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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda n E-=7S L  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 %o4d4 3uZ  
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, !^axO  
#bu`W!p}  
@YwaOc_%  
D~f.)kkC4  
  class filler -I=}SZ  
  { ">fgoDQ  
public : Q X@&~  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} j{_MDE7N  
} ; M/V >25`  
+G/~v`Bv  
3"[ KXzn  
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* 9tWSd  
<i`EP/x  
c<&+[{|  
!.t'3~dUf$  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); !hH6!G  
>Dtw^1i  
zm8m J2s  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 %aw/Y5  
tDN-I5q  
!y] Y'j  
ZQBo|8*  
二. 战前分析 uaDU+y wL  
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。 6l_8Q w*5I  
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 l3g6y 9;  
30H:x@='9  
%\b5)p  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); +}+hTY$a  
  /* --------------------------------------------- */ WZ&#O#(eO`  
vector < int *> vp( 10 ); r LfS9H  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); }Xc|Z.6  
/* --------------------------------------------- */ CKBi-q FH  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2);  Mx r#  
/* --------------------------------------------- */ {iQ<`,)Y  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); /asyj="N7  
  /* --------------------------------------------- */ &H4UVI  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); u|:VQzPd-  
/* --------------------------------------------- */ #kb(2Td  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); !-MG"\#Wq  
V)(pe #P  
w@:o:yLS  
)d.7xY7!  
看了之后,我们可以思考一些问题: ;%k%AXw  
1._1, _2是什么? t#pY2!/T3  
显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。 Gc 8  
2._1 = 1是在做什么? .`h+fqa  
既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。 O3BU.X1'%  
Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。 t o?"{  
hXr vb[6  
pP/o2  
三. 动工 #ASu SQ  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: lmc-ofEv  
8v6rS-iHP  
`UJW:qqW  
v'@LuF'e8  
template < typename T > ^#t<ILUa  
class assignment SQ1&n;M}f  
  { sIy$}_  
T value; AMm O+E?  
public : #&5\1Qu  
assignment( const T & v) : value(v) {} r=[}7N  
template < typename T2 > 9=}/t9k  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } /6.b>|zF  
} ; JWdG?[$  
/nmfp&@  
mn4;$1~e>H  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 ut,"[+ J  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment L%8"d6  
plIx""a^h  
'K"*4B^3  
7> ]C2!  
  class holder ~ dk1fh  
  { Ce)Wvuh  
public : , XR8qi~  
template < typename T > P4AdfHk  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const $ta#] >{  
  { p}!pT/KmpH  
  return assignment < T > (t); e^an` </{  
} UCWU|r<s,  
} ; ropiyT9;  
k %rP*b*  
e/3hb)#;  
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: $.cGRz  
|S}*M<0  
  static holder _1; gjWH }(K  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 a[!d)Y:zx  
;7A,'y4f  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 );  "O 'I  
而不用手动写一个函数对象。 ;C<A }  
n)H0;25L  
)K6{_~Kc\  
'[E_7$d  
四. 问题分析 xr2:bu  
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。 }<S2W\,G  
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。 #lC{R^SL  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 x M[#Ah)  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 sP |i '  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 =>J#_Pprn  
[P,nW/H  
五. 问题1:一致性 ]mh+4k?b  
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?| ]>,|v,i =  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 ]z%9Q8q'  
1mV0AE538  
struct holder Y|~>(  
  { c2f$:XiM  
  // &40]sxm  
  template < typename T > b#U%aPH  
T &   operator ()( const T & r) const $F%?l\7j  
  { ,m8*uCf  
  return (T & )r; "F}Ip&]hAG  
} Oe!&Jma*>  
} ; h:NXO'  
!;a<E:  
这样的话assignment也必须相应改动: i5"q1dRQ  
iD`XD\.?  
template < typename Left, typename Right > mTgn}rXk  
class assignment @ $R a  
  { ;$Jvqq|T  
Left l; . gJKr  
Right r; 4#9-Z6kOk  
public : w1b <>A?87  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} 2Qj)@&zKe#  
template < typename T2 > \#r_H9&s6  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } `ahXn  
} ; 2cl~Va=  
*ZGN!0/  
同时,holder的operator=也需要改动: 0}V'\=F454  
"!?bC#d#(  
template < typename T > S@)bl  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const XEEbmIO*<9  
  { <hbbFL}|%  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); U8KY/!XZ  
} [  _$$P*  
>xKRU5  
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。 t@n (a  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 <k6xScy$}  
]IV; >94[  
return l(rhs) = r; O :^[4$~  
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。 &/F[kAy  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: qI^jwl|k  
-c@ 5qe>  
template < typename Tp > PgAfR:Y!  
