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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda HbP!KVHyk1  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 ;%tF58&  
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, T91moRv  
@36u8pE  
z [`@}}Q  
Zo1,1O  
  class filler ;XM{o:1Y[  
  { "&Po,AWa  
public : 2'=T[<nNB  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} s3 7'&K  
} ; Z{&cuo.@<]  
T~Q JO0  
24 1*!  
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: c'/l,k  
C8FB:JNJV  
U9b?i$  
~4"qV_M  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); Y0eE-5F,  
4pw6bK,s2\  
D %Xo&V[  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 quY:pqG38q  
ca+5=+X7  
 {o(j^@  
q, O$ %-70  
二. 战前分析 n; {76Q  
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。 YPHS 1E?  
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 LL:_L<  
k)EX(T\  
>EY3/Go>  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); boDt`2=  
  /* --------------------------------------------- */ }&_/PA0j  
vector < int *> vp( 10 ); ]_N|L|]M  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); ER,1(1]N  
/* --------------------------------------------- */ vWAL^?HUP  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); d!eYqM7-G  
/* --------------------------------------------- */ x.S3Zi}=  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); M4as  
  /* --------------------------------------------- */ ;!(<s,c#:  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); *z@>!8?  
/* --------------------------------------------- */ &b:1I 7Cp*  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); oq}'}`lw"  
!qG7V:6  
j]`PSl+w  
1I:+MBGin  
看了之后,我们可以思考一些问题: O%bEB g  
1._1, _2是什么? ](hE^\SC  
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。 KCs[/]  
2._1 = 1是在做什么? R17?eucZ  
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。 -B +4+&{T  
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。 yqPdl1{Qr=  
!r<pmr3f@7  
=E.wv  
三. 动工 @;"|@!l|  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: E>K!Vrh-L  
z<Nfm  
3W N@J6?  
q@{Bt{$x  
template < typename T > PUUwv_  
class assignment \kZ?  
  { Hl,W=2N  
T value; \.-bZ$  
public : 'tH_p  
assignment( const T & v) : value(v) {} ,y#Kv|R  
template < typename T2 > uLV#SQ=bZN  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } 1eF3`  
} ; z:wutqru  
x<ZJb  
LcTP #  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 BI%$c~wS  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment .:F%_dS D  
a!v1M2>  
xA$XT[D  
EFM5,gB.m  
  class holder 3ca (i/c  
  { yd d7I&$  
public : \| 8  
template < typename T > GBPo8L"9  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const RMdk:YvBg  
  { .(cw>7e3D  
  return assignment < T > (t); R\!2l |_  
} I=`U7Bis"  
} ; Fj2BnM3#  
,?^ p(w  
?Lk)gO^C  
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: \"P%`  C  
V2wb%;q  
  static holder _1; M/"I2m   
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 s Z].8.  
?67Y-\}  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); yb\_zE\  
而不用手动写一个函数对象。 n-tgX?1'  
Yi.N&&o  
+V{kb<P  
*nkoPVpC  
四. 问题分析 6a~|K-a6  
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。 inMA:x}cF1  
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。 W{ q U  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 !Wntd\w  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 n{ar gI8wF  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 m#| 9hMu  
A P?R"%  
五. 问题1:一致性 D2Kp|F;  
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?| tEvut=k'  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 ,l\- xSM  
Yg||{  
struct holder m[~y@7AK<  
  { 8;RUf~q?  
  // EE06h-ns  
  template < typename T > kTOzSiq  
T &   operator ()( const T & r) const y51e%n$  
  { I-]?"Q7Jz  
  return (T & )r; ?N*>*"  
} hj*pTuym  
} ; t%/&c::(6  
|4;Fd9q^m  
这样的话assignment也必须相应改动: U ]H#MiC!  
4DI8s4fi  
template < typename Left, typename Right > "c%0P"u  
class assignment 7rc0yB  
  { $w`x vX  
Left l; O:;w3u7;u  
Right r; /K@XzwM  
public : 8mvy\l EEH  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} %S960  
template < typename T2 >  dVtG/0  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } 99e.n0  
} ; /=nJRC3.  
