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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda LPE)  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 :\}U9QfCw  
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, #1Z7&#R/  
-l*A  
\aSz2lxEHn  
we]>(|  
  class filler o42`z>~  
  { Pern*x9$  
public : {7#03k  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} WfVMdwz=  
} ; h W.2p+  
C|e+0aW  
`1'5j "v  
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: Lar r}o=  
^Vo"fI`=C  
g6' !v  
W,NL*($^  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); E/ O5e(h  
q.oLmX  
@FX{M..  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 %!W%#U0  
pieT'mA  
E <@\>y.[  
.hz2&9Ow  
二. 战前分析 6v47 QW|'  
首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。 {\We72!  
开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码 nm):SEkC  
! zfFt;  
5#uO'<2$  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); mTjm92  
  /* --------------------------------------------- */ %,?vyY  
vector < int *> vp( 10 ); #<#%>Y^  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); ZgF/;8!~V-  
/* --------------------------------------------- */ 76MsrOv55  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); 1_3?R }$Wl  
/* --------------------------------------------- */ .uDM_ 34  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); &va*IR  
  /* --------------------------------------------- */ YX;nMyD?~  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); FzhT$7Gw  
/* --------------------------------------------- */ A'g,:8Ou  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); C_-E4I Z)  
gM, &Spn  
QMb^&?;s  
"L_-}BK  
看了之后,我们可以思考一些问题: "?H+ u/8$  
1._1, _2是什么? Ar`\ N1a  
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。 /.ZaE+  
2._1 = 1是在做什么? M:|/ijp N  
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。 Yw^ Gti'<  
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。 3]S`|#J  
TcZN %  
*gSO&O=  
三. 动工 r<_2qICgP  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: "^"'uO$  
csvO g[  
 q)oN 2-  
E\! n49  
template < typename T > >Z"9rF2SW  
class assignment EIK*49b2  
  { 6+ANAk  
T value; {G.jB/  
public : 0BXs&i-TP5  
assignment( const T & v) : value(v) {} ?pKN'`  
template < typename T2 > Oxj(g;}  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } {rfte'4;=  
} ; Y-~;E3(  
?Ccw4]YO,=  
bX&e_Pd  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 r#I>_Utsy  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment 2fP~;\AP  
9fCO7AE0#  
<?4cWp|i  
-pX|U~a[  
  class holder jJ-d/"(  
  { a 8-;   
public : $kv[iI @  
template < typename T > 9<Ag1l  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const z5ZKks   
  { ] umZJZ#Y  
  return assignment < T > (t); *o 2#eI  
} F,.Q|.nN  
} ; *I/A,#4r  
gPp(e j7  
/.)2d8,  
由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上: N1s.3`  
u#!GMZJN  
  static holder _1; H9:%6sds  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 X\'E4  
z.j4tc9F/5  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); j88=f#<  
而不用手动写一个函数对象。 3B -NY Ja  
xfes_v""  
Ff&R0v  
)O -cw7 >  
四. 问题分析 26}u4W$  
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。 j$0zD:ppW  
1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。 uZ<%kV1B  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 #AvEH=:  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 -[<vYxX:h:  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 K+-zY[3  
N+hedF@ZU  
五. 问题1:一致性 *LEu=3lp%>  
首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?| Md?acWE*L  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 c+wuC,  
WN1Jm:5YV  
struct holder >F~ITk5`Oo  
  { K7S754m  
  // O&52o]k5l  
  template < typename T > d[" x= [f  
T &   operator ()( const T & r) const 3Cd<p[%3#,  
  { [xWEf#', !  
