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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda E;^~}  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 <hbxerg  
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, or1D 6 *'  
&B5@\Hd;  
)6:nJ"j#  
g{?]a'?  
  class filler {(!j6|jK  
  { F;^GhiQVS  
public : $^4URH  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} C@L8,Kj ~.  
} ; GT} =(sD L  
X(ZouyD<  
OTe0[p6v  
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: Y!|* `FII  
@I^LmB9*  
_e3kO6X  
nWAx!0G  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); DU/WB  
MH,vn</Uw  
@ \(*pa  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 Dk XB  
RwC1C(ZP  
#(G#O1+  
e8"?Qm7 J  
二. 战前分析 GY%48}7  
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。 G&/RJLX|w  
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 l|P(S(ikh  
HO(9 )sK  
U^$o< 2  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); *@2?_b}A ^  
  /* --------------------------------------------- */ m# ]VdO'f  
vector < int *> vp( 10 ); `:XrpD  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); sA u ;i  
/* --------------------------------------------- */ Vg)]F+E  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); RRGCO+)*  
/* --------------------------------------------- */ `_{^&W WS  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); 3+/{}rv  
  /* --------------------------------------------- */ 0oFRcU  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); x !o>zT\  
/* --------------------------------------------- */ vUXas*s4  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); <e 'S'  
<ZV !fn  
Z?^~f}+  
76rNs|z~  
看了之后,我们可以思考一些问题: i|5K4Puu  
1._1, _2是什么? ^Fr82rJs  
显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。 W=$d|*$  
2._1 = 1是在做什么? tNI~<#+lg  
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。 p Rn vd|  
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。 pZ,P_?  
C1@6 r%YD  
<-:gaA`KM  
三. 动工 |3?qL  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: O)qedy*&  
p9[J 9D3~  
> T,^n {_v  
0b0.xz\~U  
template < typename T > &?=UP4[oif  
class assignment W^Jh'^E  
  { U[b $VZ}  
T value; /pvR-Id|6  
public : bF'^eR  
assignment( const T & v) : value(v) {} C"I:^&sL  
template < typename T2 > 8Ilg[Drj*  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } iv*Ft.1t  
} ; sILkTzs w  
"+2Hde1  
u[_~ !y  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 b NBpt}$  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment V3'QA1$  
h-Q3q:  
, wT$L 3  
4%TY` II  
  class holder fCL5Et  
  { &xlz80%  
public : *OT6)]|k  
template < typename T > YH( 54R  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const z (,%<oX  
  { VemgG)\  
  return assignment < T > (t); fT-yY`  
} e5_:15%R\  
} ; G9.+N~GZ.  
D_%y&p?<Ls  
R!i9N'gGG(  
由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上: !YlyUHD  
);*A$C9RA  
  static holder _1; E}aTH  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 5fK#*(x  
Y!C=0&p  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); ` gIlS^Q  
而不用手动写一个函数对象。 M~Yho".  
o:<g Jzg  
,[rh7 _  
`CP}1W>  
四. 问题分析 z}vgp\cuT  
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。 CY&Z*JI"'B  
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。 P%8zxU;  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 %,-oxeM1u  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 ^w eU\  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 @tvAI2W  
]g jhrD   
五. 问题1:一致性 )vB,eZq  
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?| []D@"Bz  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 Tz H*?bpP  
S.bB.<  
struct holder Y4Hi<JWo  
  { 8v7;{4^  
  // 2YD;Gb[8  
  template < typename T > tl|Qw";I  
T &   operator ()( const T & r) const Zk*/~f|\  
  { Cf'O*RFD  
  return (T & )r; =FkU: q$  
} zT[[WY4  
} ; s7?Q[vN  
t1,sG8Z  
这样的话assignment也必须相应改动: LHjGlBy  
>y%*HC!G  
template < typename Left, typename Right > S&jZYq**  
class assignment *xxG@h|5n  
  { 9IgozYj  
Left l; I4kN4*d!N,  
Right r; tH0=ysf  
public : (^-i[aJY  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} lPL>8.j  
template < typename T2 > FWNO/)~t  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } c!Gnd*!?-  
} ; <(rf+Ou>I  
JHpaDy*  
同时,holder的operator=也需要改动: yjUSM}$  
EGYYSoBLU  
template < typename T > sM)n-Yy#9  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const E 9_aNYD  
  { 9H~3&-8&  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); LMchNTL  
} ZzA4iT=KO  
>'4Bq*5>  
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。 %xE\IRlR  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 )v&r^DR_  
b&BSigrvou  
return l(rhs) = r; +@),Fk_  
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。 [ay~l%x  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: }Wf\\  
1{B^RR.  