AUG#_HE]k  
同时,holder的operator=也需要改动: 6jD=F ^jw  
vtg !8u4  
template < typename T > \h/H#j ZJ  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const v!~fs)cdE|  
  { !Iy_UfW  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); iy.p n  
} y&$A+peJ1  
UmP/h@8  
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。 F]O`3 e=!  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 nfbR P t  
:D5Rlfj  
return l(rhs) = r; w3ResQ   
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。 UERLtSQ  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: Ua: sye  
<44G]eb  
template < typename Tp > DMr\ TN  
class constant_t oWT3apGO  
  { n:?a$Ldgm  
  const Tp t; Z"xvh81P  
public : 2*& ^v  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} ,]F,Uu_H7  
template < typename T > W aRw05r  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const YoNDf39  
  { Jq-]7N%k/  
  return t; \;B iq`  
} y'q$ |  
} ; AO4U}?  
,?%Zc$\LW  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 b4 6~?*  
下面就可以修改holder的operator=了 +Mb.:_7'  
Rh{f5-  
template < typename T > eF$x1|  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const (mpNcOY<D  
  { z43M] P<  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); m=:9+z  
} 'o2Fa_|<#  
Dw.J2>uj  
同时也要修改assignment的operator() m+[Ux{$  
'rkdZ=x{  
template < typename T2 > Ax7[;|2  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } &K#M*B ,*p  
现在代码看起来就很一致了。 ~qKY) "gG  
%J?xRv!  
六. 问题2:链式操作 JX;G<lev  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 7>%8eEc  
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。 {%H'z$|{  
事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。 Xl#ggub?  
比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。 )7Wf@@R'F  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct 6A-|[(NS  
F^;ez/Gl  
template < typename T > 7Ovi{xd@  
struct result_1 tS=(}2Q  
  { .Yn_*L+4*  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; !l8PDjAE  
} ; FvjPdN/L?R  
dUZ ,m9u  
那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为: (hbyEQhF  
V**~m9f  
template < typename T > uy$e?{Jf  
struct   ref + =</&Tm  
  { /nA{#HY  
typedef T & reference; BQMpHSJ_  
} ; '\iCP1>+S  
template < typename T > "+G8d' %YV  
struct   ref < T &> E ~<JC"]  
  { 8<Av@9 *}  
typedef T & reference; Yc?*dUV  
} ; /h3RmUy   
aqk!T%fg  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: k5pN  
EaN6^S=  
template < typename T > DB}eA N/  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const 37o; ;  
  { `b$.%S8uj=  
  return l(t) = r(t); T_4/C2  
} /gP+N2o+}  
可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。  }.6[qk  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 S"H2 7  
KbeC"mi  
有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么 9\7en%(M  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: zTU0HR3A  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 'D1xh~  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 /j.9$H'y  
最后的布局是: N(yz k_~  
                Add +6+i!Sip  
              /   \ eJ-nKkg~a  
            Divide   5 C,4e"yynb  
            /   \ fz "Y CHe  
          _1     3 61U09s%\0  
似乎一切都解决了?不。 .Z *'d  
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。 N;`n@9BF  
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。 8Zd]wYO  
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: =T7.~W  
Y.p;1"  
template < typename Right > oEpFuWp%A  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const A.w.rVDD  
Right & rt) const qIT@g"%}t  
  { X"%gQ.1|{j  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); )9]PMA?u  
} o }m3y  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 vnuN6M{  
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。 5v*\Zr5ha  
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。 nX8v+:&}  
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。 AA>P`C$&M  
除了宏之外还可以用的方式就是继承。我们可以写一个类叫做picker,该类实现了所有的如上的产生函数。然后让所有的functor继承自它。 2D5StCF$O  
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? La[V$+Y  
