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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda C<ljBz`,t  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 W3kilhZ  
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, d{jl&:  
z@}~2K  
x;/3_"$9>\  
+!wc(N[(2  
  class filler xDS9gGr  
  { =X):Zi   
public : %0'f`P6  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} oKiu6=  
} ; &aU+6'+QXB  
t@v8>J%K  
c=CXj3  
这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决: OYkd?LN  
1OKJE(T  
~<3yTl>  
|,crQ'N'  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); }W J`q`g  
Urr1 K)  
eX/$[SL[  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 UgJHSl  
~Hf,MLMdTf  
|ipppE=  
_4w%U[GT,  
二. 战前分析 'tj4;+xf^  
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。 IG\\RYr  
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 / e,lD)  
Hqk2W*UTl  
)sr]}S0  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 );  Qy%/+9L  
  /* --------------------------------------------- */ :A[/;|&  
vector < int *> vp( 10 ); H#:Yw|t  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); im`^_zebj  
/* --------------------------------------------- */ ){Y2TWW&0  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); {z7{ta  
/* --------------------------------------------- */ 6>Fw,$  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); 6 9Cxh  
  /* --------------------------------------------- */ rv[\2@}  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); \$I )}  
/* --------------------------------------------- */ (`N/1}vk  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); 9cQSS'`F  
!E8JpE|z#  
+}!eAMQ  
utXcfKdt  
看了之后,我们可以思考一些问题: <5 +?&i  
1._1, _2是什么? >_".  
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。 l d@^ $  
2._1 = 1是在做什么? Jq->DzSmj/  
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。 !}%giF$-  
Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。 d$ /o\G  
a ]*^uEs  
cjL!$OE6  
三. 动工 sC$X7h(Q+  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: :5(TOF  
`u-}E9{  
p ,!`8c6  
C<pF13*4  
template < typename T > m-:k]9I  
class assignment s}.nh>Q  
  { ]lo O5  
T value; >wn&+%i&  
public : R#t~i&v/  
assignment( const T & v) : value(v) {} .'4*'i:  
template < typename T2 > ^a]:GPc  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } ;rFa I^  
} ; ~ M"[FYw[  
`>V.}K^4  
`yhL11 ]~  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 #X)s=Y&5!T  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment 9'tM65K  
I%ez_VG  
{Hb _o)S  
\6N\6=t!A  
  class holder 6O"0?wG+  
  { b~|B(lL6Xm  
public : oyHjdPdY#  
template < typename T > oxRu:+N  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const Qcw/>LaL:  
  { k_ skn3,u  
  return assignment < T > (t); A4# m&o  
} aoBM _#  
} ; l6O2B/2j  
71~V*  
wxoBq{r;  
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: L3/ua  
j8PK\j[  
  static holder _1; x&;SLEM   
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 Awj`6GeJ  
(<f[$ |%  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); -Ju!2by  
而不用手动写一个函数对象。 xGA%/dy,;  
-0W;b"]+A  
+n0y/0Au  
SZgH0W("L  
四. 问题分析 |h3 YL!  
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。 {30A1>0#P  
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。 6S<pWR~  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 $FAl9  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 {u:DC4eut  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 hGpaHY>My  
v/kYyz  
五. 问题1:一致性 =.uE(L`]NA  
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?| }NUP[%  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 8T%z{A1T  
old}}>_  
struct holder +pE-Yn`YS  
  { O9qEKW)a  
  // vX{]_  
  template < typename T > $GcVC (]  
T &   operator ()( const T & r) const lAoH@+dyA+  
  { DukCXyB*l  
  return (T & )r; ?(mlt"tPk  
} K(_nfE{  
} ; -JcfP+{wS  
;}r#08I  
这样的话assignment也必须相应改动: )37|rB E  
C9~CP8  
template < typename Left, typename Right > LTi0,03l<  
class assignment LOp<c<+aW  
  { _/KN98+  
Left l; P'g$F<~V  
Right r; !#>{..}}3  
public : _xbVAI4  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} 3 D\I#g  
template < typename T2 > lc*<UZR  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } aK,G6y  
} ; P2lj#aQLS  
:imp~~L;  
同时,holder的operator=也需要改动: wp} PQw:  
rHP5;j<]  
template < typename T > chxO*G  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const ,l~i|_  
  { $oh}!Smt  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); {| Tl3  
} D].1X0^hp  
w,^!kO0)~8  
好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。 Ix}:!L  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 Jz3u r)|  
