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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda eNNgxQw>m  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 329xo03-[  
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, 7_Q86o  
\AK|~:\]  
"?9fL#8f*!  
$qrr]U  
  class filler }5]s+m  
  { y?unI~4tC  
public : Om1z  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} tt[_+e\4  
} ; q3P3euK3  
8m*\"_S{  
1[Mr2@  
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: s{: Mu~v  
l9L;Tjj  
"4?hK  
!eTS PM  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); ~!nd'{{9  
ytC{E_  
pM7BdMp   
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 XWUT b\@  
z vYDE]  
n `Xz<Q!  
T i/iD2g  
二. 战前分析 (7wR*vO^  
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。 e-K8K+7  
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 q-3KF  
D&^:hs@  
EqmJXDm  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); \rN_CBM  
  /* --------------------------------------------- */ bT*4Qd4W  
vector < int *> vp( 10 ); nRE}F5k  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); h1gb&?w5P  
/* --------------------------------------------- */ QJE- $ :  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); !S-hv1bE  
/* --------------------------------------------- */ }-Ma ~/  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); )Ud S (Bj  
  /* --------------------------------------------- */ =Fs LF  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); P3 Evv]sB@  
/* --------------------------------------------- */ z$V8<&q  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); O``MUb b  
=Ffq =<  
?^!dLW  
1!C,pXU#:  
看了之后,我们可以思考一些问题: \9?<E[  
1._1, _2是什么? A_fU7'B  
显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。 w:LCm `d  
2._1 = 1是在做什么? c]n03o  
既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。 (hV"z;rI  
Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。 #~f+F0#%?  
2Ee1mbZVw8  
U+RPn?Q  
三. 动工 H'`(|$:|  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: mT>p:G  
Zll^tF#  
^U?(g0<"  
]VH@\ f  
template < typename T > WuQYEbap  
class assignment X]*/]Xx  
  { U;xWW9  
T value; @iceMD.  
public : 4Qo1f5 >N  
assignment( const T & v) : value(v) {} B<&_lG0sS  
template < typename T2 > ,+BgY4OY  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } 9C 05  
} ; //,'oh~W  
<`*P/V  
#]N9/Hij#g  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 ^k(eRs;K  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment zLqp@\sT  
Ju[`Qw`I  
b?NeSiswn  
-}sya1(<8  
  class holder 11T\2&Q  
  { A(p  
public : .Topg.7W  
template < typename T > \@3  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const &NQR*Tn  
  { fYjsSUnf  
  return assignment < T > (t); ]."c4S_)|  
} W>bW1h  
} ; ?t42=nvf  
UhTr<(@  
k f!/9  
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: zs:7!  
j1C.#-P[  
  static holder _1; P0(~~z&%[  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 PZR%8 m}]u  
@R&D["!  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); &FVlTo1  
而不用手动写一个函数对象。 7uxPkZbb  
IR8&4qOs  
_q_[<{#  
'uzv\[  
四. 问题分析 z=_{jjs  
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。 e:D"_B  
1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。 <xjv7`G7  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 RbM~E~$  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 $)]FCuv  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 kw:D~E (  
:t S"sM  
五. 问题1:一致性 WG luY>C;  
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?| ee^_Dh4  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 MEnHC'nI  
Jwt I(>cI  
struct holder WN/#9]` P  
  { I=y j  
  // %u0;.3Gw  
  template < typename T > 5yiiPK$qr  
T &   operator ()( const T & r) const f1$mh1J W  
  { :fVMM7  
  return (T & )r; 'f7 *RSKqb  
} ydqmuZ%2h#  
} ; $ ].k6,%{p  
G)Bq?=P  
这样的话assignment也必须相应改动: o'C.,ic?C  
U hhmG+  
template < typename Left, typename Right > XWQ0V  
class assignment o=# [^Zv  
  { }cej5/*  
Left l; b ]&zDo|8  
Right r; ?mR[A`J58  
public : $jh>zf  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} )9*3^v  
template < typename T2 > EJ ~k Z3  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } Q9xx/tUW  
} ; 9PqgBq   
U"Hquo  
同时,holder的operator=也需要改动: \u-e\w  
PbHh?iH  
template < typename T > @H%=%ZwpO  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const WTYFtZD[yH  
  { |kNGpwpI  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); ^r_lj$:+$  
} LA`V qJ  
x0h3jw+6  
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。 ![]I%'s  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 H"rzRd; S  
/+t[,  
return l(rhs) = r; &:I +]G/W  
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。 kF,\bM  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: =&VXn{e  
5 t`ap  