  return (T & )r; Tfr`?:yF  
} \d ui`F"Cc  
} ; 9D%qXU  
q$|0)}  
这样的话assignment也必须相应改动: L1rA T  
7\f{'KL  
template < typename Left, typename Right > gINwvzW{  
class assignment "B~WcC  
  { _Ws#UL+Nq  
Left l; 4*H(sq  
Right r; tr5'dX4]  
public : K:uQ#W.&  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} S;>4i!Mb ^  
template < typename T2 > C)U #T)  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } A3<^ U  
} ; xl|ghjn  
t(wZiK}  
同时,holder的operator=也需要改动: L%k67>  
98h :X%  
template < typename T > R/ Tj^lM  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const cB_pyX9Z  
  { r)c+".0d^  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); G I&qwA  
} uvR0TIF4  
Imke/ =h  
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。 k"5`:qL  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 \ hrBq^I  
I7A7X*  
return l(rhs) = r; u/;_?zI  
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。 cl@kRX<7'  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: FoQ?U=er  
4v0dd p  
template < typename Tp > mn(/E/  
class constant_t FLK"|*A  
  { ?ISI[hoc  
  const Tp t; "k/;`eAP  
public : =!(S<];  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} W;q#ZD(;  
template < typename T > )nJzSN=>$  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const 1bT' u5&  
  { ]"C| qR*  
  return t; =kwb` Z/a  
} 7Y%!,ff  
} ; 3L?WTS6(u  
!?S5IGLOj  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 FK-}i|di  
下面就可以修改holder的operator=了 wEZ,49  
>-UD]?>  
template < typename T > BvSdp6z9Iv  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const i<'{Y  
  { ~K4k'   
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); $,}Qf0(S  
} mgk64}K[n  
+[>y O _}  
同时也要修改assignment的operator() #8S [z5 `  
A1mYkG)l  
template < typename T2 > "9)1K!tH  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } Gs^(YGtU  
现在代码看起来就很一致了。 6{cybD`Ef&  
Bjurmo  
六. 问题2:链式操作 jQY >9+t  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 -[G/2F'  
其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。 [[#xES21F  
事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。 GTT5<diw  
比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。 m};~JMo]  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct s.<olxXRW  
C<zx'lw!  
template < typename T > s'R~ r  
struct result_1 bMSD/L  
  { 8W(<q|t  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; w g$D@E7  
} ; V;M3z9xd  
z:d Xc  
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: ^nG1/}  
Vww@eK%5Q  
template < typename T > ;+S2h-4  
struct   ref plzE  
  { _JfJ%YXy  
typedef T & reference; l*~"5f03  
} ; =4YbVA+(  
template < typename T > j:3A;r\  
struct   ref < T &> ]$*$0  
  { HY*l4QK  
typedef T & reference; *=($r%)  
} ; ~5-~q0Ge  
pP?<[ql[w  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: `=_7I?  
:7HVBH  
template < typename T > ~Da >{zHt  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const [d!Af4  
  { VZU Zngw  
  return l(t) = r(t); ,\.YJD>z  
} QT7w::ht  
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。 sV9{4T~#|  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 g @c=Bt$  
{Hktu|  
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 T=hm#]   
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: m]+X }|  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象  9'L1KQ  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 ^N*pIVLC  
最后的布局是: |HKHN? )  
                Add 8cYuzt]..  
              /   \ @c.11nfn`  
            Divide   5 $bF`PGR_  
            /   \ YHwVj?6W  
          _1     3 BDv|~NHs  
似乎一切都解决了?不。 bAA'=z<  
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。 F9>(W#aC  
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。 lW{I`r\]  
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: *so6]+)cU  
Xm_Ub>N5  
template < typename Right > -ucz+{  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const <MI$N l  
Right & rt) const "B_5Y&pM`  
  { Zq2H9^![y~  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); hr/xpQW  
} mI _ 6f~  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 ;ph+ZV  
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。 DYy@t^sC  
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。 LaAgoarN  
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。 'ugR!o1  
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。 BP7<^`i&  
