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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda GY[+HgT  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 _Q $D6+  
在C++中,STL的很多算法都要求使用者提供一个函数对象。例如for_each函数,会要求用户提供一个表明“行为”的函数对象。以vector<bool>为例,如果想使用for_each对其中的各元素全部赋值为true,一般需要这么一个函数对象, +1] xmnts  
-T  5$l  
9tt0_*UX  
7H=^~J  
  class filler }$zJdf,\  
  { q7VpKfA:M  
public : Kr*s]O  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} y9>?  
} ; !8#!P  
6$l6>A  
G|"`kAa  
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: G ]T A7~VT  
FQ72VY  
R8ui LZd  
>UQ`@GdafR  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); o (OC3  
ST^@7f_  
z3lMD'uU3  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 o3mxtE]  
-c1$>+  
*"% MT:  
6J\Yi)v<  
二. 战前分析 e+ZC<Bdh  
首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。 <XfCQq/  
开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码 nvyyV\w  
ZUW~ZZ7Z:  
|0wUOs*5  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); 9bDxml1  
  /* --------------------------------------------- */ D-zqu~f`  
vector < int *> vp( 10 ); j})6O!L.  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); cE*Gd^  
/* --------------------------------------------- */ t-vH\m  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); n-cz xq%n  
/* --------------------------------------------- */ Z~.3)6,z  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); -6+&?f  
  /* --------------------------------------------- */ 0CYm%p8!  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); a*8^M\>m4  
/* --------------------------------------------- */ fRTQ5V  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); Ve4!MM@ti  
}tIIA"dZ  
uQ;b'6Jcp  
R ks3L  
看了之后,我们可以思考一些问题: e/?>6'6 5  
1._1, _2是什么? y`~[R7E  
显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。 r[:)-`]b  
2._1 = 1是在做什么? ~D4%7U"dv  
既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。 nl7=Nhh  
Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。 Xeg g2.Kk  
(+Yerc.NQt  
|WiK*  
三. 动工 PZQb.QAn  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: ;b[% L&  
a9ab>2G?FR  
Q<y&*o3YF|  
8"a[W3b  
template < typename T > =NH p%|  
class assignment \advFKN  
  { xQ `>\f  
T value; (R*K)(Nw[  
public : FuNc#n>  
assignment( const T & v) : value(v) {} /\-qz$  
template < typename T2 > 'm@0[i  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } R4<}kA,.  
} ; Q0f7gY1-%  
]@W.5!5H  
6xs_@Vk|d  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 @)>9l&  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment F/\w4T  
fA u^%jiU  
K.cMuh  
_5vAn t*  
  class holder 'H<0:bQ=I  
  { sXm/+I^  
public : @N`) Z3P+  
template < typename T > ocCC63J  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const V:rq}F}  
  { \gRX:i#n  
  return assignment < T > (t); (gQ^jmZPG  
} dnVl;L8L3  
} ; O_#Ag K<A  
XV+s 5 C  
}vkrWy^  
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: +53 Tf  
k=j--`$8k  
  static holder _1; ?Gc9^b B I  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 r5XG$:$8\  
vgSs]g  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); k=2]@K$%  
而不用手动写一个函数对象。 l BS!=/7  
|:SBkM,  
Yxye?R-:  
pOlo_na}[  
四. 问题分析 L+7j4:$B8  
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。 wt4uzg8  
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。 `y; s1nL  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 HDU tLU d  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 `Q V}je  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 p#W[he  
wkK61a h6  
五. 问题1:一致性 77- Jx`C  
