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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda -chk\75  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 }VetaO2*  
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, Py}] {?  
)p?p39>h  
&_1Ivaen6  
e#R'_}\yj  
  class filler ]ULE>a  
  { T/9`VB%N  
public : &O&;v|!9  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} G; onJ>  
} ; G\\0N^v  
 xRTr@  
Uu}a! V  
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: N\f={O8E  
Oo-%;l`&  
KV1/!r+*  
b@p3iq:  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); VH>?%aL  
.UdoB`@!v=  
1I^uq>r  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 il403Ae0  
-JMlk:~  
EKr#i}(x<  
FF}A_ZFY  
二. 战前分析 j 1Ng[  
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。 xllk hD4F  
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 <aScA`\B#  
M@ TXzn!&o  
et-<ib<lY  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); r=S6yq}  
  /* --------------------------------------------- */ _--kK+rU  
vector < int *> vp( 10 ); Gdi8Al]\Nl  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); ko Tb{UL  
/* --------------------------------------------- */  ~[wh  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); q.GA\o  
/* --------------------------------------------- */ #0F6{&; M  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); li`4&<WGC  
  /* --------------------------------------------- */ ^ y1P~4w?  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); +CQ$-3  
/* --------------------------------------------- */ 7?[{/`k~?  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); o 5;V=8T;  
[0lu&ak[&  
@/DHfs4O  
@a[Y[F S  
看了之后,我们可以思考一些问题: .5ItH^  
1._1, _2是什么? s{30#^1R  
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。 S1`;2mAf*  
2._1 = 1是在做什么? 2)W~7GED  
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。 *!W<yNrR  
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。 Gs0x;91  
'IykIf  
q| EE em  
三. 动工 /&T"w,D  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: ophQdJM  
gPA), NrN  
rNl` w.  
83|7#L  
template < typename T > p1mY@  
class assignment @ff83Bg  
  { vT&xM  
T value; c!2j+ORz  
public : L'KgB=5K&i  
assignment( const T & v) : value(v) {} Cnv M>]  
template < typename T2 > @71n{9  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } uy t'  
} ; /1!Wet}f  
d9E'4Zm  
"=/YPw^0  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 x9lG$0k:V  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment n}T;q1  
=Eimbk  
<-3_tu>l  
GK>.R<[  
  class holder iW\Q>~0#_  
  { EAE\'9T&g  
public : REaU=-m-  
template < typename T > ~\ C.Nm  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const ^rP` . Z  
  { |+|q`SwJ  
  return assignment < T > (t); XXe?@w2{  
} 2y"|l  
} ; :v(fgS2\  
=Ll:Ba Q  
]a ,H!0i  
由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上: VuiK5?m  
`62iW3y  
  static holder _1; ~|>q)4is6a  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 !-OPzfHrI  
'Drz6K_KrP  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); kM>Bk \  
而不用手动写一个函数对象。 {)c2#h  
42If/N?  
c[n4{q1  
7E}.P1  
四. 问题分析 6(9S'~*'R  
虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。 }r)T75_1  
1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。 #*"5F*  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 z;F6:aBa  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 8=!BtMd"  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 lJR  
T`?{Is['(  
五. 问题1:一致性 a7_&;  
首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?| ZtFOIb*  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 6')pM&`t  
XLeQxp=  
struct holder L+rMBa  
  { Z WVN(U  
  // kg@Okz N%  
  template < typename T > /@!%/Kl  
T &   operator ()( const T & r) const '%} k"&t$i  
  { HLa3lUo  
  return (T & )r; ~%8T_R/3  
} 2^*a$ OJ  
} ; &.ENcEic  
aSy^( WN8  
这样的话assignment也必须相应改动: wk'12r6=(-  
M y vyp  
template < typename Left, typename Right > Q`Z=}^  
class assignment +wwb+aG6{  
  { 2y t)"DnFk  
Left l; 7v8V0Gp  
Right r; Tw{}Ht_Qq  
public : `wzb}"gLsM  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} $}*bZ~  
template < typename T2 > Ac'0  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } I1 Jo8s  
} ; 42{\u08Z  
@Z fQ)q\  
同时,holder的operator=也需要改动: a*oqhOTQ  
B]""%&! O  
template < typename T > )fRZ}7k:  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const aT[qJbp1  
  { -!~ T$}/F  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); I>(3\z4s  
} ^)|!nd  
]V 4Fm{]  
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。 p;P"mp\'  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 ,'KS:`m!  
