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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda /2 $d'e  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 r<Q0zKW!jN  
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, LQ||7>{eX  
gYmO4/c,  
-Q%Pg<Q-#  
ZCNO_g  
  class filler *\`<=,H6<  
  { ?5j~"  
public : $1k@O@F(4  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} <%=<9~e  
} ; Qm*XWo  
R|_._Btu!  
ylQ9Su>o  
这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决: A}_pJH  
p xW*kS  
R pT7Nr  
ao@CPB6N  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); | S'mF6Y  
qtFHA+bO  
lA4TWU (]  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 n`T4P$pt  
Bz>5OuOVS\  
 nL[G@1nR  
*0<)PJ T  
二. 战前分析 x_wWe>0  
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。 `dRqheX  
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 BteeQ&A|~  
u hB V)Qg  
a`LkP%  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); D?4bp'0 3  
  /* --------------------------------------------- */ 4EaxU !BT  
vector < int *> vp( 10 ); ieXi6^M$  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); 7&w|  
/* --------------------------------------------- */ 'UC1!Z  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); %pf9Yd0t  
/* --------------------------------------------- */ bo@, B  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); z8xBq%97us  
  /* --------------------------------------------- */ Wmx3@]<  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); +M<W8KF  
/* --------------------------------------------- */ 'c3'eJ0  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); 6-+ wfrN2  
D/hq~- g  
m!]J{OGG:  
q)J5tBfJ  
看了之后,我们可以思考一些问题: DZ9^>`*  
1._1, _2是什么? x1Z*R+|>2  
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。 amWKykVS5  
2._1 = 1是在做什么? tjx|;m7  
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。 Z EvK  
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。 )g KC}_h=  
g2A#BMe'.$  
>B;KpO"+m  
三. 动工 %al 5 {  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: UKPr[  
,RP9v*  
 {@k , e  
> }kZXeR|  
template < typename T > 3jHg9M23[^  
class assignment .bj:tmz  
  { q4,/RZhzh  
T value; dXsD%sG @  
public : OU!."r`9  
assignment( const T & v) : value(v) {} -"?~By}<C  
template < typename T2 > l+X\>,  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } 3{wuifS  
} ; MZ~N}y  
w(K|0|t  
SwM=?<  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 XWq"_$&LF  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment d1'= \PYr  
5hTScnL%  
`7[!bCl  
$9:  @M.  
  class holder <qEBF`XP=  
  { %,zHS?)l  
public : Ge^,hAM'  
template < typename T > ^66OzT8A  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const =YD<q:n4  
  { ukRmjHbLf  
  return assignment < T > (t); [70 5[  
} &>QxL d#  
} ; zS h9`F  
cvhwd\  
.L]5,#2([  
由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上: ;' H\s  
u6| IKZ  
  static holder _1; ^YB2E*  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 }Z< Sca7  
(@;^uVJP  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); < RtyW  
而不用手动写一个函数对象。 m9+?>/R  
sf:IA%.4t  
emB<{kOkw  
v>N*f~n  
四. 问题分析 Wu(^k25  
虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。 _x^rHADp  
1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。 i ^2A:6}?  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 AlkHf]oB  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 N">#fYix  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 o$V0(1N  
'f.k'2T  
五. 问题1:一致性 WWo"De@  
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?| e,lLHg  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 ]E'?#z.t  
!nlr!+(fV  
struct holder xEeHQ7J  
  { c]bG5  
  // P ?n k>  
  template < typename T > gsl_aW!  
