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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda sZ `Tv[  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 _7Y h[I4  
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, &W<7!U:2m  
#ArrQeO 5_  
6h:QSVfx  
n Bu!2c  
  class filler ?@64gdlwq  
  { OH`a3E{e  
public : \6b~$\~B  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} u$nzpw0=H  
} ; k&Pt\- 9on  
&YhAB\Rw  
w~3X m{  
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: h@,ja  
]J7qsMw  
=KE7NXu]-  
SuE~Wb 5&  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); :qzg?\(  
VPMu)1={:p  
&[E\2 E  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 B%F]K<  
L}Z.FqJ  
*$Q>Om]  
iq&3S0  
二. 战前分析 oi #B7  
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。 wuqe{?  
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 (NJ{>@&  
LlTD =tJ0  
EGu%;[  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); w\buQ6pR)  
  /* --------------------------------------------- */ (.J/Ql0Y  
vector < int *> vp( 10 ); MO`Y&<g~A  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); T.bFB+'E|  
/* --------------------------------------------- */  !:( +#  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); qGinlE&\  
/* --------------------------------------------- */ ~D52b1f  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); }M07-qIX{  
  /* --------------------------------------------- */ d4Uw+3ikW  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); OSu&vFKz  
/* --------------------------------------------- */ rj4@  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); v+ $3  
so-5%S  
6N/(cUXJ  
ghQ B  
看了之后,我们可以思考一些问题: .:S/x{~  
1._1, _2是什么? "K{_?M `;e  
显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。 }x'*3zI  
2._1 = 1是在做什么? x9lA';})  
既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。 AL]gK)R  
Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。 .$U,bE  
QV|6"4\  
JPI%{@Qc^  
三. 动工 6 @f>  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: vs@d)$N  
.S` q2C\  
:V/".K-:J  
6H#: rM  
template < typename T > Ycr3$n]e  
class assignment V U3RFl  
  { HE}0_x.  
T value; \@Wv{0a(  
public : +t!]nE #  
assignment( const T & v) : value(v) {} zIa={tU  
template < typename T2 > h+km?j  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } }k-V(  
} ; axQ>~v WN/  
'6N)sqTR  
bT:u |/I  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 >8Oa(9n  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment S_lGr k\j  
>X~B1D,SV7  
*yZ6"  
Ww<Y]H$xZ<  
  class holder Ah2@sp,z  
  { `YOYC  
public :  5%-{r&  
template < typename T > }7.A~h  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const kowS| c#  
  { a;o0#I#Si  
  return assignment < T > (t); !Dd'*ee-;  
} . ,|C>^  
} ; e@3SF  
C:E f6ZW  
{;$oC4  
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: jz!I +  
GQ(Y#HSq  
  static holder _1; jCqz^5=$  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 teok*'b:  
6[m~xegG  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); H/a gt  
而不用手动写一个函数对象。 eMGJx"a  
C HnclT  
K V5 '-Sv1  
W8W7<ml0A  
四. 问题分析 1AJ6NBC&c  
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。 Vgm*5a6t  
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。 XIcUoKg^  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 7L~ *%j  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 :WB uU  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 '#Wx@  
V]zZb-m=  
五. 问题1:一致性 O-, "/Z  
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?| * + T(i  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 ,_V V;P  
BJ UG<k  
struct holder :zL)O  
  { 9#DXA}  
  // %A zy#m  
  template < typename T > Ip8ml0oG  
T &   operator ()( const T & r) const ]J Yz(m[   
  { Nm)3   
  return (T & )r; 0|e[o"  
} bQ*yXJ^8  
} ; 4 \z@Evm  
(]@S<0  
这样的话assignment也必须相应改动: *7Vb([x4;  
BA\aVhmx  
template < typename Left, typename Right > eRUdPPq_d  
class assignment <Jgcj 4D  
  { YZ~MByu  
Left l; 6A"$9sj6  
Right r; w=GMQ8  
public :  'z} t= ?  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} 0U=wGI O  
template < typename T2 > $N?8[  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } O:?3B!wF  
} ; ;yNc 7Vl  
\%7*@&  
同时,holder的operator=也需要改动: /,G `V  
TPp]UG  
template < typename T > M+ [ho]  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const 6]7csOE  
  { .SC *!,  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); xs= ~N  
} 7I3_$uF  
uw mN !!TS  
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。 '5h` ="  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 9=>q0D2  
tF;0P\i  
