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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda JK/gq}c  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 ppP0W `p  
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, yrF"`/zv6|  
SSAf<44e  
^H(,^cVN  
^vY[d]R _\  
  class filler +%~/~1  
  { 61@;3yV  
public : pBxyq"z  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} W5^<4Ya!  
} ; ${F4x"x  
+F4SU(T  
q`0wG3  
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: 4Zn"K}q  
.N>Th/K8  
,J4rKGG  
W\pO`FL  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); m<e_Z~^G  
~PtIq.BY  
@2;/-,4O  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 fP KFU  
bzWWW^kNL  
%B~@wcI)W  
~-tKMc).X  
二. 战前分析 lDX\"Fq  
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。 _/5#A+ ?  
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 SjL&\),  
?/1Eu47  
K(3_1*e  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); )j+G4  
  /* --------------------------------------------- */ 8W2oGL6  
vector < int *> vp( 10 ); /wX5>^  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); Rn_FYP  
/* --------------------------------------------- */ BW x=Q  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); 6%B)  
/* --------------------------------------------- */ ):-Ub4A\  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); *A ([1l&]i  
  /* --------------------------------------------- */ wj2z?0}o  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); (Zoopkxw  
/* --------------------------------------------- */ P;U(2;9 N  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); )Y &RMYy  
I /z`)  
GO]5~ 4k  
5L y Wg2  
看了之后,我们可以思考一些问题: v+vM:At4  
1._1, _2是什么? ku5vaP(  
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。 sKwUY{u\M  
2._1 = 1是在做什么? [:(hqi!  
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。 T&nIH[}v  
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。 ".7\>8A#a  
8)ykXx/f@  
mlO\wn-F  
三. 动工 ?`/DFI'_G  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: WyU\,"  
%PlA9@:IZ  
[T(`+ #f  
O8k+R@  
template < typename T > FaLc*CU  
class assignment s4[PwD  
  { A&S n^mw  
T value; yi;pn Z  
public : *6aIDFNl  
assignment( const T & v) : value(v) {} \P;2s<6i\  
template < typename T2 > jdX *  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } )wNcz~ Y  
} ; aP[oLk$'Z  
K"jS,a?s 6  
Z</57w#-7  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 wE3fKG.  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment LUzn7FZk  
2GxkOch  
*t300`x  
0=k  
  class holder 1 \Z/}FT  
  { E1D0 un  
public : /8wfI_P>M"  
template < typename T > X$*]$Ge>  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const K/0Wp %  
  { L./{^)  
  return assignment < T > (t); ML.|\:r*  
} ]P >c{  
} ; 0{(5J,/BF  
oTg 'N  
k] A(nr  
由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上: l\WN  
 a"D'QqtH  
  static holder _1; T|-llhJ8  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 >BZ,g!N,J}  
}`y%*--  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); xEg@Y"NQ  
而不用手动写一个函数对象。 k\X yR4r  
8RT<?I^5  
Gdz*   
p$}/~5b}4  
四. 问题分析 zvn3i5z  
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。 l:~/%=  
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。 jAdZS\?w  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 9t!Agxm  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 !j/54,  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 -TS5g1  
LKBh{X0%(  
五. 问题1:一致性 mNOx e  
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?| uann'ho?q  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 4BZ7R,m#.  
[r1dgwh8  
struct holder c8Nl$|B  
  { Nw '$r  
  // Q^8/"aV\  
  template < typename T > 8@/MrEOW#  
T &   operator ()( const T & r) const FXul u6"SX  
  { Fl!D2jnN  
  return (T & )r; &88c@Ksn  
} 2U3e!V  
} ; eV"s5X[$  
(}rBnD  
这样的话assignment也必须相应改动: Sd/7#  
vxS4YRb  
template < typename Left, typename Right > 2({|LQqk  
class assignment P#}vi$dZ  
  { [#(',~lN7  
Left l; rv c%[HfW;  
Right r; 1DlXsup&?#  
public : =7[}:haB{  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} 2BiFP||  
template < typename T2 > S`Z[MNY  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } NA$%Up  
} ; ipE|)Ns  
rX0 ?m:&m  
同时,holder的operator=也需要改动: R'pfA B|!  