template < typename Tp > Fj<#*2{]B  
class constant_t "G\OKt'Z  
  { N>?R,XM V  
  const Tp t; lYkm1  
public : ;W6P$@'zs  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} 'ojI_%9<  
template < typename T > KD9Y  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const ~C6Qp`VF  
  { ]K'iCYY  
  return t; "f|\":\  
} ~GJJ{Bm_  
} ; GQXN1R   
tmF->~|  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 Mq!03q6  
下面就可以修改holder的operator=了 ,>X +tEgR  
y>T:fu  
template < typename T > j8*fa  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const /P bN!r<1  
  { {7!WtH;-  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); )En*5-1  
} h~rSM#7m  
_w8iPL5:  
同时也要修改assignment的operator() s^Lg*t 3I  
#Aox$[|@  
template < typename T2 > 6T>e~<^  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } f8um.Xnp6  
现在代码看起来就很一致了。 PzThVeJ+  
)h-Qi#{  
六. 问题2:链式操作 #% PnZ /  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 V=}AFGC85  
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。 cx?t C#t  
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。 J%c4-'l  
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。 '1]Iu@?  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct JiL%1y9|  
Pl4$`Qw#y  
template < typename T > Bi?+e~R  
struct result_1 Id3i qAL  
  { CO!K[ q#  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; k^-HY[Q9  
} ; jRP.Je@t  
;`IZ&m$  
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: c` ^I% i  
J{"<Hgb  
template < typename T > YK Nz[x$|  
struct   ref =H&@9=D*  
  { ?k)(~Y&@p  
typedef T & reference; {R b|";  
} ; 2aiZ  
template < typename T > yD6lzuk{X  
struct   ref < T &> S<"T:Y &  
  { _h1n]@ d5  
typedef T & reference; KTX;x2r  
} ; NLZTIZCK  
uXPvl5(Y?  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: kWs"v6B  
;2X/)sxWz  
template < typename T > J0@ ^h  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const yZJR7+  
  { wmh[yYWc  
  return l(t) = r(t); `4E6&&E+S  
} w@U`@})r.  
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。 };%l <Ui;  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 FFGG6r  
5yO %|)  
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 u`Kjs}F'  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: _:|/4.]`_  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 \Q[u?/TF  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 n DLr17  
最后的布局是: zx  
                Add vr#_pu)f4  
              /   \ p-QD(+@M  
            Divide   5 fyat-wbb  
            /   \ K1c@]]y)  
          _1     3 TqURYnNd  
似乎一切都解决了?不。 rdd%"u+  
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。 SenDJv00  
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。 <{U "0jY!9  
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: h?H:r <  
G  @ib  
template < typename Right > J}IHQZS  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const lqPzDdC^>  
Right & rt) const gKK*` L~  
  { )sg@HFhY'  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); j_2-  
} xf/ SUO F  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 f{=0-%dA  
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。 Z6G>j  
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。 "_Wv,CYmNr  
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。  =lIG#{`Q  
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。 r@;n \  
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? x5/O.5>f  
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:  )L}6to  
v{7Jzjd  
template < class Action > 6BT o%  
class picker : public Action ;Js-27_0  
  { fg1_D  
public : rap`[O|l=  
picker( const Action & act) : Action(act) {} 8t3,}}TJ  
  // all the operator overloaded "0al"?  