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?| [L 0`B9TD~  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 )&}\2NK6L  
zXQ o pQ1  
struct holder ,.tv#j|A  
  { DTrS9j?z  
  // CZ*c["x2  
  template < typename T > JX,&im*BG  
T &   operator ()( const T & r) const F|q-ZlpW-  
  { e0%?;w-TL  
  return (T & )r; 6k"'3AKaR  
} _IJPZ'Hr  
} ; 0UeDM*  
O7|0t\)  
这样的话assignment也必须相应改动: qepsR/0M  
A6Ttx{]  
template < typename Left, typename Right > rMIr&T  
class assignment }R:eKj  
  { %;kr%%t%  
Left l; 2bBTd@m4  
Right r; z"8%W?o>  
public : EzOO6  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} xg %EQ  
template < typename T2 > 6r/NdI  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } \D(6t!Ox  
} ; zRPXmu{t  
!_rAAY  
同时,holder的operator=也需要改动: ;}{xpJ/  
=M^4T?{T  
template < typename T > 8qL*Nf  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const +h^>?U,  
  { preKg $U  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); .C(Ir  
} M7{w7}B0@  
PeGL Rbx34  
好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。 CrC1&F\dq  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 [<P(S~J  
}N^.4HOS8  
return l(rhs) = r; z/u;afB9q  
在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。 |r5 np  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: AFO g*{1  
9X&Xc  
template < typename Tp > 6KPM4#61o  
class constant_t 6j{9\ R  
  { 3a #2 }  
  const Tp t; `oP :F[B  
public : <4S Y'-w  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} vcs=!Ace  
template < typename T > <a7y]Py  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const PPO*&=!]  
  { |D<J9+  
  return t; R=P=?U.  
} >2l1t}"\  
} ; s^+h>  
)*@n G$i99  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 ,K=\Y9l3  
下面就可以修改holder的operator=了 (hej 3;W  
wYy=Tl-N  
template < typename T > <?'d \B  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const  nN1\  
  { [:<CgU9C  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); I$!rNfrs  
} GJN"43  
7/QQ&7+NkS  
同时也要修改assignment的operator() 8A/"ia  
_7r<RZ  
template < typename T2 > DXu915  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } 9/3gF)I}  
现在代码看起来就很一致了。 F#_JcEE  
rOd<nP^`\  
六. 问题2:链式操作 $sK8l=#  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 ("-Co,4ey  
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。 P{j2'gg3  
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。 |O3wAxc3W  
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。 "8}p>gS  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct 3)\jUVuj  
Nn<TPT[,  
template < typename T > o1C1F}gxU  
struct result_1 x`n$4a'7b  
  { x"xl3dRu  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; kt?G\H!}  
} ; )H@"S]?7i"  
;NNYJqWd^]  
那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为: ~I[Z 2&I  
hG~4i:p <  
template < typename T > pu#h:nb>88  
struct   ref o2M+=O@  
  { Y,BzBUWK  
typedef T & reference; !9A6DWAE$  
} ; @@~OA>^  
template < typename T > +KV?W+g)`  
struct   ref < T &> n;&08M5an}  
  { v2=Iqo  
typedef T & reference; /}+VH_N1  
} ; BG ,ln(Vz  
l;{n" F  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: ptJ58U$Bb  
#dy z  
template < typename T > )F _vWbg  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const Do1 Ip&X  
  { c;siMWw;  
  return l(t) = r(t); wUb5[m  
} Gy}WZ9{  
可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。 l~ 3H"  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 t Qo) *z  
9*s''=  
有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么 {jz?LM  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: TCShS}q;%  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 ."`mh&+`  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 ^a+W!  