T &   operator ()( const T & r) const ;%^{Zybh  
  { !hHX8TD^J  
  return (T & )r; _*b`;{3  
} jicH94#(]  
} ; .GL@`7"  
S ?J(VJqE  
这样的话assignment也必须相应改动: `"<hO 'WU  
lP*=4Jh  
template < typename Left, typename Right > #f/4%|t:  
class assignment 99CK [G  
  { sLXM$SMBh  
Left l; b;#_?2c  
Right r; $)BPtGMGo  
public : rK`^A  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} \7pEn  
template < typename T2 > ^:}C,lIrG  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } y6x./1Nb}<  
} ; FK94CI  
`!(%R k  
同时,holder的operator=也需要改动: NffKK:HvBB  
p<}y'7(  
template < typename T > ,v#n\LD`  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const dUl"w`3  
  { Gf:dN_e6.  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); pl)?4[`LUc  
} K2e *AE*  
wu`+KUx  
好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。 U^%)BI  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 c~;VvYu  
! Vlx  
return l(rhs) = r; ('$*QC.M  
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。 _ qwf3Q@  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: /e^) *r  
B3u/ y  
template < typename Tp > ` aF8|tc_  
class constant_t 2oRwDg&7|  
  { z!18Jh  
  const Tp t; 9=}[~V n  
public : `h'=F(v(}  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} [{Q$$aV1  
template < typename T > +"bi]^\z  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const gA}<Y  
  { 4VwMl)8ic  
  return t; S]~5iO_bst  
} z@pa;_  
} ; ZkQ6~cM  
VmN7a6a  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 P8|ANe1 v  
下面就可以修改holder的operator=了 R[S1<m;  
yXv@yn  
template < typename T > h z{--  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const O8_! !Qd  
  { ,d&3IhYhD  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); S<*IoZ?T  
} ,Z _@]D@  
3S2Alx!6  
同时也要修改assignment的operator() (Z[c7  
ZH8w^}  
template < typename T2 > Il(o[Q>jJ3  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } 96QY0  
现在代码看起来就很一致了。 CSq|R-@< U  
ksuePMIK  
六. 问题2:链式操作 b6sf1E  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 &}7R\co3  
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。 r jxkgd  
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。 |G$-5 7fk  
比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。 sP eTW*HeR  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct Ip=QtNW3\  
rqdN%=C  
template < typename T > %"fO^KA.h]  
struct result_1 q5-i=lw  
  { ls!A'@J  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; !Ko>   
} ; !G0Mg; ,  
w?^[*_Y  
那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为: VNIl%9:-l  
Q^nf D  
template < typename T > ?wCX:? g  
struct   ref F ]Zg  
  { ~>lqEa  
typedef T & reference; "VSx?74q  
} ; Ak('4j!*}^  
template < typename T > YM'4=BlJHv  
struct   ref < T &> CI$z+ zN  
  { /2c(6h  
typedef T & reference; 9&.md,U'  
} ; ~u2f`67{  
n*na6rV\k  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: ]&q<O0^'  
\4G9YK-N>  
template < typename T > (l-= /6-  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const Zl3e=sg=  
  { ~yw]<{?  
  return l(t) = r(t); ~LV]cX2J(  
} >dm9 YfQ  
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。 Q1x&Zm1v  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 Lw_|o[I}  
" M?dU^U^  
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 udA@9a^;  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: 4 l-Urn Z  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 Tq?Ai_  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 SlR//h  
最后的布局是: { AYW C6Y  
                Add F;}JSb"  
              /   \ 7H{1i  
            Divide   5 jG;J qT  
            /   \ KA?%1s(kJ  
          _1     3 sCrP+K0D  
似乎一切都解决了?不。 OW\vbWX  
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。 tcv(<0  
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。 V,d\Wkk/  
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: O_4B> )zd  
jaKW[@<  
template < typename Right > x< 2]UB`  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const R<6y7?]bZ  
Right & rt) const Qg(;>ops  
  { }8aqSD<:  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); SE^l`.U@  
} :?g+\:`/0j  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 ,@?9H ~\  
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。 rXD:^wUSc  
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。 Fb%?qaLmCv  
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。 K|-m6!C!7  
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。 GP hhg  
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? l7^^Mnk C  
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: B; e<.M)e  
Q8m%mJz~]  
template < class Action > j8[U}~*^  
class picker : public Action 2-8Dc4H]r  
  { 0NZ'(qf~9  
public : >uq0}HB$a  
picker( const Action & act) : Action(act) {} \OFmd!Cz  
  // all the operator overloaded zm5Pl G  
} ; ,-E'059  
Komdz/g  
Picker<T>继承自T,唯一的作用就是给T添加上了各种操作符的重载函数。 }s<;YC  
现在所有参与行动的functor都要套上一层picker, _1被声明为 picker<holder>, 并且holder中所重载的操作符除了operator()之外全部被移到了picker内。而picker中的操作符重载的返回的functor也必须套上一个picker: ?z l<"u  
-wV2 79^b  
template < typename Right > ov,s]g83  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const h`N2M,  
  { xi "3NF%=  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); z|%Pi J ,  
} X5[t6q!  
{x,)OgK!{  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > 3Q=\W<Wu  
使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。 .9B@w+=6  
0,DrVGa  
template < typename T >   struct picker_maker ^ IuhHP  
  { a?r$E.W'&  
typedef picker < constant_t < T >   > result; r2.w4RMFua  
} ; klFS3G  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > sV{\IgH/x  
  { r1<*=Fs=>>  
typedef picker < T > result; 59l9_yFJ  
} ; ^$lZ  
$u~ui@kB  
下面总的结构就有了: Q> y!  
