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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda OD)X7PU  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 X9| Z ?jJ  
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, W'4/cO  
l>\EkUT  
^BF}wQb :j  
&ZD@-"@  
  class filler ]r;rAOWVV  
  { wlNL;W@w  
public : dWn6-es  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} B''yW{  
} ; TO Hz3=  
%DSr@IX  
k>ErD v8  
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: b/_Zw^DPC  
`Moo WG  
\9[vi +T  
m]?Z_*1  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); 9\"\7S/Z  
btg= # u  
b d 1^  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 V ,KIi_Z  
<%^/uS  
QYbB\Y  
H?"M&mF  
二. 战前分析 vYRY?~8 C  
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。 P3Ql[ 2  
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 WRZpu95v  
StJb-K/_cL  
-`' |z+V  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); N|i>|2EB  
  /* --------------------------------------------- */ 4<[?qd 3v=  
vector < int *> vp( 10 ); ; $rQ  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); Ke4oLF2  
/* --------------------------------------------- */ oB 1Qw'J w  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); w>2lG3H<  
/* --------------------------------------------- */ ]y {tMC  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); :la i0> D  
  /* --------------------------------------------- */ IRg2\Hq  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' );  /!ElAL  
/* --------------------------------------------- */ >7BP}5`.;  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); 30HUY?'K  
e]1=&:eX#d  
Owf!dMA;nF  
W|2^yO,dX  
看了之后,我们可以思考一些问题: VV Q~;{L  
1._1, _2是什么? _4>DuklH,  
显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。 ;"&?Okz  
2._1 = 1是在做什么? %<kfW&_>w  
既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。 {jD?obs  
Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。 |it*w\+M  
LGL;3EI  
+c_AAMe  
三. 动工 s{dm,|?Jl,  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: ~k34#j:J65  
IGTO|sT"  
zh) &6'S\  
A'w+Lc.2  
template < typename T > "c[>>t  
class assignment 4(\1z6?D  
  { b=Nsz$[  
T value; !5dn7Wuj  
public : oVw4M2!"K  
assignment( const T & v) : value(v) {} %ZoJu  
template < typename T2 > /K!)}f( 6  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } 3@=<4$  
} ; #<Y.+ :  
Q%O9DCi  
SL uQv?R}9  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 .Vt|;P}  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment c&T5C, ]  
(m1m}* @  
]MYbx)v)  
;d<XcpK}  
  class holder TU?n;h#TZ  
  { Lx- %y'P  
public : 8nI~iN?"   
template < typename T > MLr L"I"  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const .g/!u(iy  
  { VQ!4( <XD  
  return assignment < T > (t); 9]3l'  
} o2(w  
} ; AkW,Fp1e  
-v9(43  
>> cW0I/`  
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: ?4SYroXUX|  
!}c D e12  
  static holder _1; @16y%]Q-E#  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 IRM jL.q  
U+VJiz<!  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); <@`K^g;W  
而不用手动写一个函数对象。 ~6#mVP5sU)  
ZS:[ZehF  
S*}GW-)oA  
9>+>s ?IgK  
四. 问题分析 nxN("$'cq  
虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。 zpT{!V  
1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。 |g7)A?2J~  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 NH/jkt&F[  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 ?bd!JW bg`  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 <;i&-,  
Z2{$FN  
五. 问题1:一致性 5%S5*c6BD  
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?| /,7#%D  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 *Iw19o-I  
Q \X_JZ  
struct holder blz#M #  
  { R&s/s`pLW  
  // Jur$O,u40l  
  template < typename T > 6Hc25NuQZ  
T &   operator ()( const T & r) const 7# 'j>]  
  { Uj 3{c  
  return (T & )r; F4(;O7j9  
} &[\zs&[@y  
} ; R(Vd[EGY  
_6FDuCVD-  
这样的话assignment也必须相应改动: PvUY Q>Kw  
Bptt"  
template < typename Left, typename Right > Yp m*or  
class assignment b<fN,U< k  
  { Ct /6<  
Left l; Ql7opl,  
Right r; 'PMzm/;8st  
public : ;$a|4_U$m  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} l$BKE{rg  
template < typename T2 > dFeGibI{  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } *y"|/_ *  
} ; BvlY\^  
Ahd{f!  
同时,holder的operator=也需要改动: M]\"]H?  
