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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda 3T.V*&  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 9BZ B1o X  
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, c!\T 0XtT  
# l9VTzi  
!IR cv a  
W)ug %@)  
  class filler J\+fkN<.  
  { yFk|8d-|  
public : <|k :%  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} 5nib<B%<V  
} ; 4RDY_HgF6  
jo&j<3i  
1y:fH4V  
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: a^LckHPI>  
fUf 1G{4  
Vfzy BjQ  
=XQGg`8<LB  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); +)yoQRekX  
>dK0&+A  
M{orw;1Isy  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 u:J( 0re  
T"htWo{v>  
5yt=~  
i Ehc<  
二. 战前分析 [ p,]/ ^ N  
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。 |e!Y C iU  
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 8Kl&_-l{b  
O9N!SQs80  
@BLB.=  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); &iu]M=Y b  
  /* --------------------------------------------- */ 4 ;_g9]  
vector < int *> vp( 10 ); }ACg#;>/+  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); H HX q_-V  
/* --------------------------------------------- */ $hCS-9%&  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); #Ev}Gf+5Q  
/* --------------------------------------------- */ fr`#s\JKw  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); [@/p 8I  
  /* --------------------------------------------- */ ;Egl8Vhr  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); :4[>]&:u3  
/* --------------------------------------------- */ {.oz^~zs]g  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); u= dj3q  
&bJBsd@Os  
5q@s6_"{  
eb}XooX  
看了之后,我们可以思考一些问题: q'7.lrKwa>  
1._1, _2是什么? fcp_<2KH  
显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。 .n_Z0&i/w  
2._1 = 1是在做什么? I-8I/RRkmP  
既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。 #*9 | \  
Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。 'wFhfZB1!B  
?4wl  
`0%;Gz%}  
三. 动工 7./WS,49  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: I/upiqy  
aC' 6  
g:~q&b[q6  
bHm/ZZx  
template < typename T > kK4+K74B  
class assignment ZYY~A_C  
  { Z2*?a|3  
T value; >q?{'#i /  
public : Iu0GOy*[  
assignment( const T & v) : value(v) {}   +fM8  
template < typename T2 > G"3KYBN>  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } \nyqW4nTm  
} ; %I`'it2d  
m["e7>9G  
;uc3_J]  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 @$kzes\  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment a5m[ N'kah  
~Fo2MwE2~  
#]^C(qmb:  
~G8l1dD  
  class holder s+_8U}R  
  { J*K=tA  
public : qYVeFSS  
template < typename T > euV!U}Xr  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const 5`&@3 m9/  
  { 4`o0?_.'  
  return assignment < T > (t); vq9O|E3  
} IDpLf*vSG  
} ; @ g`|ob]9  
lxZ9y  
{4SaS v^/  
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: z^*g 2J,  
@N[<<k7g  
  static holder _1; P()n=&XO6  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 L$"x*2[A  
% &H^UxC  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); d14@G4#Bd  
而不用手动写一个函数对象。 pUmT?N!  
O%bltNEx1  
E}%Pwr  
)gU:Up24|"  
四. 问题分析  )bYOy+2g  
虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。 _qOynW  
1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。 H/ ejO_{  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 }jce5E  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 ^wSGrV'  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 -/B*\X[  
&)Zv>P8z`  
五. 问题1:一致性 m@I}$  
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?| je#LD  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 d j9i*#F  
ukW L3  
struct holder n]3'N58  
  { B k\K G  
  // KCbOO8cQS  
  template < typename T > ('uUf!h?\  
T &   operator ()( const T & r) const P! j*4t  
  { l{?9R.L  
  return (T & )r; |'o<w ]hc  
} 2YQBw,gG  
} ; 5i{J0/'Xu)  
sm[zE /2b  
这样的话assignment也必须相应改动: @o}J)  
<o|k'Y(-  
template < typename Left, typename Right > "5$p=|  
class assignment L`O7-'`  
  { #/9Y}2G|]  
Left l; ? YIe<  
Right r; bx6=LK  
public : 6W]C`  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} v^t oe  
template < typename T2 > {@x-T  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } 1S+T:n  
} ; rK;<-RE<[:  
RxPD44jVA  
同时,holder的operator=也需要改动: zcOm"-E-  
^I6Vz?0Jl  
template < typename T > .bV^u  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const *GhV1# <  
  { JAMV@  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); wr:-n  
} r-WX("Vvh  
Wy1.nn[  
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。 Kn?h  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 m,6u+Z ,  