return l(rhs) = r; =Jm[1Mgt  
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。 ^s)`UZ<C=  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: W9SU1{*9  
Z],j|r Wy6  
template < typename Tp > ;21D^e  
class constant_t Ph3;;,v '  
  { '| i?-(f)  
  const Tp t; ,`t+X=#  
public : [c{\el9H  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} FL{Uz+Q  
template < typename T > o[>d"Kp  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const >oW]3)$4S  
  { U9oUY> 9  
  return t; ImN'o4vo  
} /8GdCac  
} ; /1OCK=  
c~<;}ve^z  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 J&8KIOz14Z  
下面就可以修改holder的operator=了 -,8LL@_  
8lusKww  
template < typename T > SAP/jD$5]>  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const N{%7OG  
  { 8'PZA,CW  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); fo ~uI(rk  
} wm~7`&  
|62` {+  
同时也要修改assignment的operator() V'vWz`#  
`'1g>Ebk0  
template < typename T2 > d]DV\*v  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } |5 V0_79  
现在代码看起来就很一致了。 y[m,t}gi  
` aVp#  
六. 问题2:链式操作 d{YvdN9d  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 R'Jrbe|  
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。 S;4:`?s=i  
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。 ^_]ZZin  
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。 +d3|Up8=  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct ](Fey0@  
/DAR'9@h  
template < typename T > ,@ '^3u  
struct result_1 G*9(O:  
  { 2+9VDf2  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; jR%*,IeB  
} ; gG?@_ie  
7P1Pk?pxy  
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)gG_k  
x7S\-<8  
template < typename T > !Gmnck&+  
struct   ref V,-we|"  
  { x3y+=aj  
typedef T & reference; Tz1^"tx9  
} ; i(4<MB1a  
template < typename T > @j\:K<sk  
struct   ref < T &> :+\0.\K0!  
  { .OdtM X y  
typedef T & reference; yCxYFi  
} ; D0Q9A]bD;  
JLu$1A@ '  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: rqjq}L)  
g<Z :`00|  
template < typename T > R /=rNUe  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const Ll]5u~  
  { CXq[VYM&X  
  return l(t) = r(t); +4 k=Y  
} 'D21A8*N  
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%_kL_7  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 t\,Y<9{w  
n{gEIUo#  
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 q%sZV>  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: lEk@I"  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 -PpcFLZ|  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 :;_ khno  
最后的布局是: :9hGL  
                Add (4FVemgy  
              /   \ PK+sGV  
            Divide   5 YYQvt  
            /   \ F{x+1hct0  
          _1     3 sa'1hX^@  
似乎一切都解决了?不。 /"X_{3dq?  
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。 x0# Bc7y  
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。 QoYEWXT|g  
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: pA!-spgX  
RRja{*R  
template < typename Right > Kn^+kHh:  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const W1REF9i){  
Right & rt) const ]Q"T8drL  
  { TsFhrtnx&X  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); }#^C j;  
} ?F05BS#)X  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 7eCj p  
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。 O h@z<1eYZ  
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。 h`6 (Oo|  
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。 u IXA{89  
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。 )Q=u[ p  
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? _*AI1/>`  
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: %Xh}{o$G  
j:%,lcF  
template < class Action > $M}"u [Qq  
class picker : public Action -_ 9k+AV  
  { ]W3_]N 3  
public : *H/>96  
picker( const Action & act) : Action(act) {} 'x%gJi#  
  // all the operator overloaded =E2 a#Vd  
} ; FtTq*[a  
xUn"XkhP  
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。 9Jwd*gevV  
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: Z:{| ?4  
p4P=T@:  
template < typename Right > X,49(-~\  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const 5|rBb[  
  { n.@HT"  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); |[rn/  
} _%CM<z e  
Z1,rN#p9  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > nL?P/ \  
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。 Z=&|__ +d  
[K A^+n  
template < typename T >   struct picker_maker sTd@/>S?p  
  { t~L4wr{B  
typedef picker < constant_t < T >   > result; J_7w _T/  
} ; E`j' <#V!  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > oL]uY5eZoe  
  { BvP\c_  
typedef picker < T > result; <6(0ZO%,C!  
