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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda \hwz;V.J"  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 7EAkY`Op  
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, ;ywQk| r  
W=T}hA#`  
_:tisr{  
\;G97o  
  class filler F$Q@UVA  
  { *Q8d &$ ^  
public : &ii3Vlyzg  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} :2fz4n0{/  
} ; M(2c{TT  
}Myi0I<  
)0:@T)G  
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;A>Q`JJF  
to  
'j+J?Y^  
}~RH!Q1  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); ,4wZ/r> d  
:!f1|h  
OW12m{  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 b}[W[J}`  
Sgt@G=_o  
z;_d?S <*m  
0#mu[O  
二. 战前分析 &\0`\#R  
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。 u&>o1!c*P  
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 huau(s0um  
^r<bi%@C$  
rtz%(4aS  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); X192Lar  
  /* --------------------------------------------- */ =kspHP<k  
vector < int *> vp( 10 ); ^vmyiF  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); &r;4$7  
/* --------------------------------------------- */ Pxj ?W'|  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); 8L?35[]e  
/* --------------------------------------------- */ ? 1g<] ?  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 );  R9->.eE  
  /* --------------------------------------------- */ j/R  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); .TURS  
/* --------------------------------------------- */ B%L0g.D"  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); *}\!&Zk"  
[lsr[`SJ<  
q lL6wzq,  
TY,w3E_  
看了之后,我们可以思考一些问题: (,E.1j]ji  
1._1, _2是什么? LV&tu7c  
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。 ^6~CA  
2._1 = 1是在做什么? #GYCU!  
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。 (l.`g@(L  
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。 `bGAc&,&  
 [;D4,@A  
!5}Ibb  
三. 动工 K@6tI~un  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: C`D5``4  
uE>2 *u\  
xOjCF&W  
iaq0\d.[7  
template < typename T > cvbv\G'aT  
class assignment $b#"Rv  
  { h!f7/) |[o  
T value; j+n1k^jC  
public : 7:1c5F~M  
assignment( const T & v) : value(v) {} EY(@R2~#J  
template < typename T2 > 9 z,?DBMvc  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } <dzE5]%\  
} ; C,w$)x5kls  
\)ac,i@fy  
?EeHeN_  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 n2R{$^JxO  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment }Y5Sf"~M  
UKx91a}g  
Y XH9Q@Gn  
<BQ4x.[  
  class holder 6ZVJ2xs[%  
  { .3,s4\.kT  
public : JQ%`]=n(/  
template < typename T > iuq-M?1  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const GP uAIoBo  
  { i`Es7 }  
  return assignment < T > (t); }`yIO"{8n  
} MOyQ4<_  
} ; un[Z$moN"  
lhx6+w  
L^ VG?J  
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: <!&&Qd-d6H  
DL2gui3  
  static holder _1; ;KmSz 1A  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 POc< G^  
S@zsPzw  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); E'e#axF;  
而不用手动写一个函数对象。 Hq^sU%  
>U9*  
jd=k[Yqr  
@3{'!#/  
四. 问题分析 g!<@6\RB  
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。 .8CR \-  
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。 LZyUlz  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 >(u=/pp=:  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 A%u-6"  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 S 1|[}nYP  
j ij:}.d6  
五. 问题1:一致性 =_8  
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?| KLs%{'[7:  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 VZJs@qx:Z  
|J2R w f  
struct holder J(S.iTD  
  { CJ&0<Z}{m  
  // l.lXto.6)  
  template < typename T > V$-IRdb  
T &   operator ()( const T & r) const APuG8 <R,  
  { VVvV]rU~  
  return (T & )r; :M1S*"&:  
} G6Z2[Ej1  
} ; 4_`+&  
.-[UHO05^8  
这样的话assignment也必须相应改动: 'rU [V+  
y-{^L`%Mk  
template < typename Left, typename Right > GLt#]I"LY  
class assignment j"/i+r{"E  
  { )=;0  
Left l; on+ c*#  
Right r; BULX*eOt  
public : ^!1mChf  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} $ W(m  
template < typename T2 > zMKW@  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } 29pIO]8;  
} ; +BM(0M+  
Dq Kk9s;6_  
同时,holder的operator=也需要改动: f5Zx:g  
CfoSow-  
template < typename T > Ip( IGR"  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const S?*v p=  
  { -d6| D?}S  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); H |Z9]+h)7  
} t*82^KDU  
Ezm ~SY  
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。 .ev'd&l.  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 ^$24231^  
Io{)@H"f  
return l(rhs) = r; .3A66 O~zT  
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。 Wj/.rG&tE  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: $k V^[  
KDuM;  
template < typename Tp > ykxjT@[  
class constant_t ]0zXpMNI  
  { n!&DLB1z  
  const Tp t; k(><kuJ`3  
public : ]&qujH^Dd*  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} 2r"-X  
template < typename T > 6?Rm>+2>v  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const 'u{m37ZJ  
  { t*< .^+Vd  
  return t; *n N;!*J  
} oJUVW"X6  
} ; ,+KZn}>  
s$:F^sxb  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 ;-lk#D?n9  
下面就可以修改holder的operator=了 +L!-JrYHS4  
IR?ICXmtx  
template < typename T > Y>{K2#k  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const  RN'|./N  
  { !!b5vzyve  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); Ni'vz7j  
} $xyG0Q.  
