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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda >}:  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 n,d)Wwe_`y  
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, mV^~  
b:cy(6G(  
BOWOH  
%/ctt_p0x  
  class filler B77`azwF  
  { SsPZva  
public : 9F[_xe@  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} %lD+57=  
} ; txvo7?Y*4  
 O4Q"2  
je5[.VTM  
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: C57m{RH  
#;f50j!r  
3YJ"[$w='(  
w2 r  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); zez|l  
[N12X7O3  
MT7B'hd  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 ~oJ"si  
=^SxZ Bn  
\2]_NU5.  
\Hdsy="Dnh  
二. 战前分析 lF_"{dS_6(  
首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。 -QwH|   
开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码 X`1R&K;z^  
uaz!ze+  
3)OQgeKU  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); ',c~8U#q  
  /* --------------------------------------------- */ gJCZ9{Nl  
vector < int *> vp( 10 ); }8PO m#  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); C}(@cn `L  
/* --------------------------------------------- */ Y%eq2%  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); Vn_~ |-Wt  
/* --------------------------------------------- */ Kk*8  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); l*6Zh "o:  
  /* --------------------------------------------- */ #wo *2 (  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); \h_q]  
/* --------------------------------------------- */ x H&hs$=  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); %~y>9K  
Sg4{IU  
|-)8=QDz)r  
#=VYq4B=  
看了之后,我们可以思考一些问题: Nke!!A}\|  
1._1, _2是什么? b+|3nc!  
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。 2:_6nWl  
2._1 = 1是在做什么? =#v? }JG  
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。 mBE&>}G<  
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。 P#,;)HF  
*yaS^k\  
:W5W @8Y  
三. 动工 _CfJKp)  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: g `%in  
cPD_=.&  
&w#!   
c!_c, vwrn  
template < typename T >  ?C#E_  
class assignment #c5jCy}n  
  { Yj#tF}nPC  
T value; NcP/W>lN  
public : jj1\oyQ8  
assignment( const T & v) : value(v) {} '3Lu_]I-  
template < typename T2 > OQ7 `n<I<)  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } m3TR}=n  
} ; z9*e%$+S  
:n QlS  
0/b  _T  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 h%krA<G9  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment o6d x\  
t* =[RS*  
ATl?./Tu  
_$ivN!k  
  class holder xH xTL>,?  
  { ~Ix2O   
public : 'gvR?[!t  
template < typename T > n{FjFlX2=  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const ocFk#FW  
  { SkE<V0  
  return assignment < T > (t); ;Mup@)!j  
} -cM1]soT  
} ; ^J5{quV  
IQRuqp KL  
v6s,lC5qR  
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: B*,)@h  
lI 4tW=  
  static holder _1; 2S{P(B   
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 K5jt(7i  
PDuc;RG  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); @kqxN\DE  
而不用手动写一个函数对象。  @Fb1D"!  
+yp:douERi  
:-B+W9'5  
d=PX}o^  
四. 问题分析 N+=|WeZ  
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。 80Dn!9j*  
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。 RqtBz3v  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 eHyUY&N/  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 U}RBgPX!  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 UowvkVa  
y %Q. (  
五. 问题1:一致性 #cu{AdK  
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?| _cX}!d!j  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 @"-\e|[N  
\</!kY*3@t  
struct holder kFv*>>X`  
  { Zd6ik&S   
  // gvA}s/   
  template < typename T > yQiY:SH  
T &   operator ()( const T & r) const -GA F>  
  { c]PTU2BB8  
  return (T & )r; lPZ(c%P  
} Do/R.Mgy*  
} ; YV<y-,Io  
c Mgd  
这样的话assignment也必须相应改动: #wI}93E  
LE\=Y;%  
template < typename Left, typename Right > ->8Kd1^F  
class assignment "XR=P> xk  
  { +?$J8Paf  
Left l; *Jd"3Si/  
Right r; _&uJE&xl}  
public : #i[:oC6m:  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} H#~gx_^U  
template < typename T2 > ,~1'L6Ri?  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } L"qJZU  
} ; dU$VRgP/  
;:P4~R  
同时,holder的operator=也需要改动: 2'DCB{Jv  
)l7XZ_gw'  
template < typename T > ;=Ma+d#  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const ]YgR  
  { >fH0>W+!  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); "' JnFM  
} /MGapmqV9  
|9#q7kM  
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。 {A/r)  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 Qt>K{ >9Cf  
l88=  
return l(rhs) = r; 2R[v*i^S  
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。 a!9'yc  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: b=,B Le\  
mn7I# ~  
template < typename Tp > R2,9%!iiX  
class constant_t m+<&NDj.  