正解,让picker做基类确实不是一个好主意。反过来,让picker继承functor却是一个不错的方法。下面是picker的声明: [Y`W  
FGzwhgy  
template < class Action > 0w7DsPdS  
class picker : public Action O;3>sLgc  
  { _lq`a\7e  
public : GTHt'[t@;  
picker( const Action & act) : Action(act) {} MF'JeM;H  
  // all the operator overloaded '~ 47)fN  
} ; @2i9n  
-mh3DhJ,  
Picker<T>继承自T,唯一的作用就是给T添加上了各种操作符的重载函数。 ;$Jo+#  
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: )t%b838l%  
Q+{n-? :  
template < typename Right > s5. CFA  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const 8eRLy/`gd  
  { x4O~q0>:Le  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); m]&SNz=  
} B33\?Yj)  
&7s.`  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > %a7$QF]  
使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。 -nwypu  
%"-5 <6d  
template < typename T >   struct picker_maker -'Mf\h 8  
  { _yT Ed"$  
typedef picker < constant_t < T >   > result; 2fS:- 8N  
} ; U $UIN#  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > CvdN"k  
  { $:^td/p J  
typedef picker < T > result; ,]D,P  
} ; 6S{l' !s'  
@(lh%@hO  
下面总的结构就有了: d_P` qA  
functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。 u%!@(eKM-  
picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。 E*lxVua  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 H,NF;QPPC  
至此链式操作完美实现。 lLIA w$  
%}T6]S)%u  
y)<q /  
七. 问题3 v` r:=K  
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。 w2'5#`m  
5-A\9UC*@  
template < typename T1, typename T2 > & nK<:^n  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ./~(7o$  
  { y_[vr:s5pG  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); S|}L&A  
}  AOx[  
" Yy n/  
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: t`QENXA}  
Bbp|!+KP{(  
template < typename T1, typename T2 > TsZ@  
struct result_2 i@'dH3-kO  
  { S]{oPc[7  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; K> e7pu  
} ; ;n},"&  
W{aY}`  
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? |f##5fB  
这个差事就留给了holder自己。 M3Kfd  
    {GUF;V ^  
j+YJbL v  
template < int Order > ,z?':TZ  
class holder; A2Tw<&Tw(  
template <> wyG;8I  
class holder < 1 > :Tq~8!s  
  { [ /ZO q  
public : :hA#m[  
template < typename T > ~)'k 9?0  
  struct result_1 rM "l@3hP  
  { c[e}w+ uB  
  typedef T & result; 1:wQ.T  
} ; i6N',&jFU  
template < typename T1, typename T2 > -$@h1Y  
  struct result_2 L0]_X#s>#  
  { . ]M"# \  
  typedef T1 & result; P|> ~_$W  
} ; ^C%<l( b  
template < typename T > mV m Gg,  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const J8~haim  
  { B?wq=DoG  
  return (T & )r; We z 5N  
} =Runf +}  
template < typename T1, typename T2 > Aa]"   
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const /L#?zSt  
  { "I TIhnE  
  return (T1 & )r1; Ct|A:/z(  
} `,0}ZzaV&  
} ; 'W#D(l9nI  
 LIdF 0  
template <> Np)lIGE  
class holder < 2 > =qIyqbXz  
  { }&3 ~|kP~O  
public : E!AE4B1bd  
template < typename T > Cls%M5MH  
  struct result_1 #D|p2L$  
  { Xx(T">]vJ  
  typedef T & result; { BHO/q3  
} ; =rK+eG#,  
template < typename T1, typename T2 > 8.~kK<)!  
  struct result_2 D sWS Gb  
  { o`RKXfCq  
  typedef T2 & result; fxIf|9Qi`  
} ; wvPk:1wD5  
template < typename T > yiI1x*^  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const 3yXY.>'  
  { {}Za_(Y,]  
  return (T & )r; t()c=8qF|u  
} g zg_>2Sj  
template < typename T1, typename T2 > V470C@  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const "g#i'"qnW  
  { "wHFN>5B  
  return (T2 & )r2; ~3 bPIg7D  
} E+JqWR5  
} ; :/Qq@]O>  
?pZOeqqu$  
]g&TKm  
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> >。 ! v0LBe4  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: >dG[G>  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: C>w|a  
= 9]~ yt  
return l(i, j) = r(i, j); )>- =R5ZV  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) \'bzt"f$j  
O0y_Lm\  
  return ( int & )i; m9Hit8f@Q  
  return ( int & )j; >e"#'K0?\  
最后执行i = j; F@:'J\I}:  
可见,参数被正确的选择了。 DDH:)=;z  
nj53G67y  
U`m54f@U  
'6Q =#:mc\  
C73 kJa  
八. 中期总结 ?1eK#Z.  