lKrD.iYt8  
同时也要修改assignment的operator() OA_:_%a(  
LXG,IG  
template < typename T2 > )$I;)` q  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } d3+pS\&IX?  
现在代码看起来就很一致了。 xpKD 'O=T  
0"kNn5  
六. 问题2:链式操作 +iir]"8  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 ync2X{9D  
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。 vAbMU  
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。 =GTltFqI1  
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。 GNA:|x  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct :kfHILi  
gXZ.je)NM  
template < typename T > d%\ {,  
struct result_1 0R >M_|  
  { [iwn"e  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; /-b)`%Q|Y  
} ; *T*=~Y4kE  
B@Ez,u5  
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: +#}I^N  
7@$Hua,GY  
template < typename T > |Ma"B4  
struct   ref 13I 7ah  
  { &7!&]kA+  
typedef T & reference; Gmi4ffIb3  
} ; ``)ys^V  
template < typename T > j8$*$|  
struct   ref < T &> $U<so{xn%  
  { w-2p'u['Z  
typedef T & reference; ns9iTU)  
} ; Y'&A~/Adf  
`=RJ8u  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: F``$}]9KHD  
OWx YV$  
template < typename T > -LJbx<'  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const I#zrz3WU  
  { %kS+n_*  
  return l(t) = r(t); m:59f9WXA  
} :D8V*F6P  
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。 ='q:Io?T  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 2i;G3"\  
|G~LJsXW!v  
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 p [4/Nq,c  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: yjaX\Wb[z[  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 4P( Y34j  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 H-~V:OCB~  
最后的布局是: zdrCr0Rx,  
                Add 'due'|#^  
              /   \ XMd-r8yYr  
            Divide   5 N W :_)1  
            /   \ oJ\UF S  
          _1     3  ~Jrtm7  
似乎一切都解决了?不。 ]y>)es1  
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。 -Mx"ox  
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。 !Low%rP  
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: r5h}o)J  
$NC1>83  
template < typename Right > X}Bo[YoY$  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const iY1%"x  
Right & rt) const @cA`del  
  {  d!5C$C/x  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); U8KB @E  
} ATp7:Q  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 w>>)3:Ytd  
XXX指的是原来的functor的类型,picker_maker<T>是一个类型变换的trait,如果T是一个常量,那么他会返回constant_t<T>,否则返回T本身。 dR<sBYo  
因此如果该函数声明在assignment的内部,那么就实现了连等,如果声明在的dereference(解引用)的内部,就允许(*A = B)的行为发生。 EYtf>D  
最后,如何把这些函数塞到各个functor的声明里边呢?当然可以用宏,但是。。。大家都知道这样不好。 w$WN` =  
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。 9"Oz-!Y4  
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? lG/M%i  
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: G.OAzA13!t  
NBuibL  
template < class Action > 1{i)7 :Y  
class picker : public Action Kv^ez%I  
  { CpNnywDRwU  
public : ,f8<s-y4Sg  
picker( const Action & act) : Action(act) {} ]ppi962Z  
  // all the operator overloaded +dw$IMwb  
} ; \Z-T)7S  
r63_|~JVB<  
Picker<T>继承自T,唯一的作用就是给T添加上了各种操作符的重载函数。 55MrsiW  
现在所有参与行动的functor都要套上一层picker, _1被声明为 picker<holder>, 并且holder中所重载的操作符除了operator()之外全部被移到了picker内。而picker中的操作符重载的返回的functor也必须套上一个picker: _\hZX|:]  
")'o5V  
template < typename Right > YhYcqE8  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const 0OO$(R*  
  { mr dG- t(k  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); +b"RZ:tKp  
} r|wB& PGW  
Q?-HU,RBO  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > +ntrp='7O7  
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。 P9= L?t.  