?c$z?QTMJ  
return l(rhs) = r; k /hD2tBLu  
在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。 de&*#O5  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: zOEdFU{x  
f <,E  
template < typename Tp > m4=[e!  
class constant_t sX :)g>b   
  { ?hXeZB+b4  
  const Tp t; VX;br1$X  
public : g$(<wWsU  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {}  3 )bC,  
template < typename T > [i&EUvo  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const lHTW e'  
  { Pa8E.<>  
  return t; ^ |xSU_wa  
} }r+(Z.BHM  
} ; 7jZE(|G-  
mn>$K"_k  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 ~g6`Cp`  
下面就可以修改holder的operator=了 !b=jD;<  
~o+:M0)}  
template < typename T > jgz}  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const Zs$Qo->F  
  { x+=Ko  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); \E!a=cL!  
} #jc+2F,+{  
qt.G_fOz  
同时也要修改assignment的operator() NQFMExg,  
,bLHkBK  
template < typename T2 > aR2Vvo  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } T&ECGF;Y/  
现在代码看起来就很一致了。 >Z\{P8@k0  
d"P\ =`+  
六. 问题2:链式操作 N>+s8L.?  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 G[pDKELL  
其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。 d,c8ks(  
事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。 U)PNY  
比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。 aLWNqe&1  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct swfcA\7R  
3Y L  
template < typename T > Hju7gP=y}  
struct result_1 lU}y%J@  
  { QO-R>  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; xYgG  
} ; _`H2CXG g  
g}vOp3 ^  
那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为: `2B,+ytW8  
QXQ'QEG  
template < typename T > e1EFZ,EcaO  
struct   ref kPt] [1jo  
  { D.i(Irqw!  
typedef T & reference; BkH- d z  
} ; &7}\mnhB  
template < typename T > G<5i %@  
struct   ref < T &> |9 Gng`)  
  { &V$qIvN$  
typedef T & reference; o/;kzi  
} ; w`N|e0G@  
BotGPk><c  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: ~=!d>f~U  
"M GX(SQ  
template < typename T > 2i~tzo  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const H(JgqbFB*  
  { &gNb+z+  
  return l(t) = r(t); nO ^m  
} R.Plfm06Ue  
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。 <3 b|Sk:T  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 =&5^[:ksB  
|qn`z-  
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 aZk/\&=6  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: &pL.hM^  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 :75$e%'A  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 cJ}J4?  
最后的布局是: -=tf)  
                Add )r9l T*z  
              /   \ \hm;p  
            Divide   5 ^-*q  
            /   \ {c7ZA%T~R  
          _1     3 NFVr$?P  
似乎一切都解决了?不。 61XLL/=P  
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。 Ve]ufn6  
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。 e(5 :XHe  
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: :jJ;&t^^  
#[Z1W8e  
template < typename Right > (P+TOu-y\  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const sQ)D.9\~  
Right & rt) const 8RA]h?$$J  
  { H}Jdnu|ko  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); &gP/<!#  
} *an^ 0  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 L,(H(GeX  
XXX指的是原来的functor的类型,picker_maker<T>是一个类型变换的trait,如果T是一个常量,那么他会返回constant_t<T>,否则返回T本身。 < wI z8V  
因此如果该函数声明在assignment的内部,那么就实现了连等,如果声明在的dereference(解引用)的内部,就允许(*A = B)的行为发生。 x)wlp{rLf  
最后,如何把这些函数塞到各个functor的声明里边呢?当然可以用宏,但是。。。大家都知道这样不好。 5-=&4R\k  
除了宏之外还可以用的方式就是继承。我们可以写一个类叫做picker,该类实现了所有的如上的产生函数。然后让所有的functor继承自它。 y@T 0 jI  
且慢,也许立刻就有人跳出来说:这样的话那个XXX怎么写呢?这样不是会导致循环依赖么?这样不是会有downcast么? ut<0-  
正解,让picker做基类确实不是一个好主意。反过来,让picker继承functor却是一个不错的方法。下面是picker的声明: i gyTvt!  
