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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda -ID!kZx  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 C Eb .?B  
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, O7T wM Yh  
C)Hb=  
Yy8%vDdJO  
jQ Of+ZE  
  class filler w1|YR  
  { `LCxxpHi|  
public : _6Fj&mw(u  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} }U7 ><I  
} ; 8I=migaxP  
M7n|Z{?(  
1)wzSEV@  
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: oNr~8CA`  
nc%ly *  
c- ^\YSDMN  
K)t+lJ  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); }))JzrqAe  
To19=,:  
[z`m`9Aq  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 }c*6|B@f  
vc(6lN9>  
q9c:,k  
[.`#N1-@M  
二. 战前分析 nA^UF_rD-  
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。 B^uQv|m  
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 {EGm6WSQ^  
w`J s "_\  
9:l>FoXS  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); n,NKJt  
  /* --------------------------------------------- */ *.0#cP7 "  
vector < int *> vp( 10 ); c~+l|r=u?  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); ^+ +ec>  
/* --------------------------------------------- */ bI~(<-S~K  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); Y r^C+Oyg  
/* --------------------------------------------- */ &llp*< i7  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); 9rsty{J8  
  /* --------------------------------------------- */ Af>Ho"i  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); ~;0J 4hR  
/* --------------------------------------------- */ p V^hZ.  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); :K_JY   
/xRPQ|  
`P<m`*  
,-*oc>  
看了之后,我们可以思考一些问题: ZKa.MBde  
1._1, _2是什么? Q2[D|{Z  
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。 VZ8HnNAbX  
2._1 = 1是在做什么? Ni[2 p  
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。 @cZNoD  
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。 Yxt`Uvc(^h  
SD^6ib/]b  
xI7; (o"  
三. 动工 P=V=\T<4_  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: #:?vpV#i  
!fcr3x|Y~M  
1[vmK,N=E  
%vO b"K$X  
template < typename T > w%[ `'_[  
class assignment T7=~l)I  
  { PuhFbgxy  
T value; :n&n"`D~  
public : .q1OT>  
assignment( const T & v) : value(v) {} 48BPo,nWR  
template < typename T2 > |:i``gFj  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } @^$Xy<x  
} ; 6 2r%q^r`i  
r}y]B\/  
.^S#h (A  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 tc@([XqH  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment AtN=G"c>_  
^\uj&K6l  
<tbsQ3  
9ci=]C5o3K  
  class holder m4~Co*]w  
  { `\:9 2+  
public : X|F([,o  
template < typename T > 'o2x7~C@  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const $b/oiy!=|3  
  { ^MesP:[2  
  return assignment < T > (t); b:nHcxDU<  
} Y.qlY3iBp  
} ; Cu0N/hBT  
}Z ws e%;  
o5\nqw^  
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: $gN1&K  
^t=Hl  
  static holder _1; mT8($KQ  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 ~/6m|k  
0k5;Qf6A  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); sW B;?7P  
而不用手动写一个函数对象。 )} y1  
!'No5  
vb-L "S?kC  
(ROurq"  
四. 问题分析 |:s 4#3  
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。 [}|-% 4s  
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。 sV/#P<9  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 42?X)n>  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 J}qk:xGL  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 c_]$UM[7L  
aU3 m{pE  
五. 问题1:一致性 9Kw4K#IqQ  
首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?| -So&?3,\A@  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 '~3a(1@8  
Z_Ox'  
struct holder O1Gd_wDC/i  
  { SB1\SNB  
  // m Kwhd} V  
  template < typename T > dQR2!yHEq  
T &   operator ()( const T & r) const x)wIGo  
  { XX5 ):1  
  return (T & )r; %Lexu)odW  
} 50oNN+; =R  
} ;  ] }XK  
rHu  #  
这样的话assignment也必须相应改动: `J^J_s  
9KVeFl  
template < typename Left, typename Right > =j 6amk-  
class assignment sAIL+O  
  { 6|m1z  
Left l; x[3kCa|4A  
Right r; N0GID-W!/~  
public : 2P8JLT*Tj  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} lM C4j  
template < typename T2 > u2^ oXl  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } ]BU,*YaB  
} ; ik77i?Hg  
&3mseU  
同时,holder的operator=也需要改动: MPMJkL$F^  
.9WJ/RKZ\D  
template < typename T > UK2Y<\vD  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const KE+y'j#C3  
  { 8@|_];9#.  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); >b#z o,  
} qx<`Kc4  
yOGa W~  
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。 KL!k'4JNY  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 A+3@N99HeH  