.A/xH x  
return l(rhs) = r; ^xgPL'  
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。 BlT)hG(M>  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: H8@z/  
*U\`HUW  
template < typename Tp > j+lcj&V#  
class constant_t r>KmrU4Q  
  { #{k+^7aQ  
  const Tp t; \Q|,0`  
public :  9,tk  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} cuf]-C1_  
template < typename T > 5[*8C Y  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const 6>&(OV   
  { nD 4C $  
  return t; |XQ\c.A  
} DV({! [EP  
} ; `4Z:qh+fJ  
:To{&T  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 z}r  
下面就可以修改holder的operator=了 D#Mz#\4o  
<O-R  
template < typename T > Sy*p6DP  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const t!FC)iY  
  { .UN?Ak*R  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); Gp?pSI,b.t  
} I&^hG\D  
W^;4t3eQf  
同时也要修改assignment的operator() X*Q<REDB  
u Vv %k5  
template < typename T2 > G_k_qP^:  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } *|6vCR  
现在代码看起来就很一致了。 cs:?Wq ^  
u?z,Vs"  
六. 问题2:链式操作 =yJV8%pa  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 [%Z{Mp'g  
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。 ?aB%h |VA  
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。 }KftV nD?  
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。 SFEDR?s   
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct E3CwA8)k  
KNF{NFk  
template < typename T > < jX5}@`z  
struct result_1 *xx)j:Sc2  
  { I&&;a.  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; MQ'=qR  
} ; }-Nc}%5  
i\4YT r,  
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: X VKRT7U  
;D(6Gy9~  
template < typename T > FId,/la  
struct   ref NJ$Qm.S  
  { :yw(Co]f  
typedef T & reference; -0k{O@l"  
} ; 4zOFu/l6R  
template < typename T > C(xsMO'k,,  
struct   ref < T &> #>z!ns  
  { Xoq -  
typedef T & reference; ;<F^&/a|yQ  
} ; $p }q,f.  
E;k$ICOXA  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: %w!x \UV  
G8Ow;:Ro  
template < typename T > r'*#i>PkQD  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const  Oo~   
  { 9D?JzTsyg  
  return l(t) = r(t); \z@ :OR,  
} Wrm3U/>e  
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。 :hf%6N='kI  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 x97L>>|  
W:}t%agis  
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 }_+):<Db  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: pG v*{.  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 5RF*c,cNq  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 3n_t^=  
最后的布局是: ,RAP_I!_x  
                Add a]8W32  
              /   \ 95/;II  
            Divide   5 j0=H6Y  
            /   \ vNm4xa%  
          _1     3 +R 8dy  
似乎一切都解决了?不。 m&MZn2u[4i  
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。 kFfNDM#D  
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。 Q:ql~qew  
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: }Os7[4 RW  
@JJ{\?>  
template < typename Right > $/E{3aT@F2  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const s`]SK^j0  
Right & rt) const G2=d q  
  { 4~d:@Gmk&  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); Q[T)jo,j%  
} D~2n8h"2ye  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 g6][N{xW0  
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。 |B2>}Y/  
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。 BG1hk!  
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。 MTbCL53!-  
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。 y8v0>V0)  
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? kWC xc0  
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: h6 :|RGF  
M2qor.d  
template < class Action > P;IM -]  
class picker : public Action l5enlYH  
  { (|tR>R.Wxg  
public : sv!6z Js  
picker( const Action & act) : Action(act) {} [|C  
  // all the operator overloaded *M$$%G(4  
} ; E7<l^/<2S+  
J8&0l&~ 6  
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。 &~=d;llkT  
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: LO%OH u}]  
}fhGofN$e  
template < typename Right > BMn`t@!x  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const , LqfwA|  
  { y XCZs  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); L*{E-m/  
} SU.$bsu  
 "'Q~&B;@  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > +4[Je$qYa  
使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。 0.U- tg0  
J[\8:qE  
template < typename T >   struct picker_maker E8aD[j[w  
  { ~x+&cA-0A2  
typedef picker < constant_t < T >   > result; &i *e&{L7  
} ; B\~(:(OPM]  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > #Xi9O.  
