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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda [(#)9/3,  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 ^$lZ  
在C++中,STL的很多算法都要求使用者提供一个函数对象。例如for_each函数,会要求用户提供一个表明“行为”的函数对象。以vector<bool>为例,如果想使用for_each对其中的各元素全部赋值为true,一般需要这么一个函数对象, ^?""'1iuQx  
_1G/qHf^S  
Tf]ou5|  
S 4 17.n  
  class filler ly*v|(S&  
  { (W:@v&p  
public : aaY AS"/:  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} L f"!:]  
} ; CV"}(1T  
U-1UWq  
FauASu,A  
这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决: fTy:Re  
:AztHf?X  
8Z\q)T  
/}U)|6- B  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); ?|W3RK;  
oydP}X  
E#(e2Z=  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 ^"?a)KC  
ky[Cx!81C  
~$T>,^K y  
]i`Q+q[  
二. 战前分析 ]ASw%Lw)  
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。 yVK ; "  
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 %+j/nA1%S  
6z U  
i:jXh9+  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); # f-hI  
  /* --------------------------------------------- */ 0$Rn|yqf%  
vector < int *> vp( 10 ); \HzmhQb+m  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); "0;WYw?  
/* --------------------------------------------- */ ">wvd*w0"(  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); "]]LQb$  
/* --------------------------------------------- */ 4lX_2QT]E  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); aanS^t0  
  /* --------------------------------------------- */ 1 PdG1'  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); gw,K*ph}q  
/* --------------------------------------------- */ Ff/Ap&0+  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); (jU_lsG  
(VM CVZ  
18F}3t??  
Aj cKz  
看了之后,我们可以思考一些问题: Het"x  
1._1, _2是什么? SceHdx(]  
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。 o#wly%i')  
2._1 = 1是在做什么? MhHh`WUGh  
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。 Gy):hGgN  
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。 BXdk0  
zKJQel5  
^\B4]'+^j  
三. 动工 d6tv4Cf  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: (,o@/ -o  
Qm3F=*)d  
&\6},JN  
3^wHL:u  
template < typename T > ER9{D$  
class assignment k6(</uRj  
  { *\'t$se+  
T value; #|je m   
public : 'q:7PkN!p  
assignment( const T & v) : value(v) {} .E^w, o  
template < typename T2 > +zche  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } cFq<x=S  
} ; {c3FJ5:  
ZlC+DXg#S  
H:hM(m0?q  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 yN`hW&K  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment xP>cQELot  
D['J4B  
!?ZR_=Y%  
.+XK>jl +  
  class holder IYq#|^)5+  
  { oS%(~])\  
public : QpQ2hNf  
template < typename T > zOSUYn  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const ly34aD/p~,  
  { Heh&;c  
  return assignment < T > (t); pm=O.)g4`  
} c"kB@P  
} ; m_Ed[h/I  
n6Uh%rO7S|  
\PT!mbB?  
由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上: E)m \KSwh  
x*F- d2D  
  static holder _1; u{=h%d/  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 Eu&$Rq}  
nkPlfH  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); p2l@6\m\  
而不用手动写一个函数对象。 Jxe5y3* (  
=/'>.p3/S  
4.,|vtp  
lU Zj  
四. 问题分析 w)S 4Xi=  
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。 .{ILeG  
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。 0B9FPpx?:  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 -a_qZ7  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 8iD7K@  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 ~u1~%  
BTr;F]W  
五. 问题1:一致性 DI;LhS*z  
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?| }03?eWk/y  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 ^pe/~ :a  
'=+N )O  
struct holder \ CcVk"/  
  { 11QZ- ^  
  // "'``O~08/  
  template < typename T > 9HN&M*}  
T &   operator ()( const T & r) const 9(HGe+R4o  
  { r*mYtS  
  return (T & )r; x v$fw>  
} Z-CA9&4Uh  
} ; >clVV6B  
"dndhoMq  
这样的话assignment也必须相应改动: In%FOPO  
.Gr"| uII  
template < typename Left, typename Right > })@xWU6!  