} ; G[7Z5)2B  
Ph(bgQg  
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。 % j4  
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: &HdzbKO=  
I8=p_Ie  
template < typename Right > S i[:l  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const FF]xwptrx  
  { -z"=d<@  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); 6J3:[7k=&  
} *T(z4RVg  
gp Aqz Y  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > O=c^Ak   
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。 8P8@i+[]W  
0'ha!4h3Z  
template < typename T >   struct picker_maker 9/N=7<$  
  { "/v{B?~%!  
typedef picker < constant_t < T >   > result; ~4HS 2\  
} ; |y+<|fb,a  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > 'urn5[i  
  { Jr/|nhGl5  
typedef picker < T > result; 4N&4TUIM  
} ; te e  
Ys8p,.OMs  
下面总的结构就有了: z:C VzK,  
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。 u_+64c_7  
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。 FM\yf ]'  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 Qs(WyP#  
至此链式操作完美实现。 Un{hI`3]  
5.st!Lp1  
(<RZZ{m  
七. 问题3 {<XPE:1>Y  
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。 =b+W*vUAw  
HFV4S]U=  
template < typename T1, typename T2 > ~@8r-[  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const &6*X&]V!Z  
  { M~ =Bln5  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); pa1.+~)  
} ZMs$C3  
$2l<X KT-  
很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2: iQryX(z  
hrsMAh!  
template < typename T1, typename T2 > _&0_@  
struct result_2 i|zs Li/  
  { %au2kG,  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; U j5%06  
} ; :{za[,  
N5$IVz}  
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? .qBL.b_`  
这个差事就留给了holder自己。 E .2b@  
    /:-8 ,`  
&%."$rC/0b  
template < int Order > {%Mt-Gm'd  
class holder; d51.Tbt#%7  
template <> 6$#p}nE  
class holder < 1 > <3aiS?i.h  
  { f=0U&~  
public : H^UuT  
template < typename T > bB01aiUw@l  
  struct result_1 eJWcrVpn  
  { /b3b0VfF  
  typedef T & result; \^7D% a=;C  
} ; l ;TWs_N  
template < typename T1, typename T2 > MXy~kb&  
  struct result_2 GjDs,9@f  
  { sC ,[CN:b  
  typedef T1 & result; RRGo$  
} ; ;0j 8Xj  
template < typename T > W( O)J$j  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const M<'AM4  
  { fB~BVYi  
  return (T & )r; +6cOL48"  
} ZH]n&%@j  
template < typename T1, typename T2 > 4`(b(DL]  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const fQZ,kl  
  { yk1.fxik'  
  return (T1 & )r1; AcF6p)@_  
} v[S>   
} ; Tk(ciwB  
,{{e'S9cy  
template <> :u}FF"j  
class holder < 2 > qo2/?]  
  { {(o$? =  
public : U-uBz4Gha  
template < typename T > %`rZ]^H  
  struct result_1 N_#QS}H  
  { OMaG*fb=  
  typedef T & result; x'Uv;mGo  
} ; zT;F4_p3G-  
template < typename T1, typename T2 > +k@$C,A  
  struct result_2 :a YbP,mE  
  { 1: cD\  
  typedef T2 & result; Ns^[Hb[b'  
} ; /, G-1E  
template < typename T > wWaO"N]  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const (_2;}eg  
  { JA .J~3  
  return (T & )r; v;!f  
} ?OW!zE:  
template < typename T1, typename T2 > fU@{!;|Pz  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const ^SdorPOq&  
  { ==$>M d  
  return (T2 & )r2; Yh=/?&*  
} tvh)N{j  
} ; {5<3./5O  
Q]9g  
AOvn<Q  
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> >。 1trk  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: 4g^nhJP$  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: $@H]0<3,  
Qw&It  
return l(i, j) = r(i, j); 7 (}gs?&w  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) T@V<J'  
"RZV v~BD  
  return ( int & )i; >5,nB<  
  return ( int & )j; 5W UM"eBwL  
最后执行i = j; -b?yzg, 8  
可见,参数被正确的选择了。 )ad-p.Hus  
<F~0D0G  
hrLPy V:  
9eA2v{!S  
-kFPmM;  
八. 中期总结 !nPwRK>  
目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事: EfTuHg$pe  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 [N$#&4{Je  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 Rd4 z+G  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor w 0V=49  
y$J M=f$  
W$E!}~Ro  
I-=H;6w7  
jrOqspv   
*)+K+J  
九. 简化 8OYw72&  
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。 3B{B6w}t&  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 jHP6d =  
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: +7HM7cw  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 +W{ELdup%q  
  +-*/&|^等 Het5{Yb.  
