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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda !S5_+.U#  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 6T ,'Oz  
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, k9 NPC"  
g RBbL1  
F=r`'\JV[  
o1]ZeF  
  class filler 1OW#_4w/  
  { RqRyZ*n  
public : Nr:%yvk%s  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} { '1e?  
} ; muKCCWy#  
`/L D:R  
TwLQ;Q  
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: 7bC)Co#:   
U# 7K^(E9  
UJhUb)}^  
M5<c HE  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); .[8g6:>  
u$V8fus0  
m vLqccL  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 N4[^!}4  
Q _ M:v  
fs6 % M]u  
kl i)6R<  
二. 战前分析 T@x_}a:g  
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。 <n{-& ;>  
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 ;LE9w^>^V  
ooIA#u  
4oA9|}<FR  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); tB==v{t  
  /* --------------------------------------------- */ `g!NFp9q  
vector < int *> vp( 10 ); diDB>W  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); Cso-WG,  
/* --------------------------------------------- */ =Xh*w  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); GBo'=  
/* --------------------------------------------- */ $3je+=ER  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); +w'He9n  
  /* --------------------------------------------- */ %m?$"<q_K  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); ]iE) 8X  
/* --------------------------------------------- */ ISALR{Aq  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); Z@ZSn0  
\:|"qk  
@w{"6xc%a  
o0\d`0-el  
看了之后,我们可以思考一些问题: 2V)qnMxAZJ  
1._1, _2是什么?  j2%?-(U  
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。 Os"T,`F2s  
2._1 = 1是在做什么? (4oO8 aBB  
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。 #xBh62yIuP  
Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。 ~;P>}|6Y  
8xQjJ  
q"|#KT^)  
三. 动工 p{S#>JTr  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: k$v8cE  
6;{E-y  
9 Z79  
do&0m[x%  
template < typename T > _5&LV2  
class assignment *Ph@XkhU  
  { UcxMA%Pw7$  
T value; >nOzz0,  
public :  O)?  
assignment( const T & v) : value(v) {} hR(p{$-T  
template < typename T2 > unN=yeut  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } FvaelB  
} ; x !QA* M  
Xl\yOMfp  
6 ~d\+aV  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 H!vX#  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment U9]&~jR  
S1D;Xv@  
'e5,%"5(c  
Z|IFT1K  
  class holder m?_@.O@]  
  { A ^U`c'$  
public : %y_AT2A  
template < typename T > F`U YgN  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const #xTu {  
  { TSHH=`cx  
  return assignment < T > (t); Z&Ao;=Gp1  
} A!.* eIV|  
} ; xA {1XS}  
(X(c.Jj  
<Z^qBM  
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: ztHEXM.  
~zD*=h2C  
  static holder _1; :Yy8Ie#  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 (043G[H'.  
F,>-+~L=  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); Dh~Z 8!*  
而不用手动写一个函数对象。 tj;<EaM  
' &j]~m  
5_~QS  
rtY4 B~_  
四. 问题分析 ]/y69ou  
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。 ~u+|NtF  
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。 #uHl  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 |cd=7[B  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 ug.'OR  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 os~}5QJ  
KM jnY2  
五. 问题1:一致性 kFo&!  