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。 ROQ]sQpk  
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。 a_5s'Dh  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 {O y|c  
至此链式操作完美实现。 "%^_.Db>|  
[[AO6.Z  
B47I?~{  
七. 问题3 o(Z~J}l({  
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。  AkS16A  
54>0Dv??H  
template < typename T1, typename T2 > } (-9d  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ! Ea!"}  
  { -;_"Y]#  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); AJ*17w  
} SIrNZ^I  
7A(4`D J  
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: 0Pf88'6  
p$1 'e,G  
template < typename T1, typename T2 > "ufSHrZv  
struct result_2 Z@Q*An  
  { LS<+V+o2%  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; #n|5ng|CJ  
} ; Lv%t*s2$/  
WcKDerc  
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? ^"?a)KC  
这个差事就留给了holder自己。 {q8|/{;  
    :+jg311}  
`&q+ f+z  
template < int Order > {u1|`=;  
class holder; > VIFQ\  
template <> zu @|"f^`  
class holder < 1 > zMP6hn  
  { W1"NKg~4  
public : v {HF}L  
template < typename T > CS~onf<xz  
  struct result_1 =Vs?=|r  
  { n8;L_43U  
  typedef T & result; xk>cdgt  
} ; \^dse  
template < typename T1, typename T2 > }WC[ <AqI  
  struct result_2 eUN aq&M  
  { cK]n"6N[  
  typedef T1 & result; >KrI}>!9r  
} ; GZrN,M  
template < typename T > hfY/)-60o  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const Fn`Zw:vp6  
  { mq4Zy3H   
  return (T & )r; "M iJM+,  
} b; C}=gg  
template < typename T1, typename T2 > xJ/)*?@+  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const TM#L.xPMf  
  { 2H9hN4N  
  return (T1 & )r1; d<j`=QH  
} Wgte.K> /  
} ; ?o+%ckH  
PsNrCe%e  
template <> COHBju fmR  
class holder < 2 > tUULpx.h  
  { hizM}d-"C  
public : ?y>ji1  
template < typename T > '1b8>L  
  struct result_1 Bcv{Y\x;ko  
  { Aj cKz  
  typedef T & result; nn:'<6"oV  
} ; VZcW 3/Y  
template < typename T1, typename T2 > >fP;H}S6  
  struct result_2 +?"F=.SZ  
  { KQ]sUNH  
  typedef T2 & result; ZXb{-b?[`  
} ; M 1 m]1<  
template < typename T > Xv!Gg6v6  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const &K'*67h  
  { lJFy(^KQG,  
  return (T & )r; w#A\(z%;x  
} i,;eW&  
template < typename T1, typename T2 > z-gMk@l  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const d6tv4Cf  
  { sNpA!!\PM  
  return (T2 & )r2; 6}R*7iM s  
} [UzacXt  
} ; B6IKD  
nm<VcCc  
AzJ;E tR  
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> >。 o[Qb/ 7  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: GP4!t~"1  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: r?[[.zm"7  
e'$[PF  
return l(i, j) = r(i, j); qQ)1+^  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) -|}?+W  
9rz$c, Y(  
  return ( int & )i; 'q:7PkN!p  
  return ( int & )j; LRu*%3xx  
最后执行i = j; yKj}l,i~8  
可见,参数被正确的选择了。 <\$"U5"`  
1K/ :  
1HNP@9ga  
F!hjtIkPj  
#3_g8ni5X  
八. 中期总结 9VTAs:0D=  
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: )ddJ\:  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 R$l- 7YSt  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 bFN/{^SB  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor n7;jME/!  
V0>[bzI  
D['J4B  
)s:kQ~+  
|0}Xb|+  
h&L-G j  
九. 简化 )_C>hWvo_  
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。 !$1qnsz  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 UVl B=  
首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种: QpQ2hNf  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 (Ox&B+\v+v  
  +-*/&|^等 @:CM<+  
2. 返回引用。 cA 4?[F  
  =,各种复合赋值等 C@ q#s  
3. 返回固定类型。 [N~7PNdS  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) #'KM$l,P  
4. 原样返回。 `qmwAT  
  operator, 6 L4\UT r  
5. 返回解引用的类型。 qgl-,3GY%N  
  operator*(单目) !4+Die X  
6. 返回地址。 {G vGV  
  operator&(单目) lq53 xT  
7. 下表访问返回类型。 &D[M<7T  
  operator[] 3YLfh`6  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 hY{4_ie=8  
  operator<<和operator>> YC 4c-M  
FEu}zt@  
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。 ?/MkH0[G=  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: d m"R0>  
NvIg,@}  
template < typename Left > ,8Q0AkG  
struct value_return QChWy`x  
  { +~G:z|k  
template < typename T > f@ |[pT  
  struct result_1 p<dw  C"z  
  { S[9b I&C  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; b*S,8vE]  
} ; ,{:qbt  
eSObOG/  
template < typename T1, typename T2 > VFZyWX@#u  
  struct result_2 Gev\bQa  
  { p#4*:rpq4  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; |=:@<0.'  