Og^b'Kx/  
return l(rhs) = r; `,xKK+~YG-  
在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。 gi~*1RIel;  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: 0kmZO"K#e  
'sJYt^  
template < typename Tp > "/wZtc  
class constant_t hMDy;oQ  
  { oKzLt  
  const Tp t; @q|I$'K]x  
public : p*vEVo  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} b]@^SN9  
template < typename T > INi(G-!g  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const /-1[}h%U'  
  { rIy,gZr.U  
  return t; ^xFZ;Yf  
} 8n NRn[oS  
} ; W* N^Gp@  
=`u4xa#m  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 06L/i,  
下面就可以修改holder的operator=了 S)p1[&" M  
3s"x{mtH  
template < typename T > tvavI9  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const z^@98:x  
  { c?IFI   
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); v, 9MAZ,  
} F`+}p-  
<$/'iRtRzW  
同时也要修改assignment的operator() /dj r_T  
d/N&bTg:  
template < typename T2 > h9$Ov`N(%  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } >}Fe9Y.o  
现在代码看起来就很一致了。 X)x$h{ OE  
xV}-[W5sr'  
六. 问题2:链式操作 6o!+E@V b  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 m&cVda/  
其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。 ,~>A>J  
事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。 CB\E@u,  
比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。 n](Q)h'nlo  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct Jwgd9a5  
6]1cy&SG  
template < typename T > }HRM6fR1S  
struct result_1 a;8q7nC  
  { ~{/"fTif  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; r< sx On  
} ; |aIY  
,p {|f}0  
那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为: 9/'zk  
[AA'Ko  
template < typename T > AQ7w5}g+V  
struct   ref %dw@;IZ#8{  
  { fIWOo >)D  
typedef T & reference; 4'_PLOgnX  
} ; 1U^;fqvja  
template < typename T > <#k(g\/R  
struct   ref < T &> n j0!  
  { D% v{[ KY  
typedef T & reference; T5$db-^  
} ; ^Q0%_V,  
\("|X>00  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: C5"=%v[gQv  
R9xhO!   
template < typename T > #0GvL=}k  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const * `1W})  
  { /N>f#:}  
  return l(t) = r(t); o-H\vtOjE  
} INt]OPD  
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。 +`'=K ;{U  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 2 ,RO  
bVO{,P2 o  
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 qp;eBa  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: G |033(j  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 Y)lYEhF  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 _!2bZ:emG  
最后的布局是: *jE> (J`  
                Add ,aq0Q<}~lc  
              /   \ 1g<jr.  
            Divide   5 V'alzw7#  
            /   \ 8=\}#F  
          _1     3 )"KKBil0  
似乎一切都解决了?不。 }JPLhr|d^  
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。 ->_rSjnM{  
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。 <MdIQ;I8  
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: ~*NG~Kn"s  
K;)(fc  
template < typename Right > zp.-=)D4e  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const KUD&vqx3  
Right & rt) const 9eR4?^(3!  
  { - ,YoVB!T  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); ,y5,+:Y ~  
} [P_@-:(O  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 |f67aN  
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。 =2J^ '7  
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。 WtS5i7:<Y  
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。 \P~ h0zg?  
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。 5TynAiSD_>  
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? e2F{}N  
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: ?2q4dx 0  
-HQ(t  
template < class Action > JiN>sEAM  
class picker : public Action 4J5 RtK  
  { ^]n:/kZ5"[  
public : #EG$HX]  
picker( const Action & act) : Action(act) {} Lqa|9|!  
  // all the operator overloaded 0Ba*"/U]t~  
} ; cZR9rnZT  
dQljG.PiK  
Picker<T>继承自T,唯一的作用就是给T添加上了各种操作符的重载函数。 2r^G;,{  
现在所有参与行动的functor都要套上一层picker, _1被声明为 picker<holder>, 并且holder中所重载的操作符除了operator()之外全部被移到了picker内。而picker中的操作符重载的返回的functor也必须套上一个picker: ?Z(xu~^/  
4"^v]&I  
template < typename Right > M4}b l h#  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const Wd>gOE  
  { nVyV]'-z  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); 1[:tiTG|C  
} Bcl6n@{2f  
*N65B#  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > 7 MZ(tOR  
使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。 N!lQ;o'  
\%/Y(YVm  
template < typename T >   struct picker_maker +wIv|zj9  
  { Eg+ z(m$M  
typedef picker < constant_t < T >   > result; 9M;k(B!  