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? ":(Cpf0  
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: UcKWa>:Fi  
rm7*l<v6  
template < class Action > 'tq\<y  
class picker : public Action H4K(SGx  
  { m\R@.jkZ  
public : (o6A?37i  
picker( const Action & act) : Action(act) {} K4K3< Pg  
  // all the operator overloaded -7C=- \]  
} ; (AyRs7Dkn  
( S C7m /  
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。 X:zyzEhS  
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: /_ hfjCE  
j,gM+4V^  
template < typename Right > ]8q%bsl+  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const ]ci|$@V  
  { (<5'ceF )X  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); B8BY3~}]  
} ]%ZjD  
$AL|d[[T[  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > IAt+S-q0  
使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。 MO(5-R`  
MRxo|A{  
template < typename T >   struct picker_maker Vt$ $ceu  
  { T8M[eSbZ  
typedef picker < constant_t < T >   > result; 5BGv^Qb_2  
} ; <try%p|f  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > /ab K/8ZQ  
  { E`sapk  
typedef picker < T > result; e2VL/>y`  
} ; ;Kq<',u~  
n=#[Mi $Y  
下面总的结构就有了: fu7[8R"{  
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。 ;#Crh}~  
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。 $7k04e@ ]  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 QVA!z##  
至此链式操作完美实现。 HjE Tinm"  
J[_?>YJ  
4=#QN  
七. 问题3 E!(`275s  
如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。 'KN!m| z  
X  f'  
template < typename T1, typename T2 > M#22Zfxq   
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const %Tm' aY"  
  { X~/ 9Vd g  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); YRT}fd>R&  
} sjVl/t`l  
k?@W/}Iv9  
很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2: ]T28q/B;k  
b^|,9en  
template < typename T1, typename T2 > ?),K=E+=U  
struct result_2 5D q{"@E  
  { r0XGGLFuZl  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; >=RHE@  
} ; jak|LOp  
<P Z\qE*+y  
显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢? :Q%yW%St$  
这个差事就留给了holder自己。 )="g?E3  
    gs2&0rnOy\  
y5opdIaT  
template < int Order > LnACce ?b  
class holder; BM}a?nnoc  
template <> t3h \.(mq  
class holder < 1 > !un"XI0`t<  
  { {UjIxV(J  
public : N'1[t  
template < typename T > ,'@ISCK^  
  struct result_1 '\3.isTsx  
  { DW;.R<8  
  typedef T & result; l>Oe ,`9O  
} ; PeR<FSF ,i  
template < typename T1, typename T2 > }Q,C;!'"  
  struct result_2 ?(XX  
  { UW~tS  
  typedef T1 & result; JO;` Kz_$  
} ; U1@ P/  
template < typename T > d`rDEa  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const >?Y3WPB<F  
  { !-Tmu  
  return (T & )r; dIe 6:s  
} cVt$#A)  
template < typename T1, typename T2 > 9HBx[2&  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const k@X As  
  { :r[-7 [/  
  return (T1 & )r1; '"NdT7*+  
} JZ*?1S>  
} ; ,@j& q  
), x3tTR  
template <> S&g -  
class holder < 2 > < oG\)!O  
  { 3jQ$72_  
public : @C6DOB  
template < typename T > ?%TM7Z4  
  struct result_1 - &LZle&M  
  { :j!_XMyT:  
  typedef T & result; wz2)seZY  
} ; Lzb [%?  
template < typename T1, typename T2 > ^*T{-U'  
  struct result_2 B=qRZA!DQ?  
  { AF nl t  
  typedef T2 & result; REe%>|   
} ; @ F"ShT0  
template < typename T >  7qdl,z  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const "gVH;<&]  
  { QrRCsy70  
  return (T & )r; (inwKRH  
} v6(l#,  
template < typename T1, typename T2 > gl4 f9Ff  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const \y+F!;IxL  
  { BB}iBf I'  
  return (T2 & )r2; s#CEhb  
} !haXO  
} ; 5|H(N}S_  
t@mw f3,  
5+PBS)pJ]%  
新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。 uaMm iR  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: i_9/!D  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: [aVJYr2  
[75e\=wK  
return l(i, j) = r(i, j); XsCbJ[Z_?q  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) 8Y kH  
i7E7%~S  
  return ( int & )i; i}12mjF  
  return ( int & )j; rs)aEmvC  
最后执行i = j; e(5Px!B  
可见,参数被正确的选择了。 ^ C#bW <T  
GoGgw]h>x  
<i @jD  
\%Ih 6  
[IX!3I[J]  
八. 中期总结 {ca^yHgGy  
目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事: o".O#^3H%  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 ~]s"PV:|  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 s~'C'B?  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor )Syf5I  
