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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda T|tOTk  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 \U@rg4  
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, $s<Ne{?  
>E*$ E  
2h?uNW(0Q  
*Q1~S]g  
  class filler g2unV[()_  
  { p !s}=wI `  
public : kI%%i>Y}  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} 8i?l02  
} ; y\&>Z yOY  
np~~mdmRK  
MxBTX4ES  
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: &w=3^  
~F1:N>>_Cf  
j(~ *'&|(  
dDnf^7q/  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); k__$ Q9qj(  
/T. KbLx~q  
NV#FvM/#"  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 r-h#{==*c  
I*VCpaA  
a')|1DnR  
^B+!N;  
二. 战前分析 !+:ov'F  
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`~i@) ~Z  
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 )#LpCM,a  
5Ba[k[b^  
dMrd_1  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); H{t_xL)k.  
  /* --------------------------------------------- */ f-r] |k  
vector < int *> vp( 10 ); 7#wn<HDY%  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); 8XsguC  
/* --------------------------------------------- */ &d'Awvy0  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); &N;-J2M  
/* --------------------------------------------- */ ] Eh}L  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); Y6&wJ<   
  /* --------------------------------------------- */ +*_5tWAc  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); `SVmQSwO[  
/* --------------------------------------------- */ `)QCn<  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); ]^6c8sgnR  
B<-kzt  
Uo-`>7  
pC_O:f>vJ  
看了之后,我们可以思考一些问题: nVJPR  
1._1, _2是什么? Pzb|t+"$  
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。 MCdx?m3]  
2._1 = 1是在做什么? WKSPBT;  
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。 /y>>JxAEb  
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。 pAk/Qxl3eo  
D\e8,,H  
x|{IwA9  
三. 动工 G}9=)  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: #]'rz,E<  
san,|yrMn  
r#6_]ep}<'  
w;l<[q?_  
template < typename T > Q3"} Hl2  
class assignment CA +uKM^"6  
  { %8~3M75$  
T value; Q~Z=(rP20  
public : Vrvic4  
assignment( const T & v) : value(v) {} 5[Pr|AY  
template < typename T2 > l{D'uI[&  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } M2U&?V C!  
} ; rLX4jT^  
YTw#J OO  
j+HHQd7Y  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 L;od6<.*m  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment @&}q} D  
Vi$-Bw$@  
pBw0"ff  
S~Id5T:,  
  class holder lvp8z) G  
  { =V^.}WtO  
public : B7"PIkk;  
template < typename T > 7-BvFEM;  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const RW P<B0)  
  { X_v[MW  
  return assignment < T > (t); `g,8-  
} G-T0f  
} ; ~0b O}  
5K?}}Frrt`  
5#QXR+ T  
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: 4npqJ1  
kEd@oC  
  static holder _1; <`0h|m'U  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 0T>H)c6:\  
kD}Y|*]5-5  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); &  =/  
而不用手动写一个函数对象。 wRrnniqf8  
7L^%x3-|&  
^S6u<,  
pZU9^Z?~6  
四. 问题分析 ~l2aNVv;  
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。 C^ )*Dsp  
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。 ko^\ HSXl  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 Ks\ NE=;5  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 w4LScvBg  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 ] 7 _`]7p  
LjU'z#  
五. 问题1:一致性 v)_nWu  
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?| lHV[Ln`\x  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 Sc7U |s  
!s@Rok  
struct holder jM:Y' l]  
  { v<fnB  
  // {6oE0;2o'  
  template < typename T > V _c @b%  
T &   operator ()( const T & r) const nbG/c80  
  { 1xc~`~  
  return (T & )r; rcGb[=Bf  
} kapC%/6"  
} ; 4Bl{WyMJ|  
]!IVz)<E&  
这样的话assignment也必须相应改动: b$eXFi/  
1EyL#;k  
template < typename Left, typename Right > !p1qJ [  
class assignment i>[_r,-\[  
  { sN("+ sZ.n  
Left l; ?h!i0Rsm  
Right r; H}LS??P  
public : I=;+n-  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} DI;DECQl$  
template < typename T2 > nhN);R~o"1  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } -rKO )}  
} ; 6; Y0a4Ax  
XW?b\!@ $  
同时,holder的operator=也需要改动: ,TRTRb;  
"@9? QI}  
template < typename T > GQ_p-/p R  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const \cLSf=  
  { 6DZ),F,M  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); Iyo@r%I  
} &P,^.'  