[1'`KJ]  
return l(rhs) = r; x2.G1  
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。 MI|DOp  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: C_?L$3 U0  
]`&EB~K&NY  
template < typename Tp > |C@)#.nm[  
class constant_t ho2o/>Ef3  
  { n *%<!\gJ  
  const Tp t; 34 W#  
public : 2i#wJ8vrF  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} \pB"R$YZ6  
template < typename T > ?'p`Qv  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const eMVfv=&L<3  
  { b&A+`d  
  return t; Xvm.Un< N  
} I+w3It  
} ; |HJdpY>Uu  
q[Hx y  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 Nhn5 iN1*  
下面就可以修改holder的operator=了 ?@l9T)fF  
EXg\a#4['  
template < typename T > s,N%sO;  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const Qv,|*bf  
  { D Y($  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); ,)XT;iGQe  
} JQ'NFl9<  
dfGdY"&  
同时也要修改assignment的operator() umYq56dw  
EkM?Rs  
template < typename T2 > q(e&{pbM)  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } ;Aiuy{<  
现在代码看起来就很一致了。 |x 2>F  
0]{h,W3]@[  
六. 问题2:链式操作 bV&/)eqv  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 XRKL;|cd  
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。 ,IxAt&kN  
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。 iCao;Zb  
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。 zuWj@YG\.  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct xj)*K%re  
,:G.V  
template < typename T > 7_d gQI3y  
struct result_1 DIH.c7o  
  { Ttb @98  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; p8Di9\}  
} ; Ec[=~>;n{l  
($' rV!}  
那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为: Zgt, 'T  
Miqu  
template < typename T > 0O+s3#"?@  
struct   ref b~  
  { bT*MJ7VVm  
typedef T & reference; S& 8gZ~B  
} ; +?[TH?2c+  
template < typename T > Z,qo jtw  
struct   ref < T &> [ECSJc&i  
  { @$gvV]dA  
typedef T & reference; iDlIx8PI  
} ; %F9% t  
zFqH)/  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: &4sUi K"  
RO=[Rr!   
template < typename T > AQU4~g mI  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const li8l+5d q  
  { kWc%u-_  
  return l(t) = r(t); .B{3=z^  
} ,(}7 ST  
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。 hAHl+q)w?  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 bKYLBu:  
[Oe$E5qv)]  
有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么 uz".!K[,wE  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: %YM4x!6  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 FAJ\9  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 4\x'$G  
最后的布局是: aJ88U69  
                Add muo(bR8  
              /   \ t=NPo+fm  
            Divide   5 ~4'e)g.hG  
            /   \ >,Zjlkh3  
          _1     3 u^|XQWR$:  
似乎一切都解决了?不。 @>B#2t&  
你可以想象一下一个完整的Lambda库,它必然能够重载C++几乎所有的操作符。假设其重载了10个操作符,那么至少会有10个代表这些操作符的functor类。大体上来讲,每一种操作符所对应的functor都应当能够由链式操作产生别的任意一种操作符所对应的functor。(例如:*_1 = 2既是由operator*的functor产生operator=的functor)。可想而知这样一共能产生10*10=100种产生方式。这是对编码的一个大挑战。 cBBc^SR  
如何简化这个问题呢?我们不妨假定,任意一种操作符的functor,都能够产生任意一种操作符的functor,这样,每一种操作符的functor都拥有一样的产生方案。如果某种转换确实是不合法的(例如:A/B=C无论如何也不可能合法),那么在试图产生新functor的时候会出现编译错误。幸好C++的模版是如果不使用就不编译的,因此这种编译错误不会干扰到正常的使用,这正是我们所要的。 /$'tO3  
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: (]^9>3{|  
$)vljM<<  
template < typename Right > FF6[qSV  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const |8 c3%jve  
Right & rt) const o*eU0  
  { }H!c9Y  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); 4K[E3aA  
} a[]=*(AZI  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 <s2IC_f<+  
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。 Bjq1za  
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。 O9oYuC:q  
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。 t@QaxZIlt;  
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。 ;RB]awE  
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? (Ybc~M)z  
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: iKN~fGRc  
Mi,yg=V  
template < class Action > }|%dN*',  
class picker : public Action [94A?pn[z  
  { ;U<;R  
public : q|b#=Af]g  
picker( const Action & act) : Action(act) {} '}e_8 FS  
  // all the operator overloaded S=~[6;G  
} ; h^D? G2O  
M9HM:  
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。 (BEGt '7  
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: O&V}T#8n  
O;9u1,%w  
template < typename Right > *?Nrx=O*  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const MzL^u8  
  { |)* K#%j  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); f)l:^/WP+  
} 8s-y+M@.  
