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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda X(;W Y^i!  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 l(Uwci  
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, u y13SkW  
fjqd16{Q  
gq.l=xS  
2zkO s:  
  class filler m :2A[H+  
  { cJ'OqV F  
public : I(qFIV+H R  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} R-Gg= l5  
} ; d M;v39  
4 udW 6U  
rouaT  
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: =A_fL{ SM  
!{b4+!@p  
n"Wlfd0  
|+Tq[5&R  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); Am"&ApK  
PeJIa %iE  
Cq}E5M  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 :c9 H2  
sV]I]DR  
rw[Ioyr-  
mpd?F 'V  
二. 战前分析 a" L9jrVrw  
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。 gvFCsVv<{  
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 cT nC  
)h0b}HMW)  
*eMMfxFl  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); /])P{"v$^  
  /* --------------------------------------------- */ YVPLHwh/5  
vector < int *> vp( 10 ); /z: mi  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); H`rd bE  
/* --------------------------------------------- */ plM:7#eA  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); ?$VkMu$2k  
/* --------------------------------------------- */ KY\=D 2m  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); <,y> W!  
  /* --------------------------------------------- */ _IWLC{%V  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); sGc.;":  
/* --------------------------------------------- */ @I#uv|=N  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); a`>H69(bU  
R$;TX^r'o&  
\r"gqv)^  
e(Rbq8D  
看了之后,我们可以思考一些问题: U_WO<uhC  
1._1, _2是什么? WWATG=  
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。 L2OR<3*|Av  
2._1 = 1是在做什么? /y(0GP4A  
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。 *q+X ?3  
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。 I+ Y{_yw"f  
],Yy)<e.  
|qBcE  
三. 动工 >T-4!ZvS\j  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: dg_w$#  
}b/P\1#z  
W6B"QbHYz  
zE~Xx p  
template < typename T > x_r*<?OZ  
class assignment #/{3qPN?@  
  { x,ZF+vE  
T value; Hz)i.AA 4  
public : Xt +9z  
assignment( const T & v) : value(v) {} M=3gV?N  
template < typename T2 > 2f62 0   
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } bc3`x1)\^  
} ; +wf9!_'  
[bRE=Zr$Ry  
# 1dg%  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 :Qh rh(i  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment );kD0FO1|  
U_ l9CZ  
NpaS2q-d  
ESYF4-d+  
  class holder Qj*.Z4ue  
  { Dp!91NgB p  
public : :q?#$?  
template < typename T > x0WinLQ  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const ZvMU3])u  
  { N$x&k$w R  
  return assignment < T > (t); EC 1|$Co  
} s^K2,D]P  
} ; ;lvcg)}l  
xiDgQTDz  
MX8|;t  
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: Hf\sF(, (  
K/K-u  
  static holder _1; Fj]06~u  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 b $J S|  
bwH[rT!n  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); CH&{x7$he  
而不用手动写一个函数对象。 .Z  67  
Fxc_s/^=t  
O9ps?{g  
n:P:im?,y*  
四. 问题分析 &lLfVa-l  
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。 3%5a&b  
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。 v"W*@7<`S  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 M/dgW` c  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 f&mi nBU  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 <r.QS[:h  
yDwh]t  
五. 问题1:一致性 7HBf^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?| W(R~K -  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 ^9:`D@Z+  
.<F46?HS  
struct holder bXOKC  
  { O ~6%Iz`  
  // ]i@73h YT  
  template < typename T > PPr Pj^%z=  
T &   operator ()( const T & r) const  d]`6N  
  { |w}j!}u  
  return (T & )r; LwK]fFtu  
} H8FvI"J  
} ;  o+'|j#P  
VMRfDaO9  
这样的话assignment也必须相应改动: d \l{tmte  
9<.O=-1~  
template < typename Left, typename Right >  3Iv^  
class assignment .R)P |@z L  
  { H3<tsK=:  
Left l; W Su6chz)  
Right r; i[IFD]Xy!j  
public : -smN}*3[  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} zR?R,k)m  
template < typename T2 > A-T-4I  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } qBX_v5pvVA  
} ; t4_yp_  
6/mz., g2  
同时,holder的operator=也需要改动: aC\f;&P >  
['=O>YY  
template < typename T > 0BlEt1e2T  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const LJ/He[r|[  
  { pqb'L]  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); $qQYxx@  
} {x_.QWe5  
(4cdkL  
好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。 FT- .gi0  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 ey DV911  
UrizZ 5a  
return l(rhs) = r; MONX&$  
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。 <J&S[`U!  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: sX%n`L  
pD%(Y^h?  