template < typename Tp > H..ZvGu  
class constant_t ,Zf!KQw  
  { J-\?,4mcP  
  const Tp t; !GGGh0Bj  
public : TWR $D  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} t<k [W'#  
template < typename T > s P4 ,S(+e  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const jc.JX_/  
  { B%J%TR_  
  return t; "I}Z2  
} l5Wa'~0qA  
} ; 0yC`9g)(  
!HjNx%o5<  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 mHEf-6|C`  
下面就可以修改holder的operator=了 4G8nebv  
ivX37,B\bS  
template < typename T > W _,;eyo  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const ^_KD&%M6  
  { bxdXZB n  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); iE^a%|?}  
} V}|v!h[O8  
? TT8|Os  
同时也要修改assignment的operator() s9rtXBJP  
90qj6.SQ  
template < typename T2 > yLz,V}  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } v^c<`i;  
现在代码看起来就很一致了。 z34>,0  
^~6]0$yJ  
六. 问题2:链式操作 #xP!!.DF(  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 !b]2q%XM  
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=AvD(+ha  
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。 U7"BlT!V\  
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。 OOBcJC  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct .K@x4 /1  
-[pCP_`)u  
template < typename T > HD:%Yv  
struct result_1 Rz zFhU#r  
  { 9S1Ti6A  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; SE^b0ZV*x  
} ; t+ S~u^  
u.kYp  
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: G?ugMl}  
<m>l-]  
template < typename T > !rXcGj(k  
struct   ref =\Vu=I  
  { ^V: "zzn&  
typedef T & reference; >I d!I  
} ; '8l yj&  
template < typename T > lkg"'p{  
struct   ref < T &> ``|gcG  
  { o'eI(@{F=  
typedef T & reference; Jh\: X<q  
} ; %K^gUd>,R  
F:;!) H*  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: #H;hRl  
`8Jq~u6_Z  
template < typename T > Vm~qk  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const /esVuz  
  { >:jM}*dnL  
  return l(t) = r(t); !{Q:(B#ec  
} {xv?wenE  
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。 /bmXDDYH4  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 feI./E  
|"R_-U  
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 3^\?>C7  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: hD_5~d  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 JY2/YDJ  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 CZyz;Jtk  
最后的布局是: n5v'  
                Add lMC{SfdH  
              /   \ cq,v1Y<  
            Divide   5 382*  
            /   \ F!gNt<fZ  
          _1     3 Dn_"B0$lk  
似乎一切都解决了?不。 2~!R*i  
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。 PFS;/   
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。 V06CCy8n  
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: `ke3+%uj o  
9c6czirwR^  
template < typename Right > skIiJ'db  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const bo@,4xw  
Right & rt) const ~+N76BX  
  { *;hY.EuoFz  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); V#0 dGP-Z  
} U@6jOZ  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 MzQ\rg_B7  
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。 D<U 9m3  
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。 bmOqeUgB  
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。 OXHvT/L`  
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。 C$<"w,  
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 Uha2o  
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: N] 14  
ZfPd0 p  
template < class Action > -AjH}A[!  
class picker : public Action oW 1"%i%  
  { ~x|aoozL  
public : ~:>AR` 9G  
picker( const Action & act) : Action(act) {} #:J: YMv  
  // all the operator overloaded *@_u4T7|{  
} ; keLR1qf  
7]Al*)  
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。 e74zR6  
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: B%tIwUE2  
Vb@ 4(Q  
template < typename Right > U4>O\sU  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const [o2w1R\H+x  
  { "h=6Q+Ze  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); UJz#QkAio  
} TE^7P0bh  
0"EoC  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > "S5S|dBc  
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。 XTJvV  
vSOT*0r  
template < typename T >   struct picker_maker EgTFwEj  
  {  ep+  
typedef picker < constant_t < T >   > result; (1CJw:  
} ; ?Z q_9T7  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > w *50ZS;N  
  { i S%  
typedef picker < T > result; OJAx:&]3  
} ; <lMg\T?K  
*>jjMyn  
下面总的结构就有了: LA-_3UJx  
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。 B?LXI3sQZ  
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。 25:Z;J>  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 x# VyQ[ok  
至此链式操作完美实现。 A\K,_&x1Z  
,c>N}*6h=W  
`Da+75 f6v  
七. 问题3 '\`6ot8  
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。 EYL]TeS  
\PpXL*.  
