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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda i#$9>X  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 yn<H^c  
在C++中,STL的很多算法都要求使用者提供一个函数对象。例如for_each函数,会要求用户提供一个表明“行为”的函数对象。以vector<bool>为例,如果想使用for_each对其中的各元素全部赋值为true,一般需要这么一个函数对象, u +q}9  
8:;_MBt  
bq[j4xH0X  
*( YtO  
  class filler Yr@_X  
  { 2ME"=! &5  
public : 0JQy-hpF  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} :_JZn`Cab  
} ; EbSH)aR  
}c1Vu  
@GqPU,RO  
这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决: 1{4d)z UB  
s|Ls  
@iK=1\-2  
0h-holUf}~  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); _/bFt6  
^0"NcOzzxl  
_ vVw2HH  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 rGuhYYvK  
:'?%%P  
h^^zR)EVb  
@'L/]  
二. 战前分析 yaD<jc(O  
首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。 t1?e$s  
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 r7Bv?M^!  
`)e;bLP  
|7]7~ 6l  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); Ou</{l/  
  /* --------------------------------------------- */ ' Bb]< L`  
vector < int *> vp( 10 ); -QjdL9\[c7  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); J_YbeZ]  
/* --------------------------------------------- */ pA)!40kz  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); {k] 2h4 &h  
/* --------------------------------------------- */ NLFs)6\  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); fiz2544  
  /* --------------------------------------------- */ PxzeN6f  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); mbxJS_P  
/* --------------------------------------------- */ s<gZB:~  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); kK&tB  
7Ipt~K}  
E*ybf'  
vpXC5|9U  
看了之后,我们可以思考一些问题: B!GpD@U  
1._1, _2是什么? F{)YdqQ  
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。 v1<gNb)`  
2._1 = 1是在做什么? `bu3S }m7  
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。 Af1izS3  
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。 Cnd70tbD )  
J"QXu M  
_H}y7  
三. 动工 xEQ2iCeC  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: txQyHQ)@  
0fA42*s;  
]#R'hL%f  
?g| K"P<1  
template < typename T > v{`Z  
class assignment K y~ 9's  
  { UgDai?b1  
T value; -q' np0H  
public : DfwxPt#  
assignment( const T & v) : value(v) {} (1H_V(  
template < typename T2 > 9 \i;zpN\  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } q"ba~@<BEl  
} ; ;KJJK#j  
!O F#4N  
\DBoe :0~  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 &;L4Cj$ q  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment }MP2)6  
FP<RoA? W  
$l-|abLELz  
f gI.q  
  class holder %Q5D#d"p`  
  { uXq?Z@af|f  
public : 9XWF&6w6yf  
template < typename T > h Vz%{R"  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const #<f}.P.Uc  
  { `q* 0^}  
  return assignment < T > (t); Yf.H$L  
} uW%7X2K  
} ; ^@l_K +T  
~ z4T   
v:1l2Y)g  
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: >"?HbR9  
$_ub.g|  
  static holder _1; BF8n: }9U  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 @_ ^QBw0  
`%;n HQ"  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); :,rD5a OQ  
而不用手动写一个函数对象。 Fn$/ K  
Nge_ Ks  
vLR)B@O,2  
vE/g{~[5  
四. 问题分析 y@]4xLB]  
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。 +*,rOK`C  
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。 zf $&+E-  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 Hb 'fEo r  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 Pc{D,/EpR  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 lMAmico  
!jY/}M~F1  
五. 问题1:一致性 heoOOP(#  
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?| SFoF]U09  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 vM~/|)^0sW  
(Tp+43v  
struct holder RtH[OZu(8  
  { :Q2\3  
  // 8~RUYsg  
  template < typename T > ]W<E#^  
T &   operator ()( const T & r) const I=D{(%+^d  
  { Na: M1Uhb  
  return (T & )r; _/ j44q  
} St,IWOmq"  
} ; RI w6i?/I  
$t.N |b`'  
这样的话assignment也必须相应改动: }#z E`IT  
nQK@Uy5Yr  
template < typename Left, typename Right > ;hF>iw  
class assignment B) &BqZ&  
  { 0uzis09  
Left l; HP|,AmVLl  
Right r; =sRd5aMs  
public : qTC`[l  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} E#Ynn6  
template < typename T2 > i_g="^  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } S$W *i@x?  