G\+MT(&5  
[1X5r<(W5  
]uXsl0'`V  
Ho*RLVI0U  
A ba%Gh  
九. 简化 \{^yB4F_Z  
很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。 00 ,j neF  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 {}2p1-(  
首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种: bGLp0\0[  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 >.sN?5}y  
  +-*/&|^等 ?v*7!2;  
2. 返回引用。 4C*=8oe_  
  =,各种复合赋值等 nqW:P$  
3. 返回固定类型。 b-gVRf#F  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) Ol^EQLO  
4. 原样返回。 9O_N iu0  
  operator, y^fU_L?p  
5. 返回解引用的类型。 sX?7`n1U  
  operator*(单目) UjK&`a ;V  
6. 返回地址。 SQ.Wj?W)  
  operator&(单目) Dy'l]vN$  
7. 下表访问返回类型。 qt;Tfuo  
  operator[] V'4}9J  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 s:.XF|e{  
  operator<<和operator>> |1 6v4 R  
!S}Au Mw  
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。 @_Oe`j^  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: Z9EQ|WfS#-  
jiD8|%}v  
template < typename Left > a#j^gu$m  
struct value_return xJ.!Q)[  
  { q/G5aO*  
template < typename T > CzbNG^+  
  struct result_1 +u)$o  
  { T`G"2|ISS  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; L-TVe  
} ; 'Z9F0l"Nr  
Y3&ecEE  
template < typename T1, typename T2 > 73<yrBxp  
  struct result_2 sM_e_e  
  { U Bg_b?k  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; *a.*Ha  
} ; kV<)>Gs  
} ; )SLs  [  
\C.@ @4{  
n[-!Jp[  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait &g {_.n,  
W.<<azi  
下面我们来剥离functor中的operator() _QCI< |A  
首先operator里面的代码全是下面的形式: (`*wiu+i  
0_.hU^fP  
return l(t) op r(t) t fQq3#  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) r $2   
return op l(t) h}_q  
return op l(t1, t2) {<n)zLy  
return l(t) op f ebh1rUX  
return l(t1, t2) op fe/6JV  
return l(t)[r(t)] e8v=n@0  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] p$ <qT^]&  
a06q-3zw  
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: }A ^,y  
单目: return f(l(t), r(t)); P ie!Su`  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); |0mI3r  
双目: return f(l(t)); _J!mhU A  
return f(l(t1, t2)); (iP,YKG1?  
下面就是f的实现,以operator/为例 _ RYZyw   
K@lV P!z  
struct meta_divide EC/R|\d?Un  
  { xnOlV  
template < typename T1, typename T2 > [J Xrj{  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) 9m!fW|4  
  { B/}>UHM  
  return t1 / t2; 55\mQ|.Jn  
} .@V>p6MV  
} ; ARo5 Ss{  
q"oNB-bz  
这个工作可以让宏来做: ]^<~[QK_C  
W@=ilW3RD  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ t T:yvU@a  
template < typename T1, typename T2 > \ U @|_5[nl  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; .|-y+9IP  
以后可以直接用 G.T1rUh=  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) ] ={Hq9d@  
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 cGKk2'v?  
(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。。。) 4N&}hOM'S  
2D"/k'iA  
O/nS,Ux  
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 nt6"}vO  
!NjE5USi  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > Y}U w7\e  
class unary_op : public Rettype x ,W+:l9~s  
  { sn%fE  
    Left l; kF .b)  
public : wxxC&!  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} WTx;,TNG  
L8Q!6oO=<  
template < typename T > htaLOTO;A  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const J;dFmZOk  
      { u!W00;`L  
      return FuncType::execute(l(t)); iqeGy&F-  
    } Ok!{2$P8U9  
&@+; ]t  
    template < typename T1, typename T2 > )3  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const @T"385>  
      { ^da-R;o]  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); (n\ cs$  
    } %<t/xAge  
} ; 4y]*"(sQ;  
tP-c>|cz  
Pl4d(2 7  
同样还可以申明一个binary_op ;nE}%lT  
; ]!  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > z?xd\x  
class binary_op : public Rettype |1o]d$3m  
  { 8z"Yo7no  
    Left l; sTDBK!9I  
Right r; FceT'  
public : 9tO_hhEQ@  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} Ai;Pht9qi  
_1ins;c52  
template < typename T > Qs a2iw{  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const \z 'noc  
      { yr?\YKV)I  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); 566EMy|  
    } -/X-.#}-  
uvL|T48  
    template < typename T1, typename T2 > 0/$sr;  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const S%2qB;uw  
      { UpILr\3U  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); Eh+lL tZ  
    } rGs> {-T3  
} ; 7+"X ^$  
gQ~4udla.  
