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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda [(%6]L}  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 &.1F \/]k  
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, jlhyn0  
>MXE)=  
<p_r{  
1_chO?&,I  
  class filler z^tws*u],5  
  { #g)$m}tv?  
public : l`#XB:#U  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} z:Sr@!DZ  
} ; %cy]dEL7  
K|Q|v39{b  
=\jp%A1$  
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: Z^Y_+)=s  
`O:ecPD4M  
#2N']VP  
; E Nhy  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); aD 33! :y  
P=Au~2X  
t:pgw[UJ  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 0RaE!4)!;  
d E0 `tX  
Oa[G #  
I/whpOg  
二. 战前分析 yJ(BPSt  
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。 43i@5F]  
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 g>])O  
9XU"Ppv  
iy{n"#uX  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); Ww8C}2g3  
  /* --------------------------------------------- */ 5C03)Go3Z  
vector < int *> vp( 10 ); "rV-D1Dki  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); YMlnC7?_ /  
/* --------------------------------------------- */ 7/p&]0w  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); wHGiN9A+  
/* --------------------------------------------- */ ~;m3i3D  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); ^TC<_]7  
  /* --------------------------------------------- */ -ahSFBZlg  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); 3['aK|qk.  
/* --------------------------------------------- */  y">_$  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); +/">]QJ  
%t*_Rtz\o  
O<A$,<67  
Qktj  
看了之后,我们可以思考一些问题: $d<vPpJ3  
1._1, _2是什么? *2K/)(  
显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。 }|MPQy  
2._1 = 1是在做什么? ba=-F4?  
既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。 iX 3Y:   
Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。 gBF2.{"^  
Gp0B^^H$  
zQ;jaS3 hf  
三. 动工 J>H$4t#HX  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: i{#5=np H  
^jY'Hj.Bs  
4Dd@&N  
xY3 KKje  
template < typename T > =dVPx<l5  
class assignment <!+T#)Qi  
  { c ilo8x`  
T value; ){XaO;k<]  
public : xJ/<G$LNJ0  
assignment( const T & v) : value(v) {} 6P0\t\D0  
template < typename T2 > \0K3TMl)J  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } z>\vYR$  
} ; "OIra2O  
3ID 1>  
R)p+#F(s  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 ~EYsUC#B_  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment yuTSzl25,/  
f)~j'e  
9 -Y.8:A`  
QD<GXPu?N  
  class holder `k^d)9  
  { YQ\c0XG  
public : DEdJH4  
template < typename T > NU>'$s  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const )<fa1Gz#^  
  { (qf%,F,_L  
  return assignment < T > (t); |.OXe!uU41  
} [Pn(d[$z  
} ; -i,=sZXB  
C}i1)   
0QWc1L  
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: v;S_7#  
q%G"P*g$(  
  static holder _1; k<bA\5K  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 aP#nK  
/(iq^  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); K,ccM[hu|  
而不用手动写一个函数对象。 8'niew 5d  
+3;`4bW  
cip"9|"  
gpIq4Q<  
四. 问题分析 .u+ZrA#  
虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。 hkifd4#  
1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。 +prr~vgE  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 4,nUCT  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 V^v?;f?  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 \yQs[l%J  
~9[^abz  
五. 问题1:一致性 5:oteNc3  
首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?| cph&\ V2jt  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 +,"O#`sy<  
Tz PG(f  
struct holder 3lkz:]SsE  
  { xsPY#  
  // "@P)  
  template < typename T > DdI V~CxD  
T &   operator ()( const T & r) const J )*7JX  
  { E41ay:duAl  
  return (T & )r; n86=1G:%  
}  ZQY]c  
} ; a9+l :c@  
<Mt>v2a3Y  
这样的话assignment也必须相应改动: v;%>F)I  
)z:"P;b"Nl  
template < typename Left, typename Right > C(4r>TNm  
class assignment /t4#-vz  
  { Wu{cE;t  
Left l; vs*Q {  
Right r; WbIf)\  
public : ^]{)gk8P~2  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} ?}mbp4+j[  
template < typename T2 > s-S#qGZ  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } bhqV2y*'  
} ; {.,-lFb\  
+NM`y=@@  
同时,holder的operator=也需要改动: 3Z taj^v  
pA~eGar_J  
template < typename T > s<GR ?  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const j\/Rjn+:[  
  { "DpgX8lG_  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); .%\lYk]  
} rV5QKz6'  
"\CUHr9k  
好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。 `dGcjLs Iz  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 t'7A-K=k3  
vrGx<0$  
return l(rhs) = r; rAuv`.qEV  
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。 eeix-Wt*E  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: nQHQVcDs8  
x/)o'#d$|l  
template < typename Tp > U?WS\Jji3!  