  { #\0m(v  
  const Tp t; /4G1,T_,  
public : Ti%MOYNCv  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} ^M'(/O1  
template < typename T > U.e!:f4{  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const --K) 7  
  { !l (Vk  
  return t; T$5wH )<  
} L4>14D\  
} ; 9>)b6)J D  
^kKLi  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 9/k2 zXY  
下面就可以修改holder的operator=了 >)kKP8l7  
(Q*q# U  
template < typename T > 1 l,fK)z  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const )|~&(+Q?]  
  { qyz%9 9  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); B\J[O5},  
} + [w 0;W_  
6}^x#9\  
同时也要修改assignment的operator() sL$sj|"S  
p&(0e,`z/  
template < typename T2 > -9b=-K.y  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } 1bFZyD"  
现在代码看起来就很一致了。 \p4*Q}t  
cNWmaCLN$  
六. 问题2:链式操作 $*C }iJsF  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 w2s`9  
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。 h4hAzFQ.s  
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。 T3wTMbZ!VK  
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。 :zHSy&i`  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct q"VmuQ  
yKML{N1D  
template < typename T > o?baiOkH  
struct result_1 . >"xp6  
  { '12m4quO  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; Hn/t'D3  
} ; E`)e ;^  
)s!A\a`vEd  
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: ,U{dqw8E{  
+^AdD8U  
template < typename T > F*k =JL  
struct   ref /TMVPnvz.  
  { F5*-HR  
typedef T & reference; ]46h!@~aC  
} ; T9yI%;D  
template < typename T > PaTOlHr  
struct   ref < T &> $DDO9  
  { 8-;.Ejz!\A  
typedef T & reference; ,RPb <3 B  
} ; f#s6 'g  
? NoNg^Of  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: Otq3nBZ  
IVxJN(N^  
template < typename T > -M{s zH  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const 4e#g{,  
  { G#7*O`  
  return l(t) = r(t); $O|Xq7dp  
} #un'?]tZF  
可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。 &* VhtT?=5  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 v[$e{Dz(  
-RP{viG WK  
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 D[>:az `  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: =v3o)lU  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 7J9<B5U  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 %w&+o.k/  
最后的布局是: y;az&T  
                Add q,[;AHb  
              /   \ }R* %q  
            Divide   5 l"J#Pvi  
            /   \ JAxzXAsAR  
          _1     3 g3ukx$Q{>  
似乎一切都解决了?不。 qjRbsD>  
你可以想象一下一个完整的Lambda库,它必然能够重载C++几乎所有的操作符。假设其重载了10个操作符,那么至少会有10个代表这些操作符的functor类。大体上来讲,每一种操作符所对应的functor都应当能够由链式操作产生别的任意一种操作符所对应的functor。(例如:*_1 = 2既是由operator*的functor产生operator=的functor)。可想而知这样一共能产生10*10=100种产生方式。这是对编码的一个大挑战。 )v(rEY  
如何简化这个问题呢?我们不妨假定,任意一种操作符的functor,都能够产生任意一种操作符的functor,这样,每一种操作符的functor都拥有一样的产生方案。如果某种转换确实是不合法的(例如:A/B=C无论如何也不可能合法),那么在试图产生新functor的时候会出现编译错误。幸好C++的模版是如果不使用就不编译的,因此这种编译错误不会干扰到正常的使用,这正是我们所要的。 "-:H$  
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: ,zjz "7'  
Y~Uf2(7b5  
template < typename Right > Aw7N'0K9UN  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const $?ss5: S  
Right & rt) const ?8753{wk  
  { %g?M?D8Ud3  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); v} !lx)#  
} %RW*gUvc]  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 (\qf>l+*  
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。 5B~]%_gZr  
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。 nzbVI  
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。 BD"Dzq  
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。 +`flIG3RV  
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? remc_}`w  
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: i6bUJtL  
e\}@w1  
template < class Action > Csu9u'.V  
class picker : public Action OsOfo({I_  
  { +wj}x?ZeV  
public : o"qxR'V  
picker( const Action & act) : Action(act) {} [Vbd su9  
  // all the operator overloaded @Ov}X]ELi  
} ; 7b~uU@L`  
m2m ;|rr  
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。 ,tXI*R  
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: -medD G  
$\m:}\%p  
template < typename Right > h8WM4 PK  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const X!V#:2JY  
  { <mJ8~  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); 0=+feB1T  
} z$ QoMq]  
GN(,`y  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > +/_XSo  
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。 iklZ[G%A0  
l>|scs;TI  
template < typename T >   struct picker_maker ~;b}_?%o  
  { 9<&*iIrM  
typedef picker < constant_t < T >   > result; kh}h(z^  
} ; fbM>jK  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > ShQ!'[J  
  { +6:  
typedef picker < T > result; oHfr glGX  
} ; #)L}{mHLM-  
WXo bh  
下面总的结构就有了: 5ms]Wbh)  
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。 +L=Xc^  
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。 E 6#/@C,  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 mdbi@ms@  
至此链式操作完美实现。 BJ_"FG  
jcC"vr'u|  
)M8,Tv*~  
七. 问题3  zv"NbN  
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。 SWtqp(h]'  
C`ZU.|R  
template < typename T1, typename T2 > OGW3Pe0Z'  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const aQHR=.S]X  
  { ;eo}/-a_Xw  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); ^$`mS&3/q  
} I\Y N!  