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?| 7<p? E7  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 Fl;!'1  
FST}:*dOe5  
struct holder 9a;8^?Ld%S  
  { `.F+T)G  
  // l<YCX[%E  
  template < typename T > ZFO*D79:K  
T &   operator ()( const T & r) const ;)gNe:Q  
  { -y5Z c?e  
  return (T & )r; r]'Q5l4j6"  
} I!uGI  
} ; h&$,mbEoI  
1l`$.k  
这样的话assignment也必须相应改动: q26%Z)'nf  
<=7N2t)s4  
template < typename Left, typename Right > K`% I!Br  
class assignment @!zT+W&  
  { cA]Ch>]A%  
Left l; wc6v:,&  
Right r; Pu7cL  
public : At=l>  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} Qpaan  
template < typename T2 > E+|r h-M7  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } vspub^;5\  
} ; 8 y+Nl&"V  
[osm\w49  
同时,holder的operator=也需要改动: '-k~qQk)6  
?B`Yq\L)  
template < typename T > baL-~`(T  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const }2-p= Y:6  
  { "=r"c$xou  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); - yn;Jo2-  
} Up|>)WFw"  
*S$`/X  
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。 ;UB$Uqs6  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 }4M4D/=  
j*05!j<'  
return l(rhs) = r; 8NS1*\z  
在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。 v'zj<|2  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: 2E X Rq  
6 SosVE>Z  
template < typename Tp > q|fZdTw  
class constant_t SXI3y  
  { LUjev\Re  
  const Tp t; 999E0A$dkv  
public : <dA1n:3o  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} Md4JaFA(  
template < typename T >  ZD'fEqM  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const 6}E C)j;Fw  
  { >HH49 cCo  
  return t; 4;hgi[  
} SWGD(]}uz  
} ; %: .{?FB_  
s*0PJ\E2  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 }|7y.*  
下面就可以修改holder的operator=了 i`2X[kc  
l[J'FR:  
template < typename T > vHz]-Q-|9  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const m+m,0Ey5H  
  { A/4HR]  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); P,[O32i#  
} [# '38  
0u'qu2mV  
同时也要修改assignment的operator() +Eh^j3W  
T]fu[yRVvg  
template < typename T2 > Cp@' k;(  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } mtON dI  
现在代码看起来就很一致了。 )KLsa`RV:  
%4Thb\T  
六. 问题2:链式操作 URFp3qE  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 ]O\Oj6C  
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。 & M wvj  
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。 :z!N_]t  
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。 4,|A\dXE  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct 9(/ ;Wutj"  
Z$? Ql@M  
template < typename T > dw v(8  
struct result_1 6SIk,Isy8  
  { 8C{mV^cn~  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; R]7-6  
} ; DP D%8a)?  
07_ym\N  
那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为: 6DFF:wrm&  
.kO;9z\B  
template < typename T > ~Zc=FP:1  
struct   ref 9p#Laei].  
  { lo*)% fy  
typedef T & reference; 1px8af]  
} ; s=+,F<;x.U  
template < typename T > /@<Pn&Rq  
struct   ref < T &> hK,e<?N^  
  { xnW3,:0  
typedef T & reference; 4Em mh=A  
} ; X&[S.$_U  
$`Z-,AJc  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: hwaU;>F  
3YG[~o|4  
template < typename T > Dg$Z5`%k8  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const . _5g<aw;  
  { V^P]QQ\ )  
  return l(t) = r(t); DB'd9<  
} TRl,L5wd-?  
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。 e `!PQMLU  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 1N_Gk&  
U9[ &ci  
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 k|$08EK $  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: >Q$, } `U;  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 4E`y*Hmzy+  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 3Ms ` ajJ  
最后的布局是: I]"wT2@T;7  
                Add s:y~vd(Vi  
              /   \ KV Vo_9S'  
            Divide   5 (3DjFT3 w  
            /   \ Lbka*@  
          _1     3 I6x  
似乎一切都解决了?不。 brA\Fp^  
你可以想象一下一个完整的Lambda库,它必然能够重载C++几乎所有的操作符。假设其重载了10个操作符,那么至少会有10个代表这些操作符的functor类。大体上来讲,每一种操作符所对应的functor都应当能够由链式操作产生别的任意一种操作符所对应的functor。(例如:*_1 = 2既是由operator*的functor产生operator=的functor)。可想而知这样一共能产生10*10=100种产生方式。这是对编码的一个大挑战。 3iHUG^sLW  
如何简化这个问题呢?我们不妨假定,任意一种操作符的functor,都能够产生任意一种操作符的functor,这样,每一种操作符的functor都拥有一样的产生方案。如果某种转换确实是不合法的(例如:A/B=C无论如何也不可能合法),那么在试图产生新functor的时候会出现编译错误。幸好C++的模版是如果不使用就不编译的,因此这种编译错误不会干扰到正常的使用,这正是我们所要的。  fWx %?J  
OK,我们的方法呼之欲出了。既然所有的functor都具有一样的产生方案,那么不如大家都不要实现,等到最后统一的在所有的functor里面加上这么一系列的产生代码吧。例如,如果要添加从某functor XXX到operator=的functor的产生代码: iyF~:[8  
mTcopyp  
template < typename Right > SO #NWa<0|  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const i+$G=Z#3E  
Right & rt) const BitP?6KX  
  { B&~#.<23:  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);  R\%&Q|  
} vps</f!  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 v2e*mNK5  
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。 =l_B58wrx  
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。 )uvs%hK  
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。 4aAuE0  
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。 d`he Wv^/`  
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? Jhclg0q  
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: j {w'#x,  
U{vt9t  
template < class Action > g]IRv(gDh  
class picker : public Action la7VeFT  
  { '~HCYE:5  
public : 7~@9=e8G  
picker( const Action & act) : Action(act) {} #V[j Q Vl  
  // all the operator overloaded O,`#h*{N  
} ; 9E/{HNkf  
3BuG_ild  
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。 _d#1muZ?p|  
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: WgxGx`Y)  
v+.  n9  
template < typename Right > *9#6N2J$M  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const 4l/hh|3@  
  { d NQ?8P-&  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); Yj/aa0Ka4  
} *=Ko"v }  
%#xdD2oN  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > t$NK{Mw5_  
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。 /gkHV3}fu  
e>zCzKK  
template < typename T >   struct picker_maker EZy:_xjZ  
  { F-L!o8o  
typedef picker < constant_t < T >   > result; I}djDtJ  
} ; SV2DvrIR  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > ,(H`E?m1w4  
  { {tUjUwhz(  
typedef picker < T > result; b&AGVWhh  
} ; !~+"TI}_%w  
 pFfd6P  
下面总的结构就有了: kvWP[! j?)  