class constant_t %UO ;!&K  
  { /x2MW5H  
  const Tp t; 8c1ma  
public : Ig.9:v`  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} UA%tI2  
template < typename T > [f8mh88 r  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const )C1ihm!7\  
  { UHaY|I${U  
  return t; 20NotCM  
} +~ZFao qf  
} ; oiKY2.yW  
IXz)xdP  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 y%wjQC 0~  
下面就可以修改holder的operator=了 l ;fO]{  
r;~2NxMF/  
template < typename T > JvI6+[  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const 'Cq)/}0  
  { C7hJE -  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); 01br l^5K  
} $+%eLx*  
r ?e''r  
同时也要修改assignment的operator() )W0zu\fL =  
=KCAHNr4?  
template < typename T2 > 1dE |q{  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } asLvJ{d8s  
现在代码看起来就很一致了。 k X1#+X  
}Q<c E$c  
六. 问题2:链式操作 &% infPI'  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 #[<XN s!"  
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。 U6sPJc<  
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。 bS2)L4MQY  
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。 $I$ B8  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct V`,tu `6  
k% -S7iQ  
template < typename T > )e|n7|} $  
struct result_1 =0" Zse,  
  { 6M)4v{F  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; 1|Q-|jq`  
} ; J Gpy$T{t  
Eg/=VBtc  
那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为: '(.vB~m7*+  
`;\<Fr  
template < typename T > %aHQIoxg  
struct   ref 9NPOdt:@  
  { ^5,B6  
typedef T & reference; VW%eB  
} ; Zf [#~4  
template < typename T > V9SkB3-'  
struct   ref < T &> ndB [f  
  { 6.0/asN}  
typedef T & reference; !=t.AgmL  
} ; !#' y#  
IFd2r;W8  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: u@ psVt   
s${|A =  
template < typename T > ,!{/Y7PmJ  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const $Lf-Gi  
  { fMSB  
  return l(t) = r(t); :"utFBO  
} /P}Wp[)u  
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。 "n Zh u k  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 B]C 9f  
5j S8{d0  
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 YYzl"<)c  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: zo{WmV7[|  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 9yA? 82)E  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 8`4Z%;1  
最后的布局是: 8<w8"B.i  
                Add A@HCd&h  
              /   \ ex}6(;7)O  
            Divide   5 ]|#%`p56  
            /   \ fg8"fbG`:  
          _1     3 uz8Y)b  
似乎一切都解决了?不。 /#]4lFk:h  
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。 |mO4+:-~D+  
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。 >kN%R8*Sx  
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: 6Pzz= ai<  
q,->E<8  
template < typename Right > ,FP<# 0F*a  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const ,vE)/{:d  
Right & rt) const <T0+-]i  
  { =yy7P[D  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); 5[\LQtM  
} qL 0{w7  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 J<'7z%2w  
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。 ?--EIA8mfp  
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。 nsM :\t+ p  
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。 <dAD-2O+  
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/N1q&  
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? 9}_ccq  
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: Bf-KCqC".  
,f(:i^iz!  
template < class Action > %=t8   
class picker : public Action 4#c-?mh_  
  { WdvXVF  
public : Vr1yj  
picker( const Action & act) : Action(act) {}  zG0191f  
  // all the operator overloaded VBe.&b8  
} ; xD|CQo}:  
)?zlhsu}1;  
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。 <Jwx|  
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: rgOc+[X  
[fjP.kw;J  
template < typename Right > u+ ?Wm40E  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const Tz"Xm/Gy  
  { JJ=%\j  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); 7B"*< %<  
} $Z2Y%z6y  
[$bK%W{f  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > UW?(-_8  
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。 `ywI+^b  
(TjY1,f!H  
template < typename T >   struct picker_maker ztRe\(9bL  
  { ),u)#`.l G  
typedef picker < constant_t < T >   > result; (aQNe{D#  
} ; },W<1*|  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > <RFT W}f!  
