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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda Qvp"gut)%X  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 ` <1Wf  
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, M\{n+r -m  
MtkU]XKGT  
&nIu^,.  
F85_Lz4  
  class filler k6CXuU  
  { @1CXc"IgA  
public : '3S~QN  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} #gbB// <  
} ; d-b04Q7DQ  
t@!n?j I  
Z:9Q~}x8  
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: uzdPA'u  
z>W:+W"o  
J+/}m}bx  
u%C oo  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); %)j&/QdzF&  
6:5K?Yo  
LGt>=|=bj  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 D [+LU(  
{<yapBMw  
ZPZh6^cc  
-+"#G?g  
二. 战前分析 7Bj,{9^aJ  
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。 cK'g2S  
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 yz68g?"  
u=0O3-\h  
~ YH?wdT  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); _^E NRk@  
  /* --------------------------------------------- */ 9[qOfIny  
vector < int *> vp( 10 ); $!O@Z8B  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); .HZd.*  
/* --------------------------------------------- */ $0[T<]{/?  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); 8$NVVw]2,  
/* --------------------------------------------- */ D_lRYLA+  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); 3%*igpj\)  
  /* --------------------------------------------- */ XmQ ;Roe  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); =d8Rij-  
/* --------------------------------------------- */ 7wj2-BWa  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); m4m-JD|v  
5&8E{YXr  
7 z    
O?OAXPK2  
看了之后,我们可以思考一些问题: }<WJR Y6j  
1._1, _2是什么? 2}&ERW  
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。 CtY-Gs  
2._1 = 1是在做什么? CA#g(SiZ  
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。 <ww D*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。 (m3hD)!+y  
qe.QF."y  
[ K?  
三. 动工 9p8ajlYg,  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: "5N4 of 8  
+,spC`M6h  
oB 1Qw'J w  
0$|VkMq(  
template < typename T > 6SCjlaGW5  
class assignment  /!ElAL  
  { d.f0OhQ  
T value; yu6~:$%H  
public : W|2^yO,dX  
assignment( const T & v) : value(v) {} GXZ="3W |  
template < typename T2 > *z[vp2 TN  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } i6paNHi*  
} ; LGL;3EI  
04U|Frc  
`p\%ha!,w  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 g/C 7wc  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment "c[>>t  
!IOmJpl'  
6Y2,fW8i,  
)?[2Y%P  
  class holder "1s ]74  
  { $2Wk#F2c=  
public : =\]gL%N-|  
template < typename T > w5z]=dN  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const mRx `G(u:v  
  { b_Y+XXb<  
  return assignment < T > (t); 9SeGkwec?$  
} (`4&h%g  
} ; cP tDIc,  
F,_cci`p  
),{3LIr  
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: 2M+RA}dX  
/eHf8l  
  static holder _1; @zS/J,:v}  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 W\[E  
P{dR pH|  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); &3/`cl[+  
而不用手动写一个函数对象。 Sp[9vlo8  
$MasYi  
~"S5KroN  
il >+jVr  
四. 问题分析 }F1Asn  
虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。 _A]jiPq  
1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。 *?Eu{J){7%  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 ]yKwH 9sl  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 wp:$Tqa$  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 f #h0O3  
KeyKLkg>  
五. 问题1:一致性 pJg:afCg  
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?| 0 iSNom}m  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 ub 2'|CYw  
;7Qem&  
struct holder S*}GW-)oA  
  { > X  AB#  
  // (NUXK  
  template < typename T > f]1 $`  
T &   operator ()( const T & r) const o,k#ft<  
  { Ty b_'|?rW  
  return (T & )r; T\wOGaCW  
} x75;-q  
} ; 3=]/+{B  
TPb&";4ROf  
这样的话assignment也必须相应改动: a?Om;-i2`S  
ip'v<%,Q3"  
template < typename Left, typename Right > toF6 Z  
class assignment 'NWvQR<X  
  { BfCib]V9C  
Left l; AkjoD7.*  
Right r; h1>.w pr  
public : ,=!s;+lu{  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} -C^qN7Bz  
template < typename T2 > y%--/;  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } y~_x  
} ; Iy5W/QK6  
~i^,Z&X:  
同时,holder的operator=也需要改动: pnz@;+f  
#O^zA`D   
template < typename T > .f!'> _  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const MS SHMR  
  { Qvny$sr2  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); hW,GsJ,  
} \^F6)COy  
0jp y c  
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_&h#D]3  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 ?{Xp'D\z  
e /XOmv  
return l(rhs) = r; Kc9)Lzu+  