} ; 8, " 5z_  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > Mwtd<7<!A  
  { >(He,o@M  
typedef picker < T > result; %X -G(Z  
} ; <wTD}.n  
~0V,B1a  
下面总的结构就有了: #-7w |  
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。 HDQH7Bs  
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。 ItxC}qT  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 g9G 8;  
至此链式操作完美实现。 $:IEpV{  
D` abVf  
(5h+b_eB  
七. 问题3 ?4sF:Y+\  
如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。 w,VUWja  
x.%x|6G*  
template < typename T1, typename T2 > ^oXLk&d  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const q[ 5&  
  { Bhf4 /$  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); Evt&N)l!^  
} _ipY;  
Om5+j:YM  
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: wPQRm[O|  
q~6((pWi|  
template < typename T1, typename T2 > ss'`[QhR2  
struct result_2 js F96X{  
  { &XZS}n  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; EF8'ycJk+  
} ; U}:e-  
" "{#~X}  
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? uTvck6  
这个差事就留给了holder自己。 RGz NZc  
    q-D|96>8  
vN$j @h .  
template < int Order > 859ID8F  
class holder; =*=qleC3  
template <> Zd <8c^@  
class holder < 1 > IgNL1KRD  
  { dFzlcKFFD  
public : M&ec%<lM  
template < typename T > ]#P>wW  
  struct result_1 Q|Go7MQZ@k  
  { <~iA{sY)O  
  typedef T & result; 'w`3( ':=  
} ; &k@r23V7r  
template < typename T1, typename T2 > $zD}hO9  
  struct result_2 &- 2i+KjEX  
  { lQl  
  typedef T1 & result; p?Jx2(%m  
} ; |n*<H|  
template < typename T > j7v?NY  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const ZE4xF8  
  { $94l('B6H  
  return (T & )r; ZuVes?&j  
} L%5g]=  
template < typename T1, typename T2 > by@}T@^\  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const `>N_A!pr`  
  { +?y9EZB%  
  return (T1 & )r1; yGX"1Fb?;x  
} X.FFBKjf[e  
} ; uBA84r%{QQ  
f+>g_Q  
template <> lAA s/  
class holder < 2 > qIg^R@  
  { |iGfWJ^+  
public : ![hVTZ,hyZ  
template < typename T > ;6/dFOZn  
  struct result_1 D>m!R[!o  
  { qcR"i+b  
  typedef T & result; m6YDyQC  
} ; Ika(ip#]=  
template < typename T1, typename T2 > !F[^?:pK  
  struct result_2 Yxd&hr  
  { 6R';[um?q  
  typedef T2 & result; ';Ew-u  
} ; ylPDM7Ka  
template < typename T > _H)>U[  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const 4@1C$|k  
  { QTbv3#  
  return (T & )r; 9vw0box  
} '.1_anE]  
template < typename T1, typename T2 > ~"8)9&  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const n Wb0S  
  { D/Hob  
  return (T2 & )r2; |n q}#  
} V>:ubl8j0l  
} ; -Gn0TA2/C  
uBqZ62{G  
AD4Ot5  
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> >。 *Rj(~Q/t  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: sJB::6+1(|  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: >uVr;,=y  
1Aw/-FxJ  
return l(i, j) = r(i, j); #azD& 6`  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) 2#t35fU  
uwhb-.w  
  return ( int & )i; :Miri_l  
  return ( int & )j; 9Netnzv%  
最后执行i = j; 2}8xY:|@(U  
可见,参数被正确的选择了。 3+d_5l;m)  
s6.#uT7h  
=#K$b *#  
cgF?[Z+x  
3|9 U`@  
八. 中期总结  b@m\ca  
目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事: -3T~+  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 5fDnr&DR  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 J-)9>~[E<  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor /4lm=ZE/  
aEwwK(ny  
kCVA~ %d7  
<yz&> +9,  
uSU[Y,'x  
RT$.r5l_@  
九. 简化 M73d^z  
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。 x9s1AzM{  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 YMfjTt@Q  
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: \g<=n&S?  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 L-QzC<[F/  
  +-*/&|^等 1Kc[ ).O1  
2. 返回引用。 `/\Z{j0_  
  =,各种复合赋值等 DU=rsePWE  
3. 返回固定类型。 <Zn -P  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) ZQ'bB5I  
4. 原样返回。 r~U/t~V=D  
  operator, Mz#<Vm4  
5. 返回解引用的类型。 +?[,{WtV  
  operator*(单目) fBRU4q=^T  
6. 返回地址。 B`i 5lD  
  operator&(单目) E"[h20`\/  
7. 下表访问返回类型。 f%JC;Y  
  operator[] K6X}d,g  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 I|oS`iLl$  
  operator<<和operator>> l1MVC@'pvP  
l\%LT{$e  
OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。 Vp~c$y+  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: OPP^n-iPr  
">D7wX,.>  
template < typename Left > WjVj@oC  
struct value_return mf\eg`'4?  