class constant_t Ke'2"VkQt  
  { 9iCud6H,h  
  const Tp t; 6%#'X  
public : tV9C33  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} a)Ek~{9  
template < typename T > I>#ChV)(#  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const <UdD@(iZ#  
  { ~S!kn1&O  
  return t; )}!'VIe^!  
} T7~v40jn|  
} ; AUde_ 1hi  
 )S;ps  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 "r"An"  
下面就可以修改holder的operator=了 ~7a BeD  
 &7&*As  
template < typename T > 6DW|O<k^j  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const R <\Yg3m8  
  { 9m4rNvb  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); s= fKAxH  
} @&##c6\$  
m!g8@YI  
同时也要修改assignment的operator() J|24I4  
iXRt9)MT{  
template < typename T2 > VAE?={-  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } x^2/jUc#B  
现在代码看起来就很一致了。 DG?\6Zh  
TWEqv<c  
六. 问题2:链式操作 i%8&g2  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 qL.Y_,[[  
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。 U(4_X[qD  
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。 KBe {  
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。 ! hr@{CD  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct (Nb1R"J `  
>L`mF_WG  
template < typename T > ;_5 =g  
struct result_1 }{oBKm9_p  
  { 86F+N_>Z  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; ZMg9Qt  
} ;  7`@?3?  
0\nhg5]?  
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: 5yi q#  
.@-]A   
template < typename T > SkRQFm0a~  
struct   ref [+,U0OV,  
  { G%R`)Z]8&  
typedef T & reference; O>5u5n  
} ; NOp=/  
template < typename T > &(^u19TKl  
struct   ref < T &> X]"OW  
  { 1>x@1Mo+K  
typedef T & reference; Vzvw/17J  
} ; g*r;( H>e  
B^~Bv!tHWr  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: _hL4@ C  
gr{Sh`Cm-  
template < typename T > 3|r!*+.  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const p Y>-N  
  { 91d`LsP  
  return l(t) = r(t); /~cL L  
} VhIIW"1  
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。 gD+t'qg$  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 59BHGvaF  
c$:=d4t5$  
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 Nw& }qSN  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: ^GaPpm  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 ~.`r(  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 Ny7=-]N4{"  
最后的布局是: nL 07^6(  
                Add OVSq8?L  
              /   \ &\` a5[  
            Divide   5 QN&^LaB<T  
            /   \ R&_\&:4f  
          _1     3 gJ8 c]2c  
似乎一切都解决了?不。  ,bp pM  
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。 <O)X89dFM  
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。 fA0=Y,pzv  
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: JgKZ;GM:W  
NV(4wlh)y  
template < typename Right > B%:9P  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const YGV#.  
Right & rt) const m&~Dj#%(w  
  { @mRrA#E#{  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); aa%&&  
} n9fA!Wic  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 fy>And*  
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。 bok 74U]  
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。 yP9wYF^A\  
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。 !Fg4Au  
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。 EQOP?>mWx!  
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? p't:bR  
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: 4FE@s0M,  
>AX~c jo  
template < class Action > ;(0$~O$3u  
class picker : public Action AD%D ,l  
  { Dzjt|U0ru9  
public : \j})Kul  
picker( const Action & act) : Action(act) {} _u|FJTk  
  // all the operator overloaded c ^bk:=uj  
} ; H?(SSL  
KP d C9H  
Picker<T>继承自T,唯一的作用就是给T添加上了各种操作符的重载函数。 "zIq)PY  
现在所有参与行动的functor都要套上一层picker, _1被声明为 picker<holder>, 并且holder中所重载的操作符除了operator()之外全部被移到了picker内。而picker中的操作符重载的返回的functor也必须套上一个picker: D62 NU  
<6O _t,K]  
template < typename Right > >aC\_Mc  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const kxqc6  
  { r{2].31'  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); V52C,]qQH  
} l8AEEG8>  
ZIL| .<8I  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > i@R$g~~-D  
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。 /< 7C[^h{-  
PWN'.HQ  
template < typename T >   struct picker_maker ;, v L  
  { P9TBQW2G{  
typedef picker < constant_t < T >   > result; ^0tf1pV2  
} ; L8]{B  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > 1H,tP|s  
  { TFYTvUn  
typedef picker < T > result; G!VF*yW8  
} ; u !3]RGJ  
K7xWE,y  
下面总的结构就有了: $FusDdCv3  
functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。 d O46~  
picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。 |*c\6 :  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 o|;eMO-  
至此链式操作完美实现。 =Wk/q_.  