R U[  
template < typename T > &m(eMX0lU  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const #oGvxc7  
  { " 6$+B/5  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); g 'L$m|  
} TuMZHB7h;  
yyR@kOGga  
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。 Zfu" 8fX  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 W6B o\UK  
!/&~Feb  
return l(rhs) = r; #l2WRw_t  
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。 bVRxGn @l  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: h\-jqaq  
0g#?'sD  
template < typename Tp > QqY42hR  
class constant_t /7*qa G  
  { [0+5 Gx  
  const Tp t; h^9Ne/s~  
public : mR{%f?B  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} Q[O U`   
template < typename T > BcGQpv&x  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const s|!b: Ms`  
  { D/{Spw@  
  return t; _ )^n[_E  
} /=OSGIJzm  
} ; ;+qPV7Z  
N~arxe (K  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 ,KibP_<%&P  
下面就可以修改holder的operator=了 YpZ 9h@,  
.+AO3~Dg  
template < typename T > ldoN!J  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const ~w%Z Bp  
  { ,v1-y ?kB  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); VA'<  
} bOmM~pD  
H+2J.&Ch  
同时也要修改assignment的operator() HNoh B4vt  
$j}sxxTT  
template < typename T2 > e$(i!G)  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } 7 -V_)FK2c  
现在代码看起来就很一致了。 f4T-=` SO  
?Ve5}N  
六. 问题2:链式操作 :S7yM8 b`  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 skP_us~  
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。 1J *wW# e  
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。 +XRv iHA`  
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。 zsRN\U  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct R}+/jh2O|  
XKU=VOY  
template < typename T > lR^dT4  
struct result_1 z8"=W,2  
  { |V~P6o(/  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; kAk,:a;P  
} ; GrQAho  
<db/. A3  
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: t_VHw'~"  
:* /``  
template < typename T > 1aMBCh<}JN  
struct   ref @%cJjZ5y  
  { /s*>V@Q  
typedef T & reference; \T]"pE+8l  
} ; UZX)1?U  
template < typename T > >qUO_>  
struct   ref < T &> 8"* $e I5  
  { >%3c1  
typedef T & reference; :3n.nKANr  
} ; ng<`2XgU  
tw3d>H`  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: 'IW+"o  
kWz%v  
template < typename T > rqh,BkQ0t  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const QBn>@jq  
  { &{=~)>h  
  return l(t) = r(t); %Z5k8  
} ?RzT0HRd  
可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。 X9gC2iSs]  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 Z "=(u wM  
O.}gG6u5  
有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么 tB3CX\e  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: \+~4t  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 `U1%d7[vY  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 S&uL9)Glb  
最后的布局是: Cw|SY  
                Add DVcu*UVw  
              /   \ n)7icSc  
            Divide   5 G-(c+6Mn  
            /   \ )?bb]hZg?O  
          _1     3 IP;@unBl  
似乎一切都解决了?不。 xA5$!Oq7  
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。 KE3 /<0Z  
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。 1=a}{)0h  
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: ^[Er%yr0  
eo_T .q  
template < typename Right > 2M#CJ&  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const 1DcarF  
Right & rt) const k51s*U6=  
  { O({_x@  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); jgo@~,5R  
} #rr-4$w+  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 `pMI[pLZe  
XXX指的是原来的functor的类型,picker_maker<T>是一个类型变换的trait,如果T是一个常量,那么他会返回constant_t<T>,否则返回T本身。 bgK(l d`  
因此如果该函数声明在assignment的内部,那么就实现了连等,如果声明在的dereference(解引用)的内部,就允许(*A = B)的行为发生。 KJ)&(Yx  
最后,如何把这些函数塞到各个functor的声明里边呢?当然可以用宏,但是。。。大家都知道这样不好。 FVmg&[ .  
除了宏之外还可以用的方式就是继承。我们可以写一个类叫做picker,该类实现了所有的如上的产生函数。然后让所有的functor继承自它。 C|J1x4sb@  
且慢,也许立刻就有人跳出来说:这样的话那个XXX怎么写呢?这样不是会导致循环依赖么?这样不是会有downcast么? 85{vz|(':  
正解,让picker做基类确实不是一个好主意。反过来,让picker继承functor却是一个不错的方法。下面是picker的声明: ~&/Gx_KU  
_z5CplO  
template < class Action > C|zH {.H  
class picker : public Action wf@2&vJ  
  { Qd4T?5 vG  
public : &P3vcB  
picker( const Action & act) : Action(act) {} LI<5;oE;  
  // all the operator overloaded V$%K=[  
} ; ZO 1J";>u  
5l}h8So4  
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。 *n'x S L  
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: Ma daxx  
ksaC[G;}:  
template < typename Right > A,e^bM  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const rw2|1_AF  
  { DS2$w9!  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); JrAc]=  
} @#tSx  
T_Y}1n|7[  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > !gf3%!%  
使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。 (Qm;]?/  
UG_0Y8$  
template < typename T >   struct picker_maker k>CtWV5B  
  { Z :+#3.4$3  
typedef picker < constant_t < T >   > result; 8!SiTOzR?  