/_P`xm+=AC  
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 Tb^9J7]  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 \]K-<&f  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) Zh@\+1]  
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。 f+ &yc'[  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! 0W)_5f&  
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。。。 n !QjptQ  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 N@}U;x}  
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) >:=TS"}yS}  
下面是修改过的unary_op 2r,fF<WQ  
15COwc*k  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > ?4_;9MkN  
class unary_op ; OsN^   
  { \ iFE,z  
Left l; :.<&Y=^  
  L@wnzt  
public : ag6S"IXh  
'py k  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} #!2gxm;g  
(w*$~p  
template < typename T > ?~!h N,h  
  struct result_1 &m`  
  { 4[?Q*f!  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; ep5aBrN]"  
} ; L>B0%TP^  
GCrN:+E0FJ  
template < typename T1, typename T2 > <:?&}'aA  
  struct result_2 X*T9`]l6  
  { k(MQ:9'|  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; &>-Cz%IV  
} ; q~qig,$Y  
$jHL8r\e7  
template < typename T1, typename T2 > SNQ+ XtoO  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const  m ]\L1&  
  {  6?6 u  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); z"<PveVo  
} SV.*Z|"^N  
t5&$ y`  
template < typename T > 1g;3MSn~  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 7cC$)  
  { L@/+u+j0  
  return OpClass::execute(lt(t)); KksbhN{AB  
} Z5\6ca  
4AGc2e'u  
} ; <,m}TTq  
f:TW<  
A#T;Gi  
该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug vjHbg#0%  
好啦,现在才真正完美了。 .m<-)Kx  
现在在picker里面就可以这么添加了: g$A1*<+  
W?@ ;(k  
template < typename Right > RKe19l_V  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const E(TY%wO  
  { b`^$2RM&  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); +G?3j,a\  
} )T>a|.  
有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。 3}"VUS0wh  
@-hy:th#  
h.67] U7m  
4EOu)#  
k2xjcrg  
十. bind 69_c,(M0  
既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。 (vQShe\  
先来分析一下一段例子 lU\|F5O@#  
qB8<(vBP+  
%hXa5}JL  
int foo( int x, int y) { return x - y;} a(m#GES  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 j#-74{Y$ J  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 7|{QAv  
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。 _8bqk\m+  
我们来写个简单的。 P?bdjU#_n`  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: 5f1yszd  
对于函数对象类的版本: zP5HTEz  
m8FKr/Z-  
template < typename Func > o}[wu:>yk  
struct functor_trait 1f}Dza9  
  { a1?Y7(alPU  
typedef typename Func::result_type result_type; y_\d[  
} ; Qc6323/"  
对于无参数函数的版本: [ P 8e=;  
a+ ]@$8+  
template < typename Ret > hRME;/r]X  
struct functor_trait < Ret ( * )() > }@x0@sI9  
  { o<x2,uT  
typedef Ret result_type; p}C3<[Nk  
} ; RlpW)\{j?  
对于单参数函数的版本: `/0FXb 8h  
tf>?;  
template < typename Ret, typename V1 > ](%-5G1<  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > r1,RloyZS  
  { ,#s}nJ4  
typedef Ret result_type; 9D&ocV3QV  
} ; grv 3aa@  
对于双参数函数的版本: xNT[((  
: G<1   
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > OYe @P  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > .rwZ`MP  
  { ,UY],;ib  
typedef Ret result_type; dD#A.C,Rz  
} ; S]k<Ixvf  
等等。。。 ETYw  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy O%rjY  
*`|F?wF  
template < typename Func > XWK A0  
struct func_return 1 ,Y-_e)  
  { n`}vcVL;  
template < typename T > s$mcIMqs  
  struct result_1 ujHqw Rh  
  { ZU/6#pb  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; e5MX5 T^  
} ; g&v2=&aj  
Zpg$:Rr  
template < typename T1, typename T2 > =T!M`  
  struct result_2 y6;A4p>  
  { nd-y`@z  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; %|4Nmf$:Og  
} ; `NrxoU=  
} ; ]Rz]"JZ\S  
$dq R]'  
e3&R3{  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 Rs7=v2>I  
&d=j_9   
template < typename Func, typename aPicker > YMC*<wXN  
class binder_1 F?TAyD*  
  { i{xgygp6f  
Func fn; _bu, 1EM  
aPicker pk; s-Bpd#G>/  
public : {73Z$w1%  
1Qv5m^>vj  
template < typename T > ]r{y+g|  
  struct result_1 Q R;Xj3]v  
  {   "Qm  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; e5C560  
} ; }>>BKn   
5^*I]5t8  
template < typename T1, typename T2 > Y@F@k(lOo  
  struct result_2 <t&0[l  
  { Q % )fuI  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; d_]zX;_  
} ; RoT}L#!!  