M+I9k;N6&  
template < typename T > ,/&|:PkS  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const JNo[<SZb  
  { ^<_rE-k  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); CjEzsjqe<I  
} ' g d=\gV  
UOyM=#ipY  
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。 J%lrXm(l{  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 ^r,0aNzAs  
97/ 4J  
return l(rhs) = r; EQQ@nW{;  
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。 xd\ml 37~  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: L)qUBp@MW  
J50n E~  
template < typename Tp > { <1uV']x  
class constant_t E;, __  
  { z4(`>z2a  
  const Tp t; S$gLL kD1  
public : -hq^';,  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} 7yjun|Lt}X  
template < typename T > Sk-Q 4D^  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const 3Kc9*]D  
  { y\,,hs  
  return t; ~NB|BwAh  
} CM7NdK?I  
} ; \58bz<u"  
U "r)C;5  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 i(;.Y  
下面就可以修改holder的operator=了 6uTC2ka[&R  
%`~+^{Wp  
template < typename T > rGrR;  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const G9Noch9 g  
  { 4Dy1M}7  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); @R<z=n"  
} W.%p{wB |  
8llXpe  
同时也要修改assignment的operator() NwdrJw9  
>I-rsw2  
template < typename T2 > &3J^z7kU  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } {jv+ J L"5  
现在代码看起来就很一致了。 ohs`[U=%~  
B`||4*  
六. 问题2:链式操作 ox_DEg7l  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 R"l6|9tmP  
其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。 B_D0yhh  
事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。 zeq")A  
比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。 @n=&muC}  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct vvs2:87zvJ  
6=qC/1,l  
template < typename T > X{(?p=]  
struct result_1 MPKrr  
  { YQyI{  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; `,]_r 4~ ~  
} ; K#'$_0.  
^I yYck'y+  
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: u'k+t`V&  
[LQOP3f  
template < typename T > vz|(KN[  
struct   ref ]O{i?tyX  
  { =qbN?a/?2  
typedef T & reference; VFMn"bYOB  
} ; 'p78^4'PL  
template < typename T > )Gk?x$pY@  
struct   ref < T &> vexF|'!}0#  
  { q[+ h ~)  
typedef T & reference; G B,O  
} ;  NEPK   
D>;_R HK  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: "shX~zd5  
WnOvU<Z <  
template < typename T > 'Z:wEt!  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const KFRf5^%  
  { J"@X>n  
  return l(t) = r(t); {$5g29  
} rA^=;?7Q  
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。 ?6>*mdpl  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 4q:8<*W=  
J}+N\V~  
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 G9V2(P  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: ?3qp?ea  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 UbGnU_}  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 XR 3 dG:  
最后的布局是: >I<}:=   
                Add ]N;n q  
              /   \ mq:WBSsV  
            Divide   5 US=K}B=g  
            /   \ K :kb&W  
          _1     3 p_%,JD  
似乎一切都解决了?不。 SAj#+_db  
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。 cN FHbMd  
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。 B2*7H  
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~o"IQ  
WPrBK{B`o  
template < typename Right > E:k]Z  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const e igVT4  
Right & rt) const ^*+M9e9Z  
  { z@o6[g/*Q  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); -T i<H9OV  
} xWqV~NnE  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 :475FPy]  
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。 <}h <By)  
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。 tN_=&|{WE4  
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。 tIV{uVM[|D  
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。 =tY%`e  
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? lkly2|wA  
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: BlZB8KI~  
~c] q:pU2  
template < class Action > jIwN,H1$-  
class picker : public Action _Pa@%/  
  { tw =A] a*  
public : k.2GIc:5  
picker( const Action & act) : Action(act) {} 9;uH}j8sE  
  // all the operator overloaded ),y`Iw  
} ; m #G,m  
ssS"X@VZ \  
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。 BOR$R}q  
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: -;ra(L`  
[s\8@5?E  
template < typename Right > c0HPS9N\  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const tCoE4Ed  
  { p&u\gSo  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); =cb!2%?}  
} wq,&0P-v  
7cWeB5 e?O  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > [i.c;'Wy/  
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。 W`c$2KS?DO  
N 3O!8A_  
template < typename T >   struct picker_maker _?y3&4N)  
  { \ltS~E uWU  
typedef picker < constant_t < T >   > result; xLLTp7b(  
} ; 'p\&Mc_Gu  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > Cg%Owe/E?0  
  { ki}Li*)7  
typedef picker < T > result; Y~Vc|zM^(  
} ; |pbetA4&  
_(~LXk^C  
下面总的结构就有了: &cTOrG  
functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。 lZe-A/E  
picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。 9o6[4Q}  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 GUD]sXSj  
至此链式操作完美实现。 W8u&5#$I  
?b'(39fj  
`8#xO{B1  
七. 问题3 S 1^t;{"  
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。 g.blDOmlc  
KHx;r@{<  
template < typename T1, typename T2 > O"kb*//  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ZR0 OqSp]  
  { 'vu]b#l3  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); ZZwIB3sNhf  
} J%B/(v`  
V@s93kh  
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: ,)!%^ ~v  
ntB#2S  
template < typename T1, typename T2 > k h*WpX  
struct result_2 +4Wl  
  { m8x?`Gw~jw  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; %K8YZc(&  
} ; a5O$he  
0H.bRk/P+  
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? kka{u[ruA  
这个差事就留给了holder自己。 $;} @2U   
    4M|C>My  
. XbDb  
template < int Order > fF>hca>  
class holder; i92Z`jiR  
template <> ]B8iQr-!  