最后的布局是: 9*fA:*T  
                Add {Hc [H-  
              /   \ B%y?+4;zA  
            Divide   5 ?\ Fo|__  
            /   \ #63)I9>  
          _1     3 N RB>X  
似乎一切都解决了?不。 Xn:5pd;?B6  
你可以想象一下一个完整的Lambda库,它必然能够重载C++几乎所有的操作符。假设其重载了10个操作符,那么至少会有10个代表这些操作符的functor类。大体上来讲,每一种操作符所对应的functor都应当能够由链式操作产生别的任意一种操作符所对应的functor。(例如:*_1 = 2既是由operator*的functor产生operator=的functor)。可想而知这样一共能产生10*10=100种产生方式。这是对编码的一个大挑战。 jnF-kia  
如何简化这个问题呢?我们不妨假定,任意一种操作符的functor,都能够产生任意一种操作符的functor,这样,每一种操作符的functor都拥有一样的产生方案。如果某种转换确实是不合法的(例如:A/B=C无论如何也不可能合法),那么在试图产生新functor的时候会出现编译错误。幸好C++的模版是如果不使用就不编译的,因此这种编译错误不会干扰到正常的使用,这正是我们所要的。 (]c M ;  
OK,我们的方法呼之欲出了。既然所有的functor都具有一样的产生方案,那么不如大家都不要实现,等到最后统一的在所有的functor里面加上这么一系列的产生代码吧。例如,如果要添加从某functor XXX到operator=的functor的产生代码: zNTcy1Sthk  
X8(H#Ef[  
template < typename Right > wY$'KmNW  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const !+bLh W`  
Right & rt) const v67utISNI  
  { H]]UsY`  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); =yT3#A~<G  
} 0EWov~Y?  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 ]IF QD  
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。 [K5#4k  
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。 W~" 'a9H/  
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。 n,,hE_  
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。 K;ncviGu  
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? <H; z4  
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: m!'moumL;  
fRcs@yZnS  
template < class Action > " pZvV0'  
class picker : public Action %R?B=W7 ;Q  
  { 3EY>XS  
public : p* '%<3ml  
picker( const Action & act) : Action(act) {} jRn5)u  
  // all the operator overloaded v d{`*|x  
} ; <R;t>~8x  
!sTOo  
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。 T O]wD^`  
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: HQ187IwpTm  
g$^:2MT"aQ  
template < typename Right > \`kH2`  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const  }q$6^y  
  { XJ$mRh0`K  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); rT#2'-f  
} cr wui8  
MBIlt 1P  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > a+-X\qN  
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。 vk1E!T9X  
YK{E=<:  
template < typename T >   struct picker_maker },]G +L;R  
  { >b1#dEY  
typedef picker < constant_t < T >   > result; 8*bEsc|  
} ; 8\lRP,-  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > av8\?xmo.$  
  { :-[y`/R  
typedef picker < T > result; M+|J;caX  
} ; &s{" Vc9]  
#F^0uUjq  
下面总的结构就有了: Au\j6mB  
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。 X]1Q# $b  
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。 @CB&*VoB  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 cWU9mzsE  
至此链式操作完美实现。 G~+BO'U9'G  
Iq?#kV9)  
n OQvBc  
七. 问题3 Cu $mb}@  
如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。 [6u8EP0xM  
! N!A%  
template < typename T1, typename T2 > 0XzrzT"&  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const J$>9UC k7B  
  { i]{-KZC  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); w9aLTLv-  
} /\wm/Yx?S  
= }!4%.$  
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+%5q =N  
,7/F?!G!J  
template < typename T1, typename T2 > JBK(N k  
struct result_2 pIhy3@bY  
  { .l:x!  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; O/ ih9,  
} ; ls,;ozU  
&a9Y4~e::  
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? AM:lU  
这个差事就留给了holder自己。 K^Ixu~  
    >"|"Gy (  
JU`5K}H<  
template < int Order > 5<77o|  
class holder; .Gcs/PN   
template <> wgcKeTD9  
class holder < 1 > LSlYYyt  
  { Ap)pOD7  
public : XNaiMpp'  
template < typename T > Ch0t'  
  struct result_1 G|+naZ  
  { qgkC)  
  typedef T & result; ;NPbEPL[5  
} ; HlgkW&}c^  
template < typename T1, typename T2 > di|5|bn7  
  struct result_2 l|" SM6  
  { 7blo<|9  
  typedef T1 & result; e"^n^_9  
} ; eZv G  
template < typename T > \eoJ6IRE\T  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const Bxf]Lu,\U@  
  { !wr2OxK*  
  return (T & )r; +<$b6^>!$  
} +2Wijrn  
template < typename T1, typename T2 > 3v,Bg4[i  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const u8N"i),  
  { i7|sVz=  
  return (T1 & )r1; ]MaD7q>+R  
} )D8V;g(7F  
} ; bU{lV<R,  
+WfO2V.  