N =)9O  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} 89@gYA"Su  
)mS Aog<  
template < typename T > {+!m]-s  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const hxGZ}zq*S  
  { 6j+_)7.V  
  return fn(pk(t)); QVsOB$  
} C65( m  
template < typename T1, typename T2 > q0&g.=;  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const +g>)Bur  
  { w/#k.YE  
  return fn(pk(t1, t2)); L W 8LD|@  
} f9?\Q'v8  
} ; ~A(fn:d  
}$?x wcPU  
Z~[c65Nlu  
一目了然不是么? |1uyJ?%B  
最后实现bind ?v p' /l"  
Gk g)\ 3  
mbK$_HvU  
template < typename Func, typename aPicker > k|'{$/ n  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) ~*@ UQ9*p#  
  { &;DK^ta*P  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); $i;%n1VBg  
} 1 \:5ow&a  
R<I)}<g(A3  
2个以上参数的bind可以同理实现。 bk44 qL;8  
另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。 1Ue )&RW  
:q/%uca9  
十一. phoenix K!;Z#$iw[  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: UOC>H%r~M?  
[W;iR_7T5  
for_each(v.begin(), v.end(), tN&4t xB  
( W_8N?coM  
do_ w3WBgH  
[ slaYr`u  
  cout << _1 <<   " , " ,4M7:=gf  
] bz<f u  
.while_( -- _1), <F{EZ Ii  
cout << var( " \n " ) @ (<C{  
) \R\?`8O rz  
); p#g o<Y#  
Q'>pOtJG*J  
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: NitsUg@<  
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 Cdg/wRje  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 e:D8.h+ &}  
那么我们就照着这个思路来实现吧: *")Req  
[|.IXdJ!  
x]{}y_  
template < typename Cond, typename Actor > 0A9llE  
class do_while K[r<-6TS  
  { "H\1Z,P<m  
Cond cd; %/iD@2r  
Actor act; ova4  
public : cNOtfn6?F  
template < typename T > ^h\& l{e  
  struct result_1 WR,MqM20  
  { Is57)(^.-  
  typedef int result_type; /enlkZx=8  
} ; !Lkk1z o  
m[n=t5~  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} g9C/Oj`I  
2t 7':X  
template < typename T > XT+V> H I  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 89hV{^  
  { i7D[5!  
  do Vi1l^ Za  
    { ?i'N 9 /(  
  act(t); F#NuZ'U  
  } 4:wVT;?a  
  while (cd(t)); v_^>*Vm*  
  return   0 ; U1nObA  
} &GYnGrw?@  
} ; %x{jmZ$}  
o_ng{SL  
F/p/&9  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). -@bOFClE  
代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。 -4wr)zjfW  
其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。 O?,Grn%'.  
因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。 ./5LV)_`  
下面就是产生这个functor的类: hNU$a?eVpR  
-J &y]'  
`4IZ4sPi  
template < typename Actor > &FrUj>i  
class do_while_actor 1?I_fA}  
  { R|D%1@i]  
Actor act; YOOcHo.F  
public : (:er~Y}  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} ' _ZiZ4O  
T8^`<gr.  
template < typename Cond > Ob!NC&  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; & 6="r}  
} ; da ' 1 H  
^5E:hW [*  
~t+T5`K  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 aFw \ w>*^  
最后,是那个do_ rF?gKk  
O, .c gX   
'Nkd *  
class do_while_invoker -XASS%  
  { Dc@OrQu  
public : l6_dVK;s  
template < typename Actor > iH a:6  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const ?i{/iH~Sf  
  { p C^=?!:U  
  return do_while_actor < Actor > (act); _w}l,   
} >;Ag7Ex  
} do_; h;[<4zw  
1u8 k}  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? g{6FpuA|0  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 1R.|j_HYy  
最后来说说怎么处理break和continue z!s1$5:"0  
显然break的语义超出了我们的能力范围,然而却是有一个东西很适合模拟其行为,那就是异常。 ~n=oPm$pR  
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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