PXqLK3AE  
template < typename T >   struct picker_maker 3^AycwNBA  
  { eL3HX _2(  
typedef picker < constant_t < T >   > result; 7cV9xIe^  
} ; 2?9 FFlX  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > 0g}+%5]yg  
  { 64;F g/t  
typedef picker < T > result; L1A0->t  
} ; ?muI8b  
MG)wVS<d_  
下面总的结构就有了: 1ThONrxu  
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。 GxE"q-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。 J0CEZ  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 ):OGhWq  
至此链式操作完美实现。 NSH20$A<  
}_93}e  
B?`n@/  
七. 问题3 dR~4*59Bg  
如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。 qplz !=  
}1E'a>^|  
template < typename T1, typename T2 > Rj 2N+59rg  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 4lhoA  
  { SQ!wq  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); ^Yz.,!B[  
} 5[l9`Cn&A  
gZ%wm Y  
很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2: ,_;+H*H>"  
iJ.P&T9  
template < typename T1, typename T2 > `X[L62D  
struct result_2 m8'B7|s  
  { n!=%MgF'*p  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; PhF.\W b  
} ; ReE-I/n8f  
zK`fX  
显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢? 4np,"^c  
这个差事就留给了holder自己。 XOgl> 1O  
    V^fSrW]  
pwo5Ij,~q  
template < int Order > ?&#z3c$}  
class holder; -;pZC}Nd3  
template <> a)J3=Z-  
class holder < 1 > #v!(uuq,  
  { v Yt-Nx  
public : "{>I5<:t  
template < typename T > N!Dc\d=8q]  
  struct result_1 &2IrST{d:V  
  { G{$(t\>8  
  typedef T & result; :K&>  
} ; @8WG  
template < typename T1, typename T2 > i(DoAfYf/q  
  struct result_2 <cu? g  
  { Q79& Q04XN  
  typedef T1 & result; \Y.&G,?  
} ; %qA@)u53  
template < typename T > C"l_78  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const "q@OM f  
  { lr SdFJ%  
  return (T & )r; {TT@Mkz_QC  
} !u~h.DrvZ  
template < typename T1, typename T2 > p ;E zmz  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const v~^c-]4I  
  { ?^]29p_  
  return (T1 & )r1; YT!QY@qw  
} SN2X{Q|*  
} ; S~jl%]  
ga0>J_  
template <> 7^$PauAv  
class holder < 2 > 2>~{.4PI  
  { = 7U^pT  
public : w?_y;&sbR  
template < typename T > tY$ .(2Ua  
  struct result_1 "0x"X w#I  
  { VB6EM|bphl  
  typedef T & result; `:WVp~fn  
} ; n{vp&  
template < typename T1, typename T2 > xb#M{EE-.  
  struct result_2 48X;'b,h  
  { weQC9e~d{-  
  typedef T2 & result; I)$`@.  
} ; e='bc7$  
template < typename T > lK;/97Ze  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const  V[D[MZ  
  { gQy {OU  
  return (T & )r; x`N _tWZ  
} jR~2mf!h*e  
template < typename T1, typename T2 > S"?py=7  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const QuFcc}{<]  
  { 'G1~\CT  
  return (T2 & )r2; nLK%5C  
} jxA`RSY  
} ; O8BxXa@5  
<3\t J  
$47cKit|k:  
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> >。 \(UEjlo  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: GCx1lm  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: Jp)>Wd  
n]&/?6}  
return l(i, j) = r(i, j); ow:}NI  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) F@Bh>Vb  
d;(&_;  
  return ( int & )i; s_Y1rD*B  
  return ( int & )j; `jY*0{  
最后执行i = j; :UjHP}s  
可见,参数被正确的选择了。 9G(.=aOj,  
Hb&-pR@e\?  
`_{'qqRhe  
sW%U3,j  
P;jl!o$  
八. 中期总结 E<]l]?  