} ; __iyBaX  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > \^4$}@*]  
  { (FYJ^o  
typedef picker < T > result; <Y2!c,"  
} ; fLoVcl  
] O>7x  
下面总的结构就有了: A%2}?Ds  
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。 uCfp+  
picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。 ;/T-rVND  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 ,-Nk-g  
至此链式操作完美实现。 <R>ZG"m{  
BD-=y  
K:@=W1  
七. 问题3 I}IW!K  
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。 2QRn c"  
|=T<WU1$  
template < typename T1, typename T2 > }z+"3A|  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const [1^wy#  
  { yo,!u\^x  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); r&sOM_BUF  
} Q$L(fH kw  
8Jj0-4]  
很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2: 3]es$Jy  
]?`p_G3O  
template < typename T1, typename T2 > x 4</\o  
struct result_2 F5MPy[  
  { 9lJj/  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; \=_q{  
} ; ^(*O$N*#  
)6 <byO  
显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢? !cwVJe  
这个差事就留给了holder自己。 W? ||9  
    S5KYZ W  
_l=  
template < int Order > UiZp -Y%ki  
class holder; C}'="g^=sl  
template <> Ef!p:HBJ  
class holder < 1 > gdE`UZ\  
  { ; S ` -9}6  
public : (x0*(*A}  
template < typename T > lkg*AAR?'  
  struct result_1 Z[S+L"0  
  { hyfnIb@~}  
  typedef T & result;  r;X0 B  
} ; 8 {]Gh 0+  
template < typename T1, typename T2 > *;E+9^:V  
  struct result_2 {b0&qV   
  { 'A!/pUML  
  typedef T1 & result; F(~_L.  
} ; /&as)  
template < typename T > rE `}?d  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const E0^%|Mh]b  
  { "IS^a jaq  
  return (T & )r; jZT :-w  
} u7P+^A97L_  
template < typename T1, typename T2 > cN lY=L  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const M03i4R@h(  
  { )NmlV99q  
  return (T1 & )r1; yPh2P5}H>  
} Ca@=s  
} ; QsJW"4d  
0&IXzEOr  
template <> G? gXK W  
class holder < 2 > D *I;|.=u  
  { 35 5Sd;*  
public : D>b5Uwt  
template < typename T > n,a5LR  
  struct result_1 EvqAi/(g  
  { )QCM2  
  typedef T & result; &_/%2qs  
} ; "=\_++  
template < typename T1, typename T2 > Wo9psv7.  
  struct result_2 Dnm.!L8  
  { :@%-f:iDj  
  typedef T2 & result; _OU.JrqC  
} ; 795Jwv  
template < typename T > .A7tq  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const R 4$Q3vcH  
  { =ch Af=  
  return (T & )r; ~K-*q{6Q  
} tG2OVRx8u  
template < typename T1, typename T2 > ' q<EZ {  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const 3R%UPT0>  
  { "G9'm  
  return (T2 & )r2; ) Zb`~w  
} f./m7TZ  
} ; omv6_DdZ  
hQ}7Z&O  
c\)&yGE  
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> >。 K+@eH#Cv,(  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: ]8m_*I!  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: YP#AB]2\}  
O(D5A?tv!  
return l(i, j) = r(i, j); mk%"G=w  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) r3H}*Wpf  
^/C $L8#  
  return ( int & )i; 1 73<x){  
  return ( int & )j; 2'<=H76  
最后执行i = j; De nt?  
可见,参数被正确的选择了。 Awa|rIM  
|v$%V#Bo  
?l, X!o6  
qH h'l;.  
0i*'N ch#i  
八. 中期总结 w~$c= JO#  
目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事: S@}B:}2  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 rI<nUy P?  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 lQdnL.w$.4  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor 6/mkJj+"  
|ON&._`LH  
-4?xwz9o$7  
G=C5T(  
8{G?92 {rN  
 t$H':l0  
九. 简化 pdi=6<?bd  
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。 6/[Z178m  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 I>H;o{X#  
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: %|*nmIPq(  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 Foe>}6~{?  