?X&6M;Zi  
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。 W>b(Om_%  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 MC&\bf  
_sy'.Fo  
return l(rhs) = r; H_?o-L?+  
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。 CU7F5@+  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: ^2wLxXO6  
%Qmk2  
template < typename Tp > YJ:3!B>Zo  
class constant_t +ki{H}G21  
  { ,&4qgp{)  
  const Tp t; i55x`>]&sb  
public : {NJfNu  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} Ix|~f1*%  
template < typename T > '$ef+@y  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const qOaQxRYm%Y  
  { kcDyuM`  
  return t; FWC5&tM  
} P_u|-~|\  
} ; f+.T^es  
7E!7"2e a  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 O@iu aeEW  
下面就可以修改holder的operator=了 M.td^l0  
S^Au#1e   
template < typename T > H[b}kZW:a  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const c)&>$S8*  
  { `Bn=?9  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); ,^8MB.  
} NU (AEfF  
BGr.yEy  
同时也要修改assignment的operator() $W;b{H=F  
b6E<r>q  
template < typename T2 > t\v+ogbk)  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } >5G>D~b  
现在代码看起来就很一致了。 C!C|\$)-  
",>H(wJ8  
六. 问题2:链式操作  Yav2q3  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 Ol$WpM  
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。 ?r_l8  
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。 bw&myzs  
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。 #'4OYY.  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct =:+0)t=ao  
9%sM*[A  
template < typename T > DF{OnF  
struct result_1 0Aa`p3.)  
  { YK{a  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; abxDB  
} ; NcCvm#  
}`yiT<z  
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: f f7(  
V,EF'-F  
template < typename T > nY $tp  
struct   ref iq*A("pU  
  { ^nVl (^{  
typedef T & reference; _GqS&JHSf  
} ; n-QJ;37\  
template < typename T > 0|D&"/.R#!  
struct   ref < T &> V[a[i>,Z  
  { >"3>fche  
typedef T & reference; 9SMiJad<  
} ; r.0oxH']  
A"Q@W<.  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: *^ \FIUd  
UK*qKj. )  
template < typename T > 2q} ..  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const =8=!Yc(>  
  { hY<{t.ws  
  return l(t) = r(t); N~ANjn/wL  
} t5 a7DD  
可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。 @tRMe6 4  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 }jSj+*  
x?D/.vrOY  
有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么 bl/,*Wx:4.  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: e~v(eK_  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 l0tYG[  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 mCKk*5ws5"  
最后的布局是: H;WY!X$x  
                Add 8Z85D  
              /   \ =neL}Fav56  
            Divide   5 GJ 'spgz  
            /   \ y|_Eu:  
          _1     3 OY"6J@[z  
似乎一切都解决了?不。 ZkB3[$4C=5  
你可以想象一下一个完整的Lambda库,它必然能够重载C++几乎所有的操作符。假设其重载了10个操作符,那么至少会有10个代表这些操作符的functor类。大体上来讲,每一种操作符所对应的functor都应当能够由链式操作产生别的任意一种操作符所对应的functor。(例如:*_1 = 2既是由operator*的functor产生operator=的functor)。可想而知这样一共能产生10*10=100种产生方式。这是对编码的一个大挑战。 /,|CrNwY*  