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: ?>47!):-*  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 #"|Y"#@k  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 0ZQ|W%tS  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor y7M"Dr%t^  
`5}XmSJ?5  
12)~PIaF  
ju8mO&  
=x "N0p  
2!QS&i  
九. 简化 ?_9cFo59:  
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。 /|] %0B  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 :CEhc7gU  
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: >W 2Z]V  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 G hH0-g{-  
  +-*/&|^等 e* gCc7zz  
2. 返回引用。 9TGjcZ1S'  
  =,各种复合赋值等 Qxj &IX  
3. 返回固定类型。 u?[P@_i<  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) n y6-_mA]  
4. 原样返回。 *au&ODa  
  operator, FY"!%)TV  
5. 返回解引用的类型。 v ?@Ys+V  
  operator*(单目) H?8uy_Sc  
6. 返回地址。 "Yw-1h`fR  
  operator&(单目) pE >~F  
7. 下表访问返回类型。 T 1m097  
  operator[] !Dp4uE:Pq  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 YIs(Q  
  operator<<和operator>> Qg  
btb-MSkO  
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。 V.J[Uwf  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: d#7 z N  
MNip;S_j  
template < typename Left > i}Ea>bi{N  
struct value_return %)_R>.>  
  { Pz3jc|Ga  
template < typename T > :,<e  
  struct result_1 V/i&8UMw  
  { -)@DH;[tb  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; 7SYU^GD  
} ; *g&[?y`UC  
?bbu^;2*f  
template < typename T1, typename T2 > ?b, eZ+t  
  struct result_2 6 )eO%M`  
  { &,Dh*)k  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; eG26m_S=  
} ; M`HXUA4  
} ; J'tc5Ip!}V  
c>d+q9M  
`.nkC_d  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait jeMh  
#: L|-_=a  
下面我们来剥离functor中的operator() '7[{ISBXU  
首先operator里面的代码全是下面的形式: En 3Q%  
Fc>W]1  
return l(t) op r(t) :av6*&+  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) c_a*{L|c  
return op l(t) Bn*D<<{T  
return op l(t1, t2) `/ix[:}m^  
return l(t) op P7d" E  
return l(t1, t2) op 4lC:svF  
return l(t)[r(t)] Q/4g)(~J  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] q.i@Lvu#  
LoUi Yf  
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: C)`ZI8  
单目: return f(l(t), r(t)); |mV*HdqU  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); OtJYr1:y_  
双目: return f(l(t)); ;hNn F&l  
return f(l(t1, t2)); k7)H %31;  
下面就是f的实现,以operator/为例 R{)Sv| +`  
Y cE:KRy  
struct meta_divide X4*{CM  
  { 7 }(LO^,A  
template < typename T1, typename T2 > > taT;[Oa  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) Z 2Fm=88  
  { %b'ic  
  return t1 / t2; ohusL9D  
} 2H fP$.  
} ; <QT u"i  
,6PV"E)_  
这个工作可以让宏来做: Y TxUKE:  
Rj9ME,u  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ 0wXfu"E{  
template < typename T1, typename T2 > \ ^Qz8`1`;Z  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; a9Lf_/w{&  
以后可以直接用 `7}6  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) ?rXh x{vD  
来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数 3(%hHM7DM  
(ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。) !cT#G  
N5csq(  
YFOK%7K  
下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体 -QCo]:cp  
Z'<=06  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > ^*'|(Cv  
class unary_op : public Rettype j#y_#  
  { ?I)-ez  
    Left l; ~|@aV:k  
public : gt6*x=RCrQ  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} |ap{+ xh  
)ruC_)  
template < typename T > r|cl6s!P  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const U#1T HO`  
      { `zRgP#  
      return FuncType::execute(l(t)); VkhZt7]K}B  
    } u*{hXR-"  
+jO1?:Lr  
    template < typename T1, typename T2 > B`<(qPD  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const -\\}K\*MJ  
      { 7J./SBhB  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); |f'U_nE#R/  
    } neJNMdv@T  
} ; g}|a-  
fGb(=l  
IV_u f  
同样还可以申明一个binary_op 8qp!S1Qnv  
h1G]w/.ws  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > Y }'C'PR  
class binary_op : public Rettype }b2U o&][  
  { -w=rNlj  
    Left l; *_b4j.)ax,  
Right r; b* qkox;j  
public : %~J90a  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} g$kK)z  
IV;juFw}G  
template < typename T > :ZL;wtT  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const \`jFy[(Pa'  
      { #nX0xV5=  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); _)p@;vGV  
    } !V$nU8p|  
s ,\w00-:  
    template < typename T1, typename T2 > Hs~M!eK  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const _A kc7"  
      { ,ZV<o!\  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); _s (0P*  
    } 4O9HoX#-?  