目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事: Ue~CwFOc  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 >oe]$r  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 ^a1^\X.~  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor ^ovR7+V  
Y.r+wc]  
`$C n~dT  
8pgEix/M5o  
,WB{i^TD  
(*)hD(C5  
九. 简化 hfy_3}_  
很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。 b%/ 1$>_  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 /~f'}]W  
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: NTI+  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 }~e%J(  
  +-*/&|^等 %-0t?/>  
2. 返回引用。 )%@J=&G8TT  
  =,各种复合赋值等 /RC7"QzL  
3. 返回固定类型。 >&5DsV.B  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) ]wG{!0pl  
4. 原样返回。 NPe%F+X  
  operator, 4Wm@W E  
5. 返回解引用的类型。 Tyf`j,=  
  operator*(单目) Eg3q!J&Z  
6. 返回地址。 :zF,A,)  
  operator&(单目) 'y3!fN =h  
7. 下表访问返回类型。 vOpK Np  
  operator[] .=jay{  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 %Qdn  
  operator<<和operator>> 7{I0s;R  
/CG"]!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。 ;x@~A^<el  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: uGEfIy 2  
exUu7& *:  
template < typename Left > xjj6WED  
struct value_return ?oHpFlj  
  { eM?I$ePTN  
template < typename T > <3C*Z"aQ>|  
  struct result_1 ^qD$z=z-  
  { cq/$N  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; Y\?"WGL)p  
} ; FE|JHh$  
@wNG{Stj  
template < typename T1, typename T2 > 6MMOf\   
  struct result_2 OA"q[s  
  { JHTSUq  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; Hn+~5@.  
} ; !NvI:C_4|  
} ; l3I:Q^x@  
r:ptQo`1-  
pohp&Tcm  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait @8r pD"x  
S2VA{9:m  
下面我们来剥离functor中的operator() Q:k}Jl  
首先operator里面的代码全是下面的形式: j yUCH*@  
 DwE[D]7o  
return l(t) op r(t) T !WT;A  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) !58@pLJw  
return op l(t) !\.pq  2  
return op l(t1, t2) ^N{h3b8  
return l(t) op XG{zlOD+  
return l(t1, t2) op &H/'rd0M  
return l(t)[r(t)] D (?DW}Rqs  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] '=8d?aeF  
'XP7" N47O  
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: uH- l%17  
单目: return f(l(t), r(t)); LR.<&m%~.  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); 8(&[Rs?K  
双目: return f(l(t)); /zVOK4BqN+  
return f(l(t1, t2)); *@=/qkaJaI  
下面就是f的实现,以operator/为例 9c,'k#k  
XXcl{1Kp!@  
struct meta_divide Jgd'1'FOs  
  { e_ANUll1  
template < typename T1, typename T2 > 8_B4?` k  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) ;dZZ;#k%  
  { T{ XS")Vw  
  return t1 / t2; 9u}Hmb  
} lbl?k5  
} ; a>I+]`g  
_ y8Wn}19f  
这个工作可以让宏来做: 'Nn zk  
""F5z,'  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ jc[Y}gd,  
template < typename T1, typename T2 > \ V/ uP%'cd  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; '3D XPR^B6  
以后可以直接用 ca*DZG/  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) ']z{{UNUN  
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 x vl#w  
(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。。。) rkCx{pe9  
4`]^@"{  
]i ,{  
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 D_^ nI:  
KD7dye  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > A:N|\Mv2b  
class unary_op : public Rettype O6a<`]F  
  { wX5tp1 ?1J  
    Left l; ipgC RHE  
public : j8{i#;s!"  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} qqr?!vem6  
f:|1_j  
template < typename T > 6J6BF%  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const J76kkW`5  
      { QIvVcfM^  
      return FuncType::execute(l(t)); {e9@-  
    } JZ*/,|1}EC  
BmMGx8P  
    template < typename T1, typename T2 > |5~#&v_  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const j9 4=hJVKi  
      { ;jvBF4Lb>  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); l2rd9 -T  
    } +LZLy9iKt  
} ; i&66Fi1  
=eXU@B  
Yi+wC}   
同样还可以申明一个binary_op `nv~NLkl  
OXSmt DvJ  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > 1;r|g)VM  
class binary_op : public Rettype [-k  
  { m^f0V2M_  
    Left l; (%e .:W${  
Right r; 2 %@4]  
public : Tx=-Bb~;  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} wb5baY9  
*,8^@(th  
template < typename T > fg!__Rdi  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const zrL$]Oy}x  
      { w/S%YW3*  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); [OV"}<V  
    } mPN@{.(j  
w QH<gJE/:  
    template < typename T1, typename T2 > (*nT(Adk  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const [.'|_l  
      { y'~U%,ki6  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); YY((V@|K  
    } nE&@Q  
} ; (Hz^)5(~  
ZaDyg"Tw+  
)oDHeU<&  
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 z Rl3KjET  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 '}JhzKNj  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) k_qd |  
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。 qL&[K>2z  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! }Jve cRtg1  
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。。。 W*4-.*U8a  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 ox>^>wR*  
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) O=&0H|B  
下面是修改过的unary_op m!4ndO;0vh  
 Ins`l  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > )}]g] g  
class unary_op '(VJ&UlS2  
  { ?'#` nx(!  