  { 4sCzUvI~Y1  
typedef picker < T > result; 5 ?{ytNCY  
} ; `uN}mC!r]  
#@cOyxUt  
下面总的结构就有了: )^^Eh=Kbj  
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。 $afE= qC*  
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@>.T?'  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 {"x>ewAf  
至此链式操作完美实现。 4U1!SR]s  
9BA*e-[  
}bZcVc2  
七. 问题3 !eH9LRp  
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。 #F~^m  
~g_]Sskf7  
template < typename T1, typename T2 > 4* vV9*'!  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const x%WL!Lo  
  { +"HLx%k  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); %9qG|A,cA  
} F6$QEiDu@  
J_H=GHMp}  
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: e~+VN4D&b>  
oieZopYA  
template < typename T1, typename T2 > Up/s)8$.  
struct result_2 n=+K$R  
  { y_F{C 9KE  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; E Pgn2[z  
} ; !B#Lea  
"B~ow{3  
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? 9AGf4tuy  
这个差事就留给了holder自己。 *co=<g]4KY  
    b# RTHe&X  
^q$m>|KI  
template < int Order > :{YOJDtR  
class holder; <Z -d5D>  
template <> E6f{z9y6  
class holder < 1 > u*aFWl]=  
  { #go!"H L  
public : l\NVnXv:>  
template < typename T > mK>c+ u)  
  struct result_1 _?+gfi+  
  { 5^}"Tn4I  
  typedef T & result; ycr\vn t  
} ; =mq02C~y  
template < typename T1, typename T2 > 7P!Hryy  
  struct result_2 Uo7V)I;o  
  { h ?Ni5  
  typedef T1 & result; 3,QsB<9Is  
} ; 9\aR{e,1  
template < typename T > QS*!3? %  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const X9YYUnR2  
  { yHka7D  
  return (T & )r; oOU?6nq  
} fF\s5f#:  
template < typename T1, typename T2 > {);S6F$[3  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const %~`y82r6  
  { >C1**GQ  
  return (T1 & )r1; (1|_Nr  
} xD#r5  
} ; ;ZSJ-r  
Y@+e)p{  
template <>  YXdd=F  
class holder < 2 > w[A$bqz   
  { `h:$3a:5  
public : J'%  
template < typename T > b&i0)/;  
  struct result_1 nVp*u9]  
  { ')8c  
  typedef T & result; i r-= @@  
} ; Rqk;!N  
template < typename T1, typename T2 > is2OJ,  
  struct result_2 n&51_.@Q  
  { JS&=V 67[  
  typedef T2 & result; _"Bh 3 7  
} ; :ziV3jRM  
template < typename T > O=9mLI6  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const =Z($n: m=*  
  { + \DGS  
  return (T & )r; ?/SIA9VK  
} {5$.:Y  
template < typename T1, typename T2 > U1Z.#ETnM  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const RO]Vn]qb  
  { \R6D'Yt  
  return (T2 & )r2; 3%g\)Cs  
} R43yr+p  
} ; ^hpdre"  
ncGg@$E  
L*rND15  
新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。 *gJ:irah  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: # -0}r  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: 0&YW#L|J  
sI@y)z  
return l(i, j) = r(i, j); 3Pj 6(cf  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) A`NkgVq5:  
:z^VI M  
  return ( int & )i; rfl-(_3  
  return ( int & )j; @-7h}2P Q  
最后执行i = j; )YB @6TiD  
可见,参数被正确的选择了。 LFi8@  
F@76V$U.  
E>bK-jG  
bpQ5B'9  
r&u&$ "c  
八. 中期总结 s bxOnw P\  
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: tML[~AZh  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 #i8] f{  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 K%+[2Hj2  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor q13bV  
fG+/p 0sJ?  