} ; 7xB#)o53  
QE)I7(  
T,Cq;|g5E  
很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮 =t<!W  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 -aLBj?N c[  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) HI#}M|4n  
那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。 6g29!F`y  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中!  Us k@{  
如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。 mLPQ5`_  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 qD7(+a  
这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan) (' /S~  
下面是修改过的unary_op djqSW9  
c%>t(ce`Tl  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > h eZJ(mR  
class unary_op jWiZ!dtUZ  
  { ,;;M69c[ x  
Left l; 7 ;|jq39  
  6#7f^uIK  
public : 1Ls@|   
ly%$>BRU  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} g10$pf+L  
<tuh%k  
template < typename T > ].pz  
  struct result_1 bPC {4l  
  { [{6]iJ  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; \r^=W=  
} ; Sq%BfP)a(  
35) ]R`f  
template < typename T1, typename T2 > dwv xV$Nt  
  struct result_2 #p&iH9c_  
  { u3Z*hs)Z%  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; 6vro:`R ?  
} ; ruS/Yh  
})T}e7>T  
template < typename T1, typename T2 > .sAcnf"  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const qnyFRPC  
  { Se*ZQtwE  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); i pjl[  
} LT!.M m  
-5>K pgXo\  
template < typename T > PDREwBX  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const +Nv&Qu%  
  { &.an-  
  return OpClass::execute(lt(t)); gEIjG  
} Cq !VMl>hP  
8II-'%S6q  
} ; -0YS$v%au>  
-9}]J\  
~ bL(mq  
该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug 8?W\kf$  
好啦,现在才真正完美了。 !9356) cV  
现在在picker里面就可以这么添加了: 6aK'%K  
!ceuljd]  
template < typename Right > LDBxw  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const [ 8N1tZ{`  
  { "}*P9-%  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt);  ,@R~y  
} ?CAP8_  
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。 Jh{(xGA  
^TVica  
#E5Sc\,  
x@m"[u  
;Y?7|G97*S  
十. bind {(o\G"\<XY  
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。 R)WvU4+U  
先来分析一下一段例子 Dgj`_yd  
}%| (G[  
yb*SD!  
int foo( int x, int y) { return x - y;} 7 '2E-#^  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 zc'!a"  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 pTOS}A[dh  
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。 1N x%uz  
我们来写个简单的。 9j49#wG0"B  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: $f_;>f2N  
对于函数对象类的版本: *hF5cM[  
McNj TD  
template < typename Func > vs{i2!^  
struct functor_trait RxAWX?9Z  
  {  &e7yX  
typedef typename Func::result_type result_type; D4}WJMQ7s  
} ;  %3KWc-  
对于无参数函数的版本: 1'"o; a]k/  
 L/%3_,  
template < typename Ret > ~4=4Ks0  
struct functor_trait < Ret ( * )() > -869$  
  { _{_LTy%[  
typedef Ret result_type; nFzhj%Pt;  
} ; Up`$U~%-  
对于单参数函数的版本: 8n?P'iM  
4sSQ nK  
template < typename Ret, typename V1 > !Lb9KDk  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > Kk!D|NKLC  
  { r444s8Y  
typedef Ret result_type; J *.Nf)i  
} ;  kej@,8  
对于双参数函数的版本: .P# c/SQp  
``1#^ `  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > P{)&#HXUVb  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > 5f=e JDo=x  
  { %~4R)bsJ'  
typedef Ret result_type; 7xVI,\qV  
} ; bo$xonV@y  
等等。。。 b}9K"GT  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy Xleoh2&M  
:)q/8 0@  
template < typename Func > ykRKZYfsw(  
struct func_return 4^w>An6  
  { RB\>$D  
template < typename T > bG^E]a/D  
  struct result_1 Cm JI"   
  { mz+>rc  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; xaoaZ3Ko  
} ; A>%fE 6FY  
H[*.Jd  
template < typename T1, typename T2 > . m7iXd{  
  struct result_2 )cUc}Avg}  
  { bNFX+GA/  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; &Km?(%?  
