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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda S]Sp Z8  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 #xD&z^o  
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, Jq=X!mT d.  
A;b=E[i v  
p,!fIx  
5>0\e_V  
  class filler 0]/,m4a#n  
  { 5? S{W  
public : :4Id7Ce  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} []sB^UT  
} ; s,{RP0|  
Y8{T.\%\+  
>}xAg7\^  
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: w50.gr7  
I%.jc2kK  
& bp#1KR)  
~m009  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); A} x_zt  
|8&\N  
>F_qa=t%[  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 )F=JkG  
1 P(&GYc  
Vq?8u/  
H'j_<R N  
二. 战前分析 401/33yBJ  
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。 60.[t9pk6  
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 d;*OO xQV  
jb#1&L 14  
|*/uN~[  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); w%%6[<3%  
  /* --------------------------------------------- */ QE`:jxyad  
vector < int *> vp( 10 ); ~ 4p]E'b  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); $cp16  
/* --------------------------------------------- */ UeutFNp  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); e3oYy#QNk  
/* --------------------------------------------- */ G!> iqG  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); `[g# Mxw  
  /* --------------------------------------------- */ >llwNT  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); &Sa_%:*D(  
/* --------------------------------------------- */ \.XT:B_  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); tk] _QX %  
Lqz}&A   
qcpG}o+&D  
`2Z4#$.  
看了之后,我们可以思考一些问题: uM}dZp 1  
1._1, _2是什么? J,(U<%n  
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。 u(TgWp5WF  
2._1 = 1是在做什么? 0%q{UW2  
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。 ^=heen<S%  
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。 [<@A8Q5,y  
8\W3Fv Q  
n9mM5H47  
三. 动工 ImT+8p a  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: rTm>8et  
P?yOLG+)l)  
WsK"^"Z  
@[[C s*-  
template < typename T > |zRoXO`]-*  
class assignment etQx>U  
  { )f:!#v(K  
T value; X=*Yzz}  
public : zO7lsx2 =  
assignment( const T & v) : value(v) {} OoU'86)  
template < typename T2 > OLd$oxKR  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } 3=G5(0  
} ; y~#R:&d"  
7#~m:K@  
&zg$H,@Qp  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 v3VLvh 2)n  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment \M3NasZ  
%i]uW\~U  
v"Ud mv"  
D KMbs   
  class holder X,C/x)  
  { ><:lUt*N2  
public : y<Z#my$`|n  
template < typename T > (dGM;Dq8  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const >uqS  
  { L`VQ{|&3V  
  return assignment < T > (t); D,m&^P=%e  
} X<@y*?D9D  
} ; cr=FMfhB  
)sz 2 9  
jP6oJcZ  
由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上: VK@i#/jm  
3gfV0C\  
  static holder _1; G-Ml+@e>  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 \8@[bpI@g  
;?Y` e  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 );  c+G:@%  
而不用手动写一个函数对象。 n<Xm%KH.  
]J"+VZ_"I  
*9U4^lJjn  
#k|g9`  
四. 问题分析 }IalgQ(i  
虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。 Q e2 /4j4  
1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。 R y*I~<m  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 .AmM%I4K  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 "< hx  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 f >, Qhl  
#uRq] 'P  
五. 问题1:一致性 l7r N  
首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?| 4- ?`#  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 ;^H+ |&$>  
a?Qcf;o  
struct holder O ]4 x;`)  
  { :R_#'i  
  // +ouy]b0`t  
  template < typename T > ~"4vd 3  
T &   operator ()( const T & r) const z6>ZV6(d2^  
  { #t9=qR~"  
  return (T & )r; rc{[\1 -N  
} l4BO@   
} ; 5fDtSsW  
5l7L@Ey  
这样的话assignment也必须相应改动: LZAj4|~,m  
vM>`CZ  
template < typename Left, typename Right > ~D-OL* 2  
class assignment 7.1E mJ  
  { V2sB[Mw  
Left l; k`J..f9  
Right r; \kJt@ [w%  
public : 3M:B?2  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} 3S2p:\]  
template < typename T2 > VA&OI;=ri  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } fylA 0{  
} ; +\(ay"+ d  
s)'_{ A"h  
同时,holder的operator=也需要改动: `] dx%  
JgjL$n;F  
template < typename T > dmMr8-w  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const # *aGzF  
  { @Y<ZT;J  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); >*Z{@1*h  
} f8_UIdM7  
FSZoT!  