template <> p`T,VU&.  
class holder < 2 > hNUkaP  
  { B nu5\P  
public : nmy!.0SQ-  
template < typename T > ,4Qct=%L_  
  struct result_1 f6U i~  
  { 'E_~>  
  typedef T & result; OqlP_^Zz7p  
} ; 5"^Z7+6  
template < typename T1, typename T2 > Xb\de_8!  
  struct result_2 $I4:g.gKpG  
  { yl UkVr   
  typedef T2 & result; Q/y"W,H#  
} ; =DLVWz/<  
template < typename T > Z O\x|E!b  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const S0jYk (  
  { xt=ELzu$  
  return (T & )r; w[hT,$n  
} Gcp!"y=i  
template < typename T1, typename T2 > < NlL,  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const Q%.F Mf  
  { H?$gHZPI  
  return (T2 & )r2; U "kD)\  
} ?A2jj`N1x  
} ; U%H6jVE  
Msl8o c  
1b`WzoJgH  
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> >。 o@ W:PmKW  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: q&d5V~q  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: 3}gf %U]L  
)L/o|%r!  
return l(i, j) = r(i, j); \+VQoB/  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) wgFAPZr  
1vUW$)?X  
  return ( int & )i; 1`v$R0 `!  
  return ( int & )j; .V.ga2+  
最后执行i = j; Q@5v> `  
可见,参数被正确的选择了。 8}>s{u;W  
+_v#V9?  
v/z~ j  
(c|Ry[$|  
a`_w9r+v  
八. 中期总结 XO,gEn&6V  
目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事: eiwPp9[08  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 x A"V!8C  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 6):iu=/i/  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor f\h|Z*Bv  
k.Q4oyei  
(ioJ G-2u  
t^SND{[WcM  
xY$@^(Q\  
U~s-'-C /  
九. 简化 JxLSQ-"  
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。 LypBS]r u  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 0p[-M`D  
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: &.)ST0b4  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 \oy8)o/Gb  
  +-*/&|^等 z%44@TP  
2. 返回引用。 *4?%Y8;bF6  
  =,各种复合赋值等 8;Eg>_cL:  
3. 返回固定类型。 *D:uFo,xn  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) r9!,cs  
4. 原样返回。 ,pR.HCR#Y  
  operator, B f"L;L  
5. 返回解引用的类型。 MHF7hk ps}  
  operator*(单目) Yrmd hSY  
6. 返回地址。 M:d} P  
  operator&(单目) L]#b =Y  
7. 下表访问返回类型。 Be~In~~  
  operator[] MVOWJaT(Aq  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 0W!S.]^1  
  operator<<和operator>> u?lbC9}$  
+5qY*$dn  
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。 9Je+|+s]  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: F@rx/3 [  
lCiRvh1K  
template < typename Left > 8;5@5Au  
struct value_return +~za6  
  { `*w!S8}m;  
template < typename T > eh}I?:(a?  
  struct result_1 X^7n/|%*.  
