<Oe  
  { *y[i~{7:  
  return t1 / t2; Jydz2 zt!  
} )6U&^9=  
} ; ;okFm  
`tA~"J$32l  
这个工作可以让宏来做: K] ;`  
j`jF{k b  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ !4-B xeNY\  
template < typename T1, typename T2 > \ 3wZA,Z  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; HqNM31)  
以后可以直接用 N,U<.{T=A  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) bM7y}P5`1  
来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数 o C0K!{R*  
(ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。) [=*c8  
's]I:06A  
=9$hZ c  
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 gwE#,OY*  
WE\@ArY>  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > ?U'c;*O-  
class unary_op : public Rettype 2g shiY8_  
  { =4`#OQ&g  
    Left l; S*;8z}5<\  
public : I^|6gaP|6  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {}  fp!Ba  
gN#&Ag<?  
template < typename T > w$I<WS{J:Z  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const l`c&nf6  
      { ,b;eU[!]  
      return FuncType::execute(l(t)); ERcj$ [:T(  
    } q#9JJWSs  
>7%Gd-;l  
    template < typename T1, typename T2 > CVfQ  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const $1<V'b[E  
      { +Hx$ABH  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); [1{#a {4  
    } .ko8`J%%M  
} ; 1_JtD|Jy  
df@IC@`pB  
fNb2>1  
同样还可以申明一个binary_op heQ<%NIA"  
{p J{UJKv?  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > XBQ]A89G  
class binary_op : public Rettype ,iKEIxA!  
  { dXr=&@ 1  
    Left l; r ;:5P%:  
Right r; !DsKa6Zj  
public : =xwA'D9]  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} ^M?O  
/ J 3   
template < typename T > s}Y_og_c  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 7hAFK  
      { hE.NW  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); i'Vrx(y3  
    } lGHU{7j\  
yt,xA;g  
    template < typename T1, typename T2 > Br w-"tmx  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const lq0@)'D  
      { Y rq-(  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); %qG nvQ  
    } i,HafY  
} ; 5!WQ  
9WN 4eC$  
>q+o MrU  
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 'iy &%?  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 c_$9z>$  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) gG"W~O)yv  
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。 ^R\et.W`s  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! !OwRx5  
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。。。 :4 9ttJl  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 R.n:W;^`  
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) EC[2rROn\  
下面是修改过的unary_op 2c?-_OCy;  
s7j#Yg  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > ut26sg{s(  
class unary_op Gao8!OaQ  
  { q2Xm~uN`)  
Left l; ]fc9m~0N,\  
  #1-y[w/  
public : aD yHIh8  
5Fh?YS=  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} a<AT;Tc  
;3ZHm*xJx  
template < typename T > Y{c_5YYf  
  struct result_1 zY?GO"U"  
  { W)WL1@!Z  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; 6=ukR=]v  
} ; qs\ O(K8  
A2Je*Gz  
template < typename T1, typename T2 > 29:1crzx~  
  struct result_2 `fw:   
  { );4lM%]eb  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; r>v_NKS]t  
} ; eq^<5 f  
_TF\y@hF*D  
template < typename T1, typename T2 > t;wfp>El  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const $nR1AOm}.B  
  { qmzg68  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); h\+U+ ?u  
} oK cgP  
py9zDWk~  
template < typename T > R@lmX%Z1  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 4 VtI8f!  
  { 4-P'e%S  
  return OpClass::execute(lt(t)); {(mT,}`4  
} rn1^6qy)  
sW/^82(dM  
} ; ~G0\57;h  
eWjLP{W  
u\~dsD2)q  
该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug r;3{%S._  
好啦,现在才真正完美了。 @^g/`{j>J  
现在在picker里面就可以这么添加了: Jw%0t'0Zi  
#BA=?7  
template < typename Right > bMT1(edm  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const Jt4&%b-T  
  { EdQ:8h  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); nAc02lJh|  
} S}=d74(/n  
有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。 T &.ZeB1  
\^<eJf D  
A?l.(qG C_  
_g+^jR4  
2[WH8l+  
十. bind Y02 cX@K6  
既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。 SKTf=rY  
先来分析一下一段例子 5<o8prt B  
j$l[OZ:#  
/S29\^  
int foo( int x, int y) { return x - y;} >Mml+4<5  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 fhx_v^< X  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 HKA7|z9{  
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。 d\FBY&C7b  
我们来写个简单的。 F:"CaDk  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: YE<_a;yh1  
对于函数对象类的版本: //C3tW  
Wj2s+L7,  
template < typename Func > $N$ ZJC6(@  
struct functor_trait I@ dS/  
  { nic7RN?F<  
typedef typename Func::result_type result_type; ka_]s:>+  
} ; gXtyl]K:  
对于无参数函数的版本: _M n7zt1^  
9}e`_z  
template < typename Ret > w7Do#Cv  
struct functor_trait < Ret ( * )() > =rBNEd  
  { 20[_eu)  
typedef Ret result_type; l7G&[\~  
} ; o&2(xI2  
对于单参数函数的版本: x5q5<-#  
F?b5!<5  
template < typename Ret, typename V1 > /15e-(Zz/  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > o!TG8aeb  
  { <0,c{e  
typedef Ret result_type; E. @n Rj#  
} ; ;B[*f?y-  
对于双参数函数的版本: YVy+1q[  
C3|(XChqC  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > kh3PEq   
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > _tE`W96J  
  { PprCz"  
typedef Ret result_type; <"I#lib  
} ; OhT?W[4  
等等。。。 n[#!Q`D  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy \iFh-?(  
#DMt<1#:  
template < typename Func > Gv,_;?7lD  
struct func_return 8=;'kEU  
  { L\L/+yNv:G  
template < typename T > T;(k  
  struct result_1 zcCX;N  
  { ha6jbni  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; T/NeoU3 p  
} ; DyiyH%SSD  
CR$\$-  
template < typename T1, typename T2 > sdq8wn  
  struct result_2 X) lzBM  
  { :BLD &mb"Y  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; 6 /8?:  
} ; E? > ERO3  
} ; W7 9wz\a  
7hPiPv  
]qZs^kQ  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 Y#3<w  
E0XfM B]+  
template < typename Func, typename aPicker > b(8#*S!U  
class binder_1 7MXi_V;p<  
  { 2y6 e]D  
Func fn; octBt`\Of  
aPicker pk; Ba$&4?8  
public : HIUB:  
4(5NHsvp  
template < typename T > W0GDn  
  struct result_1  5VWyc9Q  
  { Q/EHvb]  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; Y<lJj"G  
} ; _U%a`%tU.  