class holder < 1 > 8''1H<f  
  { E BoC,{R#  
public : | 2<zYY  
template < typename T > "'+C%  
  struct result_1 iRcac[uV  
  { C`3 XOth  
  typedef T & result; ^jdtp  
} ; \*BRFUAc  
template < typename T1, typename T2 > I(3~BOUn_  
  struct result_2 |; mET  
  { Pg`+Q^^6S  
  typedef T1 & result; UM`$aPz  
} ; s?;V!t  
template < typename T > 23K#9!3  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const `s\[X-j]  
  { O'^AbO=,  
  return (T & )r; /NR*<,c%  
} "R-j  
template < typename T1, typename T2 > Xt:j~cVA  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const $Jn.rX0}$  
  { 5 ';[|f  
  return (T1 & )r1; EG &me  
}  tj8o6N#  
} ; .wWf#bB  
hBcklI  
template <> s(s_v ?k  
class holder < 2 > &gC)%*I 4  
  { P@n rcgM.  
public : rW~G'  
template < typename T > 'Cz]p~oF  
  struct result_1 <; Td8O89_  
  { i?#U>0!  
  typedef T & result; wa&:86~l?  
} ; prIJjy-F  
template < typename T1, typename T2 > zH~g5xgh  
  struct result_2 8F)9.s,*  
  { ntL%&wY  
  typedef T2 & result; i1b3>H*3  
} ; /z)8k4  
template < typename T > +, rm  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const |qf9-36   
  { i !SN"SY  
  return (T & )r; z|S4\Ae  
} xBw ua;  
template < typename T1, typename T2 > Nii5},  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const NB(  GE  
  { `sRys oW  
  return (T2 & )r2; OQyZ'  
} :4"b(L  
} ;  M[R'  
1JI7P?\B  
WS@8Z0@RD  
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> >。 ZQ_~ L!ot  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: dGR #l)  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: IY(;:#l  
:ZM=P3QZ  
return l(i, j) = r(i, j); @Hp=xC9V  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) + J}h  
1py >[II@  
  return ( int & )i; %.{xo.`a[  
  return ( int & )j; |l?*' =  
最后执行i = j; k9&pX8#  
可见,参数被正确的选择了。 mT1Q7ta*P  
n{c-3w.uD  
k.H4Mf(4  
f{]W*!VV-  
GMob&0l8_  
八. 中期总结 )f%Q7  
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: *NI hYg6  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 xT+@0?|F  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 +2s][^-KV  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor z}7U>y6`  
E `%*lGu_  
P$`k* v  
f{D~ZC.*  
kAoh#8=  
*AYjMCo  
九. 简化 %Vsg4DRy  
很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。 ?T[K{t;~jo  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 L i`OaP$  
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: F;Ubdxwwl  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 `{S4_'  
  +-*/&|^等 E0Kt4%b  
2. 返回引用。 _eaK:EW  
  =,各种复合赋值等 ]=]`Mnuxb  
3. 返回固定类型。 `S=4cSH(  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) 9z?B@;lMc  
4. 原样返回。 FzFP 0  
  operator, FOX0  
5. 返回解引用的类型。 v,c:cKj  
  operator*(单目) `%0k\,}V  
6. 返回地址。 8uetv  
  operator&(单目) 2fdC @V  
7. 下表访问返回类型。 0a v2w5>af  
  operator[] Vdf~rV  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 e= _7Q.cn  
  operator<<和operator>> |\q@XCGei  
9 J~KM=p  
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。 G\S_e7$ /  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: rJcZ a#  
Q .cL1uHc  
template < typename Left > iA+zZVwO  
struct value_return }cI _$  
  { A4VV y~sd  
template < typename T > zLVk7u{e  
  struct result_1 1Q??R }  
  { +0n,>eDjg^  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; d7L|yeb"  
} ; C;rK16cn  
xo(3<1mD  
template < typename T1, typename T2 > p/&s-G F  
  struct result_2 ,6^V)F  
  { e&XJK*Wf   
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; %0Ke4c  