 msM  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > "6 |j 0?Q  
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。 S3EY9:^ C  
_?M34&.X  
template < typename T >   struct picker_maker tisSj?+  
  { No>XRG+  
typedef picker < constant_t < T >   > result; M' e<\wqm  
} ; m.pB]yq&  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > jB!p,fqcb  
  { %B}Q.'  
typedef picker < T > result; jOa . h  
} ; ?OW 4J0B'  
u n\!K  
下面总的结构就有了: +%7v#CY &  
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。 'FgBYy/  
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。 _t|| v  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 X0Y1I}gD  
至此链式操作完美实现。 7n9&@D3 :P  
,dhJ\cQ~  
L15?\|':Y  
七. 问题3 '#!nK O2<  
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'%2'd  
zsFzF`[k  
template < typename T1, typename T2 > ;{EIx*<d  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const }(A`aB_  
  { y G)xsY V  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); T$%r?p(s  
} n^B9Mh @  
3}(6z"r  
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: 1K?RA*aj  
;>np2K<`  
template < typename T1, typename T2 > GK .^Gd  
struct result_2 !TvNT}4Z  
  { H )hO/1 m  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; L[lX?g?Ob  
} ; g"ha1<y<  
y iO!ZT  
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? rR]U Ff  
这个差事就留给了holder自己。 cWjb149@)  
    V 6I77z  
n75)%-  
template < int Order > <}t~^E,  
class holder; FlGU1%]m  
template <> H xs'VK*  
class holder < 1 >  9uR+  
  { ]<L(r,@,  
public : g%Bh-O9\  
template < typename T > /N= }wC  
  struct result_1 ?C)a0>L  
  { fn.KZ  
  typedef T & result; B|pO2d e  
} ; ?+av9;Kg  
template < typename T1, typename T2 > )Tjh  
  struct result_2 * N>n5B2  
  { b .I_  
  typedef T1 & result; Z,zkm{9*  
} ; EP,j+^RVf  
template < typename T > X3e&c  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const 2[~|#0x  
  { W[c[ulY&  
  return (T & )r; c?5?TJpm  
} @<kY,ox@~  
template < typename T1, typename T2 > !yqe z  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const "Vh3hnS~  
  { A,67)li3  
  return (T1 & )r1; -Zq\x'  
} -yOwX2Wv5;  
} ; b S-o86u  
bGw56s'R5~  
template <> `_aX>fw  
class holder < 2 >  _U.|$pU  
  { G0#<SJ,)  
public : SU ,G0.  
template < typename T > (P!r^87  
  struct result_1 fg$#ZCi  
  { ( jACLo  
  typedef T & result; GuK3EM*_  
} ; P5Lb)9_Jw  
template < typename T1, typename T2 > Zt_~Zxn3  
  struct result_2 (4o<U%3kGq  
  { &!P' M  
  typedef T2 & result; &Va="HNKt  
} ; E{;F4wT_@  
template < typename T > v[;R(pt?  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const ) >;7"v  
  { }NjZfBQW`  
  return (T & )r; Ri>4:V3K  
} nTsKJX%\  
template < typename T1, typename T2 > Pi+pQFz5  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const %k%%3L,  
  { u mT *  
  return (T2 & )r2; 9|D*}OY>  
} >$$z6A[  
} ; |I[/Fl:  
.;rE4B  
o6tPQ (Vi  
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> >。 9xi nX-x;n  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: 5P Zzaz<  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: E5aRTDLq  
K;z$~;F  
return l(i, j) = r(i, j); (E;+E\E  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) Ez8k.]qu  
*+OS;R1<  
  return ( int & )i; |`ya+/ff+  
  return ( int & )j; ?(Se$iTZ  
最后执行i = j; OZc4 -5  
可见,参数被正确的选择了。 }y%c.  