2. 返回引用。 h[%t7qo=  
  =,各种复合赋值等 3%"r%:fQB/  
3. 返回固定类型。 bV'^0(Zv  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) K6C@YY(  
4. 原样返回。 $-tgd<2h  
  operator, y'5 y  
5. 返回解引用的类型。 'a}<|Et.  
  operator*(单目) @' V=Vr  
6. 返回地址。 5]c'n  
  operator&(单目) q4'Vb  
7. 下表访问返回类型。 GIo7- 6kvm  
  operator[] 6*!R'  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 s]tBd !~  
  operator<<和operator>> `V(z z  
`pB]_"b  
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。 R~=_,JUW  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: ZS@Gt  
-!p +^wC  
template < typename Left > W,\LdQ  
struct value_return QX1rnVzg0  
  { sBsf{%I[{  
template < typename T > Q Pel n)  
  struct result_1 $i:wS= w'  
  { 2YU-iipdOq  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; -F7GUB6B  
} ; WAzYnl'p  
=.*+c\  
template < typename T1, typename T2 > |H!kU.f]  
  struct result_2 3bCb_Y  
  { @raw8w\Zj+  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; @W{VT7w  
} ; &}YJ"o[I  
} ; Py&DnG'H  
'G6M:IXno  
dtXA EL\q  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait #u<^  
;w\7p a  
下面我们来剥离functor中的operator() 2}NWFM3C  
首先operator里面的代码全是下面的形式:  k|Xxr  
k^x[(gw  
return l(t) op r(t) R F)Qsa  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) WcG!6.U>  
return op l(t) F|rJ{=x  
return op l(t1, t2) ;q8tOvQ  
return l(t) op M9 _G  
return l(t1, t2) op ,KM-DCwcG  
return l(t)[r(t)] {iz,iv/U  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] AK7IPftlH  
KGVAP  
很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式: iyj,0T  
单目: return f(l(t), r(t)); ?Re6oLm<B  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); J ejDF*Q  
双目: return f(l(t)); ?u*gKI  
return f(l(t1, t2)); l'~~hQ{h/  
下面就是f的实现,以operator/为例 U}6F B =  
r-r)'AAO  
struct meta_divide mnZS](>  
  { TA x9<'  
template < typename T1, typename T2 > l'pu?TP{a  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) .e^AS~4pl  
  { (%i)A$i6a  
  return t1 / t2; c h_1 -  
} li U=&wM>  
} ; 5|4=uoA<  
st b)Tl^  
这个工作可以让宏来做: -{ae  
aMUy^>  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ Vy+%sG q"  
template < typename T1, typename T2 > \ 4 ^=qc99  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; |GDf<\  
以后可以直接用 [(hB%x_"  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) Oq7R^t`b  
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 oj8_e xx  
(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。。。) Sxj _gn  
86]})H  
S%+$  
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 YTQom!O  
&8l4A=l$  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > Mp8FYPjZ  
class unary_op : public Rettype #6jdv|fu  
  { r_5k$u(  
    Left l; 6I)1[tU  
public : dzK]F/L]  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} j:JM v  
>N&C-6W  
template < typename T > QGWfF,q  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const oAMB}a;  
      { \Mujx3Fmvx  
      return FuncType::execute(l(t)); .7BB*!CP  
    } [P,/J$v^~  
%LL*V|  
    template < typename T1, typename T2 > ylV.ZoY6  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const O_f+#K)  
      { oX2J2O  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); FY^#%0~  
    } Kb<^Wdy4T  
} ; uSAb  
z3RlD"F1  
_$W</8 <  
同样还可以申明一个binary_op cH5@Jam  
*jBn ^  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > g_2m["6*  
class binary_op : public Rettype )2U#<v^  
  { @iW^OVpp<8  
    Left l; 'G.^g}N1  
Right r; NXwlRMbo  
public : QO'=O}e  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} @IB+@RmL  
q}nL'KQ,n  
template < typename T > U?MKZL7  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 2EHeQ|#  
      { oic}Go  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); m4U7{sE  
    } G)I lkA@  
,O9rL :?  