} ; RL~|Kr<7J  
#W 1`vke3  
同时,holder的operator=也需要改动: OH5 kT$  
j^KM   
template < typename T > deaxb8'7  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const ~B>I?j  
  { %r6LU<;1@  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); J&^r}6D  
} 1w+On JI?  
JeMhiY}  
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。 n-,~Bp [  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 ]@l~z0^|[_  
G,{L=x Oh  
return l(rhs) = r; FU!U{qDI  
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)R-w`  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: GK/a^[f+'l  
o]n5pZ\\W<  
template < typename Tp > eC9~ wc  
class constant_t ]=9%fA  
  { M<7 <L   
  const Tp t; Bx E1Ky8@A  
public : aFo%B; 8m  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} IOF~V)8k=  
template < typename T > HG@!J>YaD  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const uI%h$  
  { Q9K Gf;  
  return t; 6BW-AZc  
} yN{Ybp  
} ; x0.&fCh%  
z-[Jbjhd  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 w|Zq5|[  
下面就可以修改holder的operator=了 aEXV^5;,pJ  
\#tr4g~u  
template < typename T > DetBZ.  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const a&L8W4  
  { Y+upZ@Ga  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); )%X\5]w`  
} wVE"nN#  
SZG8@ !_}7  
同时也要修改assignment的operator() BOL_kp"   
W$gSpZ_7  
template < typename T2 > K/Q;]+D  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } &>I8^i  
现在代码看起来就很一致了。 Aplqx vth  
RfN5X}&A  
六. 问题2:链式操作 Uw61X>y=  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 sf\;|`}  
其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。 P_-zkw  
事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。 +hjc~|RK  
比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。 V$q%=Sip  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct Y141Twjvd  
2:p2u1Q O  
template < typename T > +6gS]  
struct result_1 8H;TPa  
  { l*'8B)vN2  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; wO8^|Yf  
} ; W\} VZY  
lS?f?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: G#dpSNV3|  
GmAE!+"  
template < typename T > s ]QzNc  
struct   ref y9s5{\H  
  { NLz$jk%=g  
typedef T & reference; G>:l(PW:  
} ;  }O1F.5I1  
template < typename T > OPKX&)SE-  
struct   ref < T &> =PZs'K  
  { 5V?1/  
typedef T & reference; Wc,8<Y'   
} ; |0qk  
<mm}IdH  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: +IS$Un  
nosEo? {  
template < typename T > x,7a xx6  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const ?: meix  
  { ' > \*  
  return l(t) = r(t); !)\`U/.W  
} klch!m=d  
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。 <K97eAcW  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 uO^{+=;A =  
U;jk+i  
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 %pwm34  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: MfL q h  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 ^k)f oD  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 kW,yZ.?f  
最后的布局是: T|{BT! W1E  
                Add |f>y"T+1  
              /   \ 9*2hBNp+  
            Divide   5 !Uj !Oy  
            /   \ +Nza@B d  
          _1     3 cnIy*!cJs  
似乎一切都解决了?不。 [9LYR3 p  
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。 vuAAaKz  
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。 g|+G(~=e|  
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: r?[mn^Bo5  
tICxAp:  
template < typename Right > r+lY9 l  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const a"EQldm|d  
Right & rt) const Vy/g;ZPU1  
  { +s S*EvF  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); K^w9@&g6  
} H@ w6.[#  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 5#fLGXP  
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。 =x^I 5Pn  
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。 Hou{tUm{xC  
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。 M,#t7~t  
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。 q7)$WXe2LM  
且慢,也许立刻就有人跳出来说:这样的话那个XXX怎么写呢?这样不是会导致循环依赖么?这样不是会有downcast么? _ssHRbE  
正解,让picker做基类确实不是一个好主意。反过来,让picker继承functor却是一个不错的方法。下面是picker的声明: NeK:[Q@je  
i#-Jl7V[a  
template < class Action > #dl8+  
class picker : public Action ow$#kQ&R O  
  { @O3w4Zs  
public : w_{z"VeD  
picker( const Action & act) : Action(act) {} 7}lZa~/  
  // all the operator overloaded c:$:j,i}  
} ; .xk<7^ZD  
q?MYX=Y6  