  { 0"mr*hyj  
typedef picker < T > result; @8cn<+"b  
} ; i06|P I  
T4;gF6(0]  
下面总的结构就有了: {CgF{7`  
functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。  qt. =  
picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。 #V@vz#bo=  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 fDChq[LAn  
至此链式操作完美实现。 T>5N$i  
X09i+/ICK  
<4"Bb_U  
七. 问题3 {@t6[g++  
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。 '*K%\]  
aOmQ<N]a  
template < typename T1, typename T2 > ^W0eRT  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const aM\Ph&c7e'  
  { |O*?[|`H  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); 5^N` ~  
} WG&WPV/p  
VE^IA\J x  
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: X/D% cQ6  
]OC?g2&6  
template < typename T1, typename T2 > O7f"8|=HX  
struct result_2 \"+}-!wr  
  { 07vzVsQ}p  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; ?|GwuG8g  
} ; Mw6 Mt  
M1K[6V!   
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? =BeJ.8$@VC  
这个差事就留给了holder自己。 6PLdzZ{  
    Fw%S%*B8g  
e#ne5   
template < int Order > [tJp^?6*  
class holder; z2;<i|Ez0  
template <> xv_Z$&9e>l  
class holder < 1 > ]ia{N  
  { 8@KGc )k  
public : \Bl`;uXb  
template < typename T > D\z`+TyJ  
  struct result_1 p<Vj<6.=?  
  { 4B Jw+EV8  
  typedef T & result; V"A* B  
} ; 9lqD~H.  
template < typename T1, typename T2 > ]q|U0(q9  
  struct result_2 vZ|Wj] ;o  
  { 2-rfFqpe  
  typedef T1 & result; F441K,I  
} ; \*30E<;C_  
template < typename T > N{K[sXCW  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const B~u`bn,iQ  
  {  o^x,JT  
  return (T & )r; ^:ehG9  
} 2nI^fVR%\  
template < typename T1, typename T2 > uh3<%9#\k  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const S|_"~Nd=  
  { c,5yH  
  return (T1 & )r1; L ?S#3@Pa  
} -'j|U[&N\  
} ; S\6.vw!'  
8q|T`ac+N  
template <> )fbYP@9>a  
class holder < 2 > ?b?YiK&yz  
  { AN+S6t  
public : o_.`&Q6n  
template < typename T > %WFZ&>en&  
  struct result_1 YDGW]T]i ?  
  { v(Q-RR  
  typedef T & result; E&\ 0+-Dw  
} ; 28lor&Cc  
template < typename T1, typename T2 > #!w7E,UBi  
  struct result_2 v3r<kNW_  
  { X>Y>1fI.  
  typedef T2 & result; ov|pXi<e  
} ; WCg&*  
template < typename T > Q&&oP:4~X*  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const ^x}k1F3  
  { B?;P:!/1  
  return (T & )r; Jy-V\.N>s  
} 8LGNV&Edg  
template < typename T1, typename T2 > OJ<V<=MYZ  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const l'Uj"9r,  
  { {\n?IGP?wd  
  return (T2 & )r2; uiaZ@  
} g 4lk  
} ; p9~$}!ua  
dU|&- .rG  
#9q ]jjH E  
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> >。 ]U.*KkQ  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: 1m<8M[6u  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: J QA]O/|N  
2h`Tn{&1/  
return l(i, j) = r(i, j); --F6n/>  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) {A{sRT=%  
N"zm  
  return ( int & )i; \mNN ) K@  
  return ( int & )j; &>vfm9  
最后执行i = j; t:tIzFNv  
可见,参数被正确的选择了。 \T^ptj(0  
Z<[:v2  
f SMy?8  
7~nuFJaTI  
dEPLkv  
八. 中期总结 x+W,P  
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: &LHS<Nv^:  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 /vw$3,*z  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 J,t`il T  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor Lwkl*  
^NFL3v8  
:[ll$5E.  