8)lrQvZ  
apOXcZ   
xKR\w!+Z'  
*b'4>U  
八. 中期总结 C@`rg ILc  
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: 6k_Uq.<X  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 i0:1+^3^U  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 7s0\`eXo/  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor =cpUc]~  
},n?  
q9 :g  
lZAXDxhnT  
=oBlUE  
rD+mI/_J`  
九. 简化 VV;%q3}:  
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。 Rk,'ujc  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 beaSvhPU  
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: =t^jlb  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 O 1D|T"@  
  +-*/&|^等 rFUR9O.{E  
2. 返回引用。 G9^xv  
  =,各种复合赋值等 ?7>"ZGDe>  
3. 返回固定类型。 Ptz## o'{5  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) FsO_|r  
4. 原样返回。 q<j9l'dHG  
  operator, wn^#`s!]U  
5. 返回解引用的类型。 ?3lA ogB  
  operator*(单目) +Xp1=2Mq  
6. 返回地址。 zuu<;^/R  
  operator&(单目) a^={X<K|/  
7. 下表访问返回类型。 MyZVx|7 E  
  operator[] ZIKSHC9  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 ,Nt^$2DZW  
  operator<<和operator>> t~7OtPF  
(dfC}x(3h  
OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。 TjDtNE  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: 'hE'h?-7  
qA;Gl"HF  
template < typename Left > uu9IUqEq2  
struct value_return (\D E1q  
  { =A!r ZG  
template < typename T > ta6>St7.  
  struct result_1 l\F71pwSI  
  { V@ g v  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; [YP{%1*RM  
} ; /ej[oR  
NVghkd  
template < typename T1, typename T2 > CY*o"@-o5)  
  struct result_2 -)Bvx>8fq-  
  { MVnN0K4  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; > 23$_'2  
} ; *|<T@BXn  
} ; r<'DS9m  
#}Yrxf  
-#v1/L/=  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait x3g4r_  
J/fnSy  
下面我们来剥离functor中的operator() %&_^I*  
首先operator里面的代码全是下面的形式: !zvjgDlZv  
PtYG%/s  
return l(t) op r(t) IIT UM)  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) 6I: 6+n  
return op l(t) ,jEc4ih4  
return op l(t1, t2) HCsd$M;Hbv  
return l(t) op 5x%Blkx  
return l(t1, t2) op d#TA20`  
return l(t)[r(t)] K-~gIlbQ`  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] JO*/UC>"  
7nNNc[d*=  
很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式: CIz0Gjtx6m  
单目: return f(l(t), r(t)); Q^ZM|(s#  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); ]Zt]wnL+  
双目: return f(l(t)); F)KR8 (  
return f(l(t1, t2)); I 1n,c d[  
下面就是f的实现,以operator/为例 (BFwE@1"  
UOsK(mB  
struct meta_divide }NoP(&ebz*  
  { gyD;kn\CP  
template < typename T1, typename T2 > H<[~V0=  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) )l$}plT4  
  { p J_+n:_{  
  return t1 / t2; R|}N"J_  
} yq49fEgc@U  
} ; r8@] |`j  
~5`oNa  
这个工作可以让宏来做: jQzl!f1c3  
Db<#gH  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ @J&korU  
template < typename T1, typename T2 > \ X3a9-  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; 'prHXzi(h  
以后可以直接用 (De{r|  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) ]VxC]a2  
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 PWyf3  
(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。。。) c\2rKqFD8  
MW6z&+Z  
DrKB;6  
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 }rI:pp^KS  
iX6>u4~(  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > Vn4wk>b}$2  
class unary_op : public Rettype :u./"[G  
  { GE(~d '  
    Left l; *s*Y uY%y  
public : ')!X1A{  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} Oo@o$\+v  
i4,p\rE0  
template < typename T > BH1h2OEe#  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const / n_s"[I4  
      { !}z'"l4i  
      return FuncType::execute(l(t)); Q8%_q"C  
    } dgF%&*Il]O  
^\AeX-q2v'  
    template < typename T1, typename T2 > uyxYCc  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const z,G_&5|f%  
      { hp)^s7H  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); Cl`i|cF\  
    } _yv#v_Z  
} ; c%C6d97q  
>i,_qe?V:w  
1*9.K'  
同样还可以申明一个binary_op &K\80wGK  
/O}<e TR  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > s{Y4wvQyB  
class binary_op : public Rettype '1:)q  
  { WN+i3hC  
    Left l; !Fp %2gt|  
Right r; /T)E&=Ds  
public : /7 Tm2Vj8  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} 0o=HOCL\  
^" X.aksA  
template < typename T > U_(>eVi7F  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const qU7_%Z  
      { Z-Qp9G'   
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); 2Qp}f^  
    } ![\-J$  
QM F   
    template < typename T1, typename T2 > iyl i/3|  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const RkYn6  
      { :.,9}\LK  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); ]alc%(=  
    } t`"m@  
} ; G n]qh(N>  
&bW,N  
uqC#h,~ 0  
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 Y/kq!)u;%L  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 hc3hU   
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) Nv7-6C6<  
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。 }+9?)f{?@  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! KOS0Du  
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。。。 H\R a*EO~j  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 8u+kA mI  
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) N s+g9+<A  
下面是修改过的unary_op e~SK*vR%]  
Nnl3r@  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > YpDJ(61+  
class unary_op z6iKIw $  
  { aDK b78 1d  
Left l; TwPQ8}pj?  
