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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda y^0 mf|  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 xig4H7V  
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, q$7w?(Lk  
V36u%zdX5n  
[_T6  
Ly46S  
  class filler >O]u4G!  
  { P*|qbY  
public : y3XR:d1cg  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} }|UTwjquBD  
} ; Vp$<@Y  
/np05XhEa  
G^ShN45   
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: :3N6Ej  
VwN=AFk Oj  
Tuz~T _M  
f_|pl^  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true );  h3 e %(a  
Z-j?N{3&  
fQU5'wGp  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 cb=ixn  
fJ  GwT  
~@#s<a,%;  
j'x@P+A  
二. 战前分析 -!lSk?l  
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。 I*z|_}$  
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 8\F|{vt#  
? KDg|d  
`3eQ#,G!  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); #.<Dq8u  
  /* --------------------------------------------- */ -G[TlH06  
vector < int *> vp( 10 ); \zh`z/=92  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); : ]JMsa6  
/* --------------------------------------------- */ )Vz=:.D  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); vs^)=  
/* --------------------------------------------- */ g#Z7ReMw  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); =qvn?I^/  
  /* --------------------------------------------- */ 4`Cgz#v {  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); zr ~4@JTS  
/* --------------------------------------------- */ !eHQe7_  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); 5d;(D i5z  
L)i6UAo  
B='(0Uxy-  
!a4`SjOgu  
看了之后,我们可以思考一些问题: ')T*cLQ><  
1._1, _2是什么? ]`q]\EH  
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。 %!7A" >ai  
2._1 = 1是在做什么? c8N pk<  
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。 zh{I;~syh  
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。 (M?VB*sm0  
_Tf %<E  
\#v(f2jPF  
三. 动工 J8B0H1  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: DaBy<pGb?  
iu9+1+-  
,V9 r2QY  
.?5~zet#;  
template < typename T > vA{DF{S 4  
class assignment }tW1\@ =  
  { !gL1  
T value; 2K^xN]]rG  
public : B qo#cnlG  
assignment( const T & v) : value(v) {} +y_V$q$G  
template < typename T2 > -k  }LW4  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } TyvUdU  
} ; I^)_rOgM  
Rzyaicj^c  
bZ#KfR  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 th{ie2$  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment peew <SX  
x6Tpt^N}  
HqI[]T@  
Y=i_2R2e2  
  class holder S\ K[l/  
  { uF ;8B]"  
public : _} j6Pw'  
template < typename T > og1Cj{0  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const *x)u9rO]  
  { dP<i/@21Wm  
  return assignment < T > (t); V#B'm?aQ  
} R|k!w]  
} ; &k`/jl;u  
tI  
7H4\AG\>  
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: m2l0`l~T8  
cR&d=+R&  
  static holder _1; ;Za^).=  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 sHPlNwyy  
f7a"}.D $  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); Pz|}[Cx-  
而不用手动写一个函数对象。 M=fhRCUB  
('`mPD,  
~(L&*/c  
=y^ g*9}_  
四. 问题分析 s]HJcgI  
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。 Gx|/ Jq  
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。 #4AqWyp#f  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 ivSpi?   
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 ?btX&:j2P  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 ti<;>P[4  
ZSB;4 ?:h  
五. 问题1:一致性 fc<,kRp  
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?| #bb$Icmtk  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 rW)}$|-Z  
PKev)M;C+  
struct holder uZP( -}  
  { Qqd+=mgc  
  // /GA-1cS_(  
  template < typename T > 5r0Sl89J  
T &   operator ()( const T & r) const !MOcF5M  
  { PkOtg[Z  
  return (T & )r; {\ VmNnw  
} /AIFgsaY  
} ; ; X/'ujg  
yn2k!2]&T<  
这样的话assignment也必须相应改动: m~@Lt~LZs  
G&yF9s)Lvs  
template < typename Left, typename Right > YCBUc<)  
class assignment >qdRqy)DC  
  { +p-S36K~,7  
Left l; RRtOBrIedI  
Right r; km}E&ao  
public : 3P*"$fH  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} rY"EW"y  
template < typename T2 > ]Gl5Qf:+z  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } `)H| &!wT  
} ; o6X<FE#8  
+7t:/_b~  
同时,holder的operator=也需要改动: S3dcE"hg  
Egl1$,e  
template < typename T > i;#AW($+a  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const 7': <I- Fm  
  { <*opVy^  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); jG^OF5.  