} ; T9Pu V  
} ; ? `#  
WLN;LT  
zB)wY KwZ  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait nA XWbavY  
@?<1~/sfL  
下面我们来剥离functor中的operator() 7.1FRxS  
首先operator里面的代码全是下面的形式: )m$i``*<  
C]%}L%,  
return l(t) op r(t) a/p /<  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) r1Cq8vD*m  
return op l(t) (C8r^m|A  
return op l(t1, t2) $T}Dn[.  
return l(t) op 'fY( Vm  
return l(t1, t2) op KH76Vts  
return l(t)[r(t)] WEugm603  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] ,[ M^rv  
e5.sqft  
很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式: FKu^{'Y6E0  
单目: return f(l(t), r(t)); /hbdQm  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); Ng<oz*>U  
双目: return f(l(t)); H}&4#CQ'!  
return f(l(t1, t2)); -Mufo.Jz1o  
下面就是f的实现,以operator/为例 HpTX6}^  
nM&UdKf3  
struct meta_divide 's6hCs&|NV  
  { W2j@Q=YDS  
template < typename T1, typename T2 > I r;Z+}4>Y  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) 7W\aX*]  
  { m^ [VM&%  
  return t1 / t2; S?LUSb  
} iQ_^MzA  
} ; 7 `& NB]  
WCZeY?_^c  
这个工作可以让宏来做: sD`OHV:  
UG<`m]  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ v?(9ZY]  
template < typename T1, typename T2 > \ QDJ:LJz\  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; )Aa  h  
以后可以直接用 9Kd:7@U  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) 1q;r4$n  
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 b&Go'C{p  
(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。。。) 7F D.3/  
piKR*|F  
DFFB:<  
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 j*}2AI  
2w? 5vSv  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > Sk&l8"  
class unary_op : public Rettype # ^oF^!  
  { u9R:2ah&K  
    Left l; `h|>;u   
public : T hLR<\  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} uA2-&smw  
Q.Ljz Z  
template < typename T > 5uufpvah  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const o|0QstSCl  
      { `OmYz{*r  
      return FuncType::execute(l(t)); Um'r6ty  
    } !~~j&+hK\  
M~&X?/8  
    template < typename T1, typename T2 > E)7ODRVbl  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 'uOzC"_yF  
      { +O,h<* y  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); &,B91H*#  
    } .}l&lj@#  
} ; !HP/`R  
~NtAr1  
{b6g!sE  
同样还可以申明一个binary_op dECH/vJ^  
cWA$O*A  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > t846:Z%[  
class binary_op : public Rettype Ut xe  
  { "gPAxt  
    Left l; 5{&<X.jv  
Right r; axW4 cS ?  
public : Qb;5:U/x  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} nE)|6  
yNb :zoT  
template < typename T > %g>{m2o  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const >%D=#}8l@  
      { xf.2Ig  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); #`0iN+qh  
    } -^JGa{9*  
=!`\=!y  
    template < typename T1, typename T2 > O<x53MN^  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const Mwdw7MZ"S  
      { a;A&>Ei}  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); ^8V cm*  
    } ^<e"OV  
} ; \JLiA>@@  
[i'\d}  
L^`oJ9k!  
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 diLjUC`69  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 A_t<SG5  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) 2Z-BZuK6p  
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。 iK"j@1|  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! T'*.LpNP,  
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。。。 uxto:6),P<  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 vR?L/G^.  