  [34N/;5  
public : Cf=H~&`Z  
[i`  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} LpU}.  
HU $"o6ap  
template < typename T > ;o!p9MEpz;  
  struct result_1 T;/GHC`{Y  
  { |#@7$#j  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; U=.PL\  
} ; G;l7,1;MU:  
 v_!6S|  
template < typename T1, typename T2 >  2h   
  struct result_2 Mj MDD  
  { KGy 3#r;Q  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; G%erh}0~  
} ; ,Z@#( =f  
( 2HM "Pd  
template < typename T1, typename T2 > 4k;FZo]S  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const f8]sjeY  
  { #{8I FA  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); \X8b!41  
} *y*tI}  
"CT}34l  
template < typename T > N-M.O:p  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const Tn}`VW~  
  { 6h;(b2p{  
  return OpClass::execute(lt(t)); )hZ7`"f,ZN  
} t)zd'[  
DXiA4ihr=  
} ; %bDxvaftT  
MxsLrWxm  
(F4e}hr&  
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 %#x4wi  
好啦,现在才真正完美了。 $jN.yNm0  
现在在picker里面就可以这么添加了: /MF 7ZvN.  
o&?c,FwN  
template < typename Right > <b:%o^  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const Hb=#`  
  { jSY[Y:6md  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); VsQ|t/|#  
} ] 3{t}qY$A  
有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。 5*YoK)2J  
ENTcTrTn  
aOzIo-  
iS$[dC ?N  
>2s4BV[(  
十. bind G?W:O{n3  
既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。 Rd#R}yA  
先来分析一下一段例子 Y!<m8\  
W{}$c`,R  
P1eSx#3bR  
int foo( int x, int y) { return x - y;} +F; 2FD$  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 Cr5ND\  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 4[gmA  
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。 +:FXtO>n"  
我们来写个简单的。 lMFR_g?r  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: [3m\~JtS  
对于函数对象类的版本: 6 8tyWd}  
<Ua~+U(FR0  
template < typename Func > 3B1\-ry1M  
struct functor_trait pDR~SxBXr  
  { {"ST hTZ  
typedef typename Func::result_type result_type; )eyzHB,H  
} ; yLa@27T\A  
对于无参数函数的版本: Y Zj-%5  
L`+[mX&2B  
template < typename Ret > *()['c#CC  
struct functor_trait < Ret ( * )() > k~>(XG[x&  
  { C%o|}iv"  
typedef Ret result_type; mU/o%|h  
} ; *g(d}C!  
对于单参数函数的版本: hFIh<m=C?Y  
cbJgeif  
template < typename Ret, typename V1 > `|'w]rj:"+  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > `n PdZ.  
  { H/D=$)3op  
typedef Ret result_type; F!vrvlD`s  
} ; ,h*gd^i  
对于双参数函数的版本: N*Aw-\Bk  
N<)CG,/w[M  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > @>8(f#S%  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > 7Nq< o5  
  { Vebv!  
typedef Ret result_type; @;/Pl>$|'G  
} ; ?H=YJK$k  
等等。。。 sVFO&|L  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy P#O" {+`  
cE\w6uBR1  
template < typename Func > K.  ;ev  
struct func_return t#NPbLZ  
  { {T4_Xn-I  
template < typename T > /@9Q:'P  
  struct result_1 pv]@}+<Dt  
  { g NI1W@)  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; q[$>\Nfg>B  
} ; ytcLx77`:  
<XeDJ8 '  
template < typename T1, typename T2 > N^;lp<{6?  