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。 4kz8U  
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: I{Kc{MXn  
z)]EB6uRg  
template < typename Right > TY#1Z )%  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const N%_~cR;  
  { Y7jD:P  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); (la   
} txgGL'  
Dr2h-  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > CTI(Kh+  
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。 K8+b\k4E  
^y3\e  
template < typename T >   struct picker_maker #k"[TCQ>  
  { ( ou:"Y  
typedef picker < constant_t < T >   > result; sXydMk`J  
} ; Bdg*XfXXk  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > M84LbgGM%  
  { 2h:f6=)r/u  
typedef picker < T > result; 05zHLj  
} ; ~XxD[T5  
C= m Y  
下面总的结构就有了: D-~Jj&7  
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:3hKW  
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。 zk/!#5JtK  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 $e;!nI;z  
至此链式操作完美实现。 *.+>ur?t  
-'0AV,{Z  
Mu( Y6  
七. 问题3 B>]5/!_4  
如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。 'w!gQ#De  
h1kPsgzR  
template < typename T1, typename T2 > |l? ALP_g  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const C0fA3y72  
  { SB'YV#--  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); BJq}1mn*  
} Q*4q3B&  
czb%%:EJs|  
很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2: zo5.}mr+  
F*w|/-e  
template < typename T1, typename T2 > .J@[v  
struct result_2 nn   
  { x2B"%3th0  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; X@Bpjg  
} ; RP X`2zr  
m Zh VpIUO  
显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢? xWwPrd  
这个差事就留给了holder自己。 v-gT 3kJ  
    r zmk-V  
[.I,B tY+  
template < int Order > WV@Tm$ r  
class holder; $`Xx5 Ts7  
template <> '-S&i{H  
class holder < 1 > LWL>hd  
  { bc4x"]!  
public : StDmJ]  
template < typename T > dbuOiZ  
  struct result_1 &`Di cfD  
  { ~76.S  
  typedef T & result; C~;0A!@]Y  
} ; bsP ;  
template < typename T1, typename T2 > y;Zfz~z  
  struct result_2 mce`1Tjw  
  { p)^:~ ll  
  typedef T1 & result; )eFFtnu5  
} ; PJYA5"}W  
template < typename T > OT& E)eR  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const M$W#Q\<*#r  
  { w.Vynb  
  return (T & )r; t(Zs*c(  
} JAb?u.,Ns_  
template < typename T1, typename T2 > >YBpB,WND  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const `eWc p^|  
  { ._&lG3'  
  return (T1 & )r1; N.G*ii\  
} UjDF  
} ; yK B[HpU-  
`I>K?  
template <> xI: 'Hk1  
class holder < 2 > +.lWck  
  { huoKr  
public :  mo,l`UL  
template < typename T > BXo|CITso  
  struct result_1 w&"w"  
  { =.X?LWKY  
  typedef T & result; h*KHEg"+  
} ; a-E-hX2  
template < typename T1, typename T2 > w~U`+2a3  
  struct result_2 rc$!$~|I3Z  
  { 6}T%m?/}  
  typedef T2 & result; W #L"5pRg  
} ; AMd)d^;  
template < typename T > bVeTseAG  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const --twkD  
  { j?f <hQ  
  return (T & )r; YU=ZZEVi  
} $uw+^(ut  
template < typename T1, typename T2 > Kyp0SZp[  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const i+[3o@  
  { '= <`@  
  return (T2 & )r2; dT)KvqX  
} eM+;x\jo?  
} ; -z0{\=@#m  
?a>7=)%AH  
@5jG  
新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。 B#6pQp$  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: G\+nWvV7  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: L{LU@.;1  
_qeuVi=A  
return l(i, j) = r(i, j); ij(4)=  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) HQ3`:l  
@7s,| \  
  return ( int & )i; -+rF]|Wi  
  return ( int & )j; #a |ch6B  
最后执行i = j; kLVn(dC "  
可见,参数被正确的选择了。 paNw5] -  
HS:}! [P  
kr(<Y|  
%W4aKb?BT  
+%Y c4  
八. 中期总结 mp,e9Nd;  
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: N+M&d3H`  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 n<:d%&^n  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 vaRwh E:  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor dA} 72D?  
MpA;cw]cI/  
K@P`_yxN  
EotwUT|  
e?| URW  
T]6c9_  
九. 简化 V< vPFxC  
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。 +F o$o  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 em1cc,  
首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种: !wd'::C  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 `cP'~OT  
  +-*/&|^等 h Y}/Y  
2. 返回引用。 v0C;j (2zb  
  =,各种复合赋值等 ?JgO-.  