Q*W`mFul  
)YP"\E  
jO|D# nC  
C6$F.v  
九. 简化 *~t&Ux#hj  
很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。 vy <(1\  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 <3[,bTIk  
首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种: Y [hTO.LF  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 yBd#*3K1  
  +-*/&|^等 s$V'|Pt  
2. 返回引用。 GW]b[l  
  =,各种复合赋值等 WSt&?+Y  
3. 返回固定类型。 x*Lm{c5+  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) u~WE} VC  
4. 原样返回。 Ik4FVL8~  
  operator, Qh4<HQ<9  
5. 返回解引用的类型。 O% 1X[  
  operator*(单目) ?k5m1,fHW  
6. 返回地址。 ^""Ss  
  operator&(单目) r+4<Lon~  
7. 下表访问返回类型。 3kTOWIX  
  operator[] HF2w?:  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 vZDM}u  
  operator<<和operator>> QoGvjf3z  
W[+=_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。 |>/T*zk<  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: *Zj2*e{Z9U  
:sf(=Y.qA  
template < typename Left > 9^DXw!  
struct value_return J=%(f1X<W  
  { 20Umjw.D  
template < typename T > [VD)DO5  
  struct result_1 i'[o,dbE  
  { 0|RFsJ"  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; [&tN(K9*  
} ; !\)9fOLs  
cc*xHv^  
template < typename T1, typename T2 > ?89K [D|  
  struct result_2 TVkC pO,H  
  { sPu@t&$  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; Dd3GdG@*~  
} ; :`pgdn  
} ; SuO@LroxTB  
7$z]oVbO'  
=54"9*  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait "kS(b4^  
]r|nz~Aa$  
下面我们来剥离functor中的operator() ODggGB`H`  
首先operator里面的代码全是下面的形式: 0u3"$o'R  
NZP>aV-  
return l(t) op r(t) Z=L~W,0'  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) c" |4'#S  
return op l(t) 1<Z~Gw4  
return op l(t1, t2) }JF,:g Lk  
return l(t) op #@i1jZ  
return l(t1, t2) op #>]o'KQx  
return l(t)[r(t)] #QWG5  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] k*?Axk#  
?`,Rkg0fe  
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: y;.U-}e1  
单目: return f(l(t), r(t)); ,KfBG<3   
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); dbmty|d  
双目: return f(l(t)); Y &G]M  
return f(l(t1, t2)); \Q CH.~]  
下面就是f的实现,以operator/为例 <b5J"i&m  
4v=NmO }  
struct meta_divide \Y>!vh X  
  { 3I" <\M4x  
template < typename T1, typename T2 > yY 3Mv/R  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) 6r|BiHP  
  { =GP~h*5es  
  return t1 / t2; NoR=:Q 9e  
} ~h:/9q  
} ; 2I8 RO\zR  
I3#h  
这个工作可以让宏来做: J Uf{;nt  
nVO|*Bnf)  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ @CxXkR  
template < typename T1, typename T2 > \ e5 "?ol0  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; ^Hdru]A$2  
以后可以直接用 &fIx2ZM[  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) Ah_T tj  
来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数 " ,qcqG(  
(ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。) b8>2Y'X  
JfrPK/Vn  
zv Dg1p  
下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体 !9n!:"(r  
N ?RJuDW  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > ]+OHxCj:  
class unary_op : public Rettype hj8S".A_  
  { #fuc`X3:HL  
    Left l; >z,SN  
public : !%1=|PX_  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} {m<NPtp910  
m^9[k,;K  
template < typename T > [pc6!qhDG&  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const W@T_-pTCjK  
      { ThvVLK  
      return FuncType::execute(l(t)); e%B;8)7  
    } HxH.=M8S_  
m9&MTR D\  
    template < typename T1, typename T2 > #VLO6  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const RfZZqe U  
      { G;'=#c ^  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); _(TYR*  
    } SviGLv;oR  
} ; UTThl2=+  
`akbzHOM  
" iKX-VIl  
同样还可以申明一个binary_op TqZ&X| G  
DaK2P;WP  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > PCx] >&  
class binary_op : public Rettype |, Lp1  
  { a9w1Z4  
    Left l; w<4,;FFlZ/  
Right r; Gx$rk<;ZW  
public : oD0N<Ln}  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} #U=}Pv~wM  
=$^<@-;  
template < typename T > LHS^[}x^1  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 6{qI  
      { xpzQ"'be  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); Hy_}e"  
    } Hf ]w  
{|jrYU.k~  
    template < typename T1, typename T2 > DM73 Nn^5  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const Z6`oGFq  
      { 9T#JlV  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); EE^ N01<"\  
    } 1l~(J:DT  
} ; }'FNGn.~#  
C8J3^ ?7E  
}I Rx$ cKV  