如何简化这个问题呢?我们不妨假定,任意一种操作符的functor,都能够产生任意一种操作符的functor,这样,每一种操作符的functor都拥有一样的产生方案。如果某种转换确实是不合法的(例如:A/B=C无论如何也不可能合法),那么在试图产生新functor的时候会出现编译错误。幸好C++的模版是如果不使用就不编译的,因此这种编译错误不会干扰到正常的使用,这正是我们所要的。  +f4W"t  
OK,我们的方法呼之欲出了。既然所有的functor都具有一样的产生方案,那么不如大家都不要实现,等到最后统一的在所有的functor里面加上这么一系列的产生代码吧。例如,如果要添加从某functor XXX到operator=的functor的产生代码: ;+pOP |P=  
OuIv e>8  
template < typename Right > ;K:8#XuV  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const !PUp>(  
Right & rt) const ELa ja87  
  { A[UP"P~u/  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); TOI4?D]  
} lu UYo  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 :6;e\UE  
XXX指的是原来的functor的类型,picker_maker<T>是一个类型变换的trait,如果T是一个常量,那么他会返回constant_t<T>,否则返回T本身。 ?a/n<V '  
因此如果该函数声明在assignment的内部,那么就实现了连等,如果声明在的dereference(解引用)的内部,就允许(*A = B)的行为发生。 UEzi*"-v2  
最后,如何把这些函数塞到各个functor的声明里边呢?当然可以用宏,但是。。。大家都知道这样不好。 ! d9AG|  
除了宏之外还可以用的方式就是继承。我们可以写一个类叫做picker,该类实现了所有的如上的产生函数。然后让所有的functor继承自它。 9>,Qgp,w  
且慢,也许立刻就有人跳出来说:这样的话那个XXX怎么写呢?这样不是会导致循环依赖么?这样不是会有downcast么? K^%-NyV  
正解,让picker做基类确实不是一个好主意。反过来,让picker继承functor却是一个不错的方法。下面是picker的声明: u@FsLHn  
?)3jqQ.  
template < class Action > "r.2]R3  
class picker : public Action o4=Yu7L  
  { Gk~l,wV>  
public : 1K|@ h&@  
picker( const Action & act) : Action(act) {} g?q KNY  
  // all the operator overloaded %Ny) ?B  
} ; FuP/tTMU1a  
#I`ms$j%  
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。 'b:Ne,<  
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: dYOF2si~%  
3/M.0}e  
template < typename Right > #-u [$TA  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const %6 =\5>  
  { :,*eX' fH  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); 1(`M~vFDK  
} hhR aJ  
&:?e&  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > 9(VRq^Z1  
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。 BH:  
r>qA $zD^  
template < typename T >   struct picker_maker _LfHs1g4  
  { Jme%  
typedef picker < constant_t < T >   > result; [^PCm Z6n  
} ; @Hr+/52B  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > 7S2C/f  
  { c 8'Cq7  
typedef picker < T > result; 2DMrMmLI  
} ; WBppKj_M  
-4L!k'uR  
下面总的结构就有了: RSWcaATZN  
functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。 fB#XhO  
picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。 !jh%}JJ  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 VfSGCe  
至此链式操作完美实现。 lQt% Qx  
vrrt@y  
@Y' I,e  
七. 问题3 [wcA.g*F  
如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。 oP$kRfXS!<  
Z}cIA87U  
template < typename T1, typename T2 > "xwM+AC  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const .`LgYW  
  { @oH[SWx  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); {tzxA_  
} 8@7AE"  
q9}2  
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: shi Hy*(v  
dl/X."iv!  
template < typename T1, typename T2 > 2Ug.:![  
struct result_2 kG3!(?:  
  { r#~K[qb  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; F ! )-|n}  
} ; |6B6?'  