  { GfMCHs   
template < typename T > TqN4OkCm/  
  struct result_1 Z<^TO1xs9B  
  { 6 7{>x[  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; eg$y,Tx  
} ; `7mRUDz  
k}h\RCy%f  
template < typename T1, typename T2 > k;W`6:Kjp  
  struct result_2  a }m>  
  { n%Df6zQ<@s  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; S B# Y^!  
} ; ;LjTsF'  
} ; eK=<a<tx  
vl67Xtk4  
\8e27#PJR  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait %pk'YA{M)q  
BJ,9C.|  
下面我们来剥离functor中的operator() -=)Al^V4T  
首先operator里面的代码全是下面的形式: @;K-@*k3  
 s%c>Ge  
return l(t) op r(t) 4T<4Rb[  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) JX!@j3  
return op l(t) ~vMdIZ.h  
return op l(t1, t2) g!*5@k|C  
return l(t) op 7Fd`M To  
return l(t1, t2) op p,'Z{7HG  
return l(t)[r(t)] aF (L_  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] !|@hU/  
IVblS iFF  
很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式: -4IHs=`;I  
单目: return f(l(t), r(t)); /suW{8A(E  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); eKw!%97>  
双目: return f(l(t)); #lld*I"d  
return f(l(t1, t2)); b)1v:X4Bv=  
下面就是f的实现,以operator/为例 F\G-. 1  
AZgeu$:7p<  
struct meta_divide THl={,Rw`  
  { 1q7Y,whp  
template < typename T1, typename T2 > -fm1T|>#  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) 7u|X . X  
  { ooW;s<6  
  return t1 / t2; t5"g9`AL  
} UG5AF Z\  
} ; "ytPS~  
m:  
这个工作可以让宏来做: _hz}I>G@B  
V ~%C me  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ a#L:L8T;j  
template < typename T1, typename T2 > \ 5zf bI  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; $t{;- DpNB  
以后可以直接用 :fx^{N!T  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) >L_nu.x  
来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数 *\!>22*  
(ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。) RcG 1J7#i  
xxS>O%  
*?v_AZ  
下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体 %/:0x:ns  
}\$CU N  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > 7XU$O$C  
class unary_op : public Rettype Q%*987i  
  { d(X/N2~g  
    Left l; HkL`- c0  
public : vv FH (W  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} a F!Im}  
\Hs*46@TC  
template < typename T > &h<\jqN/  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const fb*h.6^y9  
      { Dm+[cA"I  
      return FuncType::execute(l(t)); *&nIxb60b{  
    } Z&![W@m@0N  
yRyUOTK  
    template < typename T1, typename T2 > ]I<w;.z  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const u"s@eN  
      { 92 oUQ EK  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); q4y sTm  
    } )kpNg:2p  
} ; T?+%3z}8  
f'WRszrF  
bCL/"OB  
同样还可以申明一个binary_op x=VLTH/oo  
RoLN#  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > 089 <B& <  
class binary_op : public Rettype ]p-x ds#d  
  { ZR8%h<  
    Left l; q*'-G]tH=  
Right r; \~BYY|UB;W  
public : r >;(\_@  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} XEe$Wh  
# H)\ts  
template < typename T > -%)S~ R  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const T jrz_o)  
      { 3 n3$?oV  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); Xf%vfAf  
    } $No^\.mV  
_fM=J+  
    template < typename T1, typename T2 > f>zd,|)At  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const P|tNmv[;  
      { %u!)1oOIz  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); LF X[v   
    } f!K{f[aDa  
} ; 9cXL4  
UpSa7F:Uw  
'Y22HVUX  
很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮 [R(dCq>  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 dh-?_|"  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) S[5OTwa8L  
那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。 yW]>v>l:Eg  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! H g04pZupN  