好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。 Rb>RjHo S  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 Hn]n]wsLy  
z o))x(  
return l(rhs) = r; QRG)~  
在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。 GWE0 UO}  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: R (Pa Q  
^HN  
template < typename Tp > [ BC%$Sj  
class constant_t ii] =C(e9  
  { ~^ 5n$jq  
  const Tp t; 9QQ@Y}  
public : CR PE?CRQF  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} :W<,iqSCm  
template < typename T > WuQ<AS=   
  const Tp &   operator ()( const T & r) const #1hz=~YO  
  { .AI'L|FQ%c  
  return t; v+_Y72h*a  
} )B5gs%u]  
} ; <XcMc<h~  
JhXN8Bq33  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 ]?^xc[  
下面就可以修改holder的operator=了 W%Nu]9T  
|l\/ {F  
template < typename T > lJ1xx}k{U  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const m~IWazj;A  
  { b2-|e_x  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); qy(/   
} &)}:Y!qiu  
>xMhA`l  
同时也要修改assignment的operator() t }C ^E  
~I^[rP~  
template < typename T2 > (GOrfr  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } "?(Fb_}i  
现在代码看起来就很一致了。 8PVs!?Nne  
W>s9Mp  
六. 问题2:链式操作 U;dt-3?=.h  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 2o}G<7r  
其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。 NcMq>n  
事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。 , p=8tf#  
比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。 ;Sl0kSu  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct Gqb-3n gH  
q@Yt`$VTN  
template < typename T > tZ24}~da  
struct result_1 KK3xz*W0  
  { T@.m^|~  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; t>u9NZt G  
} ; ~vZzKRVS  
ij5=f0^4.  
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: :q[n1 O[Ch  
n\al}KG  
template < typename T > -#M~Nb I,  
struct   ref "/h"Xg>q  
  { NJ!#0[@C  
typedef T & reference; !fjU?_[S  
} ; MQMy Z:  
template < typename T > >gLy z2  
struct   ref < T &> i4C b&h^  
  { QjbPBk Q  
typedef T & reference; vX24W*7  
} ; 84\o7@$#  
zd]L9 _  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: ^G<M+RF2J  
!0+Ex F  
template < typename T > ,/U 9v~  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const 6U3@-+lF  
  { 8=AKOOU7>  
  return l(t) = r(t); ~7lvY+k)<  
} <?}g[]i  
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。 0|vWwZq  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 3YF]o9  
qz SI cI  
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 =9MH  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: m;1 exa  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 o*BI^4  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 CrQ& -!Eh  
最后的布局是: rmoEc]kt]  
                Add ^Exq=oV  
              /   \ e(N <Mf  
            Divide   5 n=MYv(Pp}  
            /   \ jM<Ihmh|  
          _1     3 7B :aJfxM  
似乎一切都解决了?不。 L%Hm# eFx  
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。 <xNM@!'\h  
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。 Ot<!YM  
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: LA0x6E+I  
@= 9y5r  
template < typename Right > p5BcDYOw`  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const oIgj)AY<  
Right & rt) const )q-!5^ak  
  { jd'R2e  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); He23<hd!  
} Y)RikF >  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 O:R{4Q*5  
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。 $QnfpM%+=  
因此如果该函数声明在assignment的内部,那么就实现了连等,如果声明在的dereference(解引用)的内部,就允许(*A = B)的行为发生。 0P >dXd)T  
最后,如何把这些函数塞到各个functor的声明里边呢?当然可以用宏,但是。。。大家都知道这样不好。 yln.E vJjD  
除了宏之外还可以用的方式就是继承。我们可以写一个类叫做picker,该类实现了所有的如上的产生函数。然后让所有的functor继承自它。 l0 _O<  
且慢,也许立刻就有人跳出来说:这样的话那个XXX怎么写呢?这样不是会导致循环依赖么?这样不是会有downcast么? ~`f B\7M  
正解,让picker做基类确实不是一个好主意。反过来,让picker继承functor却是一个不错的方法。下面是picker的声明: pU/.|Sh  
:M`BVZ1t  
template < class Action > oI/ThM`=q  
class picker : public Action ["/x~\c'N  
  { @>ZjeDG>  
public : 1nmWL0  
picker( const Action & act) : Action(act) {} gC 4#!P  
  // all the operator overloaded 4(IP  
} ; PS1~6f"D  
rP_)*)  
Picker<T>继承自T,唯一的作用就是给T添加上了各种操作符的重载函数。 r2w7lf66!  