} ; 0BXr[%{`  
eay|>xa2  
下面总的结构就有了: Un]wP`  
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。 ! t!4CY  
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/ +~h(Cc  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 @@H/q  
至此链式操作完美实现。 x+Yo#u22  
y hKH} kR  
uUjjAGZ  
七. 问题3 J'2 Yrn  
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。 |Y Lja87  
wS=vm}}u  
template < typename T1, typename T2 > Gor 9 &aJ1  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const $2W#'_K+  
  { syr0|K[  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); k' 8q /]  
} SA'g`  
'ayb`  
很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2: i@9 qp?eb  
45 ^ Z5t  
template < typename T1, typename T2 > gs1yWnSv5  
struct result_2 A l;a~45  
  { R([zlw~B5  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; /%cDX:7X  
} ; *Hx*s_F  
FF#Aq  
显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢? IFBt#]l0  
这个差事就留给了holder自己。 (wL$ h5SG  
    u0#KBXRo  
( K[e=0Rf  
template < int Order > e\X[\ve  
class holder; /rpr_Xw}  
template <> ^1){ @(  
class holder < 1 > 6 5zx<  
  { hr]+ 4!/  
public : Vja 4WK*  
template < typename T > waMV6w)<  
  struct result_1 i1x4$}  
  { *w;?&)8%  
  typedef T & result; S }`f&  
} ; f2c <-}wR  
template < typename T1, typename T2 > .QP`Qn6(P  
  struct result_2 fBh"  
  { h 8$.mQr  
  typedef T1 & result; 8`L]<Dm  
} ; ~0,v Q   
template < typename T > 2D%2k  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const ;>2-  
  { koT3~FK  
  return (T & )r; P?q HzNGi7  
} @{b5x>KX  
template < typename T1, typename T2 > v9H t~\>  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const  B=*0  
  { IiniaVuQ  
  return (T1 & )r1; <%.%q  
} KGDN)@D  
} ; (LsVd2AbR  
d_(>:|o h  
template <> z$1|D{  
class holder < 2 > FV9{u[3m  
  { X[Iy6qt  
public : zx<t{e7  
template < typename T > gH7  +#/  
  struct result_1 8{0XqE~ix=  
  { SOG(&)b  
  typedef T & result; GI{EP&C  
} ; %!iqJ)*~  
template < typename T1, typename T2 > NUM!'+H_h  
  struct result_2 5$+7Q$Gw  
  { 274j7Y'  
  typedef T2 & result; 9+y&&;p  
} ; ~ ?nn(Q-  
template < typename T > V_ (Ly8"1;  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const mD> J,E  
  { f-#:3k*7S  
  return (T & )r; PI L)(%X  
} vFHeGq70j  
template < typename T1, typename T2 > |};d:LwX  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const #qVvh3#g  
  { w &YUb,{Y  
  return (T2 & )r2; ?J6Ek*E#  
}  #NyO'  
} ; )7Hx <?P  
Btznms'  
Q^<amM!  
新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。 N'{Yhx u  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: ZzK^ bNx)0  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: RUr ~u  
zU[o_[+7^  
return l(i, j) = r(i, j); dlyGgaV*X  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) kT   
fwUvFK1G  
  return ( int & )i; .]exY i  
  return ( int & )j; kj|Oj+&  
最后执行i = j; v1i-O'  
可见,参数被正确的选择了。 F ]X<q uuL  
;4-$C=&  
>#n"r1  
$-^& AKc  
;fV"5H)U\  
八. 中期总结 d. d J^M  
目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事: vy2<'V*y}  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 \6GNKeN  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 V %[t'uh  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor kReZch}  
1d!s8um;  
FLJ&ZU=s  
~c&sr5E  
|5>A^a  
gjD|f2*x  
九. 简化 (8~mf$ zx,  
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。 V*JqC  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 #5y+gdN  
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: 8=bn TJf  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 ({Yfsf,  
  +-*/&|^等 OS%[SHs  
2. 返回引用。 5fs,UH  
  =,各种复合赋值等 k2lo GvBJ  
3. 返回固定类型。 F+VNrt-  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) Lm!]m\LRZD  
4. 原样返回。 ox<6qW  
  operator, C:&Sk\   
5. 返回解引用的类型。 wGMoh.GTh  
  operator*(单目) ;*K;)C  
6. 返回地址。 XU<owk  
  operator&(单目) f3,LX]zKA  
7. 下表访问返回类型。 D;2V|CkU  
  operator[] 3qGz(6w6E  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 ~ecN4Oo4q;  
  operator<<和operator>> ?.ObHV*k  
U*N{H$ACuR  
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。 T/u61}'U{  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: m{>"  
x| D|d}  
template < typename Left > {8":c n j  
struct value_return .mwW`D  
  { ^Rl?)_)1HE  
template < typename T > D:K"J><@  
  struct result_1 $EIKi'!8  
  { 5mVO9Q j  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; AzzHpfv,  
} ; M-;Mw Lx  
Xa-TNnws?  