J{PNB{v  
G@o\D-$  
=8Gpov1!V~  
九. 简化 c6MMI]+8  
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。 WL}XD Kx  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 B<&g  
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: `5MK(K :  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 6sNw#pqh  
  +-*/&|^等 p4z thdN[  
2. 返回引用。 D[3QQT7c  
  =,各种复合赋值等 &Yd6w}8  
3. 返回固定类型。 S X[  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) h|OWtf4  
4. 原样返回。 `"y:/F"{  
  operator, @$5= 4HA  
5. 返回解引用的类型。 {EyWSf"  
  operator*(单目) ?I ;PJj  
6. 返回地址。 mIv}%hD  
  operator&(单目) wfQImCZ>l  
7. 下表访问返回类型。 P$&l1Mp  
  operator[] }hS$F  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 h<bCm`qj  
  operator<<和operator>> j-7aJj%  
b-YmS=*  
OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。 > QG@P  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: Ui`#B  
`a9iq>   
template < typename Left > _tpOVw4I  
struct value_return [rReBgV  
  { ?7A>|p?"  
template < typename T > Te7xj8<  
  struct result_1 YZ6" s-  
  { G$;cA:p-j  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; ` pfRY!  
} ; yBfX4aH:`  
>YR2h/S  
template < typename T1, typename T2 > d^d+8R  
  struct result_2 M# cJ&+rP  
  { gPIl:, d(  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; !EGpI@  
} ; DC2[g9S>8@  
} ; 6bT>x5?  
?vQ:z{BO  
ZNJ<@K-  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait OOnhT  
zEYQZywc  
下面我们来剥离functor中的operator() HSEz20s  
首先operator里面的代码全是下面的形式: ]E#W[6'VtB  
hpYW1kfQl  
return l(t) op r(t) "b\@.7".  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) mEyIbMci  
return op l(t) =Jswd  
return op l(t1, t2) W6V((84(O  
return l(t) op mnFmShu  
return l(t1, t2) op C0CJ;   
return l(t)[r(t)] 3)hQT-)  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] 3 5/ s\  
4mnVXKt%.  
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: ^;wz+u4^l  
单目: return f(l(t), r(t)); +g_m|LF  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2));  7MQxW<0  
双目: return f(l(t)); b;5 M$  
return f(l(t1, t2)); !1Nh`FN  
下面就是f的实现,以operator/为例 r(JP& @  
Cm9#FA  
struct meta_divide 2IXtIE  
  { ywA7hm  
template < typename T1, typename T2 > /ACau<U]t  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) XHh*6Yt_ (  
  { DSlO.) dHu  
  return t1 / t2; YmLpGqNv  
} .z^O y_S{  
} ; $4hi D;n  
`@{(ijg.  
这个工作可以让宏来做: 0/uy'JvWru  
%JI*)K1WI  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ V,]Fh5f  
template < typename T1, typename T2 > \ ?Cv([ ^Y.u  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; Ezr q2/~Q  
以后可以直接用 0rxGb} b*  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) WAJ KP"  
来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数 Q;GcV&f;f  
(ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。) u-*z#e_L0  
IUz`\BO4  
S2>$S^[U  
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 HQMug  
/z:1nq  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > k}!'@  
class unary_op : public Rettype xXSfYW  
  { @T J  
    Left l; I8k+Rk*  
public : ~cV";cD5  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} K$O2 Fq@y  
zF(abQ0  
template < typename T > |?TX^)  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const t+D= @"BZP  
      { (S2E'L L{  
      return FuncType::execute(l(t)); h=^UMat-  
    } |-z"6F r-  
bmJdZD7-<k  
    template < typename T1, typename T2 > {u4AOM=)  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const Y$s4 *)%  
      { 1C0' Gf)3  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); XW~a4If  
    } LMuDda  
} ; \\3 ?ij:v  
pl/ek0QX  
NDJP`FI  
同样还可以申明一个binary_op [}l#cG6 k  
RDEK=^J  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > c )=a;_h  
class binary_op : public Rettype 4vV\vXT*  
  { 4j(`koX_  
    Left l; p3e=~{v*  
Right r; Q:Ma3El\  
public : ~y"OyOi&  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} 9Ais)Wy%p  
2sp4Mm  
template < typename T > -)xl?IB%  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const _&S;*?K.  