    template < typename T1, typename T2 > F$Cf\#{3  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const !kPZuU `T  
      {  N+<`Er  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); 5y}kI  
    } wU\3"!^h  
} ; 12NV  
SqiLp!Y`  
/1Xji 0LK  
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 `kx+Kc  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 )u. ut8![T  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) [7QIpt+FSo  
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。 M5SAlj  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! P5:X7[  
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。。。 `OY_v=}  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 7[V6@K!Al[  
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) B{D!5{t  
下面是修改过的unary_op  2Z ? N  
dM A"% R  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > ~}SOd<n)|  
class unary_op UUxDW3K  
  { ..ig jc#UF  
Left l; N"i'[!H%  
  @ =RH_NB  
public : Iw ? M>'l  
+sTZ) 5vQ  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} nly`\0C  
u6~|].j R  
template < typename T > u}Q@u!~e9  
  struct result_1 K1P3 FfG  
  { uW.)(l  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; G(alM=q  
} ; }v'jFIkhI  
(5l5@MN  
template < typename T1, typename T2 > %N"9'g>  
  struct result_2 p'2ZDd =v  
  { l!B)1  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; :Sh>  
} ; iU5Aj:U3  
KcGM=z?:  
template < typename T1, typename T2 > +["t@Q4IQ  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const &{s`=IeN  
  { #&Zb8HAj  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); %"R|tlG  
} u&iMY3=  
=R M=@X  
template < typename T > htn"rY(  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const YpFh_Zr[  
  { 4XkSj9D~z  
  return OpClass::execute(lt(t)); IC-k  
} 0NY2Kw;  
yDt3)fP#  
} ; FW)G5^Tf  
49o5"M(  
Kn]c4h}@b5  
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 -U6" Ce  
好啦,现在才真正完美了。 4{d`-reHg  
现在在picker里面就可以这么添加了: QyJ2P{z  
(6C%w)8'  
template < typename Right > FFTh}>>  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const @:'swO/\<  
  { p;S<WJv k  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); C~4$A/&(  
} {+V1>6  
有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。 * /S=9n0  
Q\H_lB  
{DPobyvwFk  
~-+lZ4}  
%ZF6%m0S  
十. bind *$ZLu jy7  
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。 *"N756Cj  
先来分析一下一段例子 )V!dmVQq{g  
+LwE=unS  
PvzB, 2":  
int foo( int x, int y) { return x - y;} *D: wwJ  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 :les 3T}2  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 G)A5;u\P9  
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。 p]d3F^*i  
我们来写个简单的。 DrD68$,QN  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: ^Zh YW  
对于函数对象类的版本: * \@u,[,  
Pv.z~~l Y  
template < typename Func > ^-3R+U- S  
struct functor_trait 90%alG 1>y  
  { )v!>U<eprD  
typedef typename Func::result_type result_type; D`=hP( y^  
} ; QI@!QU$K&  
对于无参数函数的版本: ';buS -|6  
s=lkK / [  
template < typename Ret > $ ]/a/!d  
struct functor_trait < Ret ( * )() > Z3K~C_0Cnu  
  { lFT_J?G$'  
typedef Ret result_type; +zpmy3Q  
} ; 9/LI[{  
对于单参数函数的版本: ,|4%YaN.3  
hJ0)"OA5  
template < typename Ret, typename V1 > H26'8e  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > lY5a=mwHU  
  { 66"-Xf~u  
typedef Ret result_type; |V2+4b,  
} ; &lYZ=|6  
对于双参数函数的版本: ~Co7%e V  
;;E "+.  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > ;Ry )^5Q  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > z.f~wAT@<  
  { 2}P<}-?6  
typedef Ret result_type; q9j9"M'  
} ; )-FQ_K%  
等等。。。 2M>Y3Q2Yv  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy 5b_[f(  
RVmD&  
template < typename Func > v*Qr(4  
struct func_return i[b?W$]7  
  { pIh%5Z U  
template < typename T > v%|()Z0  
  struct result_1 2nOoG/6 E  
  { K (yuL[p`  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; 0:^L>MO  
} ; > m GO08X  
N 3)OH6w"  
template < typename T1, typename T2 > pA9:1*+;;  
  struct result_2 |q?I(b4Q@  
  { t 7D2k2x9  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; p<*\f  
} ; jV^Dj  
} ; %?lPS  
Hh=D:kE  
UOrf wK  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 jP6;~[rl  
.^^YS$%%7  
template < typename Func, typename aPicker > F{ cKCqI?  
class binder_1 %Uk]e5Hu  
  { Z7&Bn  
Func fn; iYj+NL  
aPicker pk; B$b'bw.  