class assignment ;6 d-+(@  
  { <<qzZ+u  
Left l; ^|h_[>  
Right r; h){#dU+&  
public : W=S^t_F  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} B(71I;  
template < typename T2 > 9b-4BON{P  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } &~.|9P/45  
} ; `3[W~Cq  
^oDs*F  
同时,holder的operator=也需要改动: b?Q$UMAbH  
!7]^QdBLY  
template < typename T > '^7Z]K<v  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const L28wT)D-  
  { \[]BB5)8  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); Xeis_  
} *}HDq(/>w  
g] IPNW^n  
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。 >3p8o@:  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 It3@ Cd>  
(NnE\2  
return l(rhs) = r; Y~( 8<`^  
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。 }|=Fnyj  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: Vfq-H/+  
7PfNPz<4+  
template < typename Tp > 6eB~S)Ko  
class constant_t A;/,</  
  { bTYR=^9  
  const Tp t; l'!_km0{d  
public : J +Y?'"r  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} [ryII hQ  
template < typename T > ed/ "O gA  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const VD,g3B p  
  { vXdI)Sx[  
  return t; i-95>ff  
} <Z1m9O "sy  
} ; NS x-~)  
}ew )QHd  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 0yUn~'+(Sp  
下面就可以修改holder的operator=了 9j;!4AJ1t  
7|ACJv6%9  
template < typename T > vvG*DGL)qL  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const Kx;la  
  { 'vZWk eo  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); |F =.NY  
} 0eA |Uq~  
Fv^>^txh  
同时也要修改assignment的operator() qssK0!-  
^|h.B$_F,  
template < typename T2 > n;.);  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } 4Dd]:2|D  
现在代码看起来就很一致了。 /GNm>NSK  
T}'*Gry  
六. 问题2:链式操作 >#;>6q9_  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 `apCu  
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。 i|!R*"  
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。 w0.;86<MV  
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。 y?*Y=,"  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct '2p,0Bk9i  
*'@T+$3s  
template < typename T > "GxQ9=Z  
struct result_1 N40DL_-  
  { 6D4u?P,  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; `Z@qWB<  
} ; w/ID y Q  
Jd|E 4h~(  
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: =@;\9j  
@# p{,L  
template < typename T > -{*QjP;K  
struct   ref UQT=URS  
  { Og2w] B[  
typedef T & reference; NdI~1kemr  
} ; ~MK%^5y?  
template < typename T > kKVNE h Tp  
struct   ref < T &> ^ -lWv  
  { E@@XWU21;N  
typedef T & reference; U]E~7C  
} ; ~#rmw6y  
T' )l  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: s%zdP  
s<LYSrd  
template < typename T >  (=Lx9-u  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const 40;4=  
  { <q4 <3A  
  return l(t) = r(t); thh0~g0/  
} AHP;N6Y6  
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。 n--s[Kdo8  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 [:{HX U7y  
U ,\t2z  
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 |198A,^  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: ZlL]AD@  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 F^wm&:%{`  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 D'_ w *  
最后的布局是: S1*xM  
                Add Bc?KAK  
              /   \ E$5A 1  
            Divide   5 t\,X G  
            /   \ e6'y S81  
          _1     3 C.VU"= -  
似乎一切都解决了?不。 rn-CQ2{?  