r I-A)b4  
template < class Action > \$g,Hgp/<  
class picker : public Action [SJ)4e|)  
  { i;CVgdQ8  
public : fP:n=A{  
picker( const Action & act) : Action(act) {} G$eA(GE   
  // all the operator overloaded 6> fQe8Y  
} ; q_hkI]  
 d*Wg>8|  
Picker<T>继承自T,唯一的作用就是给T添加上了各种操作符的重载函数。 EAdr}io  
现在所有参与行动的functor都要套上一层picker, _1被声明为 picker<holder>, 并且holder中所重载的操作符除了operator()之外全部被移到了picker内。而picker中的操作符重载的返回的functor也必须套上一个picker: }o'WR'LX  
]12ypcf  
template < typename Right > DE$HF*WY  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const _#jR6g TY  
  { Dc2U+U(J  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); _ $ Wj1h  
} (i 3=XfZ!C  
9{A[n}  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > ^|P/D  
使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。 -$x5[6bN  
;Nd,K C0k  
template < typename T >   struct picker_maker r?:zKj8/u  
  { nn1T5;  
typedef picker < constant_t < T >   > result; bm</qF'T6  
} ; VV$$t;R/  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > nx2iEXsa  
  { vFz#A/1  
typedef picker < T > result; @`IMR$'  
} ; G1X${x7  
!"G|y4O  
下面总的结构就有了: VbwB<nQl  
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。 &&Uc%vIN  
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。 "f1`6cx6  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 [myIcLp^aP  
至此链式操作完美实现。 $*KM%M6  
daX$=n  
bg =<)s  
七. 问题3 PQ#zF&gL9t  
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。 vi4lmkyh^  
-;i vBR  
template < typename T1, typename T2 > MYmH?A  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const LdPA`oI3j  
  { 5Nt40)E}sN  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); 7V="/0a  
} 4U;Zs3  
0+iaO"%  
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: ?k}"g$JFn  
8Hf:yG,  
template < typename T1, typename T2 > .$rt>u,8<  
struct result_2 \i2S'AblYq  
  { =!~6RwwwY  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; odm!}stus  
} ; c9 &LK J6  
b: c$EPK  
显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢? d:_3V rRZ  
这个差事就留给了holder自己。 )~Pj 3  
    ]y **ZFA  
kw M1f=!-  
template < int Order > W/\M9  
class holder; Jn+k$'6 %#  
template <> -J`VXG:M  
class holder < 1 > IHrG!owf  
  { i'\7P-a  
public : ]bui"-tlK  
template < typename T > ;ATn&  
  struct result_1  av!'UZP  
  { ]9 ArT$  
  typedef T & result; D2@J4;UW*W  
} ; 8M_p'AR\,y  
template < typename T1, typename T2 > u> @ Yoyc  
  struct result_2 : U Yn  
  { *%(BE*C}  
  typedef T1 & result; zYz0R:@n+  
} ; mDG=h6y"V  
template < typename T > hb,G'IU  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const #\{j/{VZ  
  { G'dN_6ho3  
  return (T & )r; F4#^jat{  
} n{@^ne4 m  
template < typename T1, typename T2 > _P:}]5-|  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const .O1Kwu  
  { kgQyG[u  
  return (T1 & )r1; Ln4zy*v{  
} 'A#bBn,|  
} ; jkrv2 `"  
"lT>V)NB'  
template <> "fq8)  
class holder < 2 > $7'K]'UJXO  
  { n;w&} g  
public : 7/UdE:~]*=  
template < typename T > ITmW/Im5  
  struct result_1 W3HTQGV  
  { - / tzt  
  typedef T & result; (pud`@D;[  
} ; $yi[wwf 4  
template < typename T1, typename T2 >  Bm\OH#  
  struct result_2 sT;:V  
  { !ot$Q  
  typedef T2 & result; ?%]?#4bkc  
} ; mD]^a;U[X  
template < typename T > 0\X'a}8Bu  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const >(9"D8  
  { N+V_[qr#  
  return (T & )r; X  *f le  
} o(|fapK.  