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) 6wWA(![w"  
下面是修改过的unary_op 1?(mE7H#  
Oed&B  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > Lh &L5p7  
class unary_op ~P5!VNJ;r  
  { n^/,>7J   
Left l; F|V co]"S1  
  b>%I=H%g  
public : UY **3MK  
O'."ca]:5  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} <MN+2^ed&  
XEZ6%Q_  
template < typename T > Iw"?%k\U  
  struct result_1 2597#O  
  { t:M({|m Y  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; y|KDh'Y  
} ; xuelo0h,  
:;" 3k64  
template < typename T1, typename T2 > cQPH le2  
  struct result_2 CSU>nIE0  
  { CWkm\=  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; !wrl.A/P  
} ; Dz)bP{iq"  
oRu S_X  
template < typename T1, typename T2 > A|>a Gy  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 3iWLo Qm  
  { c_^H;~^rL  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); `p^M\!h*O  
} qrX6FI  
o7 !@WOeZ3  
template < typename T > ,iPkx(  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const GZ'hj_2%<  
  { 72-@!Z0e  
  return OpClass::execute(lt(t)); `hlyN]L  
} z|P& 8#txM  
wU#Q>ut'%  
} ; m Xw1%w[*  
!9)*.9[8  
n? s4"N6  
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 {8jG6  
好啦,现在才真正完美了。 w#b~R^U  
现在在picker里面就可以这么添加了: 1<R \V  
w-nkf M~  
template < typename Right > |J}~a8o  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const 5 ?vIkf  
  { Ar'5kPzY>  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); I3s}t$`y(  
} {{DW P-v4  
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。 d'-^ VxO0  
3 oWCQ  
Vr0RdO  
b`:Eo+p   
f:utw T  
十. bind |R[m&uOib  
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。 ?y04g u6p  
先来分析一下一段例子 N]=.I   
q5RLIstQ\  
"1#,d#Q$  
int foo( int x, int y) { return x - y;} RZ.5:v6  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 7I.[1V`  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 6% ,Q  
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。 oD}I{&=wa  
我们来写个简单的。 tIvtiN6[|l  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: dvj`%?=  
对于函数对象类的版本: 54)}^ftY^  
`H|g~7KD&  
template < typename Func > &`%C'KZ  
struct functor_trait  :D/R  
  { *LhR$(F(  
typedef typename Func::result_type result_type; (HJ60Hj  
} ; 5y~[2jB:  
对于无参数函数的版本: 2Vi[qS^  
><DE1tG  
template < typename Ret > N!va12  
struct functor_trait < Ret ( * )() > %q!nTG U~  
  { e'?(`yW>  
typedef Ret result_type; GS^4t mc  
} ; oy |@m|J  
对于单参数函数的版本: ~>EVI=?  
"h#=ctCx"  
template < typename Ret, typename V1 > ':[y]ep(~|  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > WgL! @g  
  { r#j*vO '  
typedef Ret result_type; c*W$wr  
} ; 1hN! 2Y:  
对于双参数函数的版本: {%$=^XO  
5Tu.2.)N  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > _\<M58/z  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > Ylf4q/-  
  { WV% KoM,%  
typedef Ret result_type; =sm(Z ;"  
} ; )Qc$UI8L  
等等。。。 ?\yo~=N^  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy $OO[C={v[  
E0|aI4S4  
template < typename Func > }0TY  
struct func_return ~Mx fud  
  { %|I|Mc  
template < typename T > wVVe L$28  
  struct result_1 Gg+>_b{S5T  
  { GB=q}@&8p  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; : )z_q!$j  
} ; : ?V;  
3,[2-obmi  
template < typename T1, typename T2 > `#]\Wnp~y  
  struct result_2 |bk*Lgkzw  
  { i~;8'>:|,M  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; S;NXOsSu  
} ; |); >wV"  
} ; = `^jz}  
LWI~m2  
>g[W@FhT'k  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 "Wm~\)t(  
2 zy^(%a  
template < typename Func, typename aPicker > (TE2t7ab|M  
class binder_1  UyQn onS  
  { VPHCPGrk  
Func fn; #^ 9;<@M  
aPicker pk; 8syo_sC |  
public : e-VL U;  
-db+Y:xUZ  
template < typename T > c&++[  
  struct result_1 #jX>FXo  