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。 o\j<EQb.  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: *=z.H  *  
|q o3 E  
template < typename Tp > hQSJt[8My  
class constant_t 5}N O~Xd<  
  { Cyv_(Oh?dv  
  const Tp t; 'iYaA-9j  
public : uJ*|SSN~  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} YVY(uq)d  
template < typename T > !oV'  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const LY0/\Z"N  
  { etW-gbr  
  return t; /C<} :R  
} jP @t!=  
} ; iEFS>kL8e  
cNN_KA  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 /-pop]L  
下面就可以修改holder的operator=了 RmN\;G?}  
"2"*3R<Y  
template < typename T > )fZ5.W8UE]  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const JvUHoc$sI  
  { Us9$,(3  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); ,@gDY9Q3r/  
} .>zkS*oX4z  
OQX ek@~2  
同时也要修改assignment的operator() ;+qPV7Z  
N~arxe (K  
template < typename T2 > ,KibP_<%&P  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } \b88=^  
现在代码看起来就很一致了。 8&f"")m  
$0iN43WSQ  
六. 问题2:链式操作 Y@%6*uTLa  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 ZoC?9=k  
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。 Df/f&;`  
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。 Q^V`%+  
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。 dR /UXzrc  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct sXC]{] P  
ZsPBs4<p  
template < typename T > ;lWy?53=@  
struct result_1 [dL?N  
  { 1[`l`Truz  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; nBiA=+'v  
} ; s.dn~|a  
d0Kg,HB  
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: a( {`<F  
&<i>)Ss  
template < typename T > U7fE6&g  
struct   ref l 0b=;^6  
  { >|I3h5\M  
typedef T & reference; ;/{Q4X{  
} ; I0jEhg%JZ  
template < typename T > Iei4yDv ;  
struct   ref < T &> LRd,7P  
  { s_h <  
typedef T & reference; ow`c B  
} ; ;1OTK6  
O,1u\Zy/  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: VZlvmN  
"AVj]jR  
template < typename T > k~?}z.g(  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const :~)Q]G1Nj  
  { $v oyXi`*  
  return l(t) = r(t); +#H8d1^5  
} B 9Mwj:)}  
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。 $kz5)vj "  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 ~O 6~',KD  
K6oX nz}  
有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么 @x J^JcE  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: !V-SV`+X  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 y<.!TULa_  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 7<:w-  
最后的布局是: >a-+7{};  
                Add /7"1\s0U  
              /   \ `Zi#rr|)L  
            Divide   5 Y@\5gZ&T  
            /   \ =,]J"n8|v  
          _1     3 h5l Lb+  
似乎一切都解决了?不。 1W!n"3#  
你可以想象一下一个完整的Lambda库,它必然能够重载C++几乎所有的操作符。假设其重载了10个操作符,那么至少会有10个代表这些操作符的functor类。大体上来讲,每一种操作符所对应的functor都应当能够由链式操作产生别的任意一种操作符所对应的functor。(例如:*_1 = 2既是由operator*的functor产生operator=的functor)。可想而知这样一共能产生10*10=100种产生方式。这是对编码的一个大挑战。 0 De M  
如何简化这个问题呢?我们不妨假定,任意一种操作符的functor,都能够产生任意一种操作符的functor,这样,每一种操作符的functor都拥有一样的产生方案。如果某种转换确实是不合法的(例如:A/B=C无论如何也不可能合法),那么在试图产生新functor的时候会出现编译错误。幸好C++的模版是如果不使用就不编译的,因此这种编译错误不会干扰到正常的使用,这正是我们所要的。 pn7 :")Zx  
OK,我们的方法呼之欲出了。既然所有的functor都具有一样的产生方案,那么不如大家都不要实现,等到最后统一的在所有的functor里面加上这么一系列的产生代码吧。例如,如果要添加从某functor XXX到operator=的functor的产生代码: A>g$[  
| uZ=S]V@  
template < typename Right > tr/dd&(Y1  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const y?@Y\ b  
Right & rt) const aC$g(>xFt  
  { B+DRe 8  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); \j;uN#)28  
} cnPX vD^kY  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 (MIw$)#^  
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。 xR&,QrjQG  
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。 dS&8R1\>1  
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。 G-^ccdT  
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。 v(7A=/W_  
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? q |^O  
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: .XB] X  
.- Lqo=o\  
template < class Action > q5W'P>  
class picker : public Action Xbtv}g<0c  
  { ge oN4  
public : 6qJB"_.  
picker( const Action & act) : Action(act) {} 66Xt=US  
  // all the operator overloaded GDB>!ukg  
} ; U44H/5/  
+=k|(8Js#  
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。 l.W:6", w  
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: F`Y<(]+   
KUyJ"q<W  
template < typename Right > YcV~S#b  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const h^*{chm]  
  { <"+C<[n.  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); RM+E  
} KRZV9AJ  
U.F65KaKF  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > PK4UdT  
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。 NGY I%:  
qi2dTB  
template < typename T >   struct picker_maker iP%=Wo.  