KO`dAB F}  
很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2: Ze/\IBd  
\R9izuc9  
template < typename T1, typename T2 > [zl4"|_`  
struct result_2 'Jek< 5  
  { !5'4FUlJ  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; s3sD7 @  
} ; b*tb$F  
Js:U1q  
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? Ugo!  
这个差事就留给了holder自己。 k{{ Y2B?C  
    ` ,SNqi  
3 [#Rm>,Vu  
template < int Order > P( -   
class holder; /j3",N+I  
template <> 7m%12=Im5  
class holder < 1 > VL5VYv=:  
  { k&L/Jzz I  
public : -G7)Y:  
template < typename T > KL!cPnAUu  
  struct result_1 b{&'r~  
  { n5oX51J  
  typedef T & result; -cJ,rrN_9  
} ; |Ch ,C  
template < typename T1, typename T2 > o[RwK  
  struct result_2 q77qdm q7  
  { a~R.">>$  
  typedef T1 & result; 0)zJG |  
} ; <H#0pFB  
template < typename T > uF[*@N  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const Xe:rPxZf~  
  { V$FZVG/@#  
  return (T & )r; V60"j(  
} [zq2h3r  
template < typename T1, typename T2 > T#6g5Jnsp  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const Kwm_Y5`A  
  { X. Ur`X  
  return (T1 & )r1; LN.*gG l  
} \N-3JOVy  
} ; F+NX [  
U8gj\G\`  
template <> 3mopTzs)  
class holder < 2 > R'vNJDFY  
  { hi(e%da  
public : cL%"AVsj >  
template < typename T > >hSu1s:  
  struct result_1 RX_f[  
  { ~xDu2 -5  
  typedef T & result; !/a6;:_y  
} ; O3T7O`H[  
template < typename T1, typename T2 > f.%3G+  
  struct result_2 Zl'/Mx g  
  { h-O;5.m-P  
  typedef T2 & result; _ iDVd2X"H  
} ; R i,_x  
template < typename T > D vU1+ y  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const hbr3.<o1lY  
  {  y<m[9FC}  
  return (T & )r; ]t&^o**  
} \Wg_ gA  
template < typename T1, typename T2 > NX8hFwR  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const 2"shB(:z>  
  { 8lDb<i  
  return (T2 & )r2; V?0IMc  
} bYpeI(zK  
} ; ^~vM*.j~j  
2A";o E  
G;W2Z,  
新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。 K0B<9Wi |  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: 0y/31hp  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: IC8%E3  
,~1sZ`C  
return l(i, j) = r(i, j); 01&E.A  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) .#iot(g  
 /d!  