template < typename Tp > [! $N Tt_  
class constant_t **hQb$  
  { Kq3c Kp4  
  const Tp t; ca_mift  
public : 8@m$(I +  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} ,*XB11P  
template < typename T > 1l$Ei,9  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const d2`g,~d  
  { \sAaVdZJH(  
  return t; q,,  
} U|} ?{x  
} ; O:wG/et  
o6[.$C  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 ~(^P(  
下面就可以修改holder的operator=了 Food<(!.>  
Lb/GL\J)  
template < typename T > Gaix6@X6'  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const oFWb.t9<  
  { 1#A$&'&\J;  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); @L3XBV2  
} )!"fUz$  
AoS7B:T;!  
同时也要修改assignment的operator() )\akIA  
_? gCOr  
template < typename T2 > ljKIxSvCFp  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } a `R%\@1  
现在代码看起来就很一致了。 L.HeBeO  
_ox+5?>  
六. 问题2:链式操作 j7~FR{: j  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 FH~:&;  
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。 h[mT4 e3c  
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。 v-{g  
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。 o!M8V ^vW  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct 9d drtJ]  
k;l3^kTy  
template < typename T > 6X \g7bg  
struct result_1 KNVu[P)rv  
  { G *CPj^O  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; mJSfn"b}K  
} ; ^jL '*&l  
f>N DtG.6  
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`&zQQ6F'  
;k<dp7^  
template < typename T > ^D+J k8  
struct   ref \ 2\{c1df  
  { n#(pT3&  
typedef T & reference; R_!.vGhkN  
} ; Xh9QfT,  
template < typename T > /I%z7f91O  
struct   ref < T &> 3Ua?^2l  
  { HlGSt$woX  
typedef T & reference; -o ).<&#  
} ; qe0D[L  
W XQ@kQD  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: *1)>He$qL  
!}&|a~U@`k  
template < typename T > PYkhY;*  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const +9_Y0<C  
  { S_ATsG*(  
  return l(t) = r(t); =X$ieXq|  
} y4^u&0}0$  
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。 /R# zu_i  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 DR#" 3  
hG1:E:}  
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 /_C2O"h  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: Q0U~s\<  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 wI.aV>  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 &LLU@|  
最后的布局是: |2(q9j  
                Add Rlq7.2cP  
              /   \ Sc<dxY@w7-  
            Divide   5 zm_8a!.  
            /   \ xT HD_?d  
          _1     3 WTSh#L  
似乎一切都解决了?不。 -C=0Pg]ga  
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。 0Hnj<|HL  
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。 &W<7!U:2m  
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: )x.%PUA  
pKSCC"i&j  
template < typename Right > W`>|OiuF  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const u$nzpw0=H  
Right & rt) const l<=;IMWd  
  { o@meogkL  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); O. * 0;5  
} e" v%m 'G  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 !<[+u  
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。 mqSVd^  
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。 L}Z.FqJ  
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。 ]2AOW}=  
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。 ~1G^IZ6  
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? ]!hjKu"  
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: 'xW=qboOp  
}Fe~XO`  
template < class Action > 'E| %l!xO  
class picker : public Action  !:( +#  
  { {cK<iQJ  
public : )V1XL   
picker( const Action & act) : Action(act) {} OSu&vFKz  
  // all the operator overloaded q;{(o2g  
} ; V?mP7  
|x}TpM;ni  
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。 ghQ B  
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: [ 8Ohg  
]ch=@IV  
template < typename Right > 6)INr,d  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const zJDHDr  
  { P{Nvt/%  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); wE .H:q4&  
} HE}0_x.  