template < typename T1, typename T2 > GQvJj4LJp  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const Wb7z&vj  
  { \qA^3L~;5  
  return (T2 & )r2; G#f(oGn :  
} Cr;d !=  
} ; 8A,="YIt  
t)62_nu  
Qt VZ)777  
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> >。 .zMM!l3  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: _ITA$ #  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: 9si,z  
mKh <M)Bz  
return l(i, j) = r(i, j); F VVpyB|  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) LL}b]B[  
M,WC+")Z=  
  return ( int & )i; {-'S#04  
  return ( int & )j; 4pw:O^v  
最后执行i = j; R c.8j,]  
可见,参数被正确的选择了。 x#0B "{  
Q|1X|_hs  
E{#Y=  
J nzI- y  
1}#RUqFrvS  
八. 中期总结 km[ PbC  
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: q*36/I  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 <M,A:u\qSQ  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 3L5o8?[  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor 1(ud(8?|  
OBBEsD/bc  
{R{Io|   
;=ci7IT'  
*]uj0@S  
(d@ =   
九. 简化 1 xu2$x.b  
很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。 &qP@WFl  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 t&^cYPRfY'  
首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种: Dj$W?dC"^  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 KDW=x4*p  
  +-*/&|^等 TXDb5ZCzM  
2. 返回引用。 j1hx{P'  
  =,各种复合赋值等 CNRiK;nQ  
3. 返回固定类型。 [ ]LiL;A&  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) `J}-U\4F{  
4. 原样返回。 w*3DIVlxL  
  operator, cz6\qSh\,  
5. 返回解引用的类型。 F87aIJ.pGN  
  operator*(单目) wwI'n*Q'$  
6. 返回地址。 }ippi6b:r  
  operator&(单目) 4[$D3,A  
7. 下表访问返回类型。  @U;U0  
  operator[] ~?x `f +  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 RE?j)$y?`  
  operator<<和operator>> 4t<l9Ilp  
AWqc?K@   
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。 5uJ{#Zd  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: s/=.a2\  
N`Q[OFe  
template < typename Left > 0 3/ <A^  
struct value_return nRL2Z5iO-  
  { W2CQk  
template < typename T > %!_%%p,f  
  struct result_1 "k%B;!We)  
  { 9"TPAywd  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; #ivN-WKCl  
} ; 3|FZ!8D  
z$q:Y g  
template < typename T1, typename T2 > $kM8E@x2  
  struct result_2 uSRvc0R\  
  { 'J=knjAT  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; CaV>\E)  
} ; #FHyP1uyc  
} ; PM A61g  
s,2gd'  
= IkG;gg  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait e=<%{M&  
nG dEJ  
下面我们来剥离functor中的operator() nYF *f  
首先operator里面的代码全是下面的形式: #P''+$5,  
|k-IY]6  
return l(t) op r(t) :d5f U:  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) N+[ |"v  
return op l(t) D]h~ \  
return op l(t1, t2) = Nd &My  
return l(t) op fjh0Z i45  
return l(t1, t2) op 1 iWe&I:  
return l(t)[r(t)] tHj |_t  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] "++q. y  
*k7vm%#ns  
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: ;J)8#|  
单目: return f(l(t), r(t)); 7rdPA9  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); *YI>Q@F9  
双目: return f(l(t)); 9u->.O: p  
return f(l(t1, t2)); ;Npv 2yAab  
下面就是f的实现,以operator/为例 b3 ,&RUF  
o9Z!Z ^  
struct meta_divide f/&k $,w  
  { \~YyY'J  
template < typename T1, typename T2 > G\S>H  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)  xlH?J;$  
  { q[}[w!to  
  return t1 / t2; b)eKa40Z  
} A`D^}F6  
} ; rLfhm Ds%u  
eZr}xo@9  
这个工作可以让宏来做: l*yh(3~}  
A>c/q&WUk  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ V=C@ocy Z  
template < typename T1, typename T2 > \  EK:s#  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; @YMQbjbr  
以后可以直接用 7JedS  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) y+C.2 ca  
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 !Hk$  t  
(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。。。) LcA~a<_  
\*_@`1m  
_v+mjDdQ  
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 .skR4f,h  
.kGlUb?^Q  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > 8-wW?YTG  
class unary_op : public Rettype y8{PAH8S  
  { 3>`CZ]ip}  
    Left l; 2|1s!Q  
public : 0> 6;,pd"  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} 3gn) q>Xj$  
gyI(O>e  
template < typename T > B3P#p^  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const f.o,VVYi  
      { 7sQw&yUL)  
      return FuncType::execute(l(t)); B~0L'8WzW  
    } 4+V+SD  
%>cl0W3x  
    template < typename T1, typename T2 > B~/LAD_  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const mh#dnxeR  
      { KXgC]IO~  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); &tULSp@J  
    } }Ot I8;>  
} ; G$5N8k[2  
O>E2G]K]\  
$hkMJ),T~  
同样还可以申明一个binary_op ~)zoIM\  
A-GRuC  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > NdS6j'%B@7  
class binary_op : public Rettype T/_JXK>W  
  { >t/P^fr_F  
    Left l; ,u^S(vxyz  
Right r; V0gk8wD  
public : Ch1+YZG  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} lD8&*5tDmP  
5PJB<M_m:  
template < typename T > : .-z) C}  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const o|s JTY  
      { #L{+V?  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); Y}bJN%M  
    } `>1"v9eF  
idC4yH42  
    template < typename T1, typename T2 > 2 NgEzY 5  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const LWB"}#vt  
      { G36}4  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); I$Q%i Z{  
    } i4Y_5  
} ; *aXZONym  
?/_8zpW  
0,T'z,  
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 |EJ&s393&  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 ?Jlz{msI  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) VWlOMqL995  
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。 U8Pnt|0M  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! H<M ggs-  
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。。。 ]U]22I'+$2  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 C*}TY)8  
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) 1@nGD<,.  