 e_~fJ  
>AzWM .r  
七. 问题3 7}cDGdr  
如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。 D@\;@( |  
H9san5{  
template < typename T1, typename T2 > |!?WQ[  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const s\C8t0C  
  { it\DZGsg  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); D_n}p8blT  
} ZAX0n!db3  
w0j/\XN 2s  
很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2: yB4H3Q )  
p;u 1{  
template < typename T1, typename T2 > ./&zO{|0]  
struct result_2 ,s><kHJ  
  { Vl 19Md  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; 95^i/6Gl!P  
} ; Gkv~e?Kc~^  
VwOG?5W/  
显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢? puS&S *  
这个差事就留给了holder自己。 m UWkb  
    =0PRAc  
w&|R5Q  
template < int Order > "o{)X@YN]  
class holder; I& M36f  
template <> jH&_E'XMX  
class holder < 1 > JpxbB)/  
  { z{@R.'BD  
public : *|k;a]HT  
template < typename T > >^yc=mM(g3  
  struct result_1 /j' B\,  
  { F?8BS*r_  
  typedef T & result; @ 2!C^}d3F  
} ; .;HIEj zq  
template < typename T1, typename T2 > J}(6>iuQY?  
  struct result_2 {+"g':><  
  { .5Knbc  
  typedef T1 & result; )XP#W|;  
} ; -.{oqs$  
template < typename T > 4N~+G `  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const ,'C30A*p  
  { v. Xoq  
  return (T & )r; gE@$~Q>M  
} \+iu@C  
template < typename T1, typename T2 > _^ q\XPS  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const eB= v~I3  
  { a(@p0YpKT  
  return (T1 & )r1; =9pw uH  
} Pknc[h},  
} ; |As2"1_f  
Il{^ j6  
template <> (S  k#x  
class holder < 2 > U!c]_q  
  { ,\o<y|+`S  
public : b4Cfd?'  
template < typename T > ~^I\crx,U%  
  struct result_1 g/8.W  
  { )RwBg8  
  typedef T & result; ?0rOcaTY  
} ; v<;: 0  
template < typename T1, typename T2 > hojHbmm4  
  struct result_2 |e*GzD  
  { OE'K5oIM  
  typedef T2 & result; )?w&oIj5  
} ; g .x=pt  
template < typename T > 2yN%~C?$  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const 2wx!Lpr<i_  
  { P</s)"@  
  return (T & )r; _+ twq i  
} 60GFVF]'2  
template < typename T1, typename T2 > u12zRdn  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const 8RdP:*HY  
  { y(bsCsV&  
  return (T2 & )r2; yjEI/9_  
} $ph0ag+  
} ; [kbC'Eh*  
-IBO5;2_  
x*.Ye 5Jb  
新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。 |9>*$Fe"  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: 0Injyc*bMF  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: \\ jIl3Z  
;rd6ko  
return l(i, j) = r(i, j); \bhOPK>w  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) 24|  
TH|?X0b  
  return ( int & )i; N-[n\}'  
  return ( int & )j; "JkZJ#  
最后执行i = j; ZCm1+Y$  
可见,参数被正确的选择了。 31~hlp;  
wms1IV%;  
2~f6~\4GL+  
a{h%DpG  
ZjqA30!  
八. 中期总结 NuU'0_")/  
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: _u> t3RUA  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 f1A_`$>  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 _N98vf0o  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor Oqpp=7  
RCzV5g  
$[,l-[-+  
vXephR'  
W1v CN31  
Fse['O~  
九. 简化 eY T8$  
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。 M[~Jaxw%  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 bSQRLxF  
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: O -G1})$  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 TWUUvj`.  