  +-*/&|^等 dgco*TIGO  
2. 返回引用。 xi?P(s A  
  =,各种复合赋值等 ^$=tcoQG  
3. 返回固定类型。 e|b~[|;*=  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) `&u<aLA  
4. 原样返回。 [Y22Wi  
  operator, fwi};)K  
5. 返回解引用的类型。 1C0Y0{6,  
  operator*(单目) ;V(H7 ZM  
6. 返回地址。 DIG0:)4R.  
  operator&(单目) KbwTj*k[  
7. 下表访问返回类型。 jcEs10y  
  operator[] E[jXUOu-  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 0~+NB-L}  
  operator<<和operator>> QGH h;  
-yC:?  
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。 3tT|9Tb@  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: Vl{~@G,@  
t{R5 EU  
template < typename Left > +X:J]- 1)  
struct value_return K,eqD<  
  { Qj 6gg  
template < typename T > cc|CC Zl  
  struct result_1 *.m{jgi1X  
  { r"{Is?yKe  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; Pgn_9Y?<  
} ; x?,~TC4  
G&x'=dJ  
template < typename T1, typename T2 > p-5P as  
  struct result_2 9W1;Kb|Z<  
  { &l. x:eD  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; 5-8]N>/b!  
} ; `*e4m  
} ;  6R;)  
8W~lU~-  
O9t=lrYV!  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait N@Xg5huO  
t a&Q4v&-  
下面我们来剥离functor中的operator() cVQatm  
首先operator里面的代码全是下面的形式: xi6 80'  
koOyZ>  
return l(t) op r(t) jrm0@K+<IA  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) H<`^w)?  
return op l(t) 2X|CuL{]  
return op l(t1, t2) 1P_Fe[8  
return l(t) op  5ZnSA9?  
return l(t1, t2) op Y 3o^Euou  
return l(t)[r(t)] +w "XNl  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] =m`l%V[  
CE~r4  
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: f%2%T'Q  
单目: return f(l(t), r(t)); hzaLx8L  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); f;.SSiT  
双目: return f(l(t)); zzX<?6MS  
return f(l(t1, t2)); \Y*!f|=of  
下面就是f的实现,以operator/为例 W`#gpi)7N  
xME(B@j  
struct meta_divide mR"uhm}q  
  { {bN Y  
template < typename T1, typename T2 > \). Nag+  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) QT#b>xV)1  
  { x.I][(}  
  return t1 / t2; K<c2PFo)Q  
} o g_Ri$x8  
} ; RNGO~:k?r  
/sy-;JDnsu  
这个工作可以让宏来做: csYy7uzi  
r+o_t2_b*  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ X*0k>j  
template < typename T1, typename T2 > \ wi>DZkR  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; j*XjY[  
以后可以直接用 >f>V5L%1  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) y'^F,WTM  
来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数 21U&Ww  
(ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。) nt7|f,_J  
;:P7}v fz!  
>GgE,h  
下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体 bn$)f6%  
,ohmc\*J  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > FtE90=$  
class unary_op : public Rettype ^Sw2xT$p{j  
  { \H^;'agA  
    Left l; veV_be{i  
public : D>P;Izb  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} 0}B?sNr  
 Q.yb4  
template < typename T > *\D}eBd|  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const mKM,kY  
      { nh<Z1tMU  
      return FuncType::execute(l(t)); GSP?X$E  
    } YNI;h%w  
yx2z%E  
    template < typename T1, typename T2 > yX`#s]M  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const n[|6khOL-  
      { Y,'%7u  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); E$ {J  
    } 6.[)`iF+#  
} ; ?H`j>]%&  
6F(hY !}5  
wZQ)jo7*g  
同样还可以申明一个binary_op WVOoHH  
P7Xg{L&@.  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > "v5ElYG  
class binary_op : public Rettype e^zHw^js  
  { opXDm\  
    Left l; "e@n:N!  
Right r; 7{4w 2)  
public : iA9 E^  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} nWk e#{[  
~T% Ui#Gc  
template < typename T > H;QA@tF>5  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const Ls1B \Aw_  
      { _B3zRO  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); TKo<~?  