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。 U{&gV~  
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。 {60U6n  
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: 6"U$H$i.G  
<L<d_  
template < typename Right > k:`yxxYIh  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const `z6I][Uf  
Right & rt) const B5/"2i  
  { qbD[<T  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); I73=PfS:m  
} o+FDkqEN  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 /9@ VnM  
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。 7SJtW`~  
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。 Q;eY]l8  
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。 1c*XmMB  
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。 LCemM;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? Dq9*il;'  
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: (Ujry =f  
7E\k97#G  
template < class Action > ->a |  
class picker : public Action DDp\*6y3l  
  { (cm8x  
public : 5/m}v'S%  
picker( const Action & act) : Action(act) {} R b=q #  
  // all the operator overloaded %@Nu{?I  
} ; \vqqs  
P?j;&@$^e  
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。 OH6-\U'.Z  
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: `z<I<  
D` 2w>{Y  
template < typename Right > `]wk)50BVp  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const LHd9q ^D  
  { \JIyJ8FleC  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); ?dAy_| zD  
} V ^hR%*i'  
 Jju^4  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > @*-t.b2k  
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。 WXe]Q bg  
ibh,d.*~g  
template < typename T >   struct picker_maker M^jEp  
  { "WzD+<oL  
typedef picker < constant_t < T >   > result; ZFRKzPc {V  
} ; 0@kL<\u  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > 8 Cw3b\ne  
  { 7,5Bur  
typedef picker < T > result; eR:C?v  
} ; c]R27r E  
~ ;ObT=  
下面总的结构就有了: J(w 3A)(  
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。 !uqp?L^;  
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。 Cm;M; ?  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 l;}3J3/qq]  
至此链式操作完美实现。 e@7UL|12  
j?1wP6/NP  
#M@~8dAH}M  
七. 问题3 2 :wgt  
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。 +P%k@w#<Z  
nB6 $*'  
template < typename T1, typename T2 > hRZYvZ3  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ]EqwDw4  
  { 8yk4#CZ  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); YFP<^y=  
} BJKv9x1jK  
k{D0&  
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: bD. KD)5  
-quJX;~  
template < typename T1, typename T2 > "v/Yw'! )  
struct result_2 1@n'6!]6O  
  { &cwN&XBY  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; n 0g8B  
} ; izs=5  
RoNE7|gF:  
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? OAf}\  
这个差事就留给了holder自己。 %F\.1\&eE  
    g{CU1c)B  
L8(2or  
template < int Order > pfHfw,[  
class holder; oxL)Jx\c9A  
template <> 3!{Tw6A8(  
class holder < 1 > 6Ta+f3V   
  { 6j95>}@  
public : pog   
template < typename T > oU se~  
  struct result_1 #x`K4f)  
  { H!'4A&  
  typedef T & result; vo(:g6$  
} ; ?TJ4L/"(k6  
template < typename T1, typename T2 > >Y(JC#M;  
  struct result_2 o`G6!  
  { \Foo:jON  
  typedef T1 & result; `@ny!S|1/  
} ; e=3C*+lq\  
template < typename T > ;hF}"shJN  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const ;YSe:m*  
  { K+"3He  
  return (T & )r; 8 Vf #t!t  
} LH.Gf  
template < typename T1, typename T2 > RA?_j$  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const :{4C2qK>  
  { c91^7@Xv  
  return (T1 & )r1; I L,lXB<  
} /GX>L)  
} ; l(Dr@LB~  
N;,zPWa  
template <> EIfqRRTA  
class holder < 2 > }zxf~4 1  
  { P (DEf(  
public : &n6L;y-  
template < typename T > :,M+njcFc  
  struct result_1 _`gkYu3R+  
  { IaQm)"Z  
  typedef T & result; E)`0(Z:E  
} ; VrLp5?Bh  
template < typename T1, typename T2 > LT>_Y`5>  
  struct result_2 QmSMDWkh  
  { \4^zY'  
  typedef T2 & result; mZc;n.$U  
} ; Y652&{>q  
template < typename T > R)ZzRz|/  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const k=mLcP  
  { U;IGV~oT  
  return (T & )r; vH-|#x~  
} U;TS7A3  
template < typename T1, typename T2 > ;Z`a[\i':  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const 4w'&:k47   
  { [s`B0V`04  
  return (T2 & )r2; . AOc$Nt  
} bcjh3WP  
} ; %rJDpB{  
e$P^},0/  
3 !8#wn  
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> >。 _>]/.w2=  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: $] xH"Z%"  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: 9H;Os:"\|  
Y:\]d1C  
return l(i, j) = r(i, j); ezbk@no  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) X@}7 # Vt  
ky]^N)  
  return ( int & )i; & wtE"w  
  return ( int & )j; j>?nL~{  
最后执行i = j; =OtW!vx#R.  
可见,参数被正确的选择了。 p7Zeudmj  
5de1rB|  
eY`9J4o'  
j^8HTa0Cy|  
v;G/8>GRy  
八. 中期总结 &Ep$<kx8  
目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事: D</?|;J#/  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 xu"-Uj1  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 0sKo NzE  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor H1%o)'Kut4  
ROfV Y:,M  
Qi dI  
Yc-5Mr8*,  
sx;/xIU|  
Q.7X3A8  
九. 简化 v(JjvN21  
很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。 ]AM*9!  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 g\/|7:yB]  
首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种: 9}2/ko  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 g'T L`=O  
  +-*/&|^等 i !sVQ(:  
2. 返回引用。 n#WOIweInf  
  =,各种复合赋值等 muF&t'k  
3. 返回固定类型。 |5FEsts[  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) s0vcGh#w  
4. 原样返回。 yB *aG  
  operator, N;P/$  
5. 返回解引用的类型。 k5bv57@  
  operator*(单目) WdC7CK  
6. 返回地址。 {~}:oV  
  operator&(单目) Wt!;Y,1 s  
7. 下表访问返回类型。 bOrE86v:  
  operator[] I Gb'ii=A  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 5oYeUy>N  
  operator<<和operator>> L{&1w  
jL5O{R[ x:  
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。 Vu~fF@ |  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: wod{C!  