pW]j.JM  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > JVAyiNIH>M  
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。 mWviWHK  
1?'4%>kp  
template < typename T >   struct picker_maker /~LE1^1&U  
  { ,np=m17  
typedef picker < constant_t < T >   > result; /|EdpHx0  
} ; Nd(,oXa~  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > _}[ Du/c  
  { gM96RY  
typedef picker < T > result; t{})6  
} ; jcCAXk055  
( 5LCy?-6  
下面总的结构就有了: PT>b%7Of  
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。 1_Yx]%g<  
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。 eMGJx"a  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 >}SEU-7&\  
至此链式操作完美实现。 f3UCELJ  
!vz'zy)7  
LnR>!0:c  
七. 问题3 Du_5iuMh  
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。 M=,pn+}y>  
IMM;LC%rD9  
template < typename T1, typename T2 > +wi=IrRr  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 0["93n}r  
  { 3kxo1eb  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); D||0c"E  
} Nm)3   
 ~,lt^@a  
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: '_v~+  
e-dkvPr  
template < typename T1, typename T2 > @.;+WQE  
struct result_2 F5?S8=i  
  { p]aEC+q  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; c7mKE`  
} ; /pMOinuO  
:jTSO d[r  
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? >axeUd+@i  
这个差事就留给了holder自己。 ZTR9e\F  
    M5#wz0  
}Uy QGRZ=  
template < int Order > '/O:@P5qY  
class holder; 8maWF.xq  
template <> snaAn?I4  
class holder < 1 > CX]1I|T5  
  { Q}#Je.;  
public : ny-:%A  
template < typename T > >)M{^  
  struct result_1 e:O,$R#g  
  { ]\*^G@HA2  
  typedef T & result; 0B.Gt&O al  
} ; vF^d40gV  
template < typename T1, typename T2 > ?V6,>e_+  
  struct result_2 v,<14w  
  { YTTyMn  
  typedef T1 & result; aAjl 58  
} ; XIwJhsYZ'9  
template < typename T > K<P d.:  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const aHN"I  
  { bYsX?0T!p  
  return (T & )r; fo ~uI(rk  
}  l<6G Z  
template < typename T1, typename T2 > =RB {.%  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const Z- feMM  
  { xF8r+{_J)  
  return (T1 & )r1; qFmw9\Fn  
} 9q'&tU'a=c  
} ; (=j;rfvP  
{SV/AN  
template <> C hF~  
class holder < 2 > wQSan&81Q  
  { kX8C'D4 gX  
public : /p !A:8  
template < typename T > 7ws<' d7/  
  struct result_1 /h>g-zb  
  { uSfHlN4l  
  typedef T & result; G4(R/<J,BQ  
} ; }Ulxt:}   
template < typename T1, typename T2 > %jL^sA2;c+  
  struct result_2 u`'" =Y_E  
  { \V-N~_-H  
  typedef T2 & result; }a;xs};X;  
} ; ?~o`mg  
template < typename T > Mq\=pxC@  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const p#$/{;yy  
  { R,3cJ Y_%  
  return (T & )r; rI>x'0Go*  
} FJ3S  
template < typename T1, typename T2 > YPGM||  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const JV~ Dly>  
  { 1Dr&BXvf]8  
  return (T2 & )r2; %axr@o[  
} +(*HDa|  
} ; t 'eaR-  
q;68tEupR  
CV0id&Nv  
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> >。 Kn^+kHh:  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: 0x<ASfka  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: UyRy>:n  
S70#_{  
return l(i, j) = r(i, j); 1ui)Hv=h*  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) d]0:r]e  
&qbEF3p^@  
  return ( int & )i; _*AI1/>`  
  return ( int & )j; *'?ZG/ (  
最后执行i = j; }2]|*?1,  
可见,参数被正确的选择了。 %M96 m   
TnQ>v{Rx  
JSB+g;  
Z:{| ?4  
wa[L[mw  
八. 中期总结 vaeQ}F  
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: naR<  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 /5sn*,  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 4 {M   
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor 8c) eaDu  
Y#@D% a8  
)+L|<6JXA  
@V 'HX  
Z'i@;^=A  
e(s0mbJE  
九. 简化 q|ce7HnK  
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。 ^=x/:0  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 K9@.l~n  
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: & R_?6*n  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 &h/r]KrZ  
  +-*/&|^等 J'2 Yrn  
2. 返回引用。 at?I @By  
  =,各种复合赋值等 +JI,6)Ry  
3. 返回固定类型。 TyV~2pc N  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) sV#%U%un  
4. 原样返回。 'ayb`  
  operator, L]MWdD  
5. 返回解引用的类型。 ?q`i MiN  
  operator*(单目) R([zlw~B5  
6. 返回地址。 z6w'XA1_+t  
  operator&(单目) ~B[e*| d  
7. 下表访问返回类型。 -;gQy[U  
  operator[] hj1;f<' U  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 eZ:iW#YF  
  operator<<和operator>> pJFn 8&!J  
uzxwJs'fz  
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。 ,Mw93Kp Va  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: 4Wgzp51Aq!  