}bfn_ G  
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? *)PG-$6X&  
这个差事就留给了holder自己。 $N.`)S<  
    tjb/[RQ  
lIDl1Z@Z  
template < int Order > ~ v1W  
class holder; ZC\mxBy  
template <> $Qq_qTJu?G  
class holder < 1 >  ~u/@rqF  
  { FP;": iRL  
public : Yk>8g;<  
template < typename T > {,V$*  
  struct result_1 @P70W<<  
  { Kx]> fHK  
  typedef T & result; A +!sD5d  
} ; Gc5VQ^]  
template < typename T1, typename T2 > IvSn>o  
  struct result_2 F X 1C e  
  { dIK{MA  
  typedef T1 & result; +{&+L0DfH~  
} ; y\_wWE  
template < typename T > -lp"#^ ;  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const :J%'=_I&H  
  { %1jdiHTaL  
  return (T & )r; #uWE2*')  
} u`p_.n:5)  
template < typename T1, typename T2 > Qu_EfmN|  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const Qk7J[4  
  { v!!;js^  
  return (T1 & )r1; {"4<To]z  
} P7>IZ >bw  
} ; |LFUzq>j  
9[f%;WaS  
template <> o_:Qk;t  
class holder < 2 > 6<76O~hNZ  
  { {h^c  
public : <[8@5?&&  
template < typename T > " ~n3iNkP  
  struct result_1 :C}Hy  
  { yam}x*O\xn  
  typedef T & result; r9 ;`  
} ; |J?:91  
template < typename T1, typename T2 > C*j9Iaj  
  struct result_2 < %rh/r  
  { Z3 n~&!  
  typedef T2 & result; 7%opzdS#  
} ; n'3u] ~7^  
template < typename T > }MjQP R  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const O"QHb|j  
  { SauHFl8?  
  return (T & )r; zkG>u,B}  
} 3*2I$e!Jt  
template < typename T1, typename T2 > ^cb)f_90  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const W2n*bNI  
  { ioWJj.%  
  return (T2 & )r2; NE[y|/  
} 0&B:\  
} ; :s-EG;.  
>@:667i,`  
y;,y"W  
新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。 OgTSx  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: Lv3XYZgW~  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: :B+Rg cqi  
To^# 0  
return l(i, j) = r(i, j); /THNP 8.  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) 6ZTaQPtm  
Zr9d&|$  
  return ( int & )i; xi.IRAZX  
  return ( int & )j; a G@nErdW  
最后执行i = j; yYBNH1  
可见,参数被正确的选择了。 A8mlw#`E8b  
p}f-c  
/o\U/I  
}"0{zrz  
7 {nl..`  
八. 中期总结 y-<$bA[K~  
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: m6eFXP1U  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 gs-@hR.,s0  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 !4pr{S  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor Gb?g,>C  
uX98iJ  
(>mi!:  
?^Pq/VtZ  
KZW'O b>[  
$(XgKq&xWZ  
九. 简化 db^aL8  
很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。 {GK(fBE  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 J2'W =r_#  
首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种: ,y{0bq9*2  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 _2#zeT5  
  +-*/&|^等 CQ$::;  
2. 返回引用。 ] ZDTn  
  =,各种复合赋值等 %`eJ66T  
3. 返回固定类型。 @+$cZ3,  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) h)^dB,~  
4. 原样返回。 P3i^S_  
  operator, >6IXuq  
5. 返回解引用的类型。 ZWFG?8lJ  
  operator*(单目) %N>\:8 5?  
6. 返回地址。 )tScc*=8  
  operator&(单目) Q:pzL "bT  
7. 下表访问返回类型。 ):^ '/e  
  operator[] @W#fui<<}Y  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 b~jIv:9T  
  operator<<和operator>>  WN$R[N  
n}0za#G  
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。 eN2dy-0  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: G l_\Vy  
A*a7\id!y  
template < typename Left > Z(KmS (  
struct value_return q Frt^+@  
  { "/Om}*VhD  
template < typename T > {K<uM'ww>  
  struct result_1 9LH=3Qt  
  { hHCzj*5  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; <D~6v2$  
} ; V@$GC$;  
tCX9:2c  
template < typename T1, typename T2 > -MDO Zz\  
  struct result_2 )@!~8<_"  
  { ;CA ?eI  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; #FEa 5  
} ; UOw~rK   
} ; |3S'8Oe CI  
 NvUu.  