现在所有参与行动的functor都要套上一层picker, _1被声明为 picker<holder>, 并且holder中所重载的操作符除了operator()之外全部被移到了picker内。而picker中的操作符重载的返回的functor也必须套上一个picker: \}W.RQ^3  
A/aQpEb%  
template < typename Right > D._r@~o  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const (5 hu W7v  
  { .m51/X&*n  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); MG>;|*$%  
} {D< ?.'  
[8#l~ |U  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > rK wkj)  
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。 _aYQ(FO  
 v<W++X7z  
template < typename T >   struct picker_maker Hy'&x?F6  
  { LLiX%XOh  
typedef picker < constant_t < T >   > result; RqR  X  
} ; O*7 pg  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > *fZ'#C~x  
  { <D}k@M Z  
typedef picker < T > result; IZLX[y  
} ; $-73}[UA 4  
zT8K})#  
下面总的结构就有了: T8LwDqio  
functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。 F_`Gs8- VH  
picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。 iDr0_y*t  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 we3t,?`rk7  
至此链式操作完美实现。  3@*8\  
u#<]>EtbB  
1)y}.y5S  
七. 问题3 (X/JXu{  
如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。 "^`AS"z'  
m{|n.b  
template < typename T1, typename T2 > !v=ha%w{  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const NT'Yh  
  { = 1C9lKm  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); %VCHM GP=  
} wvD|c%   
J5wq}<8  
很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2: KV2X[1  
&CgD smJo#  
template < typename T1, typename T2 > NT0q!r/!  
struct result_2 3;A AC (X  
  { -[z;y73]t  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; fy5)Tih%.*  
} ; 4[D@[k As  
zQ~nS  
显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢? TQE_zOa:  
这个差事就留给了holder自己。 S3w? X  
    lU maNZ  
%?ad.F+7  
template < int Order > -VL3em|0  
class holder; Jh1fM`kB5K  
template <> #\qES7We 6  
class holder < 1 > MeC@+@C  
  { oID, PB*9  
public : &LE/hA  
template < typename T > wbTw\b=  
  struct result_1 <#sK~G  
  { x\WKsc  
  typedef T & result; ``{xm1GK  
} ; "Z <1Msz  
template < typename T1, typename T2 > V0>,Kxk  
  struct result_2 > ewcD{bt  
  { ? T9-FGW  
  typedef T1 & result; p)`JVq,H/B  
} ; @xo9'M<l  
template < typename T > 7y!{lr=n  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const WukD|BCC  
  { gU:jx  
  return (T & )r; -4.+&'  
} _ . _'\  
template < typename T1, typename T2 > U:H*b{`TU  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const 1jR<H$aS  
  { 6v-h!1p{u  
  return (T1 & )r1; YvonZ  
} p 4=^ UP  
} ; z@2NAC  
nL9m{$Zv  
template <> &0'BCT  
class holder < 2 > 0=NB[eG  
  { PM{kiz^  
public : ?o2L  
template < typename T > C.eZcNJG  
  struct result_1 ,xGkE7=5  
  { wNn6".S   
  typedef T & result; wml`3$"cf  
} ; s<:J(gD  
template < typename T1, typename T2 > 72aj4k]^  
  struct result_2 r!+)U#8  
  { r>V go):s  
  typedef T2 & result; 3/iGSG`  
} ; U.&=b<f(0r  
template < typename T > Zi^&x6y^  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const v q|W&  
  { )l^w _;  
  return (T & )r; Vx'_fb?wap  
} vb# d%1b5  
template < typename T1, typename T2 > _95V"h  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const /IODRso/!  
  { !I@"+oY<  
  return (T2 & )r2; [!"u&iu`  
} fU,sn5zZ  
} ; l78zS'  
vNP,c]:%  
DEIn:d  
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> >。 #8cY,%<S]  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: ,`K'qms  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: VK8 5A  
QM OOJA  
return l(i, j) = r(i, j); p tMysYT'  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) vtmvvv  
N]gdS]pP2{  
  return ( int & )i; {A{=RPL  
  return ( int & )j; :*1bhk8~  
最后执行i = j; fn)c&|aCt  
可见,参数被正确的选择了。 mjf U[2  
MbYAK-l.h  
H'GyWG|Wx  
{/N4/gu  
))<3+^S0V\  
八. 中期总结 RV-7y^[]^  
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: 7cH[}v`pn  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 %c):^;6p  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 ]*?qaIdqu  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor Ao2t=vg  
$5l8V  
VUk2pEGO.  