template < typename T1, typename T2 > 7K&}C;+  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const OL3UgepF  
  { /aZE,IeEz  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); 6*u,c^a  
} F|9+ +)  
Bv $UFTz  
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: ?^ZXU0IkP  
jM~Bu.7 i6  
template < typename T1, typename T2 > TyF{tuF  
struct result_2 2i\Q@h  
  { 17}$=#SX  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; V/PAi.GZ  
} ; Py|;kF~![  
j{"z4Y4  
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? +$47v$p  
这个差事就留给了holder自己。 {`% hgR  
    5IW8=$k~.)  
*8bK')W  
template < int Order > hq#kvvi{f  
class holder; L=O lyHO  
template <> <l$P&jSF3  
class holder < 1 > OL'P]=U  
  { \fZiL!E^7  
public : -4w%Iy  
template < typename T > rK1-Mu  
  struct result_1 Z!6UW:&~7  
  { ?  -3\  
  typedef T & result; k[\a)WcY8  
} ; o#>a 5  
template < typename T1, typename T2 > B**Nn!}0  
  struct result_2 5 L/x-i  
  { $5AC1g'  
  typedef T1 & result; c%z'xM  
} ; 8d!GZgC8R  
template < typename T > !aPD}xCH#  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const o}8I_o&]U  
  { BkawL,  
  return (T & )r; 3JO]f5  
} }aF  
template < typename T1, typename T2 > jk*tL8?i  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const w{!(r  
  { ExVDkt0  
  return (T1 & )r1; tx"LeZZ  
} gbDX7r-  
} ; cWMUj K/N  
+dk f cG  
template <> 9sSN<7  
class holder < 2 > =su]w2,Iy  
  { g # S0V  
public : ^s&W>hTX:  
template < typename T > u%3i0BajY  
  struct result_1 5\bJR0I@  
  { ^C/  
  typedef T & result; &]F3#^!^  
} ; @MiH(.Dq  
template < typename T1, typename T2 > }4&/VvN  
  struct result_2 P(,?#+]-  
  { w##^}nHOR  
  typedef T2 & result; `zA#z />  
} ; VT\ "q1)p  
template < typename T > X|}2_B  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const j.m(ltGh  
  { #Exp51  
  return (T & )r; ;),"M{"v  
} Es!Q8.  
template < typename T1, typename T2 > k GHQ`h  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const F]EBD8/b  
  { ;AX8aw,  
  return (T2 & )r2; j+rG7z){K  
} r^0F"9eOL  
} ; +1rkq\{l  
SmhGZ  
I9?Ec6a_  
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> >。 \]uV!)V5B  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: V`kMCE;?l  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: NI aFI(  
;=4Xz\2  
return l(i, j) = r(i, j); *bd[S0l  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) $, 3J7l3  
u JY)4T  
  return ( int & )i; =>iA gp'#  
  return ( int & )j; W/fuKGZi_  
最后执行i = j; .fAv*pUzU  
可见,参数被正确的选择了。 M}O}:1Par  
EON:B>2a  
^7^N}x@  
!cSq+eD  
s58 C2  
八. 中期总结 :e<7d8E5n{  
目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事: b[I8iSkfi  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 l(;Kij  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 ]e'fa/I  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor JH8}Ru%Z  
eJ0?=u!x  
&V7M}@  
pO7Zs  
n]}W``=7  
l12{fpm  
九. 简化 rV6/Tdy  
很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。 gw36Ec<M  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 >w+HHs/$wK  
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: Hc^W%t~  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 tM4 Cx  
  +-*/&|^等 TX=yPq  
2. 返回引用。 T4)fOu3]  
  =,各种复合赋值等 nUS| sh  
3. 返回固定类型。 !3X0FNGq  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) D^ Jk@<*  
4. 原样返回。 /FD5 G7ES  
  operator, ?W>qUrZ  
5. 返回解引用的类型。 qpIC{'A.  