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 hZudVBn  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 +( *;F4>  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) itp$c|{  
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。 6z(eW]p  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! XQH wu  
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。。。 #fb <\!iza  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 rl <! h5  
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) d- wbZ)BR  
下面是修改过的unary_op X53TFRxnT  
$_5@ NOZ,M  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > HLP nbI-+  
class unary_op RgPY,\_9+  
  { nmc5c/C|-I  
Left l; c T[.T#I  
  yD0,q%B`}  
public : K?4/x4p@  
Pdg%:aY  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} a9OJC4\  
yXpU)|o  
template < typename T > 0UHX Li47Y  
  struct result_1 B;ro(R  
  { $?dAO}f3O)  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; 5:=ECtKi  
} ; sbZ^BFqp  
@_O,0d g  
template < typename T1, typename T2 > XyS|7#o  
  struct result_2 _QhB0/C  
  { <Bmqox0  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; ][b2Q>  
} ; X1P_IB  
(IrX \Y  
template < typename T1, typename T2 > |H,g}XWMU  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const nt"8kv  
  { {O"?_6',  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); NWGSUUa  
} /f:)I.FUm  
[~ Wiy3n  
template < typename T > `F#<qZSR  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const {U`B|  
  { .Fz5K&E=  
  return OpClass::execute(lt(t)); T%Vg0Y)P;  
} Od>^yhn  
bwo{ Lw~  
} ; A ko}v"d  
m-~eCFc  
(f5v{S6b(  
该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug e|L$e0  
好啦,现在才真正完美了。 R/yOy ^<  
现在在picker里面就可以这么添加了: t;R drk  
=uYz4IDB  
template < typename Right > 4-?'gN_  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const A5lP%&tu(  
  { xTnd9'Pk`:  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); `f@VX :aL}  
}  l*+"0  
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。 ]Tje6i F  
gAx8r-` `  
U2tsHm.O  
$jd>=TU|  
)P{I<TBI;  
十. bind $ljgFmR_  
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。 ?|i6]y=D  
先来分析一下一段例子 /f_c?|  
J.`z;0]op  
-zeodv7  
int foo( int x, int y) { return x - y;} j15TavjGh  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 ^UF]%qqOn  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 fs]9HK/@\  
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。 I<w`+<o(  
我们来写个简单的。 !n=@(bT*wT  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: brQkVt_)EE  
对于函数对象类的版本: cI)XXb4  
A2` QlhZ  
template < typename Func > W~1/vJ.*l  
struct functor_trait m_%1I J  
  { n 0X_m@  
typedef typename Func::result_type result_type; &h7q=-XU   
} ; ,_66U;T  
对于无参数函数的版本: mGQgy[gX  
@G vDl=.  
template < typename Ret > G-U%  
struct functor_trait < Ret ( * )() > |~! R5|Q  
  { W#<&(s4  
typedef Ret result_type; `ag7xd!  
} ; $jYwV0  
对于单参数函数的版本: ub "(,k P  
5XNIX)H  
template < typename Ret, typename V1 > 3:$hC8  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > !b O8apn  
  { 7'[C+/:  
typedef Ret result_type; #]s>  
} ; Z=O2tR  
对于双参数函数的版本: 8s4y7%,|  
Nxu 10  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > &gkGH<oaX  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > *yuw8  
  { +$)C KC  
typedef Ret result_type; B| IQ/g?  
} ; e75 k-  
等等。。。 W{OlJRX8  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy {IeW~S' &  
.+G),P)   
template < typename Func > eSynw$F2N  
struct func_return Ae,-. xJ  
  { &bx;GG\<4  
template < typename T > 8wz4KG3SK  
  struct result_1 %h** L'~``  
  { n:?fv=9n  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; ^4LkKYMS  
} ; F|*{Ma  
d{.cIv  
template < typename T1, typename T2 > a;Ic!:L  
  struct result_2 {~ yj]+Im  
  { PUB|XgQDY:  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; =*.Nt*;;  
} ; %$j)?e  
} ; EXDtVa Ot  
j%iz>  
D4yJ:ATO&  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 7N^9D H{`  
e~r%8.Wm  
template < typename Func, typename aPicker > iTU 8WWY<  
class binder_1 Xj^6ZJc  
  { G7k0P-r,0  
Func fn; $Yt29AQ  
aPicker pk; ,\;;1Kq  
public : 'Y+AU#1~H  
?lv{;4BC  
template < typename T > zCD?5*7  
  struct result_1 07"dU  
  { \5^#5_<  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; 9&}`.Py  
} ; dt Q>4C"N  
\4wM8j  
template < typename T1, typename T2 > m",wjoZe*  
  struct result_2 g$~3@zD  
  { WYTeu "  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; { p {a0*$5  
} ; Q>nq~#3?  