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。 D=hy[sDBw  
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。 Y$3 &?LA  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 r5U[jwP  
至此链式操作完美实现。 L*a:j  
p"A2N +  
.lclW0*  
七. 问题3 oy8L{8?  
如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。 C|#GODA  
42*y27Dtm  
template < typename T1, typename T2 > x=1Iuc;&3  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const [$PW {d8|  
  { N03)G2  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); Y?ADM(j  
} G(g`>' m  
|mx)W}  
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: {+`'ZU6C  
vL>cYbJ<  
template < typename T1, typename T2 > }I3 ZNd   
struct result_2 0 rM'VgB  
  { ;WydXQ}Q^  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; eIZ7uSl  
} ; yQAW\0`  
Y nD_:ZK  
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? v5 |XyN"  
这个差事就留给了holder自己。  F#0y0|  
    m2%OX"#e  
OVwcjhQ  
template < int Order > /y8=r"'G  
class holder; #~3$4j2U(y  
template <> iME )Jl&  
class holder < 1 > o!nw/7|  
  { RKIBFP8.  
public : &hTe-Es  
template < typename T > ~.FeLWP  
  struct result_1 "H{Et b/  
  { Y[_{tS#u  
  typedef T & result; pD^7ZE6  
} ; 9'1XZpM1  
template < typename T1, typename T2 > U +c ?x2\  
  struct result_2 u'Od~x^z  
  { |6]2XW  
  typedef T1 & result; bl8zcpdL  
} ; z|KQiLza  
template < typename T > T\ixS-%^  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const XH^X4W  
  { 47S1mxur  
  return (T & )r; EC`!&Yp+  
} r;>2L'  
template < typename T1, typename T2 > xIOYwVC  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const %Aqt0e  
  { b-)m'B}`  
  return (T1 & )r1; HuVx^y` @  
} p$5uS=:4`8  
} ; wSy|h*a,  
x9QUo*MT  
template <> y\a@'LFL  
class holder < 2 > t@#+vs@  
  { 5 )A(q\  
public : XZh1/b^DMN  
template < typename T > w^{qut.  
  struct result_1 h>w(Th\H  
  { )JNUfauyT  
  typedef T & result; 71S~*"O0f  
} ; /$z(BX/  
template < typename T1, typename T2 > /nPNHO>U  
  struct result_2 xbVvK+  
  { 8fI]QW  
  typedef T2 & result; nj90`O.K  
} ; Z.^DJ9E<1  
template < typename T > ";kwh8wB  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const [9<c;&$LU  
  { x=S8UKUx  
  return (T & )r; 0A,u!"4[  
} VnjhEEM!  
template < typename T1, typename T2 > V4["+Y  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const n]3Lqe;  
  { g-C)y 06  
  return (T2 & )r2; Kia34 ~W  
} DB=^Z%%Z  
} ; }s@ i  
*#n#J[  
Z2t'?N|_  
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> >。 5WlBe c@  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: vtByCu5  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: &c AFKYt  
EDDld6O,  
return l(i, j) = r(i, j); ;bYpMcH  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) hL?"!  