Left l; !M]uL&:  
  z(exA  
public : nntuLuW  
pV +|o.<C  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} +0%w ;'9z  
}~j lj  
template < typename T > *,)Md[  
  struct result_1 @ ZwvBH  
  { G5RR]?@6V  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; 5C*Pd Wpl  
} ; t#/YN.@r  
 ZrxD`1L  
template < typename T1, typename T2 > P[#e/qnXu|  
  struct result_2 b#Z{{eLny  
  { V>%rv'G8  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; V _/%b)*  
} ; e *(!^Q1  
}DE g-j,F  
template < typename T1, typename T2 > 0hNA1Fh{U  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const Gg3,:A_ w  
  { y$F'(b| )  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); gX}8#O.K$  
} <#y[gTJ<'>  
88gM?G _X  
template < typename T > @=Uh',F  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const d(x\^z  
  { u+e{Mim  
  return OpClass::execute(lt(t)); Uq,^Wy  
} Y3cMC)  
hh)`645=x  
} ; B6nX$T4zP  
' !cCMTj  
TnOggpQ6X  
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 qIE9$7*X  
好啦,现在才真正完美了。 [nG<[<0G;  
现在在picker里面就可以这么添加了: <8i//HOE  
'8. r-`l(  
template < typename Right > B+VubUPMS  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const <X^@*79m  
  { eIEeb,#i  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); q&- `,8#  
} R)( T^V`{  
有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。 :WS@=sZN  
B =T'5&  
>`mVY=H i  
j'<<4.(  
gHEu/8E  
十. bind x0D*U?A  
既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。 sPQQ"|wU  
先来分析一下一段例子 [{,T.;'<j  
Apag{Z]^B  
L>NL:68yN  
int foo( int x, int y) { return x - y;} 9r<J"%*Q  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 "]x'PI 4J  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 5iw<>9X*  
可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。 PfD.:amN7  
我们来写个简单的。 ~i{(<.he  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现:  c(E{6g?  
对于函数对象类的版本: v2\FA(BPn  
)Y0!~# `  
template < typename Func > =tn)}Y.<e  
struct functor_trait 6qpJUkd  
  { ,vawzq[oSy  
typedef typename Func::result_type result_type; "'.UU$]d  
} ; a=1@*ID  
对于无参数函数的版本: 8.=BaNU  
=.U[$~3q%  
template < typename Ret > q=m'^ ,gPS  
struct functor_trait < Ret ( * )() > oj<gD  
  { $am$ EU?s  
typedef Ret result_type; t!X. |`h  
} ; :zbQD8jv  
对于单参数函数的版本: Hqx-~hQO  
mzKiO_g}  
template < typename Ret, typename V1 > hJ? O],4J  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > 9(7-{,c  
  { ^_W#+>&--  
typedef Ret result_type; aEWWP]  
} ; 1Z2HUzqh.  
对于双参数函数的版本: t+ G#{n  
4G0m\[Du  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > (Q!}9K3  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > .},'~NM]  
  { 7`Ak) F:V  
typedef Ret result_type; h0f;F@I  
} ; ~?Pw& K2  
等等。。。 EwT"uL*V;  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy eA?RK.e  
fu ,}1Mq#  
template < typename Func > , WYPU  
struct func_return $G+@_'  
  { GPudaF{  
template < typename T > ]Sz:|%JP1  
  struct result_1 e}7lBLK]*  
  { n\'4  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; yYYSeH  
} ; E GS)b  
(gU!=F?#m  
template < typename T1, typename T2 > T/~f~Zz  
  struct result_2 Bahm]2  
  { |F[+k e  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; KqJs?Won  
} ; 50wulGJud  
} ; 9>/4W.  