pT=^o  
template < typename Left > to: ;:Goa  
struct value_return 0y|1@CS  
  { X QLP|v;"  
template < typename T > ~2>Adp  
  struct result_1 c!HGiqp  
  { 8Ze> hEG  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; ,~cK]!:>s  
} ; n#}@| "J  
v9H t~\>  
template < typename T1, typename T2 > Hx6O Dj[-  
  struct result_2 I'IFBVhaYn  
  { (LsVd2AbR  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; U~=?I)Ni  
} ; Xc NL\fl1  
} ; zx<t{e7  
K3vZ42n  
^GV'Y  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait 9wCgJ$te  
9+y&&;p  
下面我们来剥离functor中的operator() 0fstEExw  
首先operator里面的代码全是下面的形式: 3]1 ! g6  
PI L)(%X  
return l(t) op r(t) \\EX'L  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) (su7*$wV  
return op l(t) _886>^b@  
return op l(t1, t2) LS*L XC  
return l(t) op KPy)%i  
return l(t1, t2) op KRGj6g+  
return l(t)[r(t)] o,j_eheAM  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] `~\SQ EY$  
l'<&H#A;'  
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[[*:9rY|  
单目: return f(l(t), r(t)); kj|Oj+&  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); #<Y3*^~5d  
双目: return f(l(t)); [3=Y 9P:  
return f(l(t1, t2)); $-^& AKc  
下面就是f的实现,以operator/为例 gHh (QRA  
r=.@APZB  
struct meta_divide {_W8Qm`.  
  { \a0{9Xx F  
template < typename T1, typename T2 > _ LgP  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)  ]LsT  
  { 7]So=% q  
  return t1 / t2; #5y+gdN  
} y)L X?d  
} ; A/9<} m  
cl#XiyK>  
这个工作可以让宏来做: i+QVs_jW  
p".wqg*W  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ c{`!$Z'k<  
template < typename T1, typename T2 > \ MZ0cZv$v!~  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; RJ3uu NK7  
以后可以直接用 5WHqD!7u  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) C3.]dsv:  
来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数 P$Y w'3v/  
(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。。。) G \a`F'Oo  
`"'u mIz  
"Cvr("'O  
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 hG`@#9|f  
Q7`)&^ Hx  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > nT 4Ryld  
class unary_op : public Rettype V@RdvQy  
  { 2T%sHp~qt  
    Left l; 0 GFho$f  
public : /Xc9}~t6  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} g~|vmVBua  
&RuTq6)r  
template < typename T > ADxje%!1O  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const Xsn M}  
      { 4uE )*1  
      return FuncType::execute(l(t)); Y1AZ%{^0a  
    } v}5YUM0H`  
lV3k4iRH  
    template < typename T1, typename T2 > @ZYJY  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const FwKY;^`!d  
      { >sAaLR4  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); sm?b,T/  
    } ^v5]Aq~X  
} ; c9@3=6S/  
'lEIwJV$  
GM8>u O  
同样还可以申明一个binary_op %#EzZD  
| h"$  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > toj5b;+4F  
class binary_op : public Rettype qxyY2&  
  { 5Uhxl^c  
    Left l; ME)='~E  
Right r; $6ucz'  
public : Y[VXx8"p  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} ,\\=f#c=  
%y_pF?2@q  
template < typename T > &eO.h%@  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const p.MLKp-'  
      { qUg/mdv&  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); "9X(.v0ze  
    } xVI"sBUu  
p_zVrlVb  
    template < typename T1, typename T2 > b9wC:NgQx  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const *Br }U  
      { :vS/Lzk  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); !K=$Q Uq  
    } .'l3NV^{  
} ; 8t7r^[T  
[%/B"w Tt  
WU/5i 8  
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 ht+wi5b  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 39~WP$GM  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) <)J@7@!P  
那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。 :.{d,)G  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! |<1A<fU8a  
如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。 /7a3*a  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 |1<B(iB'{/  
这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan) l Ny<E!0  
下面是修改过的unary_op +,i_G?eX  
W=#jtU`:5  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > 8@6*d.+e  
class unary_op 3EA_-?  