    } #ra*f~G  
+Juh:1H  
    template < typename T1, typename T2 > Hs$'0:  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ~q 7;8<U  
      { q4/909x=  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); UA0F):  
    } gGEIK0\{  
} ; eeW`JG-E  
uaaf9SL?  
J#''q"rZ  
很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮 QjJfE<h  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 Z5$fE7ba+  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) {rDq_^  
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。 Lc|{aN  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! P 6.!3%y  
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。。。 TcJ$[  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 6J\fF tB@V  
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) >La><.z~  
下面是修改过的unary_op q(Hip<6p  
5]d{6Nc3P  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > )S*1C@  
class unary_op <: :VCA%  
  { $Asr`Q1i   
Left l; g5Hr7K m  
  /OG zt  
public : R&*@@F-dx  
{n&Uf{  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} k3>YBf`fC  
W:vr@e6  
template < typename T > FY4T(4#  
  struct result_1 8Q=ZH=SQK  
  { : y1Bt+Fp  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; '1-maM\r  
} ; =ewyQ  
:IZ"D40m"  
template < typename T1, typename T2 > JYJU&u  
  struct result_2 &I/qG`W  
  { 2.nE k  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; <*wM=aq  
} ; 8{ gXToK  
psUE!~9,  
template < typename T1, typename T2 > nZ E)_  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const /8c&Axuv  
  { - {{[cT I  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); X#`dWNrN  
} C?o6(p"b  
)+EN$*H  
template < typename T > |>+uw|LtZ  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const E oe}l   
  { u R:rO^  
  return OpClass::execute(lt(t)); ]C!?HQ{bsf  
} z:}nBCmLV  
z_&P?+"Df  
} ; u-:Ic.ZV  
'SV7$,mK@  
 "r$/  
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 )];aIA$  
好啦,现在才真正完美了。 tJ'iX>9I  
现在在picker里面就可以这么添加了: snC/H G7  
FnE6?~xa  
template < typename Right > G3a7`CD  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const s`;f2B/|  
  { +~35G:&:  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); jatr/  
} 5k$vlC#[H  
有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。 v* ~3Z1  
suVmg-d  
FFvCi@oT  
*x(Jq?5O7X  
>2lwWXA  
十. bind pj8azFZ  
既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。 g7n "  
先来分析一下一段例子 ?fK1  
BC77<R!E)  
rQr!R$t/[  
int foo( int x, int y) { return x - y;} ,Eu?JH&}u  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 U(,.D}PG  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 :_HF j.JW  
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。 7lA:)a_!]  
我们来写个简单的。 `hUHel;6  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: *C2R`gpBI  
对于函数对象类的版本: {HrZ4xQnpV  
d5!!Ut  
template < typename Func > J ^ G  
struct functor_trait Apfnx7Fv  
  { ;Gd~YGW^#  
typedef typename Func::result_type result_type; [po "To  
} ; "pvH0"Q*  
对于无参数函数的版本: #g9ZX16}  
|He=LQ }0  
template < typename Ret > "rNL `P7  
struct functor_trait < Ret ( * )() > SSA W52xC  
  { Z :nbZHByh  
typedef Ret result_type; $k%Z$NSN=  
} ; :YO@_  
对于单参数函数的版本: sWqM?2g  
cUk*C  
template < typename Ret, typename V1 > ^4pto$#@O:  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > .F2 :!h$  
  { /,tAoa~FA  
typedef Ret result_type; (S /F)?  
} ; 6Q Zp@  
对于双参数函数的版本: ^}$O|t  
5?u}#zO  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > |yY`s6Uq  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > NNkP\oh\  
  { KoBW}x9Jp  
typedef Ret result_type; DuF"*R~et  
} ; {hdPhL  
等等。。。 ~Xv=9@,h  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy `dW]4>`O  
w0J|u'H  
template < typename Func > \ |!\V  
struct func_return K$[$4 dX]  
  { U[\Vj_?(I  
template < typename T > z5 m>H;P  
  struct result_1 wkb$^mU  
  { A9:NKY{z  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; {/8Q)2*>0  
} ; {eT.SO  
I 3$dVls}  
template < typename T1, typename T2 > TO#Pz.)>B6  
  struct result_2 .~D>5 JnEk  
  { QlZ@ To  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; ^ c%N/V \  
} ; T.:+3:8|F  
} ; B80aw>M  
e %O0hE  
k$i'v:c|:i  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 WF2-$`x  
~r*P]*51x  
template < typename Func, typename aPicker > dcfe_EuT  
class binder_1 nsuX*C7  
  { xge7r3i  
Func fn; L 3XB"A#  
aPicker pk; U5r}6D!)  