ud yAP>  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait ]{(l;k9=e  
m dC`W&r  
下面我们来剥离functor中的operator() iD.0J/  
首先operator里面的代码全是下面的形式: Y 5Qb4Sa  
 dhZ Zb  
return l(t) op r(t) {a]pF.^kf  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) nDyvX1]  
return op l(t) =E&24  
return op l(t1, t2) {5U1`>  
return l(t) op 'BqrJfv  
return l(t1, t2) op 5.O-(eSa0&  
return l(t)[r(t)] l8er$8S}  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] 8oa)qaG1  
ZyHIMo|  
很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式: /.7$`d  
单目: return f(l(t), r(t)); ,c@r` x  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); cT_uJbP+  
双目: return f(l(t)); TP~( r  
return f(l(t1, t2)); *C5:#A0  
下面就是f的实现,以operator/为例 Y_$^:LG  
= vY]G5y  
struct meta_divide ^uC"dfH  
  { 7X(rLd 6#  
template < typename T1, typename T2 > MhHr*!N"}  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) 4,j4E@?pG9  
  { tDEXm^B2Sv  
  return t1 / t2; 9cVn>Fb  
} Km[]^;6  
} ; Y=5!QLV4  
;:AG2zE!  
这个工作可以让宏来做: / c +,  
N{ : [/  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ #:]vUQ  
template < typename T1, typename T2 > \ xR0~S 3caI  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; yEE|e&#>  
以后可以直接用 hm*Th  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) 2~#ZO?jE6  
来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数 ]&&I|K_  
(ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。) 8o!  
)WaX2uDA?  
_u#/u2<  
下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体 L v  
'Y hA  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > G A'*58  
class unary_op : public Rettype M7`UoTc+>d  
  { 1f+*Tmc5]Q  
    Left l; X=fPGyhZ  
public : bs:C1j\&  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} -X`~;=m>U  
@:S$|D~  
template < typename T > yfPCGCOW?  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const H%*~l  
      { \B*k_W/r@  
      return FuncType::execute(l(t)); # rh0r`  
    } '}wG"0  
vs5 D:cZ}  
    template < typename T1, typename T2 > {KW&wsI  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 6$W-?  
      { D /,|pC  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); 5Z^$`$/.v#  
    } 6&g!ZE'G  
} ; 38"8,k  
O{;M6U8C\  
RA*_&Ll&!C  
同样还可以申明一个binary_op M3hy5 j(b  
0|WOReskK  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > ],BJ}~v,X  
class binary_op : public Rettype Xulh.: N}  
  { 0|],d?-h  
    Left l; >g5T;NgH9  
Right r; /AK*aRU^  
public : G/x3wR  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} bl(BA}<  
@"q~ AY  
template < typename T > c28oLT1|D  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const >xxXPvM<`  
      { 0!3!?E <  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); Da9*/  
    } <wIp$F.  