&0Zn21q  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} [ADr _  
@oC8:  
template < typename T > ZLdvzH@'  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const -@%*~^~z'  
  { (veGztt  
  return fn(pk(t)); 'v4#mf  
} m~9Qx`fi`  
template < typename T1, typename T2 > 2q J}5  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const m~~_iz_*  
  { wJJ4F$"b  
  return fn(pk(t1, t2)); BQv+9(:fQB  
} F\+wM*:U  
} ; H,qIHQW#  
hG cq>Cvf  
h&J6  
一目了然不是么? n6; jIf|  
最后实现bind ;Jt*s  
]{V q;  
~oI7TP  
template < typename Func, typename aPicker > [JFmhLP9  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) `pF|bZ?v  
  {  IpY  R  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); _3h(R`VdWO  
} cTm oz.0  
s;q]:+#7g  
2个以上参数的bind可以同理实现。 Nm%&xm  
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。 |@={:gRJ{x  
-UkP{x)S  
十一. phoenix 6%NX|4_  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: >`p`^:  
)JE;#m0q  
for_each(v.begin(), v.end(), $b\`N2J-_  
( bL (g$Yi  
do_ sTdD=>  
[ Z{`;Ys:zk  
  cout << _1 <<   " , " Mw@T!)(  
] 9g+/^j^>?f  
.while_( -- _1), Nh~ Hh(   
cout << var( " \n " ) "<0BCJJ  
) -;'8#"{`^  
); QJp _>K  
.pQH>;k]K  
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: ?:Y{c#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 =?T\zLN=  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 ?"PUw3V3lB  
那么我们就照着这个思路来实现吧: `@ULG>   
"aK3 ylz;  
DDn@M|*$  
template < typename Cond, typename Actor > j$^3  
class do_while K+xiov-r?  
  { a ^<W ?Z  
Cond cd; =:[Jz1M5  
Actor act; i4 KW  
public : 7 2ux3D  
template < typename T > p>=YPi/d  
  struct result_1 ?8. $A2(Xw  
  { xRW~xr2h@  
  typedef int result_type; lDO9GNz$  
} ; #_y#sDfzh  
d/Xbk%`p  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} q=ZLSBZ  
2V_C_5)1  
template < typename T > Y$!K<c k  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 8I04Nx  
  { oAe]/j$  
  do ]K0<DO9  
    { V0z.w:-  
  act(t); G>&=rmK"  
  } pj&vnX6O^  
  while (cd(t)); 8AT;9wZqt  
  return   0 ; |{+D65R  
} v9INZ1# v  
} ; 9=pG$+01OR  
g}0}$WgH:  
1Vt7[L*  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). _ 0%sYkUc  
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。 5j1}?0v_  
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。 oL>m}T  
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。 wxVf6`  
下面就是产生这个functor的类: LU~U>  
{NXc<0a(  
6ND,4'6  
template < typename Actor > Zalgg/.  
class do_while_actor -}1S6dzr  
  { ;$l!mv 7  
Actor act; L=3^A'|  
public : Q^/66"Z:Z  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} CFAz/x@%  
G+ PBV%gE[  
template < typename Cond > 2]C`S,)  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; ChF:N0w? p  
} ; AZz }  
7$WO@yOsh  
qlD+[`=b  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 buX$O{43I  
最后,是那个do_ gBUtv|(@>[  
o!^':mll  
*O,\/aQ+  
class do_while_invoker G^!20`p:  
  { ]R\k@a|G  
public : =K .'x  
template < typename Actor > 6tB-  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const z6S N  
  { q3JoU/Sf  
  return do_while_actor < Actor > (act); EC$wi|i  
} p}_bu@;.Z  
} do_; {^>m3  
ZdeRLX  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? j':Ybr>BR  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 S*Un$ngAh  
最后来说说怎么处理break和continue yd[}?  
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。 D{I^_~-\5  
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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