q PveG1+25  
  return ( int & )i;  ~ERA  
  return ( int & )j; &06pUp iS  
最后执行i = j; G5oBe6\C  
可见,参数被正确的选择了。 &UFj U%Z%  
d`w3I`P1  
9}*Pb6  
lH%%iYBM  
tM:%{az  
八. 中期总结 S5+W<Qs  
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: fb=[gK#*,  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 %2 I >0  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 Jan~R ran  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor GG=R!+p2  
X/8TRiTFv  
.UGbo.e  
-f-@[;D  
-d*zgP  
lZ*V.-D^]  
九. 简化 S^c; i  
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。 WV8vDv1jt  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 n>XfXt =  
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: *SmR|Qy  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 XU*4MU^'  
  +-*/&|^等 mS9ITe M  
2. 返回引用。  Z,"f2UJ  
  =,各种复合赋值等 i)1013b  
3. 返回固定类型。 -V F*h.'  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) W#bOx0  
4. 原样返回。 N51e.;  
  operator, xf7_|l  
5. 返回解引用的类型。 nB9(y4  
  operator*(单目)  WJ&a9]&C  
6. 返回地址。 gucgNpX  
  operator&(单目) KsDovy<  
7. 下表访问返回类型。 y5/LH~&Ov  
  operator[] Hp(wR'(g&  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 ">M:6\B  
  operator<<和operator>> &&>Tfzh  
-)%g MD~z1  
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。 WbwS!F<au  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: V|hr9  
-Q MO*PY  
template < typename Left > GlOSCJZ  
struct value_return KBg5 _+l  
  { QFg{.F?3q>  
template < typename T > <HfmNhI85(  
  struct result_1 <-(n48  
  { A|`mIma#  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; 6 =H]p1p~O  
} ; L;i(@tp|v  
IJk<1T7:(W  
template < typename T1, typename T2 > 2uzy]faM  
  struct result_2 >$:_M*5  
  {  nJ|M  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; d "%6S*dL  
} ; ]j+J^g  
} ; x>Gx yVE  
le150;7  
^JY,K  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait pmuT7*<19  
DmiZ"A  
下面我们来剥离functor中的operator() =`OnFdI  
首先operator里面的代码全是下面的形式: 5_[we1$P  
1wLEkp!~  
return l(t) op r(t) FT Ytf4t  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) % pQi}x  
return op l(t) 43s8a  
return op l(t1, t2) K# kMz#B+i  
return l(t) op .H}#,pQ}l  
return l(t1, t2) op zF@ /8#  
return l(t)[r(t)] uhvn1"  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] o#QS: '|  
!-~sxa280r  
很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式: 2rWPqG4e  
单目: return f(l(t), r(t)); D$fWeG{f  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); #By~gcN  
双目: return f(l(t)); :zQNnq:|  
return f(l(t1, t2)); D}OhmOu 3  
下面就是f的实现,以operator/为例 VJSkQ\KD  
<T`&NA@%~$  
struct meta_divide ftaa~h*  
  { )?<V-,D  
template < typename T1, typename T2 > eZ|_wB'r  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) TlC GP)VSj  
  { 5BS !6o;P'  
  return t1 / t2; rAZ~R PrW  
} &W{< Yf9  
} ; V$g!#V  
OV/ &'rC  
这个工作可以让宏来做: H+5S )r  
FnCMr_  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ \ch4c9  
template < typename T1, typename T2 > \ [{.9#cQ "  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; f>[{1M]n\  
以后可以直接用 qkA8q@Y4|  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) Gx;-1  
来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数 [mFgo il  
(ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。) nP+jkNn3  
8|~M!<  
Vx%!j&  
下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体 N6BEl55 &  
S{nBQB<  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > Qov*xRO6  
class unary_op : public Rettype %(B6eiA  
  { kZ'wXtBYe  
    Left l; S\sy] 1*?$  
public : Kidbc Z  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} 6E$ET5p&l  
a)' P/P  
template < typename T > kd OIL2T  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const N>IkK*v  
      { '[p0+5*x  
      return FuncType::execute(l(t)); Xb.# =R  
    } Vo%DoZg  
5P[urOvV  
    template < typename T1, typename T2 > Uy<n7*H  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const xiO10:L4  
      { )v %tyU  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); 11B8 LX  
    }  g^))  
} ; Lj1>X2.gD  
]Cp`qayct  
"QmlW2ysi  
同样还可以申明一个binary_op P,)\#([vc  
Je~`{n  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > q>m[vvt"  
class binary_op : public Rettype gT2k}5d}p  
  { .$xTX'  
    Left l; A5~OHmeK  
Right r; nTHCb>,vM  
public : LZ8xh  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} G|j8iV O  
%[OZ;q& X  
template < typename T > 8u"HW~~=  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const OBf$0  