  +-*/&|^等 AzZJG v ]H  
2. 返回引用。 1e/L\Y=m  
  =,各种复合赋值等 l '/N3&5  
3. 返回固定类型。 3[VWTq)D=  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) \M9 h&I\7  
4. 原样返回。 [*Q-nZ/L  
  operator, ! ,@ZQS  
5. 返回解引用的类型。 'Q5&5UrBr  
  operator*(单目) L[rpb.'FG  
6. 返回地址。 r*chL&7  
  operator&(单目) 9qpU@V!  
7. 下表访问返回类型。 [[w2p  
  operator[] *8PN!^  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 Km,*)X.-5  
  operator<<和operator>> m%pBXXfGYj  
>8|+%pK8<  
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。 SET-8f  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: LP9)zi  
),=@q+{E{  
template < typename Left > SG:bM7*1'  
struct value_return [Eu];  
  { ]=x\b^  
template < typename T > n$4|P O$X  
  struct result_1 /PXioiGcs  
  { ~].ggcl`w  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; +dw!:P &  
} ; OEnDsIhq  
]dG\j^e|  
template < typename T1, typename T2 > Ql &0O27  
  struct result_2 NG" yPn  
  { h*3{6X#(/  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; _ij$f<  
} ;  F~6#LT  
} ; =1Z;Ma<;  
B76 v}O:  
H-I{-Fm  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait R{?vQsLk  
(#|{%4g@>  
下面我们来剥离functor中的operator() EB!daZH,  
首先operator里面的代码全是下面的形式: ]\Xc9N8w  
6;+jIkkD)  
return l(t) op r(t) _dU8'H  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) }H RK?.Vj:  
return op l(t) 7?nJ4x1  
return op l(t1, t2) c2*`2qK#  
return l(t) op RJ~ %0  
return l(t1, t2) op tHh HrMxO  
return l(t)[r(t)] {q3:Z{#>7  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] a}gk T]  
lw[e *q{s.  
很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式: Kesy2mE  
单目: return f(l(t), r(t)); Qx)Jtb0`V  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); J!TBREK  
双目: return f(l(t)); l&W;b6L  
return f(l(t1, t2)); (qBvoLkF9N  
下面就是f的实现,以operator/为例 347eis'  
4woO;Gm  
struct meta_divide ~@4'HMQ  
  { bMKL1+y(  
template < typename T1, typename T2 > 6CCbBA  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) *5V Xyt2  
  { ?La Ued'  
  return t1 / t2; 7dOyxr"H-  
} u~1o(Zn =  
} ; feX^~gM  
bAwl:l\`  
这个工作可以让宏来做: :I1_X  
T vtm`Yk\  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ +jP~s  
template < typename T1, typename T2 > \ p$E8Bn%[  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; 7~1IO|4t  
以后可以直接用 atF?OP|{,w  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) q| .dez'  
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 TDtAmk  
(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。。。) +q<B.XxkA  
MJ{%4S{K,p  
1.U`D\7mb  
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 c#/H:?q?a  
V5`^Y=X(%  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > &M />tE Z)  
class unary_op : public Rettype P\nC?!Q%c  
  { "xJ0 vlw  
    Left l; %9v@0}5V  
public : <Fz~7WVd  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} (C;I*cv  
HQP}w%8x  
template < typename T >  vZj`|  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ,u9M<B<F  
      { 3< Od0J  
      return FuncType::execute(l(t)); ~lAKJs#{  
    } %@"!8Y(j  
"&.S&=FlI  
    template < typename T1, typename T2 > _~u2: yl (  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const )!BsF'uVQ  
      { bi4f]^hQz  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); !p/%lU65  
    } Vr[czfROz'  
} ; M$4[)6Y  
pCh2SQ(Q>  
]i<[d ,  
同样还可以申明一个binary_op e=vsuqGT  
gKz(=  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > L"jY+{oLIJ  
class binary_op : public Rettype XW{>-PBg:  
  { Q6gt+FKU9  
    Left l; bHLT}x/Gw  
Right r; @yd4$Mv8%  
public : t\P<X^d%  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} "tFxhKf  
<JMcIV837  
template < typename T > css64WX^0c  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const E%oY7.~-  
      { p'7*6bj1  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); eW5SFY.  