如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。 oH"VrS 6  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 E0*62OI~O  
这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan) cof+iI~9O%  
下面是修改过的unary_op ^OrO&w|  
l[Ko>  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > u$rSM0CJ  
class unary_op 8'-E>+L   
  { ql I1<Jx  
Left l; pqDlg  
  f7?u`"C  
public : [5;_XMj%  
Pah*,  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} /:ju/ ~R}  
f64}#E|w  
template < typename T > 4K0Fc^-  
  struct result_1 ?W\KIp \Kn  
  { <~hx ~"c  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; _+ERX[i  
} ; y3Ul}mVhA  
?.g="{5X  
template < typename T1, typename T2 > RV>n Op}R  
  struct result_2 l(Y\@@t1  
  { l{8t;!2t  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; z Ek/#&  
} ; 7? ]wAH89  
1B`JvNtd  
template < typename T1, typename T2 > ^%t{:\  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const p?' F$Wz  
  { Exz(t'  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); "P!zu(h4  
} ekCt1^5Y  
&\W5|*`x-  
template < typename T > YDaGr6y4i  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const $AF,4Ir-b+  
  { iUq{c+h  
  return OpClass::execute(lt(t)); { 4B7a6  
} ')Qb,#/,%  
7,3 g{8  
} ; A",Xn/d  
JpZ3T~Wrf  
0IxHB|^$  
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 l'RuzBQr  
好啦,现在才真正完美了。 g>n1mK|  
现在在picker里面就可以这么添加了: &G aI  
v%)=!T ,  
template < typename Right > 2#Y5*r's\  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const *n`8 -=  
  { ?MD\\gN  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); oR}'I  
} 1Ba.'~:  
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。 oRHWb_$"  
e^h4cC\^  
r?R!/`f  
bj=YFV+  
%iD'2e:  
十. bind J\Z\q  
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。 TL@{yJ;s  
先来分析一下一段例子 G\Q0{4w8  
Mo&Po9  
kjRL|qx`a;  
int foo( int x, int y) { return x - y;} 0kL tL!3  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 #IxCI)!I{[  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 $`txU5#vs  
可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。 #4{9l SbU  
我们来写个简单的。 +.|8W!h`1  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: lt|UehJ F  
对于函数对象类的版本: ePY69!pO5e  
ol@LLT_m  
template < typename Func > ~c|{PZ9U  
struct functor_trait AUwIF/>F(]  
  { fHacVj J  
typedef typename Func::result_type result_type; 4Dv42fO  
} ; ILT.yxV  
对于无参数函数的版本: 5uD'Kd$H  
J-Wphc!m  
template < typename Ret > 3ms{gZbw  
struct functor_trait < Ret ( * )() > AjMx\'(C  
  { bEl)/z*gy/  
typedef Ret result_type; q6zKyOE  
} ; h9j/mUwV  
对于单参数函数的版本: oT[8Iu  
z/t+t_y  
template < typename Ret, typename V1 > ym6gj#2m  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > QE~#eo  
  { wIK&EGQ  
typedef Ret result_type; [ FNA:  
} ; [(/IV+  
对于双参数函数的版本: A!p70km2  
Y?V>%eBu  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > ]F1ZeAh5  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > >@St Kj  
  { X] v.Yk=wu  
typedef Ret result_type; k?ksv+e\  
} ; KHt.g`1:R  
等等。。。 `+EjmY  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy pYaq1_<+  
nnBl:p>< k  
template < typename Func > 7VKTI:5y  
struct func_return Oz7WtN  
  { H8?Kgaj~vf  
template < typename T > ccJ!N  
  struct result_1 ?o.Q  
  { &#qy:  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; ~U_,z)<`)c  
} ; Qh@A7N/L  
e X q}0-*f  
template < typename T1, typename T2 > kV3Zt@+  
  struct result_2 /WE1afe_R  
  { l} UOg   
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; %2TjG  
} ; U#1 ,]a\  
} ; 06~HVv  
4O'X+dv^I  
Dl95Vo=1  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 \ D,c*I|p7  
 d`&F  
template < typename Func, typename aPicker > ,MdK "Qa>  
class binder_1 Jp]eFaqp  
  { rg{|/ ;imT  
Func fn; ( mKuFz7  
aPicker pk; *WpDavovyB  
public : Vpsv@\@J>  
B&RgUIrFoY  
template < typename T > mo- Y %  