  { T/iZ"\(~w  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; RLR\*dL1  
} ; =} flmUv~  
]3I@5}5%  
template < typename T1, typename T2 > Y20T$5{#  
  struct result_2 Q 1[E iM3  
  { 2g$;ZBHO|8  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; M{Hy=:K+  
} ; wrAcVR  
} ; nZ8jBCh  
<Xb$YB-c  
-$ha@ bCWO  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait #@}wl  
@ GXi{9  
下面我们来剥离functor中的operator() OTD<3Q q  
首先operator里面的代码全是下面的形式: &Rt^G  
O[15x H,  
return l(t) op r(t) KZ$^Q<d^  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) m*'87a9q0  
return op l(t) oL -udH  
return op l(t1, t2) ,Y`TP4Ip  
return l(t) op 3.w &e0Es  
return l(t1, t2) op 8RjFp2) W  
return l(t)[r(t)] ]^I[SG,  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] 36\_Y?zx%  
PYr'1D'  
很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式: bj7r"_  
单目: return f(l(t), r(t)); #D .hZ=!  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); r Fhi:uRV  
双目: return f(l(t)); {;+9A}e  
return f(l(t1, t2)); l\ HtP7]  
下面就是f的实现,以operator/为例 G!E1N(%o  
pP^5y{  
struct meta_divide h7J4 p  
  { )M_|r2dDq3  
template < typename T1, typename T2 > N7-LgP  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) <F ?UdMT4y  
  { 5E0dX3-  
  return t1 / t2; \T {<{<n  
} jO}<W1qy  
} ; PE<(eIr  
|[X-i["y  
这个工作可以让宏来做: mOntc6&]  
MR/gLm(8(  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ iyP0;$  
template < typename T1, typename T2 > \ 7uq^TO>9f  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; Ue(\-b\)  
以后可以直接用 /7igPNhx  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) gXe`G( w  
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 +Sak_*fq  
(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。。。) cBQ+`DXn5c  
TV~S#yg+H  
U:uF rb,  
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 o "1X8v  
g[(Eh?]Sc  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > Wd?=RO`a  
class unary_op : public Rettype ,D2nUk  
  { .~fov8  
    Left l; tgC)vZ&a  
public : 3M5wF6nY[[  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} o_n 3.O=  
#7=- zda5  
template < typename T > d$:LUxM#  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const  =h|xlT  
      { m.Ki4NUm  
      return FuncType::execute(l(t)); ^CW{`eBwk  
    } r b*;4a  
1!Afq}|  
    template < typename T1, typename T2 > Ch73=V  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ,AwX7gx22  
      { nIGElt]  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); *+_+Z DU  
    } .zsY VtK  
} ; 2*a5pFkb  
))4RgS$  
.p(%gmOp#  
同样还可以申明一个binary_op Pxf/*z  
.,\^{.E  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > =Y5_@}\0  
class binary_op : public Rettype GezMqt;2  
  { Fb6d1I^wR  
    Left l; e*M-y C  
Right r; WJy\{YAG  
public : +P<#6<gR  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} a?@lX>Z  
gjk;An  
template < typename T > VcLzv{  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const <YvW /x  
      { #]r'?GN  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); yiMqe^zy  
    } #U.6HBuQa  
Y(=A HmR  
    template < typename T1, typename T2 > y7x*:xR[  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ^.c<b_(=h  
      { ef2)k4)"  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); K9ek  
    } gv,1 CK  
} ; .mplML0oW  
$E}N`B7  
J~AmRo0!k  
很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮 ,n$NF0^l  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 /rHlFl|Wy  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) B`:l;<&jX  
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。 q4Mv2SPT  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! vbfQy2q  
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。。。 k:URP`w[X=  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 ._q<~_~R  
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) c$x >6&&L  
下面是修改过的unary_op bu{dT8g'U  
xtut S  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > $e:bDZ(hjj  
class unary_op KxDp+]N]  
  { zbjV>5  
Left l; e-#V s{?|r  
  g}pD%  
public : }s[`T   
e m  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} $g),|[ x+(  
hD{ `j  
template < typename T > hii#kB2  
  struct result_1 A9MTAm{  
  { GP;N1/=  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; k 7:Z\RGy  
} ; )y{:Uc\4!  
a'A<'(yv  
template < typename T1, typename T2 > <h~=d("j  
  struct result_2 r"|.`$:B  
  { 1iqgVby  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; Hbn78,~ .  