} ra]\!;}L0  
UQ2;Dg G%  
好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。 mW."lzIl  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 #~6X9,x=  
HmpV; <t3  
return l(rhs) = r; (Jy > ,~O  
在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。 z6OJT6<'  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: !M k]%  
Z?'?+48xv4  
template < typename Tp > Wp=:|J   
class constant_t 6 wD  
  { Eqh&<]q  
  const Tp t; +B OuU#  
public : 68!=`49r>  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} Z15b'^)?9  
template < typename T > 4hV~ ir  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const M5B?`mTl  
  { lJ<( mVt  
  return t; N4, !b_1  
} )eWg2w]  
} ; YifTC-Q;  
1<f,>BQ+  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 pB79#4  
下面就可以修改holder的operator=了 oSoU9_W  
/7b$C]@k  
template < typename T > I=V]_Ik4 N  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const 7/Mhz{o;W  
  { (a8oI )~  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); r)Iq47Uiw  
} ?E7.x%n7X5  
 av!~B,  
同时也要修改assignment的operator() D^2yP~(  
+|Qe/8Q  
template < typename T2 > !'%`g,,r  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } $!"*h  
现在代码看起来就很一致了。 v:Z.8m8D  
FuO'%3;c  
六. 问题2:链式操作 gx6$:j;   
现在让我们来看看如何处理链式操作。 }!Xj{Eoc  
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。 xW'(]Z7_  
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。 +tFl  
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。 2<+9lk  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct RkBbu4uQ-  
:WdiH)Zv  
template < typename T > " ZFK-jn/  
struct result_1 MXuiQ;./  
  { ESv&x6H  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; \YsYOFc|  
} ; 6V c&g  
TWJ%? /d  
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: ?1MaA  
#3Jn_Y%P.  
template < typename T > 4O3-PU>N  
struct   ref gR) )K)  
  { 54, (;  
typedef T & reference; n>I NJ  
} ; [ f`V_1d3  
template < typename T > "npLl]XM  
struct   ref < T &> . xdSUe  
  { b$'}IWNV  
typedef T & reference; a(`@u&]WZ  
} ; i9k/X&V  
mGqT_   
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: q/yL={H?  
Sf*b{6lcC  
template < typename T > Gd%E337d  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const nc.X+dx:  
  { *f$wmZ5A  
  return l(t) = r(t); qU,u(El  
} 3.s.&^  
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。 ] 'ybu&22  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 [D%5Fh\0  
)F) (Hg  
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 yPza  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: o@KK/f  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 .`K<Iug1  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 |Ptv)D  
最后的布局是: [.NG~ cpb  
                Add [Dq!t1  
              /   \ Qtpw0t"  
            Divide   5 DZ Q=Sinry  
            /   \ Ljjuf=]  
          _1     3 BSB;0OM  
似乎一切都解决了?不。 /<$\)|r  
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。 &*N;yW""f  
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。 F"Y.'my8  
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: Sq,x57-  
Cl5l+I\1  
template < typename Right > &I$MV5)u  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const Q4,!N(>D  
Right & rt) const 3ud_d>  
  { Wc+)EX~KS  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); $kef_*BQg  
} kKqb:  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 Vyqj)1Z8>  
XXX指的是原来的functor的类型,picker_maker<T>是一个类型变换的trait,如果T是一个常量,那么他会返回constant_t<T>,否则返回T本身。 P6ztP$M(  
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.JDO  
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。 hf~'EdU  
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。 GF-\WD  
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? o1 kY|cnGH  
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: 89[5a  
9c@."O`  
template < class Action > +bw>9VmG  
class picker : public Action AsW!GdIN  
  { hc;8Vsa  
public : RrGFGn{  
picker( const Action & act) : Action(act) {} j!:^+F/  
  // all the operator overloaded &6`h%;a/&  
} ; lef,-{X-  
R6A{u(  
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。 `i,l)X]  
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: *Jy'3o  
ZYy?JDAO  
template < typename Right > j%m9y_rg}  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const `'Af`u\R  
  { LzW8)<N  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); 0//?,'.  