    } h$eEn l}  
(C4fG@n  
    template < typename T1, typename T2 > 3(TsgP >`  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const Y!iZW  
      { }_=eT]  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); @36u8pE  
    } V%$/#sza  
} ; ;XM{o:1Y[  
F}Vr:~  
2'=T[<nNB  
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 ctE\ q  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 uqz]J$  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) SBA?^T  
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。 g&/T*L  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! aQ :5d3m0  
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。。。 y.KO :P?5{  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 rZ8`sIWQt  
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) PkI:*\R  
下面是修改过的unary_op ca+5=+X7  
F:x [  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > ;a:[8Yi  
class unary_op k)EX(T\  
  { boDt`2=  
Left l; ]_N|L|]M  
  >/|q:b^2r  
public : )GHq/:1W  
p K0"%eA  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} E>l~-PaZY  
`OSN\"\ad  
template < typename T > @S|XGf  
  struct result_1 ,v"YqD+GC5  
  { -GxaV #{  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; UFMA:o,  
} ; |1j["u1  
X&kp;W  
template < typename T1, typename T2 > 1I:+MBGin  
  struct result_2 vN;mP d~g  
  { P&f7@MOV.P  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; ~@}Bi@*  
} ; %7|9sQ:  
Ofs <EQ  
template < typename T1, typename T2 > Yw- G'  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const (!:,+*YY  
  { hIT+gnhh  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); &q9T9A OS  
} vam;4vyu  
|p,P46I  
template < typename T > \.-bZ$  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const FYpzQ6s~  
  { q#%xro>m  
  return OpClass::execute(lt(t)); ZP(f3X@  
} `x*Pof!Io  
tS6qWtE  
} ; wfH^<jY)E  
a^I\ /&aw'  
aht[4(XH5  
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 cz8T  
好啦,现在才真正完美了。 p^w;kN  
现在在picker里面就可以这么添加了: lN Yt`xp  
JJN.ugT}1  
template < typename Right > M<v%CawS  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const t7aefV&_,  
  { HMNLa*CL'  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); 2fL;-\!y(  
} 'DCTc&J['  
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。 %iQD /iT5  
8)_XJ"9)G  
JxM]9<a=4  
MDnua  
=c\>(2D  
十. bind (,0(   
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。 GBPo8L"9  
先来分析一下一段例子 FOE4>zE  
<eWf<  
^'PWI{ O  
int foo( int x, int y) { return x - y;} v bZ}Z3f_  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 b0Ps5G\ u  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 3`DQo%<  
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。 g,!L$,/F  
我们来写个简单的。 VAHh~Q6 ;e  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: \"P%`  C  
对于函数对象类的版本: V2wb%;q  
sBT2j~jhJ  
template < typename Func > [M=7M}f;  
struct functor_trait ig/xv  
  { cK(C&NK  
typedef typename Func::result_type result_type; GjvOM y  
} ; N 5lDS  
对于无参数函数的版本: Pd_U7&w,5  
8}O lL,fP  
template < typename Ret > at,XB.}Z]  
struct functor_trait < Ret ( * )() > 4O^xY 6m  
  { 8;JWK3Gv  
typedef Ret result_type; '-Vt|O_Q  
} ; hcsP2 0s  
对于单参数函数的版本: *`5.|{<j{  
A P?R"%  
template < typename Ret, typename V1 > D2Kp|F;  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > tEvut=k'  
  { *0Skd  
typedef Ret result_type; 12b(A+M   
} ; r@H /kD  
对于双参数函数的版本: "#2a8#  
nFHUy9q  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > ^ B fC  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > )q8pk2  
  { K0|FY=#2y  
typedef Ret result_type; d:C'H8  
} ; #A JDWelD  
等等。。。 RbOUfD(J4  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy }C"%p8=HM  
V^bwXr4f  
template < typename Func > I-]?"Q7Jz  
struct func_return .ypL=~Rp  
  { $9_xGfx}  
template < typename T > $ r@zs'N  
  struct result_1 6]WAUK%h  
  { 98IJu  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; -b9\=U[  
} ; @=}0`bE  
l<58A7  
template < typename T1, typename T2 > he;dq)-e9  
  struct result_2 +V ;l6D  
  { 61C7.EZZ;  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; 4DI8s4fi  
} ; 2*;~S4 4  
} ; H)kwQRfu  
9<6;Hr,>G  
q376m-+  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 un mJbY;t  
O:;w3u7;u  
template < typename Func, typename aPicker > c_$=-Khk  
class binder_1 l *(8i ^  
  { K_|k3^xx"  
Func fn; NX*Q F+  
aPicker pk; %S960  
public : t&C1Oo}=3  
_7Ju  
template < typename T > ] vHF~|/-  
  struct result_1 > PRFWO  
  { JE "x  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; q$d>(vb q  
} ; AUG#_HE]k  
[6Izlh+D  
template < typename T1, typename T2 > BO?%'\  
  struct result_2 gV's=cQ  
  { =7=]{Cx[  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; _aSxc)?  