  return ( int & )i;  f9<"  
  return ( int & )j; \RPwSx  
最后执行i = j; gs/ocu  
可见,参数被正确的选择了。 z$d<ep{6  
\o72VHG66  
-&]!ig5v  
l\Ww^   
D:IG;Rsc  
八. 中期总结 M=&,+#z<V  
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: 3HuGb^SNg  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 6r D]6#D  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 E8R;S}P A  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor  \G)F*  
h~CLJoK<  
75> Ok/  
ZvT>A#R;l~  
u^JsKG+,:  
YHu]\'Ff  
九. 简化 goF87^M  
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。 [eOv fD  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 v4'kV:;&  
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: q{B?j%.o  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 n|rKo<Y0  
  +-*/&|^等 ~LOE^6C+~o  
2. 返回引用。 liLhvcd  
  =,各种复合赋值等 %m[ZU<v  
3. 返回固定类型。 Z_S{$D  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) Gky^S#  
4. 原样返回。 0WSZhzNyY  
  operator, E'U x2sh  
5. 返回解引用的类型。 g3{UP]Z71  
  operator*(单目) s0D4K  
6. 返回地址。 jf)l; \u  
  operator&(单目) \weg%a  
7. 下表访问返回类型。 tk=S4 /VWv  
  operator[] YOrq)_ l  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 7:b.c  
  operator<<和operator>> eMFxdtH  
{ %]imf|g.  
OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。 W-&V:S{<  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: 10c.#9$  
p nI=  
template < typename Left > )7 8T+7Kq  
struct value_return ]cmX f  
  { uZ JfIC<>  
template < typename T > g|$;jQ\_  
  struct result_1 \M._x"  
  { ybJwFZ80  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; NT5'U  
} ; j4 #uj[A  
PR$;*|@  
template < typename T1, typename T2 > ^i!6z2/  
  struct result_2 v0E6i!D/  
  { |K-`  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; |vGHhzZ|  
} ; Pgy[\t2K  
} ; 6W=V8  
7C3YVm6g  
blIMrP%  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait 2ag8?#  
vxI9|i  
下面我们来剥离functor中的operator() 0('ec60u  
首先operator里面的代码全是下面的形式: i-5,* 0e6m  
,R<9yEWm  
return l(t) op r(t) IVxZ.5:L$  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) 324XoMO  
return op l(t) &g^*ep~|#  
return op l(t1, t2) <.gDg?'3  
return l(t) op GfEWms8z  
return l(t1, t2) op m}=E$zPbO  
return l(t)[r(t)] "UNFB3  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] Px \cT  
.1{{E8Fj  
很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式: nR*' 3  
单目: return f(l(t), r(t)); Km%L1Cd]  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); MsP6C)dz  
双目: return f(l(t)); @v#P u_  
return f(l(t1, t2)); \i%mokfbc  
下面就是f的实现,以operator/为例 (4A'$O2  
[x>Ju&))$  
struct meta_divide 9CeR^/i  
  { 6:Z8d%Z  
template < typename T1, typename T2 > tLfhW1"  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) Cgh84 2%  
  { NE8W--Cg|  
  return t1 / t2; tB,(12@W  
}  sTlel&  
} ; ja';NIO-  
B#SVN Lv  
这个工作可以让宏来做: ]FTi2B{}H  
>5L_t   
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ ~qGW9 4  
template < typename T1, typename T2 > \ @CL#B98jl  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; 1H/I-  
以后可以直接用 'EAskA] *  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) Kmx^\vDs  
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 U{hu7  
(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。。。) 8SKrpwy  
~S\L(B(  
% |D)%|Z  
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 BrwC9:  
k_0@,b 3  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > !#O [RS  
class unary_op : public Rettype Hn(1_I%zF  
  { AO|9H`6U6F  
    Left l; o5F:U4sG  
public : `**{a/3  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} <c pck  
tULGfvp  
template < typename T > bP 9ly9FH  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const @3O)#r}\  
      { 4Qf sxg  
      return FuncType::execute(l(t)); t n5  
    } o" ,8   
d)Yl D]I  
    template < typename T1, typename T2 > 3 J04 $cD  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const }:ZA)  
      { 7 D#y  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); iT4*~(p 3  
    } bhpku=ov  
} ; U-u?oU-.'  
)P:^A9&_n=  
IFX$\+-  
同样还可以申明一个binary_op cZ?QI6|[  
d-UeItyW*  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > Kg$RT?q-C6  
class binary_op : public Rettype D'#Q`H  
  { 1I9v`eT4  
    Left l; .w.:o2L  
Right r; LJ(WU)CPc  
public : = (F   
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} -o6rY9\_!  
:BF? r  
template < typename T > [fa4  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const A>yU0\A  
      { l:!L+t*}6  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); w!7\wI[  
    } Y7VO:o  
YzI;)  
    template < typename T1, typename T2 > D%YgS$p[M$  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const MCT1ZZpPr  
      { r<e%;S  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); 5XZ! yYB?  