88G Q  F  
al1Uf]xh  
5F $W^N  
九. 简化 smJ%^'x  
很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。 `8EHhN;  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 U\P ;,o  
首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种: A~u-Iv(U  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 -W2 !_  
  +-*/&|^等 L]cZPfI6  
2. 返回引用。 a8''t_Dp  
  =,各种复合赋值等 vk&C'&uV9@  
3. 返回固定类型。 pno]B ld'z  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) jU/0a=h9  
4. 原样返回。 p\1-.  
  operator, <rNCb;  
5. 返回解引用的类型。 4 QD.'+ L  
  operator*(单目) !>TH#sU$  
6. 返回地址。 s+l)Q  
  operator&(单目) #)z_TM07P  
7. 下表访问返回类型。 pPUKx =d  
  operator[] 'Tj9btM*cL  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 d?S7E q9`  
  operator<<和operator>> SnRk` 5t  
% [b~4,c1  
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。 crG+BFi  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: Vv#|% ^0  
UoCFj2?C  
template < typename Left > '7 SFa]tH  
struct value_return a~jM^b;VN  
  { G<U MZg  
template < typename T > 6x7pqH M  
  struct result_1  1)U%p  
  { rfku]A$  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; ?*){%eE  
} ; dX?8@uzu  
Q)#+S(TG  
template < typename T1, typename T2 > 8wMu^3r  
  struct result_2 &N.D!7X  
  { u6j\@U6I  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; q3<Pb,Z  
} ; :=3Ty]e  
} ; }j;*7x8(  
*DcJ).  
:_X9x{  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait eTw sh]  
v47Y7s:uQ  
下面我们来剥离functor中的operator() B_$hi=?TTd  
首先operator里面的代码全是下面的形式: &z8I@^<  
W6:ei.d+NS  
return l(t) op r(t) 80DcM9^t8  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) !lpKZG  
return op l(t) !36jtKdM  
return op l(t1, t2) 4Hc+F(  
return l(t) op q$7SJ.pF  
return l(t1, t2) op R9%Um6  
return l(t)[r(t)] (pJ-_w' G  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] )%FRBO]  
C7:;<<"P  
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: _Z'[-rcXWh  
单目: return f(l(t), r(t)); KsZd.Rf=@  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); ziPE(B  
双目: return f(l(t)); J0K25w  
return f(l(t1, t2)); v0v%+F#>@  
下面就是f的实现,以operator/为例 H=,0p  
w_4/::K*  
struct meta_divide +X#JCLD  
  { Kw_> X&GcJ  
template < typename T1, typename T2 > $ReoIU^<  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) tn>z%6;&Z  
  { V 3?x_pp  
  return t1 / t2; L Vt{`   
} v 9\2/B  
} ; h' #C$i  
FyY<Vx'yQ  
这个工作可以让宏来做: M`{~AIqd(  
%an"cQ ]  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ F6,[!.wl  
template < typename T1, typename T2 > \ ) bRj'*  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; )4u6{-|A  
以后可以直接用 AT$eTZ]M  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) Cp{ j+Ia  
来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数 Ky(=O1Ufu  
(ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。) ixJ%wnz  
':Avh|q3N  
6'E3Q=}d  
下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体 Teo&V  
(^,4{;YQ5  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > u6tD5Y  
class unary_op : public Rettype *%6NuZ  
  { E3%:7MB  
    Left l; SY&)?~C  
public : ,-({m'  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} :70n%3a  
bUJ5j kZ)  
template < typename T > 5^:N]Mp"  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const fjGY p  
      { J)yNp,V  
      return FuncType::execute(l(t)); ii,/omn:  
    } (?[^##03MN  
E6 glR  
    template < typename T1, typename T2 > -`knSR  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const `GGACH3#s  
      { x|3f$ =b  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); t.f#_C\  
    } mV\QZfoF  
} ; YhpNeP{A  
gpt98:w:  
s{q)P1x  
同样还可以申明一个binary_op X%1j-;Wr@  
Y5rR  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > H#zsk*=QD  
class binary_op : public Rettype Dl/Jlsd@  
  { 7=V s1TVc  
    Left l; ;}/@ar7s3  
Right r; <Vu/6"DP  
public : {Ftz4y)6  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}  +=Xgi$  
02|f@bP.  