  { )\;r V';  
typedef picker < constant_t < T >   > result; [E~TYk;  
} ; E}=,"i  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > cj<@~[uw  
  { Xt84Evo  
typedef picker < T > result; 4"{wga~%/  
} ; n_Y]iAoc`  
(Qm;]?/  
下面总的结构就有了: UG_0Y8$  
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。 k>CtWV5B  
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。 Z :+#3.4$3  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 xH[yIfHkG@  
至此链式操作完美实现。 jf/9]`Hf  
k#) .E X  
&zcj U+n  
七. 问题3 Vgn1I(Gj4  
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。 \pGO}{3 e*  
Y%l3SB,5L  
template < typename T1, typename T2 > 8Q -F  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const l7!)#^`2_  
  { #Vigu,zY  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); Rk[ * p  
} p ri{vveN@  
`=DCX%Vw  
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_[\(K`w!  
T6roz  
template < typename T1, typename T2 > :Qo  
struct result_2  0QqzS  
  { 8k^y.B  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; =+S3S{\CK  
} ; X2YOD2<v  
E57{*C  
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? ha! "BR  
这个差事就留给了holder自己。 D#1~]d  
    =Zy!',,d,9  
><R.z( 4%  
template < int Order > AuipK*&g  
class holder; i?dKmRp(@y  
template <> S)@vl^3ec  
class holder < 1 > >o#wP  
  { 'a^tL[rLP1  
public : ~C7<a48x  
template < typename T > {b0&qV   
  struct result_1 'A!/pUML  
  { F(~_L.  
  typedef T & result; /&as)  
} ; rE `}?d  
template < typename T1, typename T2 > E0^%|Mh]b  
  struct result_2 "IS^a jaq  
  { 3,L3C9V'  
  typedef T1 & result; u7P+^A97L_  
} ; cN lY=L  
template < typename T > M03i4R@h(  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const )NmlV99q  
  { Wo+CQH6(  
  return (T & )r; S/<"RfVU#o  
} hdJwNmEA>  
template < typename T1, typename T2 > 'F"Y?y:!  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const RrdtU7i3  
  { L"!ZY  
  return (T1 & )r1; ~!:Sp_y  
} JOx ,19r  
} ; auTTvJ  
'Rd*X6dv  
template <> @@3,+7%1  
class holder < 2 > w1@b5-  
  { s~X*U&}5  
public : O& %"F8B  
template < typename T > pNE\@U|4E  
  struct result_1 @ PoFxv  
  { 66@3$P%1p  
  typedef T & result; s7nX\:Bw:  
} ; 9me}&Fdr  
template < typename T1, typename T2 > 1~5q:X  
  struct result_2 H4'DL'83  
  { ''OInfd?  
  typedef T2 & result; wYO"znd  
} ; tK|9qs<%  
template < typename T > t)gi.Ed1"L  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const yC 7Vb P  
  { QK!:q{  
  return (T & )r; lAn+gDP  
} _p J_V>l  
template < typename T1, typename T2 > ca/o#9:N`:  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const yaRcBT?  
  { !\#Wk0Ku  
  return (T2 & )r2; %:w% o$  
} "4ozlWx  
} ; s w.AfRQP  
EhIV(q9x  
fQW_YQsb  
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> >。 &xBK\  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: 3_\{[_W  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: 2@3.xG  
$TA6S+  
return l(i, j) = r(i, j); gJ3OK!/  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) -e{)v'C)  
oa &z/`@  
  return ( int & )i; 9U=fJrj'u  
  return ( int & )j; 5Hwo)S]r  
最后执行i = j; VqClM  
可见,参数被正确的选择了。 y^!E "  
HLSfoQ&)v  
juCG?}di;  
XnE %$NJ  
9jMC |oE  
八. 中期总结  H\=LE  
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: LGo2^Xx  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 6i]Nr@1C  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 'o/N}E!Pt  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor P('t6MVl T  
"s>fV9YyZ  
2fzKdkJhe  
%R5Com  
fys5-1@-p  
%[Zqr;~l  
九. 简化 ^)OZ`u8  
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。 ,yk PQzO  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 WO.0K5nfk  
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: uS,p|}Q&  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 Z#4JA/c!  