} K*_5M  
$ &Ntdn  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > fvDt_g9oI  
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。 pp#xN/V#a  
F5|6*K  
template < typename T >   struct picker_maker \qA g] -  
  { "Vg1'd}f  
typedef picker < constant_t < T >   > result; 3S~Gi,  
} ; .MzVc42<  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > hv.$p5UY*  
  { \Y0o~JD  
typedef picker < T > result; ? %9-5"U[  
} ; AUm"^-@x#>  
x"9e eB,  
下面总的结构就有了: oK5"RW  
functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。 ]c.1&OB7o  
picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。 1'[RrJ$Q  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 SCCBTpmf2B  
至此链式操作完美实现。  a9ko3L  
gua +-##)  
b V5{  
七. 问题3 Cz%tk}2  
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。 Be=J*D!E=>  
H <|ilL'fX  
template < typename T1, typename T2 > kf8-#Q/B  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const \~]HfDu  
  { R;wq  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); *oC],4y~D  
} xV_,R'l  
jo8hVWJ7V*  
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: <,r|*pkhp~  
%MQU&H9[  
template < typename T1, typename T2 > &o$z[ b  
struct result_2 7S_rN!E1i*  
  { sO,%Ok1  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; >VQP,J{  
} ; F~`Yh6v  
p5C:MA~*  
显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢? R aVOZ=^-  
这个差事就留给了holder自己。 hmRnr=2N  
    =ZE]jmD4P  
OD*\<Sc  
template < int Order > G,#]`W@qhK  
class holder; <QlpIgr  
template <> -K 7jigac  
class holder < 1 > llCBqWn  
  { b'!t\m  
public : CWP),]#n  
template < typename T > o=t@83Fh5  
  struct result_1 yMU>vr  
  { TSGJ2u5ie%  
  typedef T & result; g[Z$\A?ZbZ  
} ; #Sxk[[KwH*  
template < typename T1, typename T2 > cjf 8N:4N0  
  struct result_2 .l| [e  
  { 66P'87G  
  typedef T1 & result; r\OunGUP  
} ; WIe7>wkC  
template < typename T > cBZK t  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const n9 LTrhLqp  
  { x)Y?kVw21"  
  return (T & )r; iP7 Cku}l  
} toq/G,N Q  
template < typename T1, typename T2 > @H{QHi  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const NUlp4i~Q  
  { D5o[z:V7"  
  return (T1 & )r1; S>-x<'Os  
} Z*+0gJ<Y  
} ; i `m&X6)\j  
?ztI8 I/  
template <> BB x359  
class holder < 2 > XX85]49`%  
  { BGtr=&Hq  
public : B6N/nCvHK  
template < typename T > -C]k YQ  
  struct result_1 #41xzN  
  { ^#|Sl D]  
  typedef T & result; $pKlF0 .  
} ; KASuSg+  
template < typename T1, typename T2 > +-DF3(  
  struct result_2 OcA_m.  
  { |WiE`&?xP  
  typedef T2 & result; hA6   
} ; z%)~s/2Rs  
template < typename T > eb6Ux  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const p<eu0B_V  
  { `!`g&:Y  
  return (T & )r; I~^t\iujs  
} 3 291"0  
template < typename T1, typename T2 > F9ys.Bc  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const Frn<~  
  { z\d{A7  
  return (T2 & )r2; 8 #m,TOp  
} InO;DA\  
} ; prHM}n{0  
s+tPHftp  
Wq5 }SM  
新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。 k? <.yr1  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: !lVOZ %  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: 'YKzs;y$  
)x!b{5'"7  
return l(i, j) = r(i, j); ;u+k! wn  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) 86*9GS?U(  
PBeBI:  
  return ( int & )i; YiO3.+H  
  return ( int & )j; 2 c 2lK  
最后执行i = j; 8a,uM :  
可见,参数被正确的选择了。 ww}4   
t5| }0ID-  
S/itK3  
- w{`/  
y*G3dWb  
八. 中期总结 UmR\2 cs  
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: `rLcJcW  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 %O69A$Q[m  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 o>6c?Xi&  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor uPT2ga]  
:*=fGwIWS  
`!udU,|N  
@A5'vf|2;.  