      { Gte\=0Wr  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); i)$ySlEh  
    } |>'q%xK  
pCC^Hxa  
    template < typename T1, typename T2 > Wr-I~>D%_  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const }pGjc_:']  
      { sE ^YOT<  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); 6cD3(//  
    } ^f9@ =I  
} ; /:"^,i\t  
]c bXI  
R7O<>kt  
很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮 ^E.mG>  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 e X6o 7a  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) Q<KF<K'0hg  
那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。 YMVi7D~;Q$  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! D1@yW} 4  
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。。。 fzOh3FO+  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 *9aI\#}  
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) Ya(3Z_f+VZ  
下面是修改过的unary_op v6Wz:|G/u  
'K01"`#  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > Z#D*HAd`  
class unary_op (:\L@j  
  { h<8c{RuoZC  
Left l; f1sp6S0V\  
  $4qM\3x0,  
public : reM~q-M~o@  
OR37  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} J :O&2g"g  
DLD9  
template < typename T > {Ppb ;  
  struct result_1 7U^{xDg.b  
  { N(3Bzd)   
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; kDxI7$]E  
} ; EBiLe;=X  
Z  
template < typename T1, typename T2 > O+/{[9s  
  struct result_2  $&1Dl  
  { 3to!C"~\K-  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; J^S!GG'gb  
} ; ,X;$-.  
ydj*Jy'  
template < typename T1, typename T2 > g^7zDU&'  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const #_ UP}G$  
  { *ae)<l3v  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); lY2~{Y|4s  
} u J]uz%  
GG-b)64h`  
template < typename T > AEDBr<  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 6y57m;JW/  
  { (ti!Y"e2  
  return OpClass::execute(lt(t)); o*2Mjd]r  
} 9U4[o<G]=  
Z9q4W:jyS  
} ; .mcohfR  
S%B56|'  
Ye$; d ~  
该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug 7G*rxn"d  
好啦,现在才真正完美了。 j}`ku9S~  
现在在picker里面就可以这么添加了: E1dhj3+3  
>AY9 F|:  
template < typename Right > B9$pG  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const W]_a_5  
  { H K J^6|'  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); l*huKSX}  
} <:T/hm$  
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。 [>\e@ =  
adRIg:2  
c5:0`~5Fn  
5rc3jIXc{|  
o iC@ /  
十. bind !&3"($-U3G  
既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。 R lbJ4`a  
先来分析一下一段例子 D>ou,  
;uv$>F auk  
!VsdKG)  
int foo( int x, int y) { return x - y;} +nim47  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 Xw jm T  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 V~Z)^.6  
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。 XD|Xd|/ {  
我们来写个简单的。 uEG4^  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: 5e1oxSU  
对于函数对象类的版本: Gpcordt/  
PR x-0S  
template < typename Func > &; p}HL,  
struct functor_trait g1_z=(i`Z  
  { ?^MH:o  
typedef typename Func::result_type result_type; ]YfG`0eK<  
} ; M?Q\ Hw  
对于无参数函数的版本: ZX.,<vumSy  
g& f)WQ(  
template < typename Ret > -3wid1SOm  
struct functor_trait < Ret ( * )() > g_k95k3V'  
  { b'` XFB#V  
typedef Ret result_type; B1s&2{L6K  
} ; {7MY*&P$,  
对于单参数函数的版本: v6 |[p  
,\#j6R,{I  
template < typename Ret, typename V1 > kmo#jITa`  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > iT s" RW  
  { :#_k`{WG  
typedef Ret result_type; u,}>I%21  
} ; DMs8B&Y=  
对于双参数函数的版本: 9 C{Xpu  
l@u  "iGw  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > 6W3."};  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > +lZ-xU1  
  { Eza^Tbq%j?  
typedef Ret result_type; AE`UnlUSF  
} ; n "^rS}Y]  
等等。。。 1vCp<D9<  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy HZS.%+2  
m!!;CbPo  
template < typename Func > 6 b?K-)kL  
struct func_return R/Sm  
  { [u J<]  
template < typename T > [D(JEO@ :  
  struct result_1 V$;`#J$\b  
  { e6qIC*C!  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; rg#/kd<?[V  
} ; zQt)>Qx_  
H@ty'z?  