} ; EHJ.T~X  
:%=Xm   
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} Ko<:Z)PS  
b|:YIXml  
template < typename T > PJ|P1O36a  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const T4Uev*A  
  { lgL%u K)  
  return fn(pk(t)); lfow1WRF  
} IVY]EkEG~  
template < typename T1, typename T2 > 2*& ^v  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const Q~ w|#  
  { rH Lm\3  
  return fn(pk(t1, t2)); tCH!my_  
} F0TB<1  
} ; -=Q*Ml#I  
m.rmM`  
z2~ til  
一目了然不是么? eF$x1|  
最后实现bind L~OvY  
m=:9+z  
?dg [:1R}  
template < typename Func, typename aPicker > }j)e6>K])  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) jvL[ JI,b  
  { EI%89i`3^  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); IM'r8 V  
} U?Zq6_M&  
+mj y<~\  
2个以上参数的bind可以同理实现。 4xje$/_d  
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。 7>%8eEc  
*L^,|   
十一. phoenix g*_&  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: |0b`fOS  
Xl#ggub?  
for_each(v.begin(), v.end(), aB&&YlR=n<  
( IOmfF[  
do_ uo 8YP<q  
[ gR;i(81U  
  cout << _1 <<   " , " R&k<AZ  
] yNBfUj -L  
.while_( -- _1), {4Cmu;u  
cout << var( " \n " ) ^hM4j{|&M  
) ,#9PxwrO  
); z Rr*7G  
aX'*pK/-  
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: `Ggbi4),  
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 3F2w-+L  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 hRhe& ,v  
那么我们就照着这个思路来实现吧: $'M!HJxb  
 x'<X!gw  
^u ~Q/ 4  
template < typename Cond, typename Actor > hz@bW2S.  
class do_while /y}xX  
  { oap4rHk}  
Cond cd; -FaJ^CN~  
Actor act; e(t\g^X  
public : h S&R(m  
template < typename T > aqk!T%fg  
  struct result_1 k5pN  
  { #@Jq~$N|  
  typedef int result_type; tG a8W  
} ; cVF "!.  
&Z%?!.4j@  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} `[ir}+S  
T_4/C2  
template < typename T >  2JBR)P  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const fNFY$:4X  
  { "4{r6[dn  
  do pv|G^,>#  
    { 4.t-i5  
  act(t); H/M@t\$Dc  
  } 3[*}4}k9  
  while (cd(t)); .$vK&k  
  return   0 ; Q\Vgl(;lX  
} =UWI9M*sz  
} ; Cw&KVw*  
\'O"~W  
=t?F6)Q  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). UkFC~17P  
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。 $IpccZpA  
其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。 .7X^YKR  
因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。 j0q&&9/Jj  
下面就是产生这个functor的类: o }m3y  
cw <l{A  
h/Y'<:  
template < typename Actor > b&U62iq  
class do_while_actor ^U/O !GK  
  { do'GlU oMC  
Actor act; !j-Z Lq:;  
public : ;!Fn1|)  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} G' 1'/  
cH2K )~  
template < typename Cond > 1< ?4\?j  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; =?8@#]G+  
} ; C;yZ  
Zv{'MIv&v  
&UFZS94@r  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 :g/tZd$G5  
最后,是那个do_ {P-):  
\Vk:93OH21  
UPGtj"2v-  
class do_while_invoker 'Pbr v  
  { BnY&f  
public : |I=T @1_D  
template < typename Actor > m]&SNz=  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const o4WDh@d5S  
  { * v#o  
  return do_while_actor < Actor > (act); @2#lI  
} izR"+v  
} do_; # f\rt   
vP,n(reM  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? !VzC&>'v^9  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 J .<F"r>  
最后来说说怎么处理break和continue 2fS:- 8N  
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。 9- # R)4_  
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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