下面是修改过的unary_op %`%xD>![  
_jw A_  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > kF9T 9  
class unary_op ,KlTitJl\+  
  { |5wuYG  
Left l; 1Ftl1uf  
  wl{Fx+<^3  
public : U}xQUFT|  
}57wE$9K  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} e!wS"[,  
E6SGK,f0D  
template < typename T > J~5VL |ca  
  struct result_1 K_iy^|0)5]  
  { ! af35WF  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type;  8@)/a  
} ; Hp_3BulS<  
,`/J1(\ nd  
template < typename T1, typename T2 > O[3AI^2  
  struct result_2 1NO<K`  
  { Mj&f7IUO  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; }b+tD3+  
} ; {4Q4aL(  
v/]Bo[a  
template < typename T1, typename T2 > rl^_RI  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const XelY?Ph,,  
  { zh$[UdY6  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); q/,W'lQ\;  
} MOJ-q3H^W  
6&=xu|M<x=  
template < typename T > ]@op  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const (9h{7<wD`  
  { fW Vd[zuD4  
  return OpClass::execute(lt(t)); 9$,?Grw~  
} 1\7SiQ-  
"D7*en  
} ; ;p"G<n  
Z8$@}|jN  
rN)T xH&*p  
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 pR8]HNY0  
好啦,现在才真正完美了。 :K&   
现在在picker里面就可以这么添加了: E[J7FgU)<S  
tr2@{xb  
template < typename Right > M:W9h+z  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const t_ &FK A  
  { US+PI`  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); da3]#%i0  
} $4`RJ{ZJw]  
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。 _pQ9q&i4  
guv)[:cd;  
,MwwA@,9-  
ZD1UMB0$4  
S%b7NK  
十. bind ZoB?F  
既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。 7-+X -Y?  
先来分析一下一段例子 "k\W2,q[  
VrhG=CK  
'$~9~90?Z  
int foo( int x, int y) { return x - y;} x~xaE*r  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 F;jl0)fBR=  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 >?yaG=  
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。 q('O@-HA  
我们来写个简单的。 oUEpzv,J  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: jRK<FK  
对于函数对象类的版本: A'qJke=  
bL+Hw6;  
template < typename Func > 4E:HO\  
struct functor_trait ]yN]^% PYH  
  { 5tR<aIf  
typedef typename Func::result_type result_type; 6a PZW  
} ; 3|RfX  
对于无参数函数的版本: s4lkhoN\t  
^;GJ7y&,d  
template < typename Ret > Py6c=&*  
struct functor_trait < Ret ( * )() > Zi/l.=9n  
  { 0@1AH<  
typedef Ret result_type; q@P5c  
} ; wo84V!"A  
对于单参数函数的版本: bT>% *  
8QDRlF:;<  
template < typename Ret, typename V1 > ~=P&wBnJ  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > RX:\@c&  
  { kRnh20I  
typedef Ret result_type; $lci{D32,  
} ; 7ZS 5u+o  
对于双参数函数的版本: M)6_Ta l  
,T_HE3K  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > =35^k-VS  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > VB*$lx X  
  { zl46E~"]x  
typedef Ret result_type; y[S 5  
} ; UDV,co  
等等。。。 nCEt*~t9VE  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy FJo N"X  
It!%/Y5  
template < typename Func > =0`"T!1  
struct func_return ]7v-qd  
  { V{;Mh u`+  
template < typename T > |~k=:sSz{  
  struct result_1 [zIX&fPk$  
  { \?h +  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; qX`?4"4  
} ; x;lIw)Ti  
=)"60R7{  
template < typename T1, typename T2 > .Nr}V.?57  
  struct result_2 rE[*i q,#  
  { p+#J;.  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; O9oVx4=  
} ; 83:m 7;  
} ; }Gr5TDiV0\  
!)ey~Suh  
N%/Qc hu  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 aB-*l %x  
:x]gTZ?  