      { S$qpClXS,  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); O )INM  
    } UB]]oC<  
vvP]tRZ  
    template < typename T1, typename T2 > Bkdt[qDn5P  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const -H$C3V3]  
      { `.F3&pA  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); #@<L$"L  
    } 5UvqE_  
} ; 6*s:I&  
vAzSpiv-  
MS& 'Nj  
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 c3J12+~;  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 <%m$ V5h  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) Z L'krV  
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。 Rw|P$dbu  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! T&->xe f=  
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。。。 yK0iW  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 i'z (`"  
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) uHPd!# ]  
下面是修改过的unary_op u2cDSRrqT  
I[P_j`aE  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > $ZRvvm!f  
class unary_op V L;<+C~  
  { %18%T{|$e  
Left l; Z<`:xFy(  
  cQq78Lo  
public : #NWS)^&1b  
qsdgG1<  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} |)%;B%  
V(0V$&qipc  
template < typename T > N^zFKDJG  
  struct result_1 TH*}Ja^/  
  { vvF]g.,  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; lMe+.P|  
} ; S^nI=HTm  
>~})O&t  
template < typename T1, typename T2 > Ly]J-BTe  
  struct result_2 0lS=-am  
  { Nq#B4Zx  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; {tUxRX  
} ; "f>`ZFp^  
,=dc-%J  
template < typename T1, typename T2 > a&<_M$J&  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const #O!gjZ,  
  { jAfqC@e  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); 0HDL;XY6  
} B:(a?X-7  
z,(.` %h  
template < typename T > n"f: 6|<  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const j>#ywh*A  
  { 9S8V`aC  
  return OpClass::execute(lt(t)); w/@ tH  
} Y/y`c-VO  
z|O3pQn~  
} ; j {Sbf04  
F-GH?sfvi  
[m(n-Mu F  
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 (PSL[P  
好啦,现在才真正完美了。 w 9C?wT  
现在在picker里面就可以这么添加了: "/d  
N 'YzCq;M  
template < typename Right > K6N+0#  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const 1'b}Y 8YO  
  { n= FOB0=  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); UP*5M  
} O T .bXr~  
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。 U2jlDx4yg  
nRcy`A%  
5QZ}KNJ|t~  
x2tcr+o  
:\~YbA  
十. bind 8BX9JoDi  
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。 2j=HxE  
先来分析一下一段例子 @Wa,  
g:Ry.=F7W  
4f'!,Q ;  
int foo( int x, int y) { return x - y;} YtA<4XHU  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 #aIV\G  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 (B Ig  
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。 -?vVV@W-O^  
我们来写个简单的。 wLy:S.r  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: ];\XA;aOl}  
对于函数对象类的版本: r;GAQH}j_  
#&ayWef  
template < typename Func > eJE!\ucS2W  
struct functor_trait r}-vOPn`E  
  { smHQ'4x9  
typedef typename Func::result_type result_type; 1Sd<cOEd  
} ; pI( H7 (  
对于无参数函数的版本: b?k6-r$j  
iVA=D&eZ  
template < typename Ret > +<fT\Oq#  
struct functor_trait < Ret ( * )() >  J9lG0  
  { VM w[M^  
typedef Ret result_type; fwv.^k x  
} ; [@/s! i @  
对于单参数函数的版本: Q$A;Fk}-  
YqYobL*q/  
template < typename Ret, typename V1 > k\A4sj  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > jfpbD /  
  { =1zRm >m  
typedef Ret result_type; |l:,EA_v|  
} ; fHXz{,?/w  
对于双参数函数的版本: U _~r0  
8}?w %FsN#  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > fk\hrVP  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) >  jRhRw;  
  { "89L^I  
typedef Ret result_type; ESnir6HoU  
} ; >w#&fd  
等等。。。 69N8COLB  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy >Y;[+#H[  
~z7Fz"o<  
template < typename Func > B !Z~jT  
struct func_return Pa"[&{:  
  { -gpHg  
template < typename T > M\r=i>(cu  
  struct result_1 i:7cdhz  
  { Xw&vi\*m  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; QsyM[;\j:  
} ; m.c2y6<=  
X)S4vqf}  
template < typename T1, typename T2 > Kc+TcC  
  struct result_2 :a_MT  
  { yD Avl+  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; -+kTw06_C  
} ; @-.Tgpe@a  
} ; ;R^=($X  
_g6H&no[  
Og?P5&C"9D  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 CQ'4 ".7  
L6J.^tpO  
template < typename Func, typename aPicker > 9eEA80i7  
class binder_1 2D4c|R@+  
  { jV(b?r)eT{  
Func fn; D{M& >.  