_f "I%QTL  
template < typename Left > t VX|e2Y  
struct value_return jL4"FTcE]3  
  { QJkiu8r  
template < typename T > iK'A m.o+  
  struct result_1  }l]r-  
  { JPT&!%~  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; j9RpYz  
} ; kIt1kw  
I|>IV  
template < typename T1, typename T2 > UQ^ )t ]  
  struct result_2 b^8"EBo  
  { M5`m5qc3  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; :t+Lu H g  
} ; Z,XivU&  
} ; c No)LF  
|?' gT" #  
T~}g{q,tR  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait zn*i  
\4*i;a.kU  
下面我们来剥离functor中的operator() t `\l+L  
首先operator里面的代码全是下面的形式: )5;|mV  
j=>WWlZ  
return l(t) op r(t) &.0wPyw  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) D{[i_K  
return op l(t) JvW!w)$pY  
return op l(t1, t2) AucX4J<  
return l(t) op jJ_6_8#  
return l(t1, t2) op .N#grk)C  
return l(t)[r(t)] wLQM]$O  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] 6XeqK*r*  
etP`q:6^c  
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: (G"/C7q  
单目: return f(l(t), r(t)); rIH+X2 x  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); QO,ge<N+N  
双目: return f(l(t)); qRZLv7X*j  
return f(l(t1, t2)); -f(< 2i  
下面就是f的实现,以operator/为例 1g|6,J  
D4GXZX8 K  
struct meta_divide @eDL j}  
  { UFa00t^5  
template < typename T1, typename T2 > l {\@+m  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) pQ+4++7ID  
  { hN:2(x  
  return t1 / t2; RveMz$Yy  
} 'cbD;+YH  
} ; /lvH p  
Aa%ks+1  
这个工作可以让宏来做: /#?i+z   
]p~,C*UH0  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ JvLa@E)  
template < typename T1, typename T2 > \ r\{; ~V  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; ~48mCD  
以后可以直接用 #1f8A5<  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) gLv";"4S  
来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数 gMZ?MG  
(ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。) ~7=w,+  
Ibl==Irk  
1hgmlY`  
下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体 j6)@kW9x  
X?.LA7)CK  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > !7[Rhk7bW  
class unary_op : public Rettype qdVExO&  
  { y#;@~S1W  
    Left l; r`/tb^  
public : 3&JsYQu  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} 4;d9bd)A  
<%rG*vzi  
template < typename T > =Wk!mGc  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const M3dNG]3E  
      { 9Q%Fel.  
      return FuncType::execute(l(t)); dmD ':1  
    } ojd/%@+u+Y  
#| Et9  
    template < typename T1, typename T2 > bKH8/*Yk  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const A5gdZZ'x  
      { Iih~rWJ  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); {*%'vVv+  
    }  G l*C"V  
} ; !Hr +|HKQ?  
;dYpdy  
4o2 C=?@(  
同样还可以申明一个binary_op =X2EF  
8f|  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > ,*V{g pC7  
class binary_op : public Rettype N*My2t_+E  
  { D|n`9yv a  
    Left l; ZUMzWK5Th  
Right r; o^},L?  
public : "ND 7,rQ  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} p]#%e0  
7Q.?] k&  
template < typename T > *Ta*0Fr=9|  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const q$s0zqV5  
      { O.*,e  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); 'on, YEp  
    } ]pr;ME<M{  
u*&wMR>Crf  
    template < typename T1, typename T2 > y_8 8I:O  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const X4Eq/q"  
      { )fR'1_  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); jQ_j#_Vle  
    } *A O/$K@Ma  
} ; 5o2;26c  
r/fLm8+  
Ohnd:8E  
很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮 eEQ 4L\d  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 %Sfew/"R0  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) ~FM5]<X)  
那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。 QE$sXP7 &u  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! uQ{ &x6.1  
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。。。 ,`MUd0 n  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 Bi)1*  
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) _w=si?q  
下面是修改过的unary_op Yyby 1  
]7-*1kL8=~  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > aDTNr/I  
class unary_op p^A9iieHp=  
  { uG2Hzav  
Left l; S=ebht=  
  ">lu8F  
public : y'pAhdF  
*)ZDN~z7o  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} HkD6aJ:kA!  