template < typename T > Gn+3OI"  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const $mS] K!\  
      { ~k}>CNTr  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); 4&TTPcSt;  
    } !4gyrNS  
UBN^dbP*  
    template < typename T1, typename T2 > ~i3/Ec0\  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const io8c[#"uU  
      { f[}N  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); n4* hQi+d  
    } Av3qoH)[<  
} ; $%*E)~  
e~Hx+Qp.G  
'1o1=iJN@$  
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 }\p>h  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 \Pv_5LAo  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) ^7cZ9/3  
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。 wTT_jyH)  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! g`(' k5=  
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。。。 =SY5E{`4p  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 OB-2xmZW  
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) N001c)*7Q  
下面是修改过的unary_op IO, kGUS  
i Eh -  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > >%vw(pt  
class unary_op G|WO  
  { v\LcZt`}  
Left l; m@qM|%(0x  
  Qf?5"=:#  
public : $m$tfa-  
lP9XqQ(  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} iymOq9  
JjH#,@'.  
template < typename T > {u/G!{N$  
  struct result_1 ~hJ/&,vH!  
  { ;THb6Jz/+  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; M!KHBr  
} ; 8UA bTqB-  
C&d%S|:IR  
template < typename T1, typename T2 > \dIc_6/D1  
  struct result_2 !>%U8A  
  { OI=LuWGQE1  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; 7.-g=Rcz  
} ; ZjlFr(  
 ppwjr +  
template < typename T1, typename T2 > Y6_%HYI$  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const < C{-ph  
  { MT`gCvoF4P  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); aFZu5-=x  
} v^Vr^!3  
XET'XJWF%  
template < typename T >  8(.DI/  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const pP1|/f5n`  
  { X)-9u8  
  return OpClass::execute(lt(t)); .I6:iB  
} }7`HJ>+m)H  
H<^*V8J 'w  
} ; 41pk )8~pt  
l~f>ve|  
BE&P/~(C  
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 I=N;F6  
好啦,现在才真正完美了。 bu;3Ib3\  
现在在picker里面就可以这么添加了: XDtr{r6z  
d+ LEi^  
template < typename Right > :'\4%D=w  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const uVO*@Kj+  
  { Pc= S^}+  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); UKIDFDn6_  
} cBgdBPDa  
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。 zjyj,jP  
2>Uy`B|f  
FQV]/  
L&C<-BA/  
nG0Uv%?{pj  
十. bind c&A;0**K,  
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。 --ED]S 8  
先来分析一下一段例子 5&&6e`  
$O n  
/}_OCuJJ,  
int foo( int x, int y) { return x - y;} ?DN4j!/$  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 e ]@Ex  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 (}$~)f#s  
可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。 'f+g`t?  
我们来写个简单的。 Z0f0tL& A<  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: MNy)= d&<P  
对于函数对象类的版本: >e]46 K  
iQrTEp  
template < typename Func > r_sZw@lqJ  
struct functor_trait *O`76+iZ|_  
  { HA +EuQE"  
typedef typename Func::result_type result_type; oD5VE  
} ; os\"(*dix  
对于无参数函数的版本: c0lVt)pr/  
c|f)k:Q  
template < typename Ret > ^bVY&iXNu  
struct functor_trait < Ret ( * )() > _}_lrg}U  
  { ;$ot,mH?T  
typedef Ret result_type; 1wx&/ #a  
} ; a59l"b  
对于单参数函数的版本: =xO  q-M  
/eM_:H5  
template < typename Ret, typename V1 > p1dqDgF*  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > i(eLE"G+  
  { FZ!KZ!p  
typedef Ret result_type; #MZ0Sd8]&  
} ; N9W\>hKaeh  
对于双参数函数的版本: aLwd#/!  
Dxc`K?M   
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > S-FoyID\H  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > >[4;K&$B  
  { myp}DI(  
typedef Ret result_type; ` ,B&oV>  
} ; kg2?IL  
等等。。。 ?}QHEk:H  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy }m?1IU %q  
tDuQ+|~M  
template < typename Func > GN36:>VWb  
struct func_return sFR'y.  
  { ^k&T?uU  
template < typename T > #}^ kMD >  
  struct result_1 =4RBHe8`  
  { F",S}cK*MH  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; F8q&v"  
} ; O*af`J{  
-j%!p^2j9  
template < typename T1, typename T2 > ]jWe']T  
  struct result_2 R/H ?/  
  { `r; .  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; "s']@Qv  
} ; Z%*_kk  
} ; (n&Hjz,Fv  
b"Hg4i)  
O5PCR6U  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 AHws5#;$6*  
G0sg\]  
template < typename Func, typename aPicker > J~Gq#C^e  
class binder_1 Ji7%=_@'-#  
  { .Gq)@{o>  
Func fn; =rj5 q  
aPicker pk; "RuH"~o  
public : tS2P|fl  
]xf lfZ  
template < typename T > 7y",%WYSD  
  struct result_1 Qtmsk:qm  
  { U!@3['  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; ]Y|Y?  