  operator*(单目) I,yC D7l_  
6. 返回地址。 ]\ !5}L  
  operator&(单目) R :X0'zeRr  
7. 下表访问返回类型。 `h:34RC;  
  operator[] ":a\z(*t  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 U*3J+Y  
  operator<<和operator>> YNwp/Y  
km~Ll   
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。 br-]fE.be  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: AN!s{7V3  
jhu07HX_  
template < typename Left > N IdZ  
struct value_return El\%E"Tk%  
  { yAL[[  
template < typename T > GZI`jS"lU  
  struct result_1 'k;rH !R  
  { s\!>"J bAQ  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; 3?2 FP|G8  
} ; oND@:>QBF  
`F<jLU^3  
template < typename T1, typename T2 > y!tC20Q   
  struct result_2 (T`E!A0I\?  
  { yY?b.ty  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; Gx`Lks  
} ; / 0 O=(  
} ; '3zc|eJt&  
(hiyNMC  
<sK4#!K  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait >leU:7  
4=<tWa|@9  
下面我们来剥离functor中的operator() 1`ayc|9BR  
首先operator里面的代码全是下面的形式: q$I:`&  
hn#1%p6t  
return l(t) op r(t) RuII!}*  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) /1Ue?)g  
return op l(t) ck?YI]q|  
return op l(t1, t2) dXF^(y]l  
return l(t) op p w8 s8?  
return l(t1, t2) op `tP7ncky  
return l(t)[r(t)] _S>JKz  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] I(S`j[U  
4R18A=X  
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: Ym3\pRFiD  
单目: return f(l(t), r(t)); 94B\5I}  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); hzkcP  
双目: return f(l(t)); UQ{L{H   
return f(l(t1, t2)); Z&;uh_EC  
下面就是f的实现,以operator/为例 vZ.x{"n'~  
%CK^Si%+  
struct meta_divide ^fZ&QK  
  { (sh)TBb5  
template < typename T1, typename T2 > ?@E!u|]K  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) E? _Z`*h  
  { PLK3v4kVM!  
  return t1 / t2; dqN5]Sb2B  
} ]]zPq<b2  
} ; z^T`x_mF  
IiG6<|d8H  
这个工作可以让宏来做: oYukLr  
^]TVo\,N  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ c%MW\qx  
template < typename T1, typename T2 > \ l1f\=G?tmU  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; xg3:}LQ  
以后可以直接用 \B,(k<  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) Oil?JI Hq  
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 euC&0Ee2  
(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。。。) Hv2De0W  
@3zg=?3  
!QvZ<5(  
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 G K7![p  
? #fu.YE\  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > E{|W(z,  
class unary_op : public Rettype S:O O0<W  
  { xL\0B,]  
    Left l; thI F&  
public : Evedc*z~P  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} 97}OL`y  
"'t0h{W r8  
template < typename T > 0N $v"uX@  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 9b9$GyI  
      { ME*LH r,  
      return FuncType::execute(l(t)); >k (C  
    } N<XNTf  
E"5*Ei)^3  
    template < typename T1, typename T2 > MRdduPrM%$  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ev*k*0  
      { Ru>MFG  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); oM>Z;QVRC:  
    } G|!on<l&  
} ; ?.Ca|H<  
s+<Yg$)  
i%0ur}p  
同样还可以申明一个binary_op :51/29}  
*2,VyY  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > T(U_  
class binary_op : public Rettype `~By)?cT_>  
  { /w}u3|L$  
    Left l; t:'Mh9h7u  
Right r; wY[+ZT  
public : NU5.o$  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} OG>}M$ Ora  
,,q10iF  
template < typename T > 9-fLz?J  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const Xg;}R:g '  
      { }khV'6"'|  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); ~ v|>xqWV  
    } `u&Rsz&^  
@U& QI*  
    template < typename T1, typename T2 > \D*KGd]M0  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 62ws/8d6f  
      { Yp^rR }N  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); +[\FD; >  
    } a6)BqlJ  
} ; ]QlwR'&j/n  
huh6t !  