    } @%R<3!3v  
} ; '+cI W(F?  
y~ =H`PAE  
`um,S  
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 ^hC'\09=c  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 2nd n8_l  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) \j>7x  
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。 `@h|+`h  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! dq[h:kYm  
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。。。 FLqN3D=yQ  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 )?*YrWO{  
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) I9*cEZ!l=e  
下面是修改过的unary_op o|(5Sr&H  
hi0HEm\  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > 8vY-bm,e  
class unary_op dw bR,K  
  { Q6@<7E]y  
Left l; ^"/^)Lb!@M  
  &N|$G8\CY  
public : Iry$z^  
9B: 3Ha=  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} DZ8|20b  
` R6`"hx$  
template < typename T > \2i7\U  
  struct result_1 #&&T1;z"#  
  { _>;Wz7  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; !Lf<hS^  
} ; V)`2 Kw  
IY`p7 )#i  
template < typename T1, typename T2 > 1sQIfX#2f  
  struct result_2 ~7P)$[  
  { W7i|uTM  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; t;&XIG~  
} ; ,S8K!  
@w[i%F,&`  
template < typename T1, typename T2 > i q(PC3e`V  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 'pdTV:]zA  
  { XIHN6aQ{X  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); >gk_klLh  
} Lx^ eaP5  
/U~|B.z@6  
template < typename T > \*xB<mq  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const /d8o*m'bu!  
  { !~@GIr  
  return OpClass::execute(lt(t)); UNdD2Fd9  
} Y`|+sND  
N@q}eGe  
} ; }SN( ^3N  
sHP -@  
eU?hin@X  
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 !'7fOP-J]  
好啦,现在才真正完美了。 #%0V`BS7n  
现在在picker里面就可以这么添加了: ~C.*Vc?|  
0+1wi4wy/  
template < typename Right > 1uw#;3<L  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const E9HMhUe  
  { > VG  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); H",B[ YK  
} _'u]{X\k{J  
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。 EdJL&*  
)D)5 `n)  
^QB[;g.O  
b'H'QY   
RpHlq  
十. bind }'X=&3m  
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。 hvd}l8  
先来分析一下一段例子 Y ::0v@&(  
lfGyK4:  
C$3*[  
int foo( int x, int y) { return x - y;} T(4d5 fY  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 ]T4/dk&|o^  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 kIrrbD  
可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。 yVd^A2  
我们来写个简单的。 )?L=o0  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现:  `zwz  
对于函数对象类的版本: i=8iK#2 h  
@=Kq99=\U  
template < typename Func > }{aGh I~<  
struct functor_trait 1gEH~Jmj  
  { OW:*qY c;:  
typedef typename Func::result_type result_type; Nkdv'e\  
} ; =8kmFXo  
对于无参数函数的版本: US6_5>/  
092t6D}  
template < typename Ret >  R$a<=  
struct functor_trait < Ret ( * )() > \INH[X#>  
  { )*|/5wW1  
typedef Ret result_type; P:qmg"i@3  
} ; !*IMWm>  
对于单参数函数的版本: ~}/Dl#9R!  
::L2zVq5V  
template < typename Ret, typename V1 > Nd_fjB  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > bQAznd0  
  { KaGUpHw  
typedef Ret result_type; &c`-/8c  
} ; p|4qkJK8  
对于双参数函数的版本: Gn]36~)*H  
.p`4>XA  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > g8),$:Uw  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > )^h6'h`  
  { cH]tZ$E`  
typedef Ret result_type; dn6B43w  
} ; KWwtL"3  
等等。。。 W+XWS,(  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy 7\u+%i;YZ  
SGd]o"VF  
template < typename Func > <t%gl5}|  
struct func_return wN 2+3LY{  
  { (z?HyxRT  
template < typename T > ]' mbHkn68  
  struct result_1 \ /-c)  
  { .J#'k+>  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; OI R5QH  
} ; ]n ?x tI  
 w-jElV  
template < typename T1, typename T2 > 0MQ= Rt  
  struct result_2 #F*|@  
  { o3ZN0j69|  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; l/$GF|`U  
} ; _Fb}zPU!  