public : 1!. CfQi  
8Ua ;< h%  
template < typename T > dq?q(_9  
  struct result_1 U$KdY _Z97  
  { M>df7.N7%P  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; c?L_n=B  
} ; i]Or'L0c  
': Gk~   
template < typename T1, typename T2 > 6=]%Y  
  struct result_2 !7SZZz  
  { >a98 H4  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; P)~PrTa%  
} ; 8o~<\eF%  
AF5.gk=  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} /+ G&N{)k  
Au'[|Pr r  
template < typename T > *B(na+  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const Zg%SE'kK  
  { IEV3(qzt  
  return fn(pk(t)); 4.bL>Y>c  
} H".~@,-}  
template < typename T1, typename T2 > e!}R1  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const <{.o+~k  
  { Qz;2RELz  
  return fn(pk(t1, t2)); >lqWni  
} v/f&rK*>  
} ; 1c S{3  
z#b31;A@$  
_Tyj4t0ElV  
一目了然不是么? 8"+Re [  
最后实现bind M?5[#0"&V  
c$ Kn.<a  
OL*EY:]  
template < typename Func, typename aPicker > fRJSo%  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) s%`o  
  { = wNul"  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); Y[x9c0  
} ['m@RJm+  
W&y%fd\&3  
2个以上参数的bind可以同理实现。 VA_\Z  
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。 u79.`,Ad&  
}9e4?7  
十一. phoenix $53I%.  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: =vBxwa^  
Kd CPt!  
for_each(v.begin(), v.end(), |{HtY  
( )Rla VAtM  
do_ C\UD0r'p?  
[ mfLS< /A  
  cout << _1 <<   " , " .EGZv (rz&  
] EKf"e*|(L  
.while_( -- _1), uYiM~^ 0  
cout << var( " \n " ) Mq]~Ka3q7  
) nK Rx_D$d  
); =x}27f%-Mg  
oQ@X}6B%S  
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: q%#dx4z&  
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 KcP86H52I  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 S'vi +_  
那么我们就照着这个思路来实现吧: nn$,|/  
D %~s  
>1xlP/4jx  
template < typename Cond, typename Actor > he&*N*of:  
class do_while M~;Ww-./  
  { hRSRz5 J}  
Cond cd; t#oJr2  
Actor act; zzy%dc  
public : H-?SlVsf  
template < typename T > a9}cpfG=)  
  struct result_1 y!fV+S,  
  { {PGNPxUbe  
  typedef int result_type; e4Ol:V  
} ; u*Eb4  
/r Zj=  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} "YHqls}c  
31k.{dnm  
template < typename T > C/ow{MxA  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 9f;\fe  
  { ~:Dr]kt  
  do <oTIzj7f  
    { Ab -uK|<  
  act(t); om$)8'A,l  
  } v"6q!  
  while (cd(t)); |#$Wh+,*  
  return   0 ; ^.Vq0Qzy]  
} tlu-zUsi  
} ; )#Ea~>v  
FSd842O  
nRN&u4  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). =:mD)oX*  
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。 z#GZvB/z)  
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。 v7T05  
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。 #rqLuqw  
下面就是产生这个functor的类: E"&fT!yi  
,*8}TIS(s  
)U e9:e  
template < typename Actor > > y"V%  
class do_while_actor BftW<1,U^  
  { 0Jz'9  
Actor act; ` *x;&.&v  
public : I/rq@27o  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} * Ibl+  
] 7_ f'M1F  
template < typename Cond > "zJ1vIZY  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; _/MHi-]/.  
} ; 8-UlbO6  
PYPs64kNC]  
!]7Z),s  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 ko*Ir@SDv  
最后,是那个do_ U-#wFc2N  
I0.{OJ-  
SaMg)s~B  
class do_while_invoker Ly/"da  
  { nJY#d;  
public : 7"w r8  
template < typename Actor > y|Tb&XPD  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const _5EM<Ux  
  { W'eF | hu  
  return do_while_actor < Actor > (act); %fnL  
} rR&;2  
} do_; =o;8xKj  
NGtSC_~d  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? 7'z{FS S  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 w`&~m:R  
最后来说说怎么处理break和continue "detDB   
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。 4,!#E0  
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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