_VUG!?_D$5  
){nOM$W  
九. 简化 ^xyU *A}D  
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。 afw`Heaa2(  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 mn].8 F  
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: -wsoJh  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 7C&J88|\  
  +-*/&|^等 o7r7HmA@  
2. 返回引用。 %`_Rl>@K=  
  =,各种复合赋值等 khc1<BBsT  
3. 返回固定类型。 n5DS  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) fN_qJm#:$y  
4. 原样返回。 P=[_W;->}  
  operator, #n7F7X  
5. 返回解引用的类型。 2zV{I*  
  operator*(单目) =*5< w  
6. 返回地址。 [n2+`A  
  operator&(单目) ~Ydm"G  
7. 下表访问返回类型。 f:K>o .  
  operator[] ` pYyr/  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 ?u?Nhf %b  
  operator<<和operator>> 3'7]jj  
8.!+Hm4  
OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。 Ud_7>P$a  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: I}jem  
~.<QC<dN  
template < typename Left > kSpy-bVn  
struct value_return h6Q~Di  
  { AI^!?nJ%'  
template < typename T > cBD#F$K2  
  struct result_1 'ti~TG  
  { 7BS5Eq B=  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; `53S[8  
} ; q$;j1X^  
sXi~cfFaE  
template < typename T1, typename T2 > dC<2%y  
  struct result_2 #z1/VZ  
  { r j.X"  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; k\TP3*fD  
} ; yW)r`xpY  
} ; h"y~!NWn  
l$&dTI<#  
Y3 \EX  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait s&4&\Aq}x#  
#`ZBA>FLaQ  
下面我们来剥离functor中的operator() AxfQ{>)0  
首先operator里面的代码全是下面的形式: <}p]0iA  
WfXwI 'y  
return l(t) op r(t) G=F_{z\}  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) `Frr?.3&-  
return op l(t) +lXIv  
return op l(t1, t2) TVM19)9  
return l(t) op .0rTk$B  
return l(t1, t2) op 0j!xv(1  
return l(t)[r(t)] A"O\u=!  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] K))P 2ss  
mKqXB\<  
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: ^;9<7 h[l  
单目: return f(l(t), r(t)); %L|xmx!c  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); 6)PnzeYW  
双目: return f(l(t)); R/xT.EQ(N  
return f(l(t1, t2)); js9^~:Tw  
下面就是f的实现,以operator/为例 PfsUe,*  
@6 a'p  
struct meta_divide :}R,a=N  
  { y=aWSb2y'  
template < typename T1, typename T2 > )<f4F!?,A  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) gN2oUbf8  
  { @uz(h'~  
  return t1 / t2; s f.z(o  
} lNsdbyV'  
} ; Qr_0 L  
sPMICIv|  
这个工作可以让宏来做: '5b0 K1$"  
EOZ 6F-':  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ ~Zn|(  
template < typename T1, typename T2 > \ AmZW=n2^  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; {;|pcx\L6~  
以后可以直接用 3B='f"G  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) BIS.,  
来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数 Fi'ZId  
(ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。) ilXKJJda  
D~bx'Wr+  
,c-*/{3  
下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体 pss e^rFg  
J(K/z,4h  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > 764eXh  
class unary_op : public Rettype /1p5KVTKv  
  { 6<9}>Wkf  
    Left l; <5"&]! .  
public :  ^We}i  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} +_{cq@c  
}.pqV X{ d  
template < typename T > PhPe7^  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const cs7^#/3<  
      { 2$MoKO x8$  
      return FuncType::execute(l(t)); bIlNA)g  
    } &uF~t |!c  
1KY0hAx  
    template < typename T1, typename T2 > 5 1N/XEk  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 0y t36Du  
      { omGzyuPF  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); Qv`: E   
    } S?6 -I,]h  
} ; s)fahc(@E  
Hj(K*z  
c|(J%@B)  
同样还可以申明一个binary_op Caz5q|Oo  
d#XgO5eyO  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > <.Pt%Kg^BS  
class binary_op : public Rettype $P#x>#+[A  
  { i=*H|)  
    Left l; >tPf.xI|l  
Right r; "]uPke@  
public : .vctuy&  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} >kxRsiKV  
U?d  I  
template < typename T > _VRxI4q  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const *N4/M%1P  
      { UmvnVmnv  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); J<0d"'  
    } B=;kC#Emtf  
Dkb`_HI  
    template < typename T1, typename T2 > kYWnaY ^F  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const zc=G4F01  
      { {]cr.y]\  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); C7G,M  
    } G3`9'-2q@c  
} ; ';Q8x?BS  
iqdU?&.;  
hJ]Oa7r  
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 |/H?\]7  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 =4'V}p  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) 3!\h'5{  
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。 |OAM;@jH  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! qjhk#\y  
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。。。 Woj5 yr  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 & !ds#-  
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) i NfAn&  
下面是修改过的unary_op =+K?@;?  