  +-*/&|^等 8 _4l"v p  
2. 返回引用。 ` /I bWu  
  =,各种复合赋值等 !f\?c7  
3. 返回固定类型。 Gpdv]SON{  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) dNUR)X#e  
4. 原样返回。 jcEs10y  
  operator, f`hyYp`d5  
5. 返回解引用的类型。 egI{!bZg'\  
  operator*(单目) ,pyQP^u-  
6. 返回地址。 QGH h;  
  operator&(单目) -yC:?  
7. 下表访问返回类型。 3tT|9Tb@  
  operator[] ` URSv,(  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 8"km_[JE e  
  operator<<和operator>> c$Xe.:QY  
K,eqD<  
OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。 U#;51 _  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: HQ^9 [HN.  
a[1sA12  
template < typename Left > Pqy-gWOv  
struct value_return N>d|A]zH  
  { \}$*}gW[}  
template < typename T > RDs,sj/Y9?  
  struct result_1 Y&vHOA  
  { jDlA<1  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; T[0V%Br{d+  
} ; 8pYyG |\  
C9<4~IM w  
template < typename T1, typename T2 > O9t=lrYV!  
  struct result_2 N@Xg5huO  
  { DeOXM=&z  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; '8 )Wd"[  
} ; l60ikc4$I  
} ; g!1I21M1~  
\f(Y:}9  
C(-[ Y!  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait aGPqh,<QD  
Q0V^PDF  
下面我们来剥离functor中的operator() }FPM-M3y  
首先operator里面的代码全是下面的形式: {UB%(E[Mr  
HUj+-  
return l(t) op r(t) [O^}rUqq  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) 0TTIaa$  
return op l(t) DpA\r_D  
return op l(t1, t2) "_ LkZBW.  
return l(t) op 7{n\y l?  
return l(t1, t2) op f;.SSiT  
return l(t)[r(t)] 0jBKCu  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] MWBXs7 5I  
W`#gpi)7N  
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: xME(B@j  
单目: return f(l(t), r(t)); mR"uhm}q  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); H}vn$$ O  
双目: return f(l(t)); XjX 2[*l  
return f(l(t1, t2)); saatU;V  
下面就是f的实现,以operator/为例 K<c2PFo)Q  
y:Z$LmPc<  
struct meta_divide RNGO~:k?r  
  { P,(9cyS{  
template < typename T1, typename T2 > ~\2;i]|  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) ucw`;<d8  
  { 7g-Dfg.w  
  return t1 / t2; wi>DZkR  
} SijtTY#r  
} ; 1{^CfamF  
/x$}D=(CZ  
这个工作可以让宏来做: g{e/X~  
21U&Ww  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ >yX/+p_  
template < typename T1, typename T2 > \ P"b8!k?  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; d>Un J)V}  
以后可以直接用 R0{Qy*YQ`  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) !6lOIgn  
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 9 +}cE**=d  
(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。。。) ri:,q/-  
'}_=kp'X  
)&>L !,z  
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  q$F)!&  
(}G!np  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > #+$ zE#je  
class unary_op : public Rettype k=e`*LB\  
  { &1P(O\ d  
    Left l; F"I*-!o  
public : y>`5Kyj3-@  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} }7%9}2}Iw  
E-^2"j >o  
template < typename T > C#0brCQq3  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const (i\)|c/a7  
      { a~,Kz\Tt  
      return FuncType::execute(l(t)); F'1k<V?  
    } sMP:sCRC  
#00D?nC  
    template < typename T1, typename T2 > =LOk13l\"  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const vHS2q >  
      { guU=NQZ  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); $(3uOsy   
    } [P{a_(  
} ; )AI?x@  
"TfI+QgLF  
<KX&zi<L)  
同样还可以申明一个binary_op (Izf L1  
%yfE7UPS]  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > Y3k[~A7X  
class binary_op : public Rettype e gI&epN  
  { z?4=h Sy  
    Left l; 4Ac}(N5D@  
Right r; !.*iw k`  
public : UU[H@ym#  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} p-xd k|'[  
D^|9/qm$  
template < typename T > K3L"^a  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const .%IslLZ  
      { g8RPHjvZ  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); W!91tzs:  
    } "TNVD"RLY  
J:AMnUOcDi  
    template < typename T1, typename T2 > q6R Eh;$  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const Cc Y7$D  
      { NO2(vE  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); Vc _:*  
    } W qE '(  
} ; !>3LGu,  
;}K62LSR  
-%,"iaO  
很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮 q(Hip<6p  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 _w>uI57U  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) p?JQ[K7i  
那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。 Z/g]o#  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! >?I/;R.-  
如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。 5$%XvM  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 doR4nRl9  
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) LTXz$Z]  
下面是修改过的unary_op dxCPV6 XI  
H O*YBL  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > [9AM\n>g  
class unary_op h&`y$Jj  
  { e>AXXUEf  
Left l; |@wyC0k!  