@1_M's;  
template < typename T1, typename T2 > '8+<^%c  
  struct result_2 1m$:Rn^  
  { I5[HD_g:  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; >BU"C+a8g  
} ; ,DUD4 [3  
9 06b=  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} sem:"  
y; LL^:rq  
template < typename T > ttlFb]zZh  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const  /="~Jo  
  { %3B0s?,I  
  return fn(pk(t)); !9yOFd_  
} dQSX&.<c,  
template < typename T1, typename T2 > b}DxD1*nsI  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const SGi(Zkc  
  { -%8*>%  
  return fn(pk(t1, t2)); ^m ^4LDt  
} _]~`t+W'DJ  
} ; >OP[ qj  
0[(TrIpXl  
N#(p_7M  
一目了然不是么? "uR,WY  
最后实现bind EqW/Wxv7b  
&z!yY^g  
b4o`eR  
template < typename Func, typename aPicker > `acX1YWh5  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) 7[=MgnmuC  
  { jQDXl  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); .xnJT2uu'  
} ]3B8D<p  
L\1&$|?  
2个以上参数的bind可以同理实现。 u-yVc*<,  
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。 `cee tr=  
D?yiK=:08`  
十一. phoenix X=QaTV  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: aj>6q=R  
d|T87K>|r"  
for_each(v.begin(), v.end(), -:mT8'.F-  
( 'Em5AA`>  
do_ WCf?_\cG  
[ rVo0H.+N)`  
  cout << _1 <<   " , " =1qM`M   
] 2$G,pT1J  
.while_( -- _1), @3T)J,f  
cout << var( " \n " ) NGsG4y^g?z  
) $\:;N]Cs~0  
); BhJag L ^o  
zQpF, N<b  
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: C t-^-XD  
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 g<ZB9;FX %  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 5,H,OZ}  
那么我们就照着这个思路来实现吧: HB+{vuN*L  
0O,Q]P 82f  
QU&LC  
template < typename Cond, typename Actor > J0{;"  
class do_while QLr.5Wcg>  
  { AXK6AZjX  
Cond cd; )zU bMzF  
Actor act; IEbk_-h[  
public : B !>hHQ2  
template < typename T > /*v} .fH%  
  struct result_1 UBj"m<  
  { ^5{M@o  
  typedef int result_type; =t,}I\_^c  
} ; X,+M?  
G)|s(C!  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} ?<3wks|C  
) ?L  
template < typename T > H Pvs~`>V  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ;gE]*Y.Z.p  
  { ak_&\'P  
  do S.^/Cl;aj  
    { El9D1],  
  act(t);  ' ];|  
  } _VvXE572  
  while (cd(t)); 0m`{m'B4n  
  return   0 ; =Fu~ 0Wc  
} m+Um^:\jX  
} ; 'aLTiF+  
[PRQa[_  
eaNMcC1  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). R]Iv?)Y  
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。 $0(~ID  
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。 V~tZNR J-  
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。 C71\9K*X  
下面就是产生这个functor的类: gGdt&9z %  
/b ]Yya#  
cN]e{|  
template < typename Actor > _s(izc  
class do_while_actor k|kn#X3X  
  { A9:dHOmT^U  
Actor act; gk-g!v&  
public : e<.O'!=7Y  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} |ORro r}  
J ~"h&>T  
template < typename Cond > oZ CvEVUk  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; ,)u7PMs  
} ; ZKk*2EK]2z  
ysHmi{V~  
OVy ZyZ#  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 {y>o6OTITR  
最后,是那个do_ E:!qnc L:  
[*{G,=tF`Y  
KMU2Po qD  
class do_while_invoker aC2cyUuaN  
  { `fL81)!jI#  
public : R=/^5DZ}  
template < typename Actor > =&9x}4`;%  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const !%8|R]d  
  { +?&|p0  
  return do_while_actor < Actor > (act); pz uR H1[  
} @ +iO0?f  
} do_; v +$3Z5  
FF}A_ZFY  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? j 1Ng[  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 xllk hD4F  
最后来说说怎么处理break和continue <aScA`\B#  
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。 M@ TXzn!&o  
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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