} ; JFq wC=-  
Pg4&}bX:I  
93-Y(Xx)bY  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 ~m%[d. }e  
>&L|oq7$  
template < typename Func, typename aPicker > Iw1Y?Qia  
class binder_1 x^eu[olN  
  { l}{{7~C`  
Func fn; BT_]=\zi  
aPicker pk; ]]xKc5CT  
public : Ku;fZN[g  
^-;S&=  
template < typename T > E(qYCafC  
  struct result_1 iP/v "g"g  
  { U%{GLO   
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; wI#8|,]"z  
} ; 7AG|'s['=  
,RP-)j"Wff  
template < typename T1, typename T2 > ^({)t  
  struct result_2 c,UJ uCZ  
  { ?0b-fL^^+l  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; 95;{ms[  
} ; [ X*p [  
Re%[t9 F&  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} Gk;YAI  
)W@u g,y  
template < typename T > 6|97;@94  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 0V%c%]PH  
  { :,BAw ,  
  return fn(pk(t)); 5Iu5N0cn  
} bT,:eA  
template < typename T1, typename T2 > |@ mz@  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const _sjS'*]  
  { 5Z=4%P*I  
  return fn(pk(t1, t2)); f^%3zWp|-  
} PSrx !  
} ; &\zYbGU  
F<4rn  
;w{<1NH2+.  
一目了然不是么? `CK~x =  
最后实现bind uf(ayDE  
VA/2$5Wu  
7KT*p&xm  
template < typename Func, typename aPicker > On C)f  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) Pz]WT1J0  
  { yUoR6w  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); ~f QrH%@  
} r}U6LE?>  
C*`WMP*  
2个以上参数的bind可以同理实现。 l,ny=Q$[1'  
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。 tzI|vVT,  
AbU`wr/h 4  
十一. phoenix $0*sj XV  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: F?L]Dff  
jKSj);  
for_each(v.begin(), v.end(), , c.^"5  
( _h%Jf{nu  
do_ gqaM<!]  
[ u#05`i:Z  
  cout << _1 <<   " , " !_glZ*tL  
] Q+CJd>B  
.while_( -- _1), ; :e7Z^\/k  
cout << var( " \n " ) ! FcGa  
) KbJ6U75|f  
); QE]@xLz   
6]4~]!  
是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧: +cpb!YEAb  
首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor 1nVQYqT_  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 2g(_Kdj*{  
那么我们就照着这个思路来实现吧: qLR;:$]Q&8  
+in)(a.  
?pL|eS7  
template < typename Cond, typename Actor > tX*@r  
class do_while K5>3  
  { eAHY/Y!  
Cond cd; 5!0iK9O  
Actor act; /08FV|tX)  
public : 2:LUB)&i  
template < typename T > >}k*!J|  
  struct result_1 !&)X5oJ  
  { " <bjS  
  typedef int result_type; ]+lT*6P*  
} ; (6%T~|a  
3j#VKj+Uc  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} H4i}gdR  
N$=YL @m8  
template < typename T > ,@Csa#  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const o:8ns m  
  { vgW(l2,@  
  do ]dycesc'  
    { deVd87;@7[  
  act(t); 4^(x)r &(?  
  } Ff<cY%t  
  while (cd(t)); %PW-E($o<  
  return   0 ; %<i sdvF  
} @6UY4vq9  
} ; >N3X/8KL%  
& -/J~b)"  
A;!5c;ftj,  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). ]t[%.^5#  
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。 eDd& vf  
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。 O"9t,B>=i  
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。 _ep&`K  
下面就是产生这个functor的类: ,~L*N*ML  
YB*)&@yx  
@Y~gdK  
template < typename Actor > 4DIU7#GG  
class do_while_actor t%@iF U;}  
  { I!zoo[/)%  
Actor act; 5%'ybh)@   
public : m?-)SA  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} <h(AJX7wsD  
% :G78.  
template < typename Cond > p5In9s  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; a- *sm~u  
} ; (4Db%Iw  
AyJl:aN^  
\ ZnA%hC  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 #kQ! GMZH  
最后,是那个do_ l@4pZkdq  
U" @5R[=F-  
s.(.OXD&  
class do_while_invoker (~@.9&cBD  
  { U/c+j{=~  
public : <B%wq>4S  
template < typename Actor > u`EK^\R  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const s-#@t  
  { uNewWtUb(  
  return do_while_actor < Actor > (act); (R=ZI  
} 7Kym|Zg  
} do_; 7$7|~k  
!19T=p/:$  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? -cUW,>E  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 :] Wn26z)  
最后来说说怎么处理break和continue "]^U(m>f  
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。 w !kk(QMV  
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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