} ; k5Su&e4]]  
P3nBxw"  
template < typename T1, typename T2 > zO@>)@~  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const u60RuP&  
  { M6GiohI_"P  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); Mmg~Fn  
} "Q{ l])N  
]LEaoOecu  
template < typename T > >GLoeCRNu  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const .R l7,1\  
  { ;#9ioG x  
  return OpClass::execute(lt(t)); 4-I7"pW5  
} _EJPI  
+bT[lJ2O>G  
} ; N9*:]a  
=3`|D0E  
9M5W4&  
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 \BN$WV  
好啦,现在才真正完美了。 ZCV i ZWo  
现在在picker里面就可以这么添加了: w*&vH/D  
jOzi89  
template < typename Right > sN2m?`?"G  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const `- (<Q;iO  
  { pb)kN%  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); +k~0&lZi  
} :HwdXhA6  
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。 ;FW <%  
*")*w> R  
ZhoV,/\+  
lcy<taNu)  
/sj*@HF=  
十. bind vbd)L$$20+  
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。 v/=\(  
先来分析一下一段例子 szb@2fK  
[`s0 L#  
T\g+w\N  
int foo( int x, int y) { return x - y;} S[zGA<}  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 ir"t@"Y;o  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 G]N3OIw&8  
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。 9t6c*|60#n  
我们来写个简单的。 N-_APWA  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: tfZ@4%'  
对于函数对象类的版本: (CY D]n  
3ce$eZE  
template < typename Func > _U-`/r o  
struct functor_trait MfHOn YV  
  { `GdH ,:S>  
typedef typename Func::result_type result_type; sZT~ 5c8  
} ; ;{L[1OP%e  
对于无参数函数的版本: 0c`nk\vUy  
GK!@|Kk8q7  
template < typename Ret > Wbei{3~$Y"  
struct functor_trait < Ret ( * )() > (RV#piM  
  { u[Kz^ga<  
typedef Ret result_type; aHmg!s}&  
} ; Yj/ o17  
对于单参数函数的版本: 7C 0xKF  
Z,e|L4&  
template < typename Ret, typename V1 > ?d^6ynzn  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > T3@2e0u )  
  { ?]$<Ufr  
typedef Ret result_type; 6?~9{0  
} ; }DS%?6}Sy  
对于双参数函数的版本: \<*F#3U1  
\t&! &R#  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > _.Hj:nFHz  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > Zk((VZ(y  
  { gBv!E9~l  
typedef Ret result_type; b4-gNF]Yt  
} ; v_EgY2l(  
等等。。。 ^tGAJ_b 79  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy L6PgWc;m  
KR?aL:RYb  
template < typename Func > F:T(-,  
struct func_return (ct1i>g  
  { pxgf%P<7  
template < typename T > oo\^}jb  
  struct result_1  x _>1x#  
  { r=0PW_r:  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; dN3^PK  
} ; hdx_Tduue  
CLzF84@W=  
template < typename T1, typename T2 > %xCL&}bY  
  struct result_2 A;Y~Hu4KPZ  
  { ElUFne=  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; YiO}"  
} ; zPp22  
} ; v1~l=^4&  
yO7y`;Q(sF  
9)v]jk  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 Es7 c2YdU  
e:nByzdH0[  
template < typename Func, typename aPicker > d9:I.SA)E  
class binder_1 >~Zj  
  { \#]%S/_ A  
Func fn; 8(Te^] v#  
aPicker pk; S8dfe~|7:  
public : x)dLY.'|  
<M1*gz   
template < typename T > 36(qe"s  
  struct result_1 Yq00<kIDJ  
  { xIm2t~io  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; onSt%5{P%X  
} ; ^g6v#]&WA  
]rj~3du\  
template < typename T1, typename T2 > BedL `[ ,  
  struct result_2 #oTVfY#  
  { }EwE#sZ#  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; E*5aLT5!,  
} ; ^-PYP:*  
eK1l~W%  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} U.SC,;N^  