  @^&7$#jq%  
public : mlB~V3M'G  
moZm0` WR  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} D"^'.DL@wG  
e)b%`ntF  
template < typename T > gi$XB}L+X  
  struct result_1 I]9 C_  
  { \f%.n]>  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; C6]OAUXy:F  
} ; $gvr -~  
?:uNN  
template < typename T1, typename T2 > VD [pZ2;4  
  struct result_2 "VTF}#Uo  
  { )R &,'`\  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; DpvrMI~I_  
} ; <#*.}w~  
w7 *V^B  
template < typename T1, typename T2 > )/>A6A:  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ~*-qX$gr  
  { `5l01nOxJ  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); T$mbk3P  
} vFhz!P~  
(>7>3  
template < typename T >  #^0(  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const +~35G:&:  
  { # yN*',I&  
  return OpClass::execute(lt(t)); _ck[&Q  
} Z h'&-c_J  
{dzoEM[ 1s  
} ; pj8azFZ  
*C2R`gpBI  
\TbVS8e^  
该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug Dl,`\b@Fw3  
好啦,现在才真正完美了。 #*^+F?o,(  
现在在picker里面就可以这么添加了: <Ef[c@3  
e.vtEQV9  
template < typename Right > d%ME@6K)  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const lm0N5(XP  
  { TzG]WsY_  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); ^J/)6/TMXm  
} A\sI<WrH  
有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。 MuI2?:~:*4  
n"D ?I  
N{Qxq>6 G  
L}k/9F.5  
CA s>AXbs  
十. bind kxB.,'  
既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。 [iS$JG-  
先来分析一下一段例子 +[-i%b3q  
,xi({{L*  
sM2MLh'D  
int foo( int x, int y) { return x - y;} Xrqx\X  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 7/Il L  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 LlYTv% I  
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。 83Ou9E!W  
我们来写个简单的。 zGo|JF  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: N_gD>6I  
对于函数对象类的版本: Bi%x`4Lf  
1NLg _UBOK  
template < typename Func > `ldz`yu6++  
struct functor_trait Me3dpF  
  { k!L@GQ  
typedef typename Func::result_type result_type; zTm]AG|0  
} ; ^A_;#vK  
对于无参数函数的版本: {8RFK4! V@  
B4H!5b  
template < typename Ret > g_.^O$}  
struct functor_trait < Ret ( * )() > m_NCx]#e   
  { A;X=bj _&a  
typedef Ret result_type; 45 >XKr.%  
} ; chI.{Rj  
对于单参数函数的版本: PL=^}{r  
@C8DZ5)  
template < typename Ret, typename V1 > HLK@xKD<  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > Sm{>rR  
  { 5TKJWO.  