} ; c<A@Op"A  
} ; \qUmdN{FU  
6^mO<nB   
HMgZ& v  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 Q6MDhv,  
_R8)%<E  
template < typename Func, typename aPicker > :&2RV_$>=  
class binder_1 .o:Pe2C  
  { u&STGc[  
Func fn; ~Msee+ZZ :  
aPicker pk; rP2^D[uM.  
public : MGX,JW>L  
(+@3Dr5o0}  
template < typename T > UrH^T;#  
  struct result_1 *B)>5r  
  { &%f y  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; g5V9fnb!d  
} ; ;g^QH r  
?.v!RdM+  
template < typename T1, typename T2 > X~P0Q  
  struct result_2 [k@D}p x  
  { Gw~^6(Qu  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; J^ P/2a#a  
} ; cP$b>3O  
G&/}P$  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} n2Dnpe:  
O(~`fN?n  
template < typename T > Q'*-gg&)  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const (FH4\'t)  
  { F!|Z_6\tv:  
  return fn(pk(t)); uEVRk9nb  
} ?5$\8gZ  
template < typename T1, typename T2 > &ad9VB7  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const me1ac\  
  { p % 3B^  
  return fn(pk(t1, t2)); %ghQ#dZ]&  
} ^5 F-7R8Q  
} ; {KeHqM}e  
EK@yzJ%  
KP _=#KD  
一目了然不是么? +@Fy) {C7  
最后实现bind }!Qo wG   
.3{S6#  
d+fmVM?p  
template < typename Func, typename aPicker > 70lb6A  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) -66|Y  
  { #T#&qo#  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); z.e%AcX  
} 1 YMaUyL 1  
S N?jxQ  
2个以上参数的bind可以同理实现。 Tl8S|Rg  
另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。 e1~C>  
wy&VClT  
十一. phoenix o7/_a/  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧:  7 g  
m?;)C~[  
for_each(v.begin(), v.end(), o%M~Q<wf  
( baR{   
do_ %+gze|J  
[ H",yVD  
  cout << _1 <<   " , " 73Mh65  
] r$k *:A$%  
.while_( -- _1), o$d; Y2K  
cout << var( " \n " ) F8_pwJUpf-  
) P%' bSx1  
); "!E(= W?  
fR6ot#b  
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: :Q+ rEjw+  
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 9VV  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 H$(%FWzQ%  
那么我们就照着这个思路来实现吧: "}7K>|a  
kVkV~  
>5/dmHPc  
template < typename Cond, typename Actor > o[+1O  
class do_while v :6`(5  
  { $'L(}gNv5  
Cond cd; [%P_ Y/  
Actor act; 4%\L8:  
public : D*vrQ9&# 8  
template < typename T > p'KU!I }  
  struct result_1 <%>Q$b5  
  { [NeOd77y  
  typedef int result_type; Y&Pi`E9=  
} ; ``w,CP ?  
C~'}RM  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} T*k K-@.i  
+wD--24!(  
template < typename T > DI!NP;E  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const Yi7`iC  
  { b'M g  
  do d";+8S  
    { cFGP3Q4{  
  act(t); !uO|1b  
  } Ywr^uy1V,/  
  while (cd(t)); t.lm`=  
  return   0 ; J24UUZ9&$  
} H&mw!=FV0  
} ; ReZ|q5*  
J^n(WnM*F  
J%j#gyTU  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). 0@*rp7   
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。 ThJLaNS  
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。 4xtbP\=   
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。 }k\a~<'X  
下面就是产生这个functor的类: U>:CX XHRt  
`U2Z(9le  
#jA|04w  
template < typename Actor > |5e/.T$  
class do_while_actor -$dnUXFsj[  
  { NZ7a^xT_)  
Actor act; `+1*)bYxU  
public : S@N&W&W#~  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} 3|9) A+,#  
=;dupz\7  
template < typename Cond > {s=QwZdR  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; aina6@S  
} ; &IXr*I  
sKn>K/4JZ  
JY9Hqf  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 e#FaK^V  
最后,是那个do_ sw{EV0&>m  
`5[VO  
^L]+e  
class do_while_invoker ?v8RY,Q30  
  { ~}8 3\LI}  
public : 9zi/z_G  
template < typename Actor > <MT_zET  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const Zp- Av8  
  { g 4Vt"2|  
  return do_while_actor < Actor > (act); 1swh7  
} /~J#c=  
} do_; I0m/   
9OF5A<%"u  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? {YK6IgEsJe  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 Z0b1E  
最后来说说怎么处理break和continue WAqR70{KM  
显然break的语义超出了我们的能力范围,然而却是有一个东西很适合模拟其行为,那就是异常。 isWB)$q  
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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