b?tB(if!I  
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 j}.\]$J  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 CDK 5  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) !xo{-@@wS  
那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。 5>D>% iaHv  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! Q7jb'y$ozO  
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。。。 h7lDHIQf  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 "hH.#5j  
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) l~w2B>i)  
下面是修改过的unary_op %N>%!m  
!Fd~~v  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > RAgg:3^  
class unary_op C26>BU<  
  { 3u*4o=4e  
Left l; 61k"p2?+  
  }HFN3cq;C  
public : 'h|DO/X~L  
*zb Nd:i9  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} |B.Y6L6l  
P-yjN  
template < typename T > <7/R,\Wg~  
  struct result_1 5m&9"T.w  
  { `ZyI!"  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; / F4zg3  
} ; e> e}vZlX  
@#T|Y&  
template < typename T1, typename T2 > @tNzQ8  
  struct result_2 R;uvkg[o  
  { FKDk+ojw  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; FWrX3i  
} ; SB H(y)  
C zs8!S  
template < typename T1, typename T2 > 5YE'L.  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const DgId_\Ze  
  { sBvzAVBL  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); ;- ~B)M_S`  
} S&Zm0Ku  
|"ls\ 7  
template < typename T > Yvw(t j5_5  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ayR-\mZ  
  { &^ 1$^=  
  return OpClass::execute(lt(t)); +" .X )avF  
} !Xf5e*1IS  
[=6]+V83M  
} ; y\4L{GlBM  
)~)J?l3 {  
*2p t%eav  
该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug Gp?a(-K5  
好啦,现在才真正完美了。 [B\h$IcRv  
现在在picker里面就可以这么添加了: o=1Uh,S3R  
B+P(M!m3  
template < typename Right > 4gI/!,J(b  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const jS]ru-5.  
  { +%yfcyZ.  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); x kx^%3dV  
} 81? hY4  
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。 nLbFg0?+t  
h \fjBDU^  
^ Edfv5  
+\d56j+D  
I8hz(2jI  
十. bind Aza /6OL  
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。 sBj(Qd  
先来分析一下一段例子 _hAcJ{Y  
8]M;T>n[  
SYAyk  
int foo( int x, int y) { return x - y;} Pr':51(  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 Q{sH3Y#l  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 #xsE3Wj-X  
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。 ##,a0s^  
我们来写个简单的。 &#{Z( h.de  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: V\ZGd+?  
对于函数对象类的版本: UOv+T8f=  
k9sh @ENy  
template < typename Func > XRM_x:+]  
struct functor_trait $v4.sl:x  
  { JFcLv=U  
typedef typename Func::result_type result_type; >*~L28Fyn  
} ; :3v}kLO7|  
对于无参数函数的版本: vOn`/5-  
(9''MlGd%  
template < typename Ret > kyR:[+je  
struct functor_trait < Ret ( * )() > uw>Ba %5  
  { g1/:Q%R,  
typedef Ret result_type; l%k\JY-  
} ; jwc)Lj}  
对于单参数函数的版本: E:UW#S%A f  
fiK6@,  
template < typename Ret, typename V1 > }"nItcp.1  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > YqhAZp<  
  { 'nzg6^I7g  
typedef Ret result_type; $p1(He0 2  
} ; I5k$H$  
对于双参数函数的版本: ^cOUQ33  
Xb|:vr\v  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > B]nEkO'a:  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > Y071Y:  
  {  ~^NtO  
typedef Ret result_type; u 1J0$  
} ; Ec!"O3%!M^  
等等。。。 .0zY}`  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy }^ApJS(FQ  
Sj%u)#Ub  
template < typename Func > >{q]&}^U  
struct func_return C)um9}  
  { faE t6  
template < typename T > 5V?& 8GTe  
  struct result_1 {% rA1g  
  { 0IsPIi"7  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; .?8;qA  
} ; wcrCEX=I>{  
-o ^7r@6  
template < typename T1, typename T2 > U$O\f18  
  struct result_2 m ifxiV  
  { wT6"U$cV  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; pj\u9 L_  
} ; du<tGsy  
} ; [g7L&`f9  
g;H=6JeG/  
Lu?C-$a C  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 .p<:II:6  
|B?cVc0  