  struct result_2 HWjJ.;k}a  
  { iXWHI3  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; uKJ:)oyaCP  
} ; 4$Ai!a  
} ; B {Cm`f8E  
R$:-~<O  
@@ Q4{o  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 cC*WZ]  
7P{= Pv+  
template < typename Func, typename aPicker > 6r~9$IM  
class binder_1 b^W&-Hh  
  { IL@yGuO,  
Func fn; !:+U-mb*  
aPicker pk; ,HjJ jpE  
public : P y'BMk  
Z518J46o  
template < typename T > [+[ W\6  
  struct result_1 lS=YnMs6a  
  { <-`bWz=+  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; ufL,K q4  
} ; g#I`P&  
;j0.#P:a  
template < typename T1, typename T2 >  Q6 *n'6  
  struct result_2 {\$S585  
  { >k @t.PeoV  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;  4!!|P  
} ; maa pX/J  
G@s:|oe  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} c^|8qvS $  
Z!v,;MW  
template < typename T > ]5'*^rz ^  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const  <$nPGz)}  
  { Q=Q+*oog  
  return fn(pk(t)); d!I%AlV  
} +k=*AQt^8  
template < typename T1, typename T2 > ]@U?hD  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const SqAz((  
  { nDkG}Jk B!  
  return fn(pk(t1, t2)); (Q{JI~P  
} e{8C0=  
} ;  V FM[-  
I gJu/{:y^  
o#FctM'Z  
一目了然不是么? #hBqgG:>  
最后实现bind #c|l|Xvq2  
LNL}R[1(  
 *RY}e  
template < typename Func, typename aPicker > 'bfxQ76@sa  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) m0G"Aj  
  { xbiprhdv  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); ?"b __(3  
} wGO-Z']i  
H;=yR]E  
2个以上参数的bind可以同理实现。 Yyk~!G/@  
另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。 sD3Ts;k  
}%KQrlbHJl  
十一. phoenix "|6(.S+o  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: yK{P%oh)  
RlfI]uCDM  
for_each(v.begin(), v.end(), {r&r^!K;  
( &wNr2PHd#  
do_ cJSNV*<  
[ W@}@5,}f>  
  cout << _1 <<   " , " B+FTkJ0t+G  
] +aL6$  
.while_( -- _1), x.gzsd  
cout << var( " \n " ) 3g7]$}  
) 1=]#=)+  
); $bp'b<jx  
D u<P^CE  
是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧: ~Dg:siw  
首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor @.e4~qz\  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 42 `Uq[5Y  
那么我们就照着这个思路来实现吧: iu{y.}?  
@G& oUhS  
`y'%dY}$n  
template < typename Cond, typename Actor > ]`-o\,lq  
class do_while jzi%[c<G  
  { *r>Y]VG;S  
Cond cd; 1dr g5  
Actor act; K`=U5vG^  
public : mcwd2)  
template < typename T > # l1*#Z  
  struct result_1 ",YNphjAn  
  { qLBQ!>lR  
  typedef int result_type; 8Ogg(uS70'  
} ; Ez <YD  
a[t"J*0  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} jhT/}"v  
DI{Qs[  
template < typename T > #~Kno@  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const j\#)'>"  
  { C4E*q3[Y  
  do D[T\_3 W  
    { L{sFR^-G  
  act(t); HmXxM:[4;  
  } Njo.-k  
  while (cd(t)); L `2{H%J`  
  return   0 ; dsEvpa$?  
} F, =WfM\  
} ; xqT} 9,  
r 8N<<^  
g9GPy U  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). =j_4!^  
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。 !rx5i  
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。 nJH'^rO!C  
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。 <MxA;A  
下面就是产生这个functor的类: Y}vV.q  
c7rC!v  
+o.#']}Pl  
template < typename Actor > 0>,i] |Y  
class do_while_actor j;Z hI y  
  { n~,6!S  
Actor act; ='#7yVVcs  
public : \hJLa  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} p E1uD4lLb  
*R&77 o7  
template < typename Cond > Vl7V?`_4  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; ^(*eoe  
} ; )x5w`N]lm  
#,j m3M qj  
3&X5*-U  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 'fb&3  
最后,是那个do_ ]<},[s  
ziAn9/sT  
%AMF6l[  
class do_while_invoker _=w=!U&W  
  { CS^|="Zs  
public : 787i4h:71  
template < typename Actor > ?r0>HvUf!l  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const Vg7+G( ,  
  { * se),CP!s  
  return do_while_actor < Actor > (act); ~@^pX*%i  
} OoOwEV2p_  
} do_; <SRSJJR|(  
Ze`ms96j{  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? pfk)_;>,  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 k DKfJp&a  
最后来说说怎么处理break和continue ]{-ib:f~  
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。 J<L"D/  
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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