Ur< (TM  
template < typename T > 9D\E0YG X/  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const !`=iKe&%E  
  { <}~ /. Cx  
  return fn(pk(t)); Tdh.U {Nz  
} seK;TQ3/7  
template < typename T1, typename T2 > VdM Ksx`r  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const @4*eH\3  
  { vzI>:Bf  
  return fn(pk(t1, t2)); i=n;rT  
} liPrxuP`  
} ; L@[}sMdq(  
V)~b+D  
Z1q<) O1QX  
一目了然不是么? [C4{C4TX  
最后实现bind q[qX O5  
8BAe6-*S8  
s-Gd{=%/q  
template < typename Func, typename aPicker > ;q9Y%*  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) {= &&J@:  
  { z.hq2v  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); /'DAB**  
} +sn0bi/rG  
&&<l}E  
2个以上参数的bind可以同理实现。 1N$OXLu  
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。 { /!ryOA65  
d1g7:s9$0  
十一. phoenix (G+)v[f  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: :^?-bppYW  
tE-bHu370  
for_each(v.begin(), v.end(), ]#shuZ##>0  
( \ky oA Z  
do_ 2<J2#}+ \  
[ $bMmyDw  
  cout << _1 <<   " , " dRzeHuF92  
] SbUac<  
.while_( -- _1), sqhIKw@  
cout << var( " \n " ) 63\ CE_p  
) j-J/yhWO&  
); [g"nu0sOK  
NKFeND  
是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧: <Af&Q0J  
首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor X=?9-z] QO  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 u8?$W%eW  
那么我们就照着这个思路来实现吧: g; -3  
Jb> X$|N'%  
Xbx=h^S  
template < typename Cond, typename Actor > mvpcRe <  
class do_while Fg p|gw4  
  { u{uqK7]+  
Cond cd; 90abA,U@  
Actor act; <n k/w5nKL  
public : #o~C0`8!B=  
template < typename T > %?V~7tHm>  
  struct result_1 _M8'~$Sg  
  { EVqqOp1$v4  
  typedef int result_type; au=@]n#<(  
} ; W^HE1Dt]  
a|y'-r90  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} #G(ivRo  
E Y !o#m  
template < typename T >  l2M(  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const u"7!EhX&  
  { L^C B#5uG  
  do 5>S1lyam  
    { ^ux'-/  
  act(t); L"1AC&~ u  
  } =`(W^&|  
  while (cd(t)); P(b~3NB)  
  return   0 ; _Hx'<%hhI  
} \uo{I~Qd  
} ; Ed0}$ b  
d7X7_  
\L?A4Qx)_  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). "tJ[M  
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。 t}}Ti$$>  
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。 \O~/^ Y3U!  
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。 #d<"Ub  
下面就是产生这个functor的类: ]T5\LNyN  
|DsT $ ~D  
Dh}d-m_5  
template < typename Actor >  Uv<nJM  
class do_while_actor _@)-#7  
  { ^u90N>Dvq  
Actor act; q3v5gz^t  
public : ntPX?/  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} 7NOF^/nU  
/i_FA]Go  
template < typename Cond > qM3NQ8Rm  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; b$ 8R  
} ; W%&s$b(  
?%ltoezf  
-+2A@kmEJ  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 4%<wxrod  
最后,是那个do_ G[`2Nd<  
"85)2*+  
e1V1Ae  
class do_while_invoker qOQ8a:]?  
  { H;AMRL o4z  
public : ]d{lS&PRlg  
template < typename Actor > Wzff p}V  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const "Il) _Ui  
  { i;qij[W.z  
  return do_while_actor < Actor > (act); u+6L>7t88I  
} D^s#pOZS  
} do_; L"c.15\  
e^;:iJS  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? b ettOg  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 &N/dxKZcc  
最后来说说怎么处理break和continue  ]sP  
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。 3;uLBuZOCN  
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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