3. 返回固定类型。 H_?B{We  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) hOB\n!  
4. 原样返回。 tw/#ENo  
  operator, 6%.  
5. 返回解引用的类型。 28R>>C=R  
  operator*(单目) 'xbERu(Y  
6. 返回地址。 3_MS'&M  
  operator&(单目) V[Rrst0yo  
7. 下表访问返回类型。 +lW}ixt  
  operator[] adI!W-/R:  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 }xb_s  
  operator<<和operator>> z,bX.*.-  
g. ?*F#2  
OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。 TH>?Gi) "  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: o8'Mks  
V5O=iMP  
template < typename Left > ySQ-!fQnP  
struct value_return fJWxJSdi  
  { }r}RRd  
template < typename T > *`ZB+ \*  
  struct result_1 b0YiQjS6>  
  { .%?- As  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; -XVEV  
} ; !ww:O|0  
j/H>0^  
template < typename T1, typename T2 > c6,s+^^  
  struct result_2 i_=?eUq%q/  
  { F#1 Kk#t  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; 1l+kO,X]  
} ; 5L-lpT8P  
} ; [0u.}c;(  
EmX>T>~#D  
9zZ5Lr^21  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait ;%u_ ;,((  
Dxt),4 %P  
下面我们来剥离functor中的operator() +Y>"/i. N  
首先operator里面的代码全是下面的形式: [eNkU">}  
|rHG%VnBH  
return l(t) op r(t) u>}w-  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) U g}8y8  
return op l(t) M3Khc#5S(  
return op l(t1, t2) P +dA~2k  
return l(t) op Y=vVxVI\  
return l(t1, t2) op B;Xoa,  
return l(t)[r(t)] I tI0x  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] +@emX$cFV  
~u /aOd  
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: q=6Cc9FN  
单目: return f(l(t), r(t)); yo\N[h7  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); EBoGJ_l  
双目: return f(l(t)); b , juF2  
return f(l(t1, t2)); M{?zvq?d  
下面就是f的实现,以operator/为例 DX}B0B  
TGU:(J'^  
struct meta_divide 4\LZD{  
  { rv9B}%e  
template < typename T1, typename T2 > #NvQmz?J?  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) b TLMd$  
  { FXP6zHsV  
  return t1 / t2; b?_e+:\UV  
} Ih.rC>)rx  
} ; @$qOW  
d_Q*$Iz)3  
这个工作可以让宏来做: #z ON_[+s9  
0QMTIAW6h  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ d<Ggw#}:m  
template < typename T1, typename T2 > \ C:`;d&d  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; 'yp>L|  
以后可以直接用 60!1 D>,  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) ;LCTCt`  
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 LHh5 v"zjG  
(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。。。) vQ:wW',i  
G' Blp  
E7Ibp79}N  
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 nX0HT )}  
{?E<](+0  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >  _e%dM  
class unary_op : public Rettype v" }WP34  
  { G&q'#3ieC  
    Left l; 1/B]TT  
public : 'E4AV58.  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} Ntb:en!X  
pb!V|#u"  
template < typename T > qgoJ4Z*  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const )Im3'0l>  
      { 9\HR60V  
      return FuncType::execute(l(t)); sI_7U^"[  
    } j'K38@M:MN  
]' Y|N l  
    template < typename T1, typename T2 > !p9)CjQ"  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const I>PZYh'.T  
      { kv6Cp0uFg  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); >F1G!#$0  
    } ~h-C&G ,v  
} ; Nln`fE/Ht  
9lf*O0Z&n  
6{q;1-8j+j  
同样还可以申明一个binary_op <,"4k&0Q>V  
+`@M*kd  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > q\%cFB}  
class binary_op : public Rettype <aJ $lseG  
  { ,`k _|//}=  
    Left l; ^/HW$8wEi  
Right r; lbQQtpEKO  
public : >M]6uf  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} :\XI0E  
rQ/ ,XH  
template < typename T > "#yJHsu]  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const WJ |:kuF  
      { f`jc#f5+'  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); ='Q{R*u  
    } 6i.gyD  
Mp~y0e  
    template < typename T1, typename T2 > kH'p\9=  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const + WVIZZ8  
      { _A98  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); !Uh2}ic  
    } <a4 TO8  
} ; As~(7?]r  
w~z[wmOkp  
k|xtrW`qo;  
很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮 /kgeV4]zR  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 G O{ . 9_2  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) *wuqa) q2  
那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。 !*aPEf270  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! u:&o}[  
如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。 ~e `Bq>  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 Kz jC/1sd  
这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan) c~0{s>  
下面是修改过的unary_op oc7$H>ET1  
CS 8jA\  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > TX}T|ri  
class unary_op :w`3cw Q  
  { l.`u5D  
Left l; .~>?*}  
  7ER|'j  
public : }lP;U$  
ljC(L/I  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} RBwO+J53y  
]}Z4P-"t  
template < typename T > ST5V!jz  
  struct result_1 -#In;~  
  { QzOkpewf  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; mj&57D\fq  
} ; 0p(L'  
hB9Ee@  
template < typename T1, typename T2 > .pPm~2]z  
  struct result_2 R!(ZMRMn  
  { >(r{7Qg  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; sa1h%<   
} ; {D`'0Z1"  
)w h%|  
template < typename T1, typename T2 > S?ujRp  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 7%MbhlN.  