  { ~K9U0ypH  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; p[b\x_0%c  
} ; Q-F9oZ*0  
$c}0L0  
template < typename T1, typename T2 > "" U_|JH-  
  struct result_2 Cu:Zn%  
  { Al|7Y/  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; z m'jk D|  
} ; aM~fRra7  
L3AwL)I   
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} k 3 l  
jO 55<s94  
template < typename T > HhvG#Sam!  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const u3vmC:bV  
  { vNC0M:p,  
  return fn(pk(t)); f[b YjIX  
} T Rw6$CR  
template < typename T1, typename T2 > 6<Z: Xw  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const C~qhwwh  
  { {0 ~0  
  return fn(pk(t1, t2)); c*dww  
} 9#<Og>t2y  
} ; 5-^%\?,x  
8-:k@W  
zc+;VtP|8  
一目了然不是么? >A&@Wp1  
最后实现bind F-^HN%  
`VtwKt*  
<+gl"lG  
template < typename Func, typename aPicker > ` a>vPW  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) v=tj.Vg  
  { U[b;#Y1X  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); 4MJzx9#  
} (x qA.(F  
Jj:6 c  
2个以上参数的bind可以同理实现。 \w^QHX1+  
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。 FRFAWK<  
au|^V^m  
十一. phoenix 9Yyg}l:  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: K;[%S  
#[y<h3f]  
for_each(v.begin(), v.end(), /y)"j#-eW  
( hX m} d\  
do_ b`W*vduf  
[ N@6OQ:,[F  
  cout << _1 <<   " , " `{F~'t['  
] V:BX"$ J1  
.while_( -- _1), .dT;T%3fO  
cout << var( " \n " ) nKB&|!  
) t i^v%+r1  
); ( 'n8=J  
E[.tQ|C  
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: br  Z, 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 /;AZ/Ocy!  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 V<4+g/  
那么我们就照着这个思路来实现吧: i ,pN1_-  
O[)]dD&'  
PgLS\_B  
template < typename Cond, typename Actor > "F$o!Vk  
class do_while [fi'=Cb  
  { `uh@iD'KI  
Cond cd; |<-F|v9og  
Actor act; *xg`Kwl5Kl  
public : zN+* R;Ds  
template < typename T > =kh>s$We  
  struct result_1 >:E* 7  
  { f&}A!uLe4x  
  typedef int result_type; &3Z. #*  
} ; &4Con%YU[  
HI\f>U  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} *fi;ZUPW3  
P%sO(_PuT  
template < typename T > $[iT~B$  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ]A72) 1  
  { ^qO=~U!{  
  do !UoU#YU  
    { Zknewv*sS4  
  act(t); C$LRY~ \  
  } 6_<s=nTX  
  while (cd(t)); c~UAr k S  
  return   0 ; 6WN(22Io  
} C`n9/[,#  
} ; 96pk[5lj{?  
]}[Yf  
q|o |/O-{  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). Y/,$Y]%g  
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。 b"M`@';+  
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。 eh:}X}c=J]  
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。 y168K[p  
下面就是产生这个functor的类: :X1cA3c!  
t {SMSp  
Y^6[[vaj2  
template < typename Actor > T5S g2a1&  
class do_while_actor xN3 [Kp  
  { $iqi:vY  
Actor act; %gu$_S  
public : ) p<fL  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} qX{X4b$  
?#m<\]S<  
template < typename Cond > AL]h|)6QpC  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; ZP6x  
} ; 'Z.OF5|eGT  
aLKMDiT  
v0`qMBr1y  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 h zZ-$IX X  
最后,是那个do_ cc41b*ci$  
R6q4 ["  
z0 2}&^Zzk  
class do_while_invoker /&$"}Z6z  
  { TTZ['HP oI  
public : 1a&/Zlr  
template < typename Actor > kxm:g)`=[  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const @1v3-n=  
  { &^&$!Xmu9  
  return do_while_actor < Actor > (act); Y  .  
} ,$h(fM8GC  
} do_; =!(*5\IM  
X_u@D;$  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? ;h9-}F  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 r+{d!CHq}  
最后来说说怎么处理break和continue )C>}"#J>  
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。 ZU-4})7uSB  
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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