} ; &`7tX.iMlh  
(h0i2>K  
template < typename T1, typename T2 > 8aw'Q?  
  struct result_2 <De29'},y  
  { j)Z3m @Ii5  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; YoD1\a|  
} ; cad%:%p  
NpRT\cx3  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} /easmf]  
>6XGF(G   
template < typename T > HYgq@47$[  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const GgH=w`;_  
  { ]Mv.Rul?~  
  return fn(pk(t)); I71kFtvcy*  
}  ]A;zY%>  
template < typename T1, typename T2 > E<>Ev_5>  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 6:i(<7  
  { #UH|,>W6  
  return fn(pk(t1, t2)); Q!Rknj 2  
} 3=!\>0;E-  
} ; V0mWY!i  
3n']\V  
/H+j6*}r  
一目了然不是么? a;AvY O  
最后实现bind }Vw"7  
IfoeHAWX  
BH0@WG7F  
template < typename Func, typename aPicker > \AOVdnM:  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) vJkY  
  { dBY,&=T4p  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); l -~H Y*  
} y\Z7]LHCqw  
#RK?3?wcr  
2个以上参数的bind可以同理实现。 |+//pGx  
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。  \p"`!n  
b_*Y5"(*  
十一. phoenix e:IUO1#  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: =!_e(J  
lz X0B&:  
for_each(v.begin(), v.end(), f>nj9a5  
( _X{i hf  
do_ wm|{@z  
[ }<w/2<T[  
  cout << _1 <<   " , " Wa~'p+<c~b  
] pR2QS  
.while_( -- _1), ev>gh0  
cout << var( " \n " ) t&(}`W  
) C|c'V-f  
); d^X;XVAvP  
h^ ex?  
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: DPn]de:e  
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 2.O;  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 AE1!u{  
那么我们就照着这个思路来实现吧: y5>859"h  
U3MfEM!x  
 ^G{3x  
template < typename Cond, typename Actor > gq`gitu0  
class do_while $Jo[&,  
  { q#Az\B:  
Cond cd; \{L!hAw  
Actor act; M(o?I}  
public : ]ERPWW;^  
template < typename T > Ia:n<sZU  
  struct result_1 $x]'6  
  { >=c<6#:s<9  
  typedef int result_type; g7@G&Ro9J\  
} ; ?:OL8&0  
TFWV(<  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} XRVE8v+  
/02|b}{  
template < typename T > SnVIV%  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const #(-V^ T  
  { 'mj0+c$  
  do tG(?PmQ  
    { j}Lt"r2F  
  act(t); EY;C5P4  
  } yWsV !Ub  
  while (cd(t)); |Vc8W0~0  
  return   0 ; L%9DaK  
} DLe?@R5  
} ; jx a?  
'E+Ty(ED5  
TYW$=p|  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). ext`%$ U7  
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。 l'T3RC,\  
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。 0XFJ/  
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。 O=8:K'  
下面就是产生这个functor的类:  .BJ;}  
ac6Lv}w_  
=ZjF5,@  
template < typename Actor > x3O$eKy\|5  
class do_while_actor @U'I_` LL  
  { %CJgJ,pk>  
Actor act; TO.?h!  
public : ~]BxM9  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} (1gfb*L  
sL]KBux  
template < typename Cond > '`=z52  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; ,TaaXI  
} ; -qz;  
-m)N~>{qS  
AB40WCu]*  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 {\ vj":  
最后,是那个do_ ^yg`U(  
i>i@r ;:|  
azKbGS/X  
class do_while_invoker k !Nl#.j  
  { bIt%KG{PY6  
public : ~|kre:j9  
template < typename Actor > VnW]-P*:  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const % \Nfj) 9  
  { 2,?4'0Z@R  
  return do_while_actor < Actor > (act); L}lOA,EF  
} 74hGkf^S  
} do_; 0TK+R43_  
CsG1HR@  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? /PF X1hSu  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 $EHAHNL?Lx  
最后来说说怎么处理break和continue d-nqV5  
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。 JaP2Q} &B  
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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