  { DC+b=IOz  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); t23'x0l  
} ^03j8Pc-c  
2f>PO +4S{  
template < typename T > >&,[H:Z  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ,](:<A)W&  
  { _;1}x%4v  
  return OpClass::execute(lt(t)); >j*;vG5T  
} WIr2{+#  
'G&{GVbXY  
} ; G7GZDi  
P>i%7:OMZA  
P 1XK*GZ  
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 m<rhIq  
好啦,现在才真正完美了。 NGC,lv  
现在在picker里面就可以这么添加了: '3 33Ctxy  
1x)ZB~L  
template < typename Right > %" D%:   
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const gF?[rqz{  
  { N8toxRu  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); TlZT1H  
} =(v^5  
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。 j;b42G~p  
p;T{i._iL  
h!rM^  
N_eX/ux  
VU`OO$,W  
十. bind m: n` g1  
既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。 fq )vK  
先来分析一下一段例子 'e)^m}:?D  
,`D~py,  
dU)]:>Uz  
int foo( int x, int y) { return x - y;} a"N4~?US  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 Y;4!i?el  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 ldha|s.*  
可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。 Tm}rH]F&  
我们来写个简单的。 XfPFo6  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: 7?j;7.i s(  
对于函数对象类的版本: IU FH:w]  
M<O{O}t<  
template < typename Func > Vd^g9  
struct functor_trait (jjTK'0[  
  { M_v?9L  
typedef typename Func::result_type result_type; Kt@M)#  
} ; &LO"g0w  
对于无参数函数的版本: X cr  =  
<8,o50`B  
template < typename Ret > "Z Htr<+  
struct functor_trait < Ret ( * )() > :y*NM,s  
  { m>USD? i  
typedef Ret result_type; >~%e$a7}+  
} ; +#U|skl  
对于单参数函数的版本: ,}oM-B  
qm/Q65>E  
template < typename Ret, typename V1 > :NJ_n6E  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > pl@O N"=[  
  { ,B?~-2cCz  
typedef Ret result_type; OsBo+fwT  
} ; P-F)%T[  
对于双参数函数的版本: W} WI; cI  
A.<H>=Z# O  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > H]Hv;fcC  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > fjvN$NgVs  
  { \(226^|j  
typedef Ret result_type; 8fA_p}wp  
} ; GjoIm?  
等等。。。 #^m0aB7r  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy =q N2Xg/  
rpeJkG@+  
template < typename Func > 7Q\|=$2  
struct func_return mc=LP>uoS  
  { DPi_O{W>  
template < typename T > 5T sUQc  
  struct result_1 HeBcT^a  
  { *6HTV0jv  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; COH<Tj  
} ; J>fQNW!{  
mF` B#  
template < typename T1, typename T2 > g^*<f8 ~d  
  struct result_2 ;^t{Il'j  
  { N0hE4t  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; dJ$"l|$$  
} ; fXrXV~'8  
} ; 93t9^9  
%%(R@kh9  
G\|,5HED  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 s4&^D<  
zD?oXs  
template < typename Func, typename aPicker > +`3!I  
class binder_1 V_plq6z  
  { P[s8JDqu  
Func fn; fw ,\DFHO  
aPicker pk; Aw&tP[N[  
public : * #TUGfwy  
.<kqJ|SVi  
template < typename T > C9p"?vX  
  struct result_1 THmb6^  
  { u2 `b'R9  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; f~ }H  
} ; !i=nSqW  
9UvXC)R1  
template < typename T1, typename T2 > aF03a-qw<  
  struct result_2 cuOvN"nuNj  
  { %Uz(Vd#K  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; =8U&[F  
} ; R<B7K?SxV~  
7GDHz.IX  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} 4CGPO c  
^eW}XRI  
template < typename T > J\ e+}{  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 5`f@>r?  