diGPTV-?$  
template < typename T > ;dNKe.`Dg  
  struct result_1 4WZ:zr N  
  { B3]q*ERAo  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; `\P#TBM  
} ; sME3s-  
{xp/1? Mo*  
template < typename T1, typename T2 > ]i)m   
  struct result_2 lW1Al>dW<  
  { I1S*=^Z_U  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; g>A*kY  
} ; <V#9a83JP  
?`,<l#sj  
template < typename T1, typename T2 > v{"$:Z ow  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 61HU_!A8S  
  { YN#i^(  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); <<W{nSm#  
} !v;N@C3C  
i<l_z&  
template < typename T > -uXf?sTV  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const a.#`>  
  { '.r_6X$7Jt  
  return OpClass::execute(lt(t)); %{WS7(si  
} h5e(Avk  
//n$#c _}u  
} ; Z1 %"w*U  
1%68Pnqk  
t<wjS|4  
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 eW, {E)x:  
好啦,现在才真正完美了。 ?zGx]?1P1<  
现在在picker里面就可以这么添加了: %wWJVq}jx  
|*ss`W7F,2  
template < typename Right > n]^zIe^6  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const M?l/_!QB  
  { ]-h;gN  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); CT,PQ  
} (Ild>_Tdb`  
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。 'c7C*6;a  
*;cvG?V  
D])&>  
LK\L}<;1V  
 |Hx#Uk#  
十. bind  @oE^(  
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。 0z&]imU  
先来分析一下一段例子 qF'lh  
;Z^\$v9?  
Rp.42v#ck  
int foo( int x, int y) { return x - y;} U; -2)+  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 8J|2b; Vf  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 lTb4quf8I  
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。 jN))|eD0x  
我们来写个简单的。 s krdL.5  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: Z~R7 G  
对于函数对象类的版本: eXKpum~  
) uM*`%  
template < typename Func > gOiZ8K!  
struct functor_trait `CpfQP&^  
  { atr 0hmQ  
typedef typename Func::result_type result_type; qzon);#7w  
} ; 6%yt"XmT  
对于无参数函数的版本: `qoRnG  
g[G+s4Nv  
template < typename Ret > wrP3:!=  
struct functor_trait < Ret ( * )() > 6roq 1=   
  { Ei>.eXUD5  
typedef Ret result_type; l,fwF ua  
} ; ^VI\:<\{  
对于单参数函数的版本: ;Mw<{X-  
<C1w?d$9I  
template < typename Ret, typename V1 > )FQxVT,.  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > M!i["($_  
  { ;t~Y>,  
typedef Ret result_type; W3+;1S$k  
} ; O0l1AX"  
对于双参数函数的版本: (N"9C+S}  
[_T6  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > JUXo3D~  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > *""iXi[  
  { }|UTwjquBD  
typedef Ret result_type; -,186ZVZ  
} ; :>C D;  
等等。。。 HXm&`  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy ]qb>O:T  
%y)]Q|  
template < typename Func > -e\OF3 Td  
struct func_return fJ  GwT  
  { bV$g]->4e  
template < typename T > V= g u'~  
  struct result_1 :]icW ^%  
  { rF$ S  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; U(+%iD60i  
} ; <<DPer2  
AvVPPEryal  
template < typename T1, typename T2 > g#Z7ReMw  
  struct result_2 q*K[?  