aPicker pk; `2n%Lo?_  
public : I|_U|H!`  
#-kx$(''V  
template < typename T > ;ApldoMi  
  struct result_1 #|F5Kh"  
  { rvPmd%nk-  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; VEBvS>i*  
} ; u\u6< [>P  
vxXrVPU3  
template < typename T1, typename T2 > _cd=PZhI  
  struct result_2 _EC H(  
  { LNM#\fb  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; +d=8/3O%  
} ; Y 9@ 2d  
9''x'E=|  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} Os1=V  
%QQJSake|  
template < typename T > 5wb R}`8  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const y(Tb=:  
  { QQQN}!xPj  
  return fn(pk(t)); p`}G" DM  
} .ViOf){U\  
template < typename T1, typename T2 > =Iy khrS  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const XT{ukEvDR  
  { bkIQ?cl<at  
  return fn(pk(t1, t2)); N9=?IFEe]  
} .{"wliC2  
} ; E*VOyH 2[  
`$ZBIe/u  
<+AvbqDe  
一目了然不是么? %h& F  
最后实现bind 5N$O  
4td9=dNA+l  
~U1M -<IX  
template < typename Func, typename aPicker > i(0%cNP7  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) 7a4h7/  
  { sg4TX?I   
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); $8fJDN  
} ~-#8j3 J;  
BZk0B ?  
2个以上参数的bind可以同理实现。 8W x7%@^O  
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。 !%>(O@~"|  
%!OA/7XbG  
十一. phoenix $q0i=l&$&  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: P5`BrY,hZ  
NH!x6p]n  
for_each(v.begin(), v.end(), K#[ z5  
( uw{ K&Hxw  
do_ B=|m._OL]n  
[ U\(T<WX,  
  cout << _1 <<   " , " %D E_kwL  
] (gF{S* `  
.while_( -- _1), }!jn%@_y@  
cout << var( " \n " ) oC|']r6  
) U2*kuP+n  
); )CG,Udu  
W"\O+  
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: 8GT4U5c ;  
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 PPj%.i)  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 Y9y'`}+  
那么我们就照着这个思路来实现吧: <MgC7S2I  
6kdcFcV-]  
7loIjT7  
template < typename Cond, typename Actor > U_@Dn[/:  
class do_while 7o$S6Y;c4  
  { rWN%Tai-  
Cond cd; }PxP J$o  
Actor act; HD;l1W)  
public : dW Vm'd  
template < typename T > U9x6\Iy  
  struct result_1 ;#ElJXS  
  { R;H>#caJ  
  typedef int result_type; ApqNV  
} ; diD[/&k#kh  
@hOT< Uo  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} mxmj  
52'0l>  
template < typename T > 6}?5Oy_XF2  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const P/T`q:<H   
  { 3/EJ^C  
  do SVqKG+{My  
    { eOs4c`  
  act(t); @T&w n k  
  } ; nYR~~  
  while (cd(t)); K# BZ Jcb  
  return   0 ; QR h %S{  
} !_+ok$"d  
} ; &6\f;T4  
E\*M4n\!  
@_Es|(4  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). & eWnS~hJ  
代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。 ;BW9SqlN  
其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。 xv 0y?#`z  
因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。 P7 R}oO_n:  
下面就是产生这个functor的类: Q=F^Y f  
iB3C.wd-  
-[ xbGSj{  
template < typename Actor > /gq\.+'{  
class do_while_actor </23*n]  
  { yIqRSqM  
Actor act; yI.hN  
public : Nuc2CB)J  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} UOkVU*{  
+p0Y*.  
template < typename Cond > W>J1JaO  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; osI0m7ws:  
} ; QHw{@*  
bipA{VU  
|jyD@Q,4  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 xH{V.n&v  
最后,是那个do_ 7!^Zsp^+  
KBwY _  
#s|,o Im  
class do_while_invoker RKwuvVI  
  { e/F+Tf  
public : DXx),?s>  
template < typename Actor > nv%0EAa#}  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const LqoH]AcN  
  { ]h}O&K/  
  return do_while_actor < Actor > (act); hpz DQ6-Y  
} 2 D!$x+|  
} do_; Vl0Y'@{  
e)A{ {wD/  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? s5u  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 0l~z0pvT  
最后来说说怎么处理break和continue i z dJ,8  
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。 ;Wig${  
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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