6LSPPMM  
    template < typename T1, typename T2 > \_iH4<#>  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 7VEt4  
      { :d!i[W*  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); tEi@p;Z>  
    } sW>P-  
} ; ?TL2'U|M  
}0k"Sw X  
"uV0Oj9:  
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 +=n x|:no  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 #J%h!#3g  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) d&GKfF  
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。  y)N.LS  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! asm[-IB2u  
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。。。 \GjXsR*b5  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 PO=ZxG   
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) S*~Na]nS0  
下面是修改过的unary_op ]1/W8z%  
? RrC~7~  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > 5n|MA  
class unary_op :Olj  
  { hq|j C  
Left l; j8D$/  
  @F""wKnV  
public : puf;"c6e'  
)_x8?:lv  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} [*mCa:^  
rsIt~w  
template < typename T > "K4X:|Om"  
  struct result_1 S2{ ?W  
  { BDB zc5Q(  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; uK"$=v6|  
} ; ie$fMBIq  
,b2O^tJF#  
template < typename T1, typename T2 > P:zEx]Y%  
  struct result_2 o'= [<  
  { 2vW,.]95M  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; e+]YCp[(  
} ; EmBfiuX  
f:)K  
template < typename T1, typename T2 > tZJ 9}\r  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const OTy 4"%  
  { { V =:O  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); *;\ K5  
} d~Z:$&r  
5sf fDEU]A  
template < typename T > ]R2Z-2  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const n WO~v{h3J  
  { cwDD(j  
  return OpClass::execute(lt(t)); eBLHT  
} <O`q3u'l  
'%JMnU  
} ; RmCn&-i  
5.+$v4  
%_i0go,^  
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 hQW#a]]V:  
好啦,现在才真正完美了。 $[^ KCNB  
现在在picker里面就可以这么添加了: =t>`< T|(  
<R]Wy}2-  
template < typename Right > i,U-H\p&  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const ^/5E773  
  { `5~o=g  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); 8Vg`;_-  
} OU Yb-  
有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。 ggYIq*4  
`P)64So-1  
< 8W:ij.`  
`[W)6OUCx}  
U:5*i  
十. bind :ayO+fr#  
既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。 H 29 _ /  
先来分析一下一段例子 ?M1 QJ  
4HYH\ey  
=tvm=  
int foo( int x, int y) { return x - y;} ,y{fqa4  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 iM-hWhU  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 sO f)/19  
可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。 A$Jn3Xd~!  
我们来写个简单的。 J4R  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: 5SPl#*W  
对于函数对象类的版本: 0ju wDd  
}M"'K2_Z  
template < typename Func > 0"D?.E"$r  
struct functor_trait kY |=a  
  { >5z`SZf  
typedef typename Func::result_type result_type; g275{2G9  
} ; K+aJ`V  
对于无参数函数的版本: Q*{H]  
a1Y_0  
template < typename Ret > @+Anv~B.  
struct functor_trait < Ret ( * )() > W3{5Do.h  
  { oR%E_g?mI~  
typedef Ret result_type; )F9%^a(  
} ; mrB hvp""  
对于单参数函数的版本: 7E84@V[\  
*IfIRR>3l(  
template < typename Ret, typename V1 > =_~'G^`tu  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > ]V[  
  {  OG<]`!"  
typedef Ret result_type; [7t0[U~3?  
} ; <a/ZOuBzZ  
对于双参数函数的版本: ;{)@ghD  
:WKyEt!3  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > ,C12SM*@  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > (V |q\XS  
  { Yv`1ySR  
typedef Ret result_type; ]H@uuPT!  
} ; (Gb{ckzs  
等等。。。 XajY'+DIsz  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy Jv$2wH  
Sv]"Y/N  
template < typename Func > w})&[d  
struct func_return W SeRV?+T  
  { $F'~^2  
template < typename T > ok=E/77`  
  struct result_1 nd9-3W  
  { :$@zX]?M  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; Y~\xWYR  
} ;  kc/H  
LAjw!QB  
template < typename T1, typename T2 > mjJlXA  
  struct result_2 SEn8t"n  
  { <PA$hTYM  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; ^ZZ@!Udy  
} ; C3`.-/{D"  
} ;  K`mxb}  
!"qEB2r  