kW2DKr-[  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > RD"-(T  
class unary_op }:{9!RMO  
  { j{r@>g;3  
Left l; @MVul_@6  
  N&p0Emg  
public : (&Jo. <  
(CRx'R  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} Bm,Vu 1]t  
$OdBuJA  
template < typename T > 1<1+nGO  
  struct result_1 GS=E6  
  { x>B\2;  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; ^\Z+Xq1~/  
} ; [T,^l#S1  
eUZk|be  
template < typename T1, typename T2 > #) :.1Z?  
  struct result_2 %cg| KB"l  
  { d{Jk:@.1  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; GC7WRA  
} ; "^6Fh"]  
$A9Pi"/*z  
template < typename T1, typename T2 > (E)hEQ@8  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const `7w-_o %  
  { +a^gC  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); y]+5Y.Cw$  
} k9OGnCW\  
"FA. T7G  
template < typename T > >h\u[I$7  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const Lo_+W1+  
  { fn,hP_  
  return OpClass::execute(lt(t)); C 'MR=/sd  
} 'nGUm[vh  
,lA @C2 c  
} ; d8vf kV B  
eK l; T  
3m!tb)  
该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug 5v)bs\x6  
好啦,现在才真正完美了。 o ?vGI=  
现在在picker里面就可以这么添加了: Q17dcgd  
 |@'O3KA  
template < typename Right > a{r"$>0  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const L?ht^ H  
  { ~`QoBZ.O&  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); <fG\J  
} S}VS@KDO  
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。 3~tu\TH6d  
i(;`x  
Lu.+J]Rz  
96<oX:#  
t!3N|`x  
十. bind u-,}ug|  
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。 lTqlQ<`V  
先来分析一下一段例子 DbH;DcV7  
eIalcBY  
[Cv./hEQi  
int foo( int x, int y) { return x - y;} uO LShNo  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 <C&|8@A0  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 O7VEyQqf5  
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。 F""9O6u  
我们来写个简单的。 $~.YB\3  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: KH;~VR8"/  
对于函数对象类的版本: O6G'!h\F  
9;U?_   
template < typename Func > t kj  
struct functor_trait Y /_CPY  
  { LZe)_9$  
typedef typename Func::result_type result_type; Na/Y1RW  
} ; iOURS  
对于无参数函数的版本: w'(/dr  
Xj/z),  
template < typename Ret > 4($"4>BA  
struct functor_trait < Ret ( * )() > n_km]~  
  { ? /z[Jx.  
typedef Ret result_type; vHpw?(]  
} ; (?\+  
对于单参数函数的版本: 5\bGCf  
g) oOravV  
template < typename Ret, typename V1 > Mz6(M,hkq  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > 6EyPZ{  
  { dJ6fPB|k  
typedef Ret result_type; 0,t%us/q  
} ; X>o9mW  
对于双参数函数的版本: PtbaC6"\  
X n!mdR  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > O[ird`/  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > j %gd:-tA  
  { +,>%Yb =EA  
typedef Ret result_type; F,p0OL.  
} ; lfc&#G i3  
等等。。。 w7?fJ")  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy $C\ETQ@  
P+hcj p*  
template < typename Func > ~/`/r%1/J  
struct func_return &su'znLV  
  { TSP%5v;Dh  
template < typename T > 0Xh_.PF  
  struct result_1 edp I?  
  { VjM3M<!g>M  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; \s5Uvws  
} ; h.>SVQzU  
E:pk'G0bZ  
template < typename T1, typename T2 > :9UgERjra  
  struct result_2 J/4T=:\  
  { %Gh5!e:$SI  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; 6*9 wGLE  
} ; tf~B,?  