  { .7Pp'-hK  
Left l; gA 5DEit  
  ZXbq5p_  
public : hy~KY6Ta  
O!F"w !5@  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} h-m0Ro?6  
11!4#z6w  
template < typename T > F"tM?V.|  
  struct result_1 {=Py|N \\t  
  { Idj Z2)$  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; UU#$Kt*frR  
} ; p@?(m/m$  
GIK.+kn\  
template < typename T1, typename T2 > N>@.(f&w  
  struct result_2 kWbY&]ZO  
  { u)D!RhV&  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; ,M\/[_:  
} ; 0 zjGL7  
{PL,3EBG  
template < typename T1, typename T2 > ])zpx-  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 9q^7%b,  
  { tK\$LZ  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); x ;]em9b  
} &';@CeK  
s21)*d  
template < typename T > q}&+{dN\1  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const JgldC[|7  
  { kPnuU!  
  return OpClass::execute(lt(t)); ;tZ8Sh)  
} woU3WS0  
fa/p  
} ; 1n $  
r"lh\C|  
r+MqjdXG  
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 ]mi)x6 3^  
好啦,现在才真正完美了。 1| xKb (_l  
现在在picker里面就可以这么添加了: ;FjI!V  
%bhFl,tL  
template < typename Right > * x.gPG  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const y$?O0S%F  
  { 7$:Jea  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); x=Ez hq]X  
} T"Nnl(cO_  
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。 dQAo~] B  
H4e2#]*i7  
&$pA,Gjin\  
U9//m=_  
u$1^=  
十. bind j1dz'G}hj  
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。 ^aL> /'Y#|  
先来分析一下一段例子 A)f/ww)Q  
Ozc9yy!%  
E._/PB  
int foo( int x, int y) { return x - y;} h56s~(?O  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 lp]q%P  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 Eqt>_n8  
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。 3;EBKGg|  
我们来写个简单的。 NJ!}(=1|K  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: tqOx8%  
对于函数对象类的版本: `AELe_  
hmtDw,j  
template < typename Func > 9h^TOZK)  
struct functor_trait :J6FI6  
  { %A;s 3 ]V  
typedef typename Func::result_type result_type; 5ZHO+@HiFH  
} ; :j% B(@b  
对于无参数函数的版本: !Ka~X!+\  
/ , .rUn1  
template < typename Ret >   [IW6F  
struct functor_trait < Ret ( * )() > m_>~e}2'A  
  { +8V |  
typedef Ret result_type; kX]p;C  
} ; 7#iT33(3  
对于单参数函数的版本: C)qP9uW  
\G &q[8F\  
template < typename Ret, typename V1 > 9 kS;_(DB  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > <<9Y=%C+  
  { {c:ef@'U  
typedef Ret result_type; h5m6 )0"  
} ; 3ocRq %%K  
对于双参数函数的版本: u&ozc  
2HJGp+H  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > "0l7%@z*)q  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > d`4@aoM  
  { qy~@cPT  
typedef Ret result_type; ( 0Z3Ksfj1  
} ; G@]|/kN1y  
等等。。。 lIL{*q(  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy ,V:RE y  
 Ry iS  
template < typename Func > 4\EvJg@Z.  
struct func_return 1'g{tP"d  
  { AA0zt N  
template < typename T > vE+OL8V  
  struct result_1 $;%dQ!7*  
  { Z8_Q Kw>  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; TANt*r7  
} ; 7u7 <"?v=  
#o-CG PE  
template < typename T1, typename T2 > ; +E@h=?  
  struct result_2 U?Icyn3q0  
  { HFd>UdT%  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; 4 jeUYkJUM  
} ; Pxm~2PAm  
} ; o+Kh2;$)  
;P4tqY@  
ym)`<[T  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 Z ]WA-Q6n  
ec` $2u  
template < typename Func, typename aPicker > j;b<oQH  
class binder_1 ';bovh@*  
  { pu*vFwZ  
Func fn; nob^ I5?  