gM/_:+bT>P  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 BqJrL/(  
zqEZ+|c=  
template < typename Func, typename aPicker > jI pcMN<  
class binder_1 6(;[ov1  
  { p<.!::*%(  
Func fn; |H I A[.q  
aPicker pk; kys-~&@+  
public : 53#5p;k  
L?5t <`#lw  
template < typename T > ^{,}, i  
  struct result_1 GTX&:5H\t  
  { (IWd?,H,n  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; e @MCumc~+  
} ; PzG:M7  
@!tmUme1c  
template < typename T1, typename T2 > 2/W0y!qh1  
  struct result_2 e&I.kC"j6  
  { R~ u7;Wv  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; D}=i tu  
} ; RB 0j!H:  
]5MR p7  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} fN/KXdAy&  
]?5@ObG  
template < typename T > R(#;yn  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const |6G5  ?|  
  { _J#Hq 'K  
  return fn(pk(t)); aQ3vG08L>  
} iw6M3g#  
template < typename T1, typename T2 > +c2>j8e6  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 5_T>HHR 6  
  { 2/NWWoKw  
  return fn(pk(t1, t2)); #rL@  
} W8/6  
} ; Y{B_OoTun  
;5S7_p2]j  
SVeU7Q6-  
一目了然不是么? Y2~{qY  
最后实现bind NWX%0PGZ  
H$'kWU*l  
Y\2>y"8>$x  
template < typename Func, typename aPicker > =<tEc+!T3  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk)    r3K:  
  { *8HxJ+[,[  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); 57%cN-v*  
} ",oUVl  
X=}0+W  
2个以上参数的bind可以同理实现。 @)Y7GM+^  
另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。 ZjID<5#  
(3S/"ZE  
十一. phoenix VZl0)YLK  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: / S^m!{  
J*k=|+[  
for_each(v.begin(), v.end(), >I ; #BE3  
( u8\QhUk'G  
do_ eJdQ7g[>  
[ X'p%$HsMG  
  cout << _1 <<   " , " [aUT #  
] T7X2$ '  
.while_( -- _1), u01^ABn  
cout << var( " \n " ) jYx(  
) 7q=xW6  
); |#,W3Ik(l  
)W#g@V)>  
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: p 5w g+K  
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 4& WzG nK  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 `{[C4]Ew/  
那么我们就照着这个思路来实现吧: >sY+Y22U  
6<O]_HZ&  
%-1-J<<J q  
template < typename Cond, typename Actor > ;0{*V5A  
class do_while KPrxw }P  
  { G->@   
Cond cd; $fG/gYvI\  
Actor act; @AyW9!vV;3  
public : ZPog)d@!  
template < typename T > tV%\Jk),  
  struct result_1 k}7)pJNj  
  { < ,n4|z)  
  typedef int result_type; Q4 S8NqE  
} ; 3j#F'M)s{  
%oQj^r!Xd  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} \|s/_35(  
W;yZ$k#q}(  
template < typename T > s)=7tHoqB)  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const v-@@>?W-  
  { 1NJ|%+I  
  do OW^7aw(N6  
    { T!r7RS  
  act(t); 1Zzw|@#>o  
  } c7 -j  
  while (cd(t)); ggWfk  
  return   0 ; l"Q8`  
} >Li?@+Zl  
} ;  \ Ld7fP  
w0SgF/"@  
iddT.   
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). )i>KgX  
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。 ~b/>TKn+  
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。 bv0 %{u&  
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。 ^TGHWCK!t  
下面就是产生这个functor的类: ~heF0C_  
!h~\YE)  
Bc@e;k@i  
template < typename Actor > N4 pA3~P  
class do_while_actor QO%K`}Q}  
  {  ?auiq  
Actor act; nEYJ?_55  
public : 6=k^gH[g  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} W\ckt]'  
C}Q2UK-:  
template < typename Cond > K.SHY!U}  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; YDwns  
} ; ] Yy Sf  
p%_TbH3j`  
M vCBgLN  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 622).N4  
最后,是那个do_ (46)v'?  
9azPUf) C  
,>Q,0bVhH0  
class do_while_invoker 3ba"[C|  
  { w,&RHQB  
public : hI yfF  
template < typename Actor > FVHL;J]nf1  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const \[BnAgsF  
  { AWzpk }\  
  return do_while_actor < Actor > (act); Fpb1.Iz  
} ROS0Q9X  
} do_; =J,:j[D(  
711 z-  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? p5*Y&aKj  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 JQb]mU%?  
最后来说说怎么处理break和continue px*MOHq K  
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。 1/ a,7Hl  
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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