} ; w_56y8Pd4  
Kt_oo[ey{  
b]4dmc*N+  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 W%g*sc*+  
I1E9E$m5\<  
template < typename Func, typename aPicker > .Az36wD  
class binder_1 E?XaU~cpc  
  { QPx5`{nN  
Func fn; %vJHr!x  
aPicker pk; 46A sD  
public : f)/Z7*Z  
OT])t<TF6  
template < typename T > +{I_%SsG  
  struct result_1 `uMEK>b  
  { k <oB9J  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; |NfFe*q0;8  
} ; ^Qs}2%  
'9V/w[mI  
template < typename T1, typename T2 > Q4"\k. ?  
  struct result_2 n(F!t,S1i  
  { r.H`3m.0q  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; )r9 9zdUk  
} ; !uEEuD#  
BY6#dlDi  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} o{s2T)2  
,5n!a.T  
template < typename T > C$y6^/7)  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ;?2)[a  
  { hC:'L9Y  
  return fn(pk(t)); p`Pa;=L  
} ~$HB}/  
template < typename T1, typename T2 > Y_'ERqQ  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const n N<N~  
  { t/i I!}  
  return fn(pk(t1, t2)); b&z#ZY  
} lYx_8x2  
} ; Zo3!Hs ZA  
a$My6Qa#  
bBjr hi  
一目了然不是么? A>@#eyB  
最后实现bind @YI{E*?S  
> {*cW  
cfLF@LW!])  
template < typename Func, typename aPicker > aDbqh~7  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) i 9) G t  
  { 3B&A)&pEO  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); Xul`>8y|  
} x%B_v^^^  
?Z#N9Z~\  
2个以上参数的bind可以同理实现。 OsgPNy0  
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。 !Z!)$3bB  
Z,).)y#B  
十一. phoenix Ma^jy.  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: _\WR3Q!V  
Dh I{&$O/  
for_each(v.begin(), v.end(), .G8`Ut Z  
( .<hHK|HF  
do_ O*xx63%jR  
[ @j46Ig4~b  
  cout << _1 <<   " , " Y=mr=]q  
] o PSPb(.  
.while_( -- _1), H%wB8Y ]  
cout << var( " \n " ) Mg2+H+C~:  
) sfM"!{7  
); FZe/3sY  
 =z.j{%  
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: G]K1X"W?  
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 #I/P9)4  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 Qa{5 ]+E  
那么我们就照着这个思路来实现吧: VdHT3r  
iGW|j>N  
U%q)T61  
template < typename Cond, typename Actor > R|st<P  
class do_while 0@ `]m  
  { k%.v`H!  
Cond cd; \]ib%,:YU  
Actor act; 2.q Zs8&  
public : |a(KVo  
template < typename T > LE\*33k_  
  struct result_1 (Z),gxt  
  { /UCBoQ$/]  
  typedef int result_type; ?JrUZXY  
} ; ~MG6evm &  
4 2Z:J 0  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} O=0p}{3l  
5GsmBf$RUb  
template < typename T > TDh)}Ms  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const +IdM|4$\1  
  { q)q 3p  
  do xWLvx'8W  
    { "-4|HA  
  act(t); _}l(i1o,/  
  } |+cz\+  
  while (cd(t)); t~+M>Fjm?d  
  return   0 ; <y6`8J7:  
} PQHztS"  
} ; V6g*"e/8  
T^A(v(^D  
*lfjsrPu  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). S^QEctXU  
代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。 q\fbrv%I4  
其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。 JX59n%$@  
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。 K9<8FSn  
下面就是产生这个functor的类: a5a ;Fp  
r:QLU]   
;z:Rj}l  
template < typename Actor > v{" nyW6#  
class do_while_actor SoIK<*J  
  { $fb%?n{  
Actor act; jFSR+mP!  
public : ]cRvdUGv  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} zEQ]5>mG  
?^&ih:"  
template < typename Cond > Ac_P^  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; -laH^<jm5  
} ; HhbBt'fH  
|_53So: g  
)~'UJPK  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 :5kDc" =Z|  
最后,是那个do_ !?,, ZD  
7K"3[.  
z teu{0  
class do_while_invoker ]3,'U(!+  
  { d6i}xnmC  
public : ?eJ'$  
template < typename Actor > *bK=<{d1P  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const Y>$5j}K  
  { e~vO   
  return do_while_actor < Actor > (act); <&eJIz=  
} `,O7S9]R+  
} do_; {z oGwB  
6#=Iv X4  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? "im5Fnu  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 |~9jO/&r  
最后来说说怎么处理break和continue eaRa+ <#u  
显然break的语义超出了我们的能力范围,然而却是有一个东西很适合模拟其行为,那就是异常。 HNZ$CaJh  
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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