aPicker pk; *!y.!v*  
public : ku}I; k |  
|+MV%QG;  
template < typename T > a,N?GxK~  
  struct result_1 |E)IJj 3  
  { +t XOP|X  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; ly] n2RK  
} ; R?Or=W)i  
KGm"-W  
template < typename T1, typename T2 > grhwPnKl  
  struct result_2 qm)KO 4  
  { (g@e=m7Q  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; k98}Jx7J)"  
} ; R]Q4+  
d>Z{TFY  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} q(yw,]h]{  
NX(.Lw}  
template < typename T > FT* o;&_QS  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ;U|^Tsuc`  
  { h?:lO3)TL=  
  return fn(pk(t)); z AxwM-`  
} q#RVi8('  
template < typename T1, typename T2 > WqC6 c&NM  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const Ek,s6B)'d  
  { f9FsZD  
  return fn(pk(t1, t2)); hsQrHs'k  
} ?eb2T`\0Q  
} ; a]465FY  
"]nbM}>  
D>O{>;y[  
一目了然不是么? uv2!][  
最后实现bind I^{PnrB  
p5~;8Q7  
swVq%]')"  
template < typename Func, typename aPicker > 96Tc:#9i  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) Dc[Qu? ]LM  
  { I$neE"wW  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); oWpy ^=D_  
} S`"M;%T  
U jC$Mi`O  
2个以上参数的bind可以同理实现。 BV&}(9z  
另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。 LTY@}o]\U  
h<9h2  
十一. phoenix h(I~HZ[K&T  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: d+|8({X]D8  
gtHk1 9  
for_each(v.begin(), v.end(), Z<|ca T]Q(  
( P$)9osr  
do_ x c-=;|s  
[ 56o?=|  
  cout << _1 <<   " , " dxkXt  k  
] &Sc}3UI/F  
.while_( -- _1), c(bh i  
cout << var( " \n " ) y= I LA  
) @Ns^?#u~   
); m4n J9<-  
xnu|?;.}!  
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: eN%Ks  
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 Y:VM 5r)  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 I/GZ  
那么我们就照着这个思路来实现吧: %f@VOSs  
C/[2?[  
OZ_'& CZ  
template < typename Cond, typename Actor > ~R)Km`t  
class do_while S[NV-)r=  
  { r&\}E+  
Cond cd; Ah &D5,3  
Actor act; COj50t/  
public : Ckvm3r\i2  
template < typename T > mB#`{|1[  
  struct result_1 ;X\>oV3#  
  { 9h$-:y3  
  typedef int result_type; >U9!KB  
} ; LIVVb"V|,  
/PIU@$DV  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} A"C%.InZ  
:f^O!^N  
template < typename T > \nx ^=4*yk  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const Xt8;Pl  
  { i<1w*yu  
  do P,~a'_w:|D  
    { qEf )TW(  
  act(t); 9GkG'  
  } s iv KXd  
  while (cd(t)); .$4DK*  
  return   0 ; 5<a)SP 0  
} GA6Z{U{XS  
} ;  tB[(o%k  
d+ih]?  
!?ayZ5G([  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). #joU}Rj|  
代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。 ,US~p_M!  
其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。 "~7| !9<  
因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。 *=S\jek  
下面就是产生这个functor的类: 4^alAq^  
PKfxL}:"8  
=o_d2 Ak  
template < typename Actor > ^=D77 jS  
class do_while_actor _ZD)#?  
  { +B_q? 6pR  
Actor act; Roy`HU ;0a  
public : rQ*'2Zf'<  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} ui70|  
nUhD41GJ  
template < typename Cond > -j]r\EVKS  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; `U!eh1*b  
} ; ED"5y  
Y#{KGVT<  
',6QL4qV/  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 <W/-[ M  
最后,是那个do_ =t&B8+6  
n1uJQt  
v2EM| Q xp  
class do_while_invoker w>H!H6Q  
  { p4Vw`i+DnH  
public : 'iMI&?8u  
template < typename Actor > ,$vc*}yI0  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const 4VaUa8 D  
  { x;Dr40wD@y  
  return do_while_actor < Actor > (act); u/ y`M]17  
} <s+=v!  
} do_; AWQwpaj-  
dm.?-u;C  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? *-_` xe  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 ):LJ {.0R  
最后来说说怎么处理break和continue IDE@{Dy  
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。 #B`"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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