  struct result_1 iLD:}yK  
  { &ZUV=q%g9n  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; & !I$  
} ; 5rx;?yvn  
sy;_%,}N  
template < typename T1, typename T2 > c;pv< lX'  
  struct result_2 O6$d@r;EK]  
  { &?gvW//L2  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; 7;;HP`vY  
} ; {@w!kl~8  
G@Y!*ZH*f  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} _}(ej&'f  
E/_I$<,_y  
template < typename T > Kt3 ]r:&J  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const BNe6q[ )W~  
  { {*J{1)2  
  return fn(pk(t)); D!d1%hac  
} 2[qlEtvQ  
template < typename T1, typename T2 >  +*aZ9g  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const d~U}IMj  
  { x[5uz))  
  return fn(pk(t1, t2)); yq2pg8%  
} kL1StF#p  
} ; v8!Ts"  
QBI;aG<+b>  
,aBo p#  
一目了然不是么? >=Pn\" j  
最后实现bind :v>Nz7SB  
t}]R0O.s  
qoXncdDHZ  
template < typename Func, typename aPicker > HM(S}>  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) Gn8'h TM  
  { 1||\3L/  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); mjtmN0^SR  
} e7^B3FOx  
X|w[:[P  
2个以上参数的bind可以同理实现。 mWPA]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。 l@OY8z-_  
wfXm(RYM  
十一. phoenix n$O[yRMI[  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: hPB^|#}  
<//#0r*  
for_each(v.begin(), v.end(), d1rIU6  
( 3pF7} P  
do_ kZ>Xl- LV  
[ $|V@3`0  
  cout << _1 <<   " , " ?\.aq p1B  
] /:OSql5K*<  
.while_( -- _1), Z.D O 2=+=  
cout << var( " \n " ) 2/W5E-tn  
) X5gI'u  
); p2/Pj)2  
TC+L\7   
是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧: ZcLW8L  
首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor lEWF~L5=:  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 NB|yLkoDyI  
那么我们就照着这个思路来实现吧: Oe/\@f0bLT  
' M'k$G@Z  
-FGQn |h4  
template < typename Cond, typename Actor > n+XLZf#  
class do_while _vV3A3|Ec,  
  { v{[:7]b_=  
Cond cd; J )DFH~p  
Actor act; 74p=uQ  
public : 5SNa~ kC&  
template < typename T > "A]Xe[oS  
  struct result_1 %qYiE!%&  
  { t3// U#  
  typedef int result_type; ;n~-z5)  
} ; [ u.r]\[J  
x [_SNX"  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} O ;dtz\  
'fIoN%  
template < typename T > f~0CpB*X  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const H-|%\9&{S  
  { z?DI4 O#Up  
  do ^.HvuG},O  
    { OkV*,n  
  act(t); 3Hd~mfO\  
  } &{uj3s&C   
  while (cd(t)); ni gn" r  
  return   0 ; 45aUz@  
} \QvoL  
} ; l3O!{&~K  
;[-TsX:  
HPz3"3n!  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). :yi?<  
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。 9-3, DxZ}  
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。 ^P}jn`4  
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^(7\lw|  
下面就是产生这个functor的类: `i:DmIoz  
@?vC4+'  
PptVneujI  
template < typename Actor > 5w+KIHhN|  
class do_while_actor $&~moAl  
  { 2t,N9@u=UN  
Actor act; J{!U;r!6  
public : |Fi{]9(G2  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} 6|G&d>G$_  
0;Oe&Y  
template < typename Cond > yCvP-?2  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; srCpgs]h  
} ; 77b^d9! ~  
xMs!FMn[  
R0g^0K.  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 #=g1V?D  
最后,是那个do_ 1p5n}|  
1)o6jGQ  
>'1 h  
class do_while_invoker }] p9  
  { Fc6o6GyL|o  
public : S6CI+W  
template < typename Actor > -^aJ}[uaI  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const teKx^ 'c'  
  { *671MJ 9  
  return do_while_actor < Actor > (act); @=sM')f&  
} 2<FEn$n[  
} do_; 2z9s$tp  
"P9(k>  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? PS}'LhZ  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 KcvstC`  
最后来说说怎么处理break和continue l+A)MJd oj  
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。 ;l %$-/%  
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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