  { v4qpE!W27~  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; 1@t8i?:h  
} ; =}" P;4:  
} ; :*M2@  
W K(GR\@  
y*Gq VA[  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 s"`Oj5  
\WqC^Di  
template < typename Func, typename aPicker > z57q |  
class binder_1 )j QrD`  
  { e= XC$Jv  
Func fn; 8Ow#W5_3|  
aPicker pk; y1h3Ch>Y  
public : 2K^xN]]rG  
4Wu(Tps  
template < typename T > KBoW(OP4'  
  struct result_1 \=[38?QOY  
  { m2l0`l~T8  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; v5I5tzt*%H  
} ; |fb*<o eT  
S^N{=*  
template < typename T1, typename T2 > H? %I((+  
  struct result_2 Bnz}:te}  
  { 1lsg|iVz  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; Oiw!d6"Ovq  
} ; a ~k*Gd(  
OTEx9  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} A&d_! u>  
SbobXTbG  
template < typename T > rc}=`D`  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const PkOtg[Z  
  { &!*p>Ns)e  
  return fn(pk(t)); >p3S,2SM  
} }]pOR&o  
template < typename T1, typename T2 > YCBUc<)  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 9Z:pss@  
  { ?'$} k  
  return fn(pk(t1, t2)); ai)?RF  
} rD>q/,X=\  
} ; R;w1& Z  
^izf&W.j!  
^56#{~%^?  
一目了然不是么? jYh.$g<`0+  
最后实现bind i;#AW($+a  
fM<g++X  
6w0r)  
template < typename Func, typename aPicker > ra]\!;}L0  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) Y2>*' nU  
  { ibgF,N  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); ."j*4  
} zQtx!k=  
a{iG0T.{Yh  
2个以上参数的bind可以同理实现。 1gH>B5`  
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。 +B OuU#  
&wB?ks  
十一. phoenix vFGVz  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: U&6f:IV  
MLn?t^v-  
for_each(v.begin(), v.end(), Va\?"dH>M  
( GnW_^$Fs  
do_ +C(/.X Kz%  
[ u=B,i#>s  
  cout << _1 <<   " , " o(5 ( ]bJ  
] g8;JpPw  
.while_( -- _1), Y.8mgy>   
cout << var( " \n " ) YRP$tz+ _  
) 0bG2YMs  
); yl~h `b4  
J OH=)+xj  
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: t/:]\|]WB  
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 AlT04H   
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 .Ue1}'v*,  
那么我们就照着这个思路来实现吧: xr 4kBC t  
s& WHKCb  
o*|j}hnbv  
template < typename Cond, typename Actor > KfLp cV  
class do_while !4 G9`>n  
  { v"smmQZik  
Cond cd; NpYzN|W:  
Actor act; "4qv yVOE  
public : _cH 7lO[  
template < typename T > EXYr_$gRs  
  struct result_1 qQ UCK  
  { q/yL={H?  
  typedef int result_type; OO+QH 2j  
} ; khtSZ"8X  
/ L/hR4  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} gEU|Bx/!=  
[D%5Fh\0  
template < typename T > + %07J6  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const -.X-02  
  { 4q\bnt  
  do R7d45Wl  
    { k),.  
  act(t); |\MgE.N  
  } BSB;0OM  
  while (cd(t)); d% :   
  return   0 ; b$:<T7vei  
} \P|PAU@,  
} ; 11(:#4Y,  
!nkjp[p  
I ;Sm<P7*  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). oMV<Yn_<  
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。 X) peY  
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。 Q5H! ^RQm  
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。 .v{ok,&  
下面就是产生这个functor的类: e1 j3X\ \  
'=2/0-;Jf  
?W(>Yefk  
template < typename Actor > :_FnQhzg  
class do_while_actor j!:^+F/  
  { !w8t`Z['  
Actor act; E9IU,P6a  
public : k_hV.CV  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} rv\m0*\<  
l$~3_3+  
template < typename Cond > nM1F4G  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; uwcm%N;I"  
} ; ""JTU6]MS  
.m]"lH*  
[%alnY  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 J7`fve  
最后,是那个do_ N:]71+  
oWu2}#~z_  
;p !|E3o.  
class do_while_invoker i*We kr3Wo  
  { /7 CF f&4  
public : NT6OGBl&  
template < typename Actor > \CP)$0j-&o  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const &?R2zfcM  
  { 0GtL6M@pP  
  return do_while_actor < Actor > (act); \<}4D\qz  
}  {hzU  
} do_; fZqqU|tq  
%MQU&H9[  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? ^]&uMkPN  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 7<<-\7`  
最后来说说怎么处理break和continue 6V"|  
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。 x +=zG4Hm  
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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