template < typename Func, typename aPicker > qk%;on&`  
class binder_1 l.q&D< _  
  { vLv@&lMW  
Func fn; kjTduZ/3 "  
aPicker pk; {DV_* 5  
public : \T4v|Pw\  
y_* !6Xr  
template < typename T > T;Lkaxsn  
  struct result_1 w#ZoZZ wh  
  { 5dx$HE&b)  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; -RE^tW*Yy  
} ; 3atBX5  
{ }:#G  
template < typename T1, typename T2 > 1h^:[[!c  
  struct result_2 m]'#t)B_m  
  { y*4=c _Z  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; 0pZ4BZdT|  
} ; {j{u6i  
8o3E0k1  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} xsIY7Ss U  
J4k=A7^N  
template < typename T > 2":pE U{E  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const J9\Cm!H  
  { 2] z 8: a  
  return fn(pk(t)); X2#2C/6#u  
} ,1y@Z 5wy  
template < typename T1, typename T2 > eQ$Y0qH1E  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const !44/sr'  
  { 6LvW?z(J  
  return fn(pk(t1, t2)); Lm iOhx  
} 0CZ :Bo[3  
} ; g{7.r-uu  
Xc =Y  
MU($|hwiL  
一目了然不是么? _('=b/  
最后实现bind .eS<Dbku<  
ST|x23|O]  
~k"=4j9  
template < typename Func, typename aPicker > piJu+tUy  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) ~Q Oe##  
  { F|IAiE  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); @D]5civm_  
} ^ sOQi6pL  
=J18eH!]  
2个以上参数的bind可以同理实现。 {JO^ tI  
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。 q;B4WL}  
h\$$JeSV]  
十一. phoenix S-a]j;U  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: `68@+|#  
.u)X3..J  
for_each(v.begin(), v.end(), iJ ($YvF4  
( Y[ j6u\y  
do_ 6O7'!@@  
[ XPavReGf  
  cout << _1 <<   " , " h&M{]E9=  
] h}>"j%I  
.while_( -- _1), Z&G+bdA>,  
cout << var( " \n " ) &pP;Neh;  
) 034iK[ib"  
); |T<_5Ik  
c/:b.>W  
是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧: ~Zun&b)S  
首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor 5-FQMXgThc  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 2Sle#nw3  
那么我们就照着这个思路来实现吧: sZ3KT&  
S50k>_a;  
s,"]aew  
template < typename Cond, typename Actor > ?so=;gh  
class do_while mu\6z_e  
  { ]V[q(-Jk  
Cond cd; WEw6He;  
Actor act; ,cXD.y  
public : =%BSKSG.  
template < typename T > C1V|0h u  
  struct result_1 6`&a&%,O  
  { ML}J\7R  
  typedef int result_type; pf]xqhL  
} ; ]l;o}+`G  
w VvF^VHV^  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} %h hfU6[  
O;+ maY^l  
template < typename T > NyaQI<5D  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const n"h `5p5'  
  { ]>W6 bTK  
  do UBv,=v  
    { df*#!D7oz  
  act(t); EZgq ?l~5O  
  } "x#-sZ=  
  while (cd(t)); I!ED?n  
  return   0 ; b}2ED9HG\  
} ud63f` W]4  
} ; JL`-0P<M  
z$&{:\hj  
aKJwofD  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). L{#IT.  
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。 %gInje  
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。 /RG:W0=K  
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。 2\)xpOj  
下面就是产生这个functor的类: =R^%(Py  
O24m;oHM  
99]R$eT8  
template < typename Actor > 'HO$C, 1]  
class do_while_actor kAKK bmE  
  { d .[8c=$  
Actor act; #?RU;1)Cw  
public : 2\R'@L*  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} _1!7V3|^  
xn?a. 3b'  
template < typename Cond > bc*X/).  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; <NHH^M\N  
} ; R$EW4]j  
2d>z1%'  
H(H<z,$}T  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 Oylf<&knF\  
最后,是那个do_ 0!D4pvlt  
u6J8"< -W  
c\/=iVw,  
class do_while_invoker :v YYfs&  
  { E}%B;"b/Tj  
public : {Je[ZQ$  
template < typename Actor > N' F77 .  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const gBd]B03  
  { *tGY6=7O  
  return do_while_actor < Actor > (act);  52Yq  
} #`~C)=-  
} do_; +<'Ev~  
pLl(iNf]  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? s'3 s^Dd  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 [RS|gem`  
最后来说说怎么处理break和continue )Fc%+TpKi  
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。 HUcq% .  
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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