public : c j$6  
}}{Yw  
template < typename T > ; H0{CkH  
  struct result_1 ko\):DN  
  { 5Av=3[kh"%  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; :k=mzO<&  
} ; Y] g?2N=E  
G4-z3e,crr  
template < typename T1, typename T2 > ,xi({{L*  
  struct result_2 AC- )BM';  
  { ]0j9>s2|Z  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; Z;DCI-Wg  
} ; E/b"RUv}h  
Gh( A%x)  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} t ?eH'*>  
@%ECj)u`O  
template < typename T > gzn^#3b  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const K\?]$dK5  
  { DBH#)4do@  
  return fn(pk(t)); &#{dWObh  
} r6.d s^  
template < typename T1, typename T2 > ~/#1G.H  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 2DDsWJ;  
  { \?fIt?  
  return fn(pk(t1, t2)); } p:%[  
} %&<LNEiUN  
} ; (P|pRVO  
!nf-}z e{  
t+Bf#:  
一目了然不是么? 8?FueAM'  
最后实现bind GZ#aj|  
]$iqa"{  
3lxc4@Zmd  
template < typename Func, typename aPicker > L"+$Wc[|  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) 2f:^S/.A  
  { 0Q9T3X  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); )xU-;z0"~  
} 6;b9swmh  
XP?rOOn  
2个以上参数的bind可以同理实现。 ssQ BSbx  
另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。 2\<.0  
'Prxocxq  
十一. phoenix Ri*3ySyb  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: 2[yBD-":  
}FqA ppr  
for_each(v.begin(), v.end(), ){;02^tX  
( <yUstz,Xu^  
do_ LV{Q,DrP  
[ 'fd1Pj9~$  
  cout << _1 <<   " , " aptY6lGv-|  
] G=9d&N  
.while_( -- _1), uKr1Z2  
cout << var( " \n " ) SI:ifR&T  
) 2][DZl  
); &"Ux6mF-"  
:;]Oc  
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: P\2M[Gu(Q  
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 #;KsJb)N.  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 ;t#]2<d*  
那么我们就照着这个思路来实现吧: LJlZ^kh  
aBuoHdg;  
V&{MQWy  
template < typename Cond, typename Actor > S_(d9GK<  
class do_while KFRw67^  
  { (]2H7X:b  
Cond cd; kma?v B  
Actor act; coE&24,0  
public : .x83Ah`  
template < typename T > B^ 7eoW  
  struct result_1 CB\{!  
  { z`@^5_  
  typedef int result_type; 7E$&2U^Js  
} ; iP@6hG`:  
iPG0o %  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} *~XA'Vw!  
Kb ;dKQ  
template < typename T > /7c~nBU  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const bzpFbfb  
  { m!n/U-^  
  do W~n.Xeu{C  
    { )$GIN/i  
  act(t); 5N$E()m$  
  } yBpk$  
  while (cd(t)); eU+ {*YJg  
  return   0 ; 4vnUN  
} I,@r5tK o  
} ; F0Jx(  
ChrY"  
OTWkUB{  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). KxGX\   
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。 \ gwXH  
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。 J97R0  
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。 koG{ |elgB  
下面就是产生这个functor的类: ]$-cMX  
8TV;Rtl  
ed 59B)?l  
template < typename Actor > Q[n\R@  
class do_while_actor 3Mjj' 5KH!  
  { ~`8hwR1&z  
Actor act; yc;3Id5?>  
public : gO?44^hMe  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} @LE[ac  
f7urJ'!V  
template < typename Cond > X?r48l??  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; cV K7  
} ; l(W[_ D  
4Aes#{R3v  
,Dmc2D  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 ]:]H:U]p  
最后,是那个do_ +]xFoH  
%hS|68pN6  
e'*HS7g  
class do_while_invoker Y qdWctUY  
  { jjs&`Fy,  
public : G`h+l<  
template < typename Actor > yGBQ0o7E  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const x+5p1sv6  
  { o?Nu:&yE  
  return do_while_actor < Actor > (act); +Lm4kA+aE5  
} 'Ye v} QM  
} do_; `|O yRU"EK  
P@}Pk  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? GV|9H]_,I  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 }ucIH@U{  
最后来说说怎么处理break和continue n^(A=G  
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。 km5~Gc}  
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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