template < typename T1, typename T2 > u1kCvi#N  
  struct result_2 *Q2 oc:6  
  { _UP 9b@Z"  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; /Xc9}~t6  
} ; 1fJ~Wp @1  
} ; a{^ 2c!  
[Ous|a[)o  
[[w-~hHH-  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait Ymnh%wS  
Qru&lAYc<  
下面我们来剥离functor中的operator() 3XUVUd~  
首先operator里面的代码全是下面的形式: Xsn M}  
sJQ~ :p0e  
return l(t) op r(t) UZ<.R"aK  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) C_ ;nlG6  
return op l(t) <7T}b95  
return op l(t1, t2) ;9#W#/B  
return l(t) op v}5YUM0H`  
return l(t1, t2) op m' j1  
return l(t)[r(t)] g"!cO^GkT  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] }/tf^@  
2>.b~q@  
很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式: mo tW7|p.e  
单目: return f(l(t), r(t)); ZLVgK@l  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); "7fEL:|j  
双目: return f(l(t)); sm?b,T/  
return f(l(t1, t2)); M4;M.zxJv  
下面就是f的实现,以operator/为例 Z9h4 pd  
X16O9qsh  
struct meta_divide zZY1E@~  
  { s7jNRY V  
template < typename T1, typename T2 > fhdqes])  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) rT-.'aQ2t  
  { t0xE&#4  
  return t1 / t2; W}7Uh b  
} a_\7Ho$^  
} ; x~m$(LT  
~Sf'bj;(  
这个工作可以让宏来做: 7F2:'3SQ  
3DCR n :  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ ze LIOw  
template < typename T1, typename T2 > \ }U9dzU14  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; ~kpa J'm  
以后可以直接用 :|&6x!  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) 7c%dSs6  
来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数 SMd[*9l [  
(ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。) b{<$OVc  
 MkdC*|  
UH7?JF-D  
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 %y_pF?2@q  
W7.RA>  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > @qWClr{`  
class unary_op : public Rettype ~ e<,GUx(]  
  { V3|" v4  
    Left l; 5&A' +]  
public : T1?9E{bC8A  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} xIb{*)BUwc  
xVI"sBUu  
template < typename T > ?#doH,  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ^?q(fK%  
      { .R4,fCN  
      return FuncType::execute(l(t)); TR `C|TV>  
    } Zu~t )W  
2h}FotlO  
    template < typename T1, typename T2 > "-5FUKI-  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const qauvwAMuX  
      { lA6{TH.x  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); .W9 *-  
    } P uQ  
} ; U5F1m]gFr  
9N2.:<so  
N!tNRMTi  
同样还可以申明一个binary_op AjO{c=d  
64y9.PY  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > gC%$)4-:  
class binary_op : public Rettype [H$kVQC  
  { 39~WP$GM  
    Left l; &P*r66  
Right r; 1} _<qk9  
public : gtY7N>e  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} U(~Nmo'  
*y+K{ fM1  
template < typename T > ignOF  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ^4[QX -_2  
      { 3+ C;zDKa  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); VVuNU"-  
    } f*m^x7  
I;<__  
    template < typename T1, typename T2 > *uxKI:rB:  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const }`2+`w%uZ  
      { az}zoFl  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); ?<OyJ|;V  
    } rc`Il{~k  
} ; b ts*qx&)  
PKGqu,J,  
)1YGWr;ykS  
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 a@ ? Bv  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 4VA]S  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) dry%aT  
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。 ds2xl7jg  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! :efDPNm5  
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。。。 Tjj27+y*\  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 =*UVe%N4  
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) y#O/Xw  
下面是修改过的unary_op r $LU$F  
^R+CkF4l l  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > ZxDh! _[s  
class unary_op ,6A/| K-  
  { '1G0YfG}n  
Left l; hig t(u  
  Mu$q) u  
public : IpKI6[2{`f  
p@?(m/m$  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} &Ci_wDJ  
# M Y4Mr  
template < typename T > kc@ \AZb  
  struct result_1 <rU+{&FKNL  
  { X&i" K'mV  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; n@oSLo`k,`  
} ; "/hLZl  
MGo`j:0  
template < typename T1, typename T2 > %7Gq#rq  
  struct result_2 n*~#]%4  
  { v=IcVHuf  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; h}+Gz={Q^  
} ; a^&RV5o  
LsK fCB}  
template < typename T1, typename T2 > m .En!~t  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const C+C1(b;1  
  { 0.wN&:I8t  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); L_=3`xE _  
} ^<aj~0v  
,(+ZD@Rg  
template < typename T > s21)*d  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 2%pe.s tQ  
  { `ih#>i_ &  
  return OpClass::execute(lt(t)); '?E@H.""  