typedef Ret result_type; OjE` 1h\  
} ; w Iv o"|%  
对于双参数函数的版本: Vm1-C<V9  
qL /7^) (  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > z?]G3$i(  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > -0uV z)  
  { V|D] M{O  
typedef Ret result_type; X@A1#z+s0]  
} ; %eWqQ3{P]  
等等。。。 }Fb!?['G5  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy 4"?^UBr  
SX0_v_%M  
template < typename Func > Q / x8 #X  
struct func_return LRb, VD:/Y  
  { 4_?7&G0(  
template < typename T > 'fd1Pj9~$  
  struct result_1 i b6^x:HGU  
  { |AZW9  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; j Ch=@<9  
} ; {Tp2H_EG  
Rd*[%)  
template < typename T1, typename T2 > E+95WF|4k"  
  struct result_2 aBuoHdg;  
  { S::=85[>z  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; a}yXC<}$  
} ; %q 3$|>  
} ; .d<W`%[  
l:B;zi`)oB  
D=f7NVc>Q  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 ~#K@ADYr  
Dh| w^Q  
template < typename Func, typename aPicker > :*514N  
class binder_1 JAc_kl{4O  
  { S^I,Iz+`S'  
Func fn; (?)7)5H  
aPicker pk; "8)z=n  
public : ,~PYt*X4  
>TL^>D  
template < typename T > zt24qTKL  
  struct result_1 XKOUQc4!R  
  { SuBeNA[&  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; "Y: /= Gx  
} ; C]u',9,  
:;;E<74e i  
template < typename T1, typename T2 > Rg&- 0b  
  struct result_2 x+5k <Xi}  
  { )EM7,xMz  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; uLeRZSC  
} ; iO w3MfO  
0rSIfYZa  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} 4Aes#{R3v  
,Dmc2D  
template < typename T > #U7_a{cn"M  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const %hS|68pN6  
  { e'*HS7g  
  return fn(pk(t)); Y qdWctUY  
} jjs&`Fy,  
template < typename T1, typename T2 > G`h+l<  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 'vV$]/wBF  
  { jF ^5}5U  
  return fn(pk(t1, t2)); od<b!4k~s  
} +Lm4kA+aE5  
} ; l U]un&[N  
rsNf$v-*  
J:dof:q  
一目了然不是么? 0X|_^"!  
最后实现bind GV|9H]_,I  
shC;hR&;  
7v}x?I  
template < typename Func, typename aPicker > $& ~;@*[  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) 8ovM\9qT  
  { XE3aXK'R  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); {QaNAR=)  
} P,pnga3Wu  
H!IshZfktn  
2个以上参数的bind可以同理实现。 2C^B_FUg|]  
另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。 LE^G&<!  
[s1pM1x  
十一. phoenix 0'Z\O   
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: SkNre$>t{  
j=+"Qz/hr_  
for_each(v.begin(), v.end(), ^H'a4G3  
( EpPf _ \o  
do_ ^4Am %yyT  
[ `b5 @}',  
  cout << _1 <<   " , " :\~+#/=:  
] ~i;fDQ&!  
.while_( -- _1), zdun,`6  
cout << var( " \n " ) #Doq P:  
) SjEAuRDvUz  
); |+IZS/W"  
J'&# mDU  
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: E4.SF|=x  
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 Bvjl-$m!v  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 uwIc963  
那么我们就照着这个思路来实现吧: R>@uY( >dJ  
f7de'^t9  
neF]=uCWnT  
template < typename Cond, typename Actor > bF}V4"d,B3  
class do_while `<"m%>  
  { qF)< H  
Cond cd; X~.f7Ao[  
Actor act; &xZyM@  
public : '(&%O8Yi  
template < typename T > JWP*>\P  
  struct result_1 V:NI4dv/R  
  { XJ0 {  
  typedef int result_type; hv$yV%.`  
} ; N)8HR9[!  
8G%yB}pa  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} )x,8D ~p'  
O{z}8&oR:  
template < typename T > n";02?@F  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ,"}Rg1\4t  
  { 'Yy&G\S  
  do !|?e7u7  
    { G28O%jD?  
  act(t); 5 x2Ay=s  
  } ~q +[<xR\  
  while (cd(t)); *v%rMU7,  
  return   0 ; L *[K>iW  
} wRNroQ  
} ; =dP{Gh  
c>bq%}  
2LY=D L7  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). !{^\1QK  
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。 O  OFVnu  
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。 <msxHw  
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。 s$h] G[x  
下面就是产生这个functor的类: !7B\Xl'S  
)o _j]K+xI  
{[Q0qi =  
template < typename Actor > @{ ;XZb^  
class do_while_actor :B *}^g  
  { uUR~&8ERX  
Actor act; M<?Q4a'Q  
public : 2h30\/xkU  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} ?`?T7w|3 y  
JMBK{JK>  
template < typename Cond > 5wtTP ;P  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; ']6VB,c`  
} ; JHn*->m  
}]P4-KqI  
~89P[$6  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 5__+_hO ;3  
最后,是那个do_ :HViX:]H  
+~Cy$M CX  
F r?z"  
class do_while_invoker e59dVFug.U  
  { P3tx|:gV  
public : G1T^a>tj4  
template < typename Actor > Q'apG)0I  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const !v#xb3"/  
  { fg%&N2/(.B  
  return do_while_actor < Actor > (act); _,h@:Xij  
} =(AtfW^H  
} do_; n_K~ vD  
T>>YNaUL  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? ;a"q'5+Ne  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 Nw J:!  
最后来说说怎么处理break和continue aiCFH_H4;L  
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。 [^H"FA[  
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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