  { &89 oO@5  
  return fn(pk(t)); 1S@vGq}  
} JxyB(  
template < typename T1, typename T2 > %YOndIS:  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const V!)O6?l  
  { T#bu V  
  return fn(pk(t1, t2)); ZvcJK4hi  
} g-Pwp[!qkf  
} ; b!M"VDjQ  
Nj(" |`9"  
>E*$ E  
一目了然不是么? uc|45Zxt  
最后实现bind xe/(  
{rcnM7 S1L  
=y=cW1TG  
template < typename Func, typename aPicker > }NsUnbxT  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) 4H@Wc^K  
  { CKA;.sh  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); 9cJH"  
} Qt|c1@J  
EUIIr4]  
2个以上参数的bind可以同理实现。 .!JVr"8  
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。 4 B*0M  
OgX6'E\E  
十一. phoenix ETB6f  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: O:da-xWJ  
p ;|jI1  
for_each(v.begin(), v.end(), < y*x]}  
( m*mm\wN5  
do_ z $MV%F  
[ S4=R^];l  
  cout << _1 <<   " , " Q,80Hor#J  
] IgC}&  
.while_( -- _1), s|D>-  
cout << var( " \n " ) W\18{mbuy  
) (ND4Q[*6  
); j;+?HbL  
}.z&P'  
是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧:  [~&XL0  
首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor fHZTXvxoL  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 n`4K4y%Dy}  
那么我们就照着这个思路来实现吧: w |l1'   
,K^4fL$C;3  
Oh4AsOj@  
template < typename Cond, typename Actor > `c'W-O/  
class do_while Yq/.-4 y  
  {  YBnA+l*  
Cond cd; ApjOj/  
Actor act; zq%D/H6J,  
public : frBX{L  
template < typename T > !Kv@\4  
  struct result_1 A19;1#$=  
  { A4ISNM7R[  
  typedef int result_type; k^OV56  
} ; +}-@@,  
Z y_V9j[n  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} t+Op@*#%  
}6 K^`!  
template < typename T > ~@kU3ZGJZ  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const oHs2L-G  
  { .$#rV?7  
  do ,k G>?4  
    { G}9=)  
  act(t); n#iwb0-  
  } 1 `KN]Nt  
  while (cd(t)); D0BI5q  
  return   0 ; w;l<[q?_  
} Q3"} Hl2  
} ; CA +uKM^"6  
%8~3M75$  
Q~Z=(rP20  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). {8I.`U  
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。 }cN@[3v  
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。 pD&& l!i&[  
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。 D_8x6`z  
下面就是产生这个functor的类: ;}'D16`j  
SvR7e C  
5 QO34t2  
template < typename Actor > 'KPASfC  
class do_while_actor a/< Csad  
  { _@R0x#p5M  
Actor act; 1 1cWy+8D  
public : 5pn)yk~  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} @'=Uq  
(xq%  
template < typename Cond > ?h1H.s2X  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; }ZqW@ -  
} ; &Ni`e<mP  
@UdfAyL  
f#Xyoa%  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 sUYxT>R  
最后,是那个do_ ,<2DL p%%D  
w/L `  
TFcT3]R[rL  
class do_while_invoker }E_#k]#*  
  { \8uIER5)  
public : )+Oujt  
template < typename Actor > U#1bp}y  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const _wdG|{px  
  { 3su78et}  
  return do_while_actor < Actor > (act); x1ztfJd  
} F!.E5<&7=  
} do_; wYlf^~#"  
CX m+)a-L  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? m5Tr-w$QY  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 ci+tdMA  
最后来说说怎么处理break和continue ko^\ HSXl  
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。 46k?b|Q  
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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