#x60xz  
69NeQ$](  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 w3_>VIZJl  
pa3{8x{9m  
template < typename Func, typename aPicker > 2\{M:\2o  
class binder_1 HM1Fz\Sf  
  { b\!_cb~"@  
Func fn; $( kF#  
aPicker pk; ]:-mbgW  
public : M"Hf :9Rk  
ZJJY8k `  
template < typename T > "Gzz4D  
  struct result_1 lgy <?LI\  
  { @Uvz8*b6  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; tSUEZ62EY  
} ; 5Ln,{vsv  
G~[x 3L'  
template < typename T1, typename T2 > 1n8/r}q'H  
  struct result_2 [ l??A3G  
  { H$t_Xw==  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; &PHTpkaam  
} ; -@2iaQ(5a2  
ltSU fI  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} k]|~>9eY]  
$8h%a 8I  
template < typename T > o5PO =AN  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 1R%.p7@5QU  
  { Pmx -8w  
  return fn(pk(t)); I$G['` XX/  
} gz9j&W.  
template < typename T1, typename T2 > JPHL#sKyz  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const +3BN}  
  { J*A,o~U|  
  return fn(pk(t1, t2)); | YWD8 +  
} u c)eil  
} ; [|$h*YK  
VCkq"f7c w  
&Z@o Q  
一目了然不是么? RbnVL$c  
最后实现bind N>`Aw^ _@&  
+Kc  
vh%B[brUJ  
template < typename Func, typename aPicker > nR~@#P\  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) T?0eVvM  
  { BDDlQci38  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); vA{-{Q  
} F/{!tx  
9.-S(ZO  
2个以上参数的bind可以同理实现。 rs[T=CQ  
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。 0#hlsfc]\  
1CZgb   
十一. phoenix T7%S #0,p  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: 8TKnL\aar  
 V}CG:9;  
for_each(v.begin(), v.end(), cuI TY^6  
( _TZRVa_  
do_ h438`  
[  mq.`X:e  
  cout << _1 <<   " , " FVKTbvYn  
] dZ@63a>>@  
.while_( -- _1), f8dB-FlMm  
cout << var( " \n " ) &p@O _0nF  
) DyQy^G'%l  
); C,r;VyW6BI  
<%eG:n,#  
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: U8?mc  
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 d7upz]K9g  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 TD0 B%  
那么我们就照着这个思路来实现吧: /([kh~a  
Lqa4Vi  
#;yZ  
template < typename Cond, typename Actor > =; Ff4aF  
class do_while N4!O.POP  
  { x 9fip-  
Cond cd; P= NDS2  
Actor act; S,UDezxg  
public : v!5 `|\  
template < typename T > a1lh-2x X  
  struct result_1 T8$y[W-c  
  { A;M'LM-M  
  typedef int result_type; u6JM]kR  
} ; V)25$aKW7  
}Sv:`9=  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} Y$_B1_  
#\OA)`U  
template < typename T > ~f98#43  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const kl:Bfs)b  
  { /U9"wvg  
  do f]CXu3w(J  
    { VTE .^EK!  
  act(t); ;e*!S}C,  
  } 7!E,V:bt'  
  while (cd(t)); } q8ASYNc  
  return   0 ; zrb}_  
} Q![@c   
} ; 8d'0N  
(jE9XxQY  
6i/(5 nQ  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). 26h21Z16q  
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。 xy;;zOh`  
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。 R\[e!g*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。 XSLFPTDEc  
下面就是产生这个functor的类: rey!{3U  
 b>ySv  
$!t4r  
template < typename Actor > Km$\:Xo  
class do_while_actor _t^&Ah*  
  { <LiPEo.R  
Actor act; +M/ %+l  
public : f@!.mDm]  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} i/Zd8+.n$  
7%M_'P4 V  
template < typename Cond > wibNQ`4k  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; j3Y['xDv  
} ; [ 4)F f  
=I_'.b  
cr;da)  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 tCt#%7J;a  
最后,是那个do_ 9->if/r,o  
t?FBG4  
R:qW;n%AF  
class do_while_invoker H Pz+Dm  
  { (E1~H0^  
public : |FRg\#kf%  
template < typename Actor > [nq@mc~<  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const v]UwJz3<  
  { /)O"l@ }U  
  return do_while_actor < Actor > (act); ~k5W@`"W  
} JxU5 fe  
} do_; z F;K  
Q"#J6@  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? fk-RV>yr  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 4*;MJ[|  
最后来说说怎么处理break和continue F#E3q|Q"BS  
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。 @=u3ZVD  
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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