}  sJ_3tjs)  
kPnuU!  
} ; ]/mRMm9"3h  
Yp $@i20  
w#sP5qKv8  
该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug S~y.>X3"P  
好啦,现在才真正完美了。 z+?48 }  
现在在picker里面就可以这么添加了: i_$?sg#=yk  
2bpFQ8q  
template < typename Right > 7. eiM!7g  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const T zHR  
  { oIKuo~  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); kChCo0Q>1  
} uD`Z\@Z  
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。 hnv0Loe.IW  
DH4|lb}  
3TKl  
EmV ZqW  
9lX+?m~ ~  
十. bind (=s%>lW|  
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。 %S%0/  
先来分析一下一段例子 ZD8E+]+  
b$B-LvHd1  
 Z Mf,3  
int foo( int x, int y) { return x - y;} O$Dj_R#  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 J]&nZud`  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 2u} ns8wn  
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。 R9Y{kk0M  
我们来写个简单的。 JaJyH%+$!  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: &([yI>%  
对于函数对象类的版本: Nbm$ta  
=ZARJ40L  
template < typename Func > leJ3-w{ 2  
struct functor_trait /<IXCM.  
  { Mwd.S  
typedef typename Func::result_type result_type; 71HrpTl1fw  
} ; WQY\R!+  
对于无参数函数的版本: '/F~vSQsR  
o@|kq1m8  
template < typename Ret > [i]%PVGW  
struct functor_trait < Ret ( * )() > ]Ai!G7s8P  
  { YZ5[# E@l  
typedef Ret result_type; 6IL-S%EGK1  
} ; I8:G:s:  
对于单参数函数的版本: 'i8?]` T  
4"V6k4i5  
template < typename Ret, typename V1 > S)A;!}RK6  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > Ns[.guWu-  
  { 7FP @ vng  
typedef Ret result_type; +|spC  
} ; ; 5!8LmZ0#  
对于双参数函数的版本: ;:ocU?  