template < typename T1, typename T2 > M?hPlo"_  
  struct result_2 K`ygW|?gt  
  { LWSy"Cs*  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; 3m2y<l<  
} ; dl |$pm@x  
} ; h.Sbds  
s|Vs#o.P)  
.i*ja*   
最后一个单参数binder就很容易写出来了 +W8#]u|  
:D>flZi  
template < typename Func, typename aPicker > [nX{ sM%  
class binder_1 -;RAW1]}Y$  
  { V:+vB "  
Func fn; d{(Rs.GuP  
aPicker pk; ;- Vs|X  
public : hp}rCy|01  
{!{T,_ J  
template < typename T > /X#OX 8gb]  
  struct result_1 I\rjw$V#  
  { 9ao?\]&t  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; f(K1 ,L:&7  
} ; ;ByCtVm2  
aO9\8\^  
template < typename T1, typename T2 > E%stFyr9`/  
  struct result_2 9o6qN1A0g  
  { rXip"uz(K>  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; S"87 <o  
} ; ?Iaqbt%2  
IF//bgk-  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} ]^{5`  
0tMzVx S  
template < typename T > ANj%q9e!Yi  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const (4`Tf*5hHa  
  { I/v#!`L  
  return fn(pk(t)); -(}N-yu  
} W&Xi &[Ux  
template < typename T1, typename T2 > 5"q{b1  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const KpS=oFX{}  
  { YxA nh  
  return fn(pk(t1, t2)); R_Bf JD.  
} =FFs8&PKys  
} ; o$*DFvk  
?9 `T_,  
a<+Rw{  
一目了然不是么? ,p\*cHB9  
最后实现bind ,pkzNe`F  
`fVzY"Qv k  
cRf;7G  
template < typename Func, typename aPicker > ~Sd,Tu%:  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) 5VfpeA `  
  { y4!fu<[i  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); o5Knot)Oy  
} [r'hX#  
x0TE+rf5   
2个以上参数的bind可以同理实现。 Gt!Hm(  
另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。 : B1 "=ly  
TFhYu  
十一. phoenix <!|=_W6  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: }JT&lyO< b  
pBQ[lPCY/  
for_each(v.begin(), v.end(), F1`mq2^@  
( X&K,,C  
do_ +ZBj_Vw*|  
[ R~N%sn  
  cout << _1 <<   " , " *y>|  
] y92<(ziaX)  
.while_( -- _1), *\Hut'7 d  
cout << var( " \n " ) U?(,Z$:N  
) p4b6TI9;  
); :4COPUBpPV  
\D[~54  
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: L;KLmxy#  
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 9@*4^Ks p  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 -OfAl~ 4  
那么我们就照着这个思路来实现吧: UB% ;P-RD  
#KtV4)(  
P|aSbsk:I<  
template < typename Cond, typename Actor > FOcDBCrOe  
class do_while ab6D&  
  { Mq6_Q07  
Cond cd; `]Vn[^?D  
Actor act; $,T3vX]<  
public : E 6!V0D  
template < typename T > %g4)f9>  
  struct result_1 CR|>?9V  
  { Aca ?C  
  typedef int result_type; |C t Q  
} ; <R#:K7> O  
wKz*)C  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} 8[8U49V9(  
jqoU;u`  
template < typename T > 9AQ2FD  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const vF@.B M>  
  { A?c?(~9O  
  do e}L(tXZ  
    { #8bI4J{dE  
  act(t); Mz6|#P}.s  
  } "QY~V{u5  
  while (cd(t)); ra\|c>[%  
  return   0 ; 'wTJX>  
} Lismo#  
} ; 0+S'i82=M  
]g9n#$|.  
sY'dN_F  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). .O.fD  
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。 {|@N~c+  
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。  N/AP8  
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。 3-2?mV>5  
下面就是产生这个functor的类: :.\h.H;  
\Ng[lN  
%!)Dk<  
template < typename Actor > #.\X% !  
class do_while_actor ~3m} EL  
  { aeF^&F0  
Actor act; V{kgDpB  
public : woK?td|/  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} v_@&#!u`  
oI%.oP}G  
template < typename Cond > *r]#jY4qx  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; -3:x(^|:K  
} ; '~'3x4Bo  
OAz -w  
R2[!h1nZ  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 /d-7n|#E  
最后,是那个do_ 6T~xjAuJ3T  
-^7n+ QX  
D$c4's `5  
class do_while_invoker bpe WK&  
  { \>-%OcYlM  
public : hC =="4 -  
template < typename Actor > m,]M_y\u  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const U=bZy,FT$  
  { W1J7$   
  return do_while_actor < Actor > (act); o,RLaS,BK'  
} c8jq.y v  
} do_; NASRr  
CR$5'#11)  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? RA+k/2]y!  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 ,*Yu~4  
最后来说说怎么处理break和continue AHR%3W  
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。 P1ab2D  
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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