template < typename Func, typename aPicker > +bI&0`  
class binder_1 ;%odN d  
  { 3zY"9KUN  
Func fn; ?s#DD,  
aPicker pk; "P.7FD  
public : {w}PV5<  
q .nsGbl  
template < typename T > il\#R%';5  
  struct result_1 Lo @mQ  
  { J6_H lt  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; `,Q uO  
} ; beEdH>  
aePhtQF  
template < typename T1, typename T2 > BgJ;\NV  
  struct result_2 /"tVOv#  
  { d"uR1 rTk  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; [Nr6 qxWg  
} ; -4Zf0r1u  
qbu Lcy3  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} 8b !&TP~m1  
F N;X"it.  
template < typename T > tn+i5Eso  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const SouPk/-B80  
  { K||9m+  
  return fn(pk(t)); 3o9`Ko0  
} DPw"UY:  
template < typename T1, typename T2 > iK#5HW{  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const qXR>Z=K<  
  { 'b]GcAL  
  return fn(pk(t1, t2)); {'l^{"GO"  
} d^ L` dot  
} ; /Z';# G,z  
,Bk mf|  
{(U?)4@  
一目了然不是么? 51W\%aB  
最后实现bind KFCrJ )  
/B.\6  
><}FyK4C  
template < typename Func, typename aPicker > \\AufAkJ  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) cod__.  
  { Z@>hN%{d+g  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); U+CZv1  
} Bwj^9J/ob  
)WF]v"t  
2个以上参数的bind可以同理实现。 ;:,hdFap  
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。 IeLG/ fB  
=hxj B*")  
十一. phoenix =o^oMn  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: %W~Kx_  
<e-9We."  
for_each(v.begin(), v.end(), 89*CoQ  
( G7yCGT)vQ  
do_ K:gxGRE  
[ c"Kl@ [1\~  
  cout << _1 <<   " , " Ox7v*[x'  
] |s`j=<rNQI  
.while_( -- _1), )XV|D  
cout << var( " \n " ) FivgOa  
) hNgbHzW  
); B38_1X7  
3}e-qFlV8,  
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: qgg/_H:;w  
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 DP ,owk  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 $"1Unu&P  
那么我们就照着这个思路来实现吧: {XH!`\  
N7Vv"o  
s\y+ xa:  
template < typename Cond, typename Actor > `T7gfb%1-3  
class do_while *yKw@@d+p  
  { 7ZarXv z  
Cond cd; (7^5jo[D  
Actor act; ,e$]jC<sv2  
public : EvSo|}JA[  
template < typename T > K>iM6Uv  
  struct result_1 R#gt~]x6k  
  { $*w]]b$Dn  
  typedef int result_type; c<-F_+[  
} ; 'X_8j` ]#  
{`?C5<r  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} uJ<n W%}  
Z BjyQ4h  
template < typename T > bC*( ,n<'  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const Br^4N9  
  { u`?MV2jU2  
  do ;D.a |(Q  
    { 0,$eiY)u$  
  act(t); x&}pM}ea  
  } ln4gkm<]t  
  while (cd(t)); Y3@\uM`2#  
  return   0 ; iR} 3 [  
} /$ Gp<.z  
} ; Hl-!rP.?0  
=)_9GO  
WqQAt{W/<  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). ^ [FK<9  
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。 1./ uJB/  
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。 /g$cQ=c  
因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。 vEQw`OC  
下面就是产生这个functor的类: L&h@`NPO a  
.}IxZM[}D  
{l/j?1Dxq  
template < typename Actor > X*f#S:kiNU  
class do_while_actor #._%~}U  
  { PF=BXY1<UL  
Actor act; | e{F;8  
public : 'dJ#NT25  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} \"r84@<  
bu[PQsT  
template < typename Cond > 2XoFmV),F  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; 2J7= O^$?  
} ; `zf,$67>1  
P`z#tDT^"  
*B<Ig^c  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 RNa59b  
最后,是那个do_ U|tUX)9O  
3B*b d  
bogw/)1  
class do_while_invoker %{M_\Ae#  
  { ^eF%4DUC;  
public : $y%X#:eLJ  
template < typename Actor > z"7I5N  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const _FpZc ?=  
  { ~nQ=iB  
  return do_while_actor < Actor > (act); g2?kC^=z=  
} q47>RWMh%  
} do_; u.\FNa  
p2m@0ou  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? qDSZ:36  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 hY*ylzr83  
最后来说说怎么处理break和continue %E<.\\^%  
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。 kmNa),`{s  
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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