$/P\@|MqYQ  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > NJ!}(=1|K  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > D+Z,;XZ  
  { vP/sG5$x  
typedef Ret result_type; 1);E!D[  
} ; G)7J$4R  
等等。。。 2}#VB;B  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy -"n8Wv  
>  ,P,{"  
template < typename Func > f.U.(  
struct func_return 7, :l\t  
  { :N:e3$c  
template < typename T > BKW%/y"  
  struct result_1 4yRX{Bl|  
  { 8)&J oPN  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; !Y]%U @4}  
} ; ._}Dqg$  
v7D3aWoe  
template < typename T1, typename T2 > KKJa?e`C  
  struct result_2 VN<baK%]  
  { [{rne2sA  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; q&EwD(k  
} ; N+ei)-  
} ; 6)#%36rP  
VDPq3`$+v{  
Wi!$bL`l  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 .h;X5q1  
<p8>"~ R  
template < typename Func, typename aPicker > (I(k$g[>  
class binder_1 Y@V6/D} 1  
  { uBBW2  
Func fn; \AB*C_Ri  
aPicker pk; ;Q%3WD  
public : +P"u1q*+p  
e\i}@]  
template < typename T > (`K ~p Z  
  struct result_1 w'!J   
  { ju;Myi}a  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; IHf#P5y_  
} ; f n\&%`U  
~Uaz;<"j0  
template < typename T1, typename T2 > bR|1* <  
  struct result_2 <fcw:Ae  
  { xT3l>9i  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; n(el  
} ; :Nw7!fd  
\b|Q`)TK  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} 82Nw 6om6i  
08E,U  
template < typename T > jh.e&6  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const W|[k]A` 2  
  { rZ7)sE5L  
  return fn(pk(t)); ?anKSGfj  
} +jz%:D  
template < typename T1, typename T2 > tM{U6k  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const -`e`U%n  
  { [$(/H;  
  return fn(pk(t1, t2)); >CPoeIHK  
} .(8eWc YK  
} ; W/I D8+:i  
+\`t@Ht#  
h}(GOY S)  
一目了然不是么? t%>x}b"2T  
最后实现bind U})Z4>[bvt  
4xNzhnp|  
]%/a'[  
template < typename Func, typename aPicker > ]$96#}7N  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) nXF|AeAco  
  { z6J fu:_N!  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); )v?-[ oR  
} TANt*r7  
AehkEN&H/t  
2个以上参数的bind可以同理实现。 @](\cT64i3  
另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。 r<L>~S>yb  
='|HUxFi  
十一. phoenix HxH=~B1"P  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: n`)wD~mk  
Zr@G  
for_each(v.begin(), v.end(), PyfOBse}r  
( `` mi9E  
do_ 1f`=U 0  
[ )Y+?)=~  
  cout << _1 <<   " , " {^n\ r^5  
] 0NWtu]9QC  
.while_( -- _1), cxQ8/0^  
cout << var( " \n " ) p~THliwd  
) 6 bnuC  
); &OSyU4r  
Nd4!:.  
是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧: )<1}`9G  
首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor (" >gLr  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 "ZyWU f  
那么我们就照着这个思路来实现吧: ~.wDb,*  
wUz)9n 6j  
]w=6.LzO*  
template < typename Cond, typename Actor > juuV3et  
class do_while iy_\1jB0  
  { \3@AC7  
Cond cd; |+MV%QG;  
Actor act; Qvd$fY**  
public : ZXj;ymC'  
template < typename T > Tse Pdkk  
  struct result_1 Wd_cNR\  
  { #D{//P|;  
  typedef int result_type; gZr/Dfy  
} ; O/=i'0X v  
B:\TvWbu  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} /8` S}g+  
MrA&xM  
template < typename T > !*gTC1bvB  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const e r;3TG~  
  { h}U\2$5  
  do xBC:%kG~#  
    { zz4A,XrD  
  act(t); @pD']=d}t  
  } Bu$GCSrX  
  while (cd(t)); :K6(`J3Y"^  
  return   0 ; o= %Fh  
} uvrfR?%QK  
} ; 1=t\|Th-  
ZkJYPXdn?  
jF\J+:5M  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). I!;#Nk>  
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。 ,e ~@  
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。 SdfrLdi}Y  
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。 ]{[VTjC7rY  
下面就是产生这个functor的类: Z<#beT6  
.#b!#   
$bU|'}QR  
template < typename Actor > t'EH_ U  
class do_while_actor &:` 7  
  { ^E7>!Lbvx  
Actor act; ?)cNe:KY  
public : $[Fh|%\  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} B94mh  
;Db89Nc$  
template < typename Cond > 1& k_&o  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; 3a4 ]{  
} ; 8F<Qc*'  
X3:-+]6,d  
|^ml|cb  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 zSYWNmj&  
最后,是那个do_ iD|"}}01  
PaEsz$mgy  
t _Q/v  
class do_while_invoker x=qACoq  
  { k:w\4Oqd  
public : q*ZjOqj  
template < typename Actor > { A(= phN  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const By@<N [I@  
  { +mP3 y~|-j  
  return do_while_actor < Actor > (act); yVxR||e  
} ]*^mT&$7  
} do_; qx"?')+  
2I'\o7Y  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? Wv"[,5 Z13  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 (0qdU;  
最后来说说怎么处理break和continue i)0*J?l=  
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。 'PlKCn`(w  
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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