} ; -a_qZ7  
} ; }*9F`=%F  
8wd["hga<%  
9+m>|"F0  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait |7,$.MK-@  
uZ_?x~V/  
下面我们来剥离functor中的operator() H74'I}  
首先operator里面的代码全是下面的形式: <?KgzIq2  
~DxuLk6 s  
return l(t) op r(t) sx+k V A  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) V}<<?_  
return op l(t) fFbJE]jW  
return op l(t1, t2) P]}:E+E<.I  
return l(t) op 11QZ- ^  
return l(t1, t2) op S9l po_!z  
return l(t)[r(t)] {}'Jr1  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] YY tVp_)  
Y'P^]Q=}_#  
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: k~<Ozx^AyY  
单目: return f(l(t), r(t)); e^\(bp+83  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); ]6v7iuvI  
双目: return f(l(t)); x v$fw>  
return f(l(t1, t2)); @(=?x:j  
下面就是f的实现,以operator/为例  K%%Ow  
3`SH-"{j%  
struct meta_divide %jj-\Gz!  
  { )ZLj2H<  
template < typename T1, typename T2 > g$)0E<  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) _+)OL-  
  { &,p6lbP  
  return t1 / t2; K($+ILZ  
} g8Y)90 G  
} ; 6w3[PNd  
3_;=y\F  
这个工作可以让宏来做: `xv Uq\  
>J;J&]Olf  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ lws.;abm%n  
template < typename T1, typename T2 > \ !}P^O(oY  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; [m< jM[w{  
以后可以直接用 [W[awGf  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) aW|=|K  
来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数 EqD@o  
(ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。) "S{GjOlEDF  
8TH;6-RT  
dQH8s  
下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体 {7IZN< e  
{be|G^.c  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > A`vRUl,c=  
class unary_op : public Rettype :SN?t  
  { mg70%=qM0f  
    Left l; j4@6`[n:  
public : 2XBHo (  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} BH}rg,]G  
Xeis_  
template < typename T > po]<sB  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const FR50y+h^$  
      { 9P <1/W!  
      return FuncType::execute(l(t)); Wkb>JnPo  
    } ~9!@BL\  
DD7D&@As  
    template < typename T1, typename T2 > AxJqLSfyb,  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const HWou&<EK  
      { OS L~a_  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); Y~( 8<`^  
    } 2" v{  
} ; IwbV+mWQ  
Vfq-H/+  
2}P{7flDY  
同样还可以申明一个binary_op g(jn /Cx  
lnMU5[g{  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > ="@f~~  
class binary_op : public Rettype nyhHXVRH  
  { !L|VmLqa  
    Left l; CIwI1VR^  
Right r; _,Q -)\  
public : bS|h~B]rd  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} S[8n GH#m  
{}Afah  
template < typename T > ed/ "O gA  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const =y?Aeqq\fl  
      { p*zTuB~e<  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); @1k-h;`,  
    } tnb'\}Vn  
E7SmiD@)  
    template < typename T1, typename T2 > n*AN/LBp  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const N-p||u  
      { 6I]{cm   
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); }ew )QHd  
    } @O6 2} F  
} ; _!vuDv%  
9j;!4AJ1t  
4 ;6,h6a  
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 &ML-\aSal  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 s/;S2l$`  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) #cJ1Jj $  
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。 ~-yq,x  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! z^KBV ^n  
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。。。 n? ^oQX}.\  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 l~1l~Gx_&n  
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) =jG."o  
下面是修改过的unary_op )ZZ6 (O  
K[V#Pj9  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > @9]TjZd  
class unary_op -Y"2c,~pH  
  { gazX2P[D  
Left l; FYg{IKg  
  T}'*Gry  
public : d<cQYI4V  
|mw3v>  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} oBPm^ob4  
>T14 J'\  
template < typename T > y]k{u\2A  
  struct result_1 ,}^;q58  
  { _4lKd`  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; ? a*yK8S  
} ; @C~gU@F  
+=kz".$  
template < typename T1, typename T2 > 2-#&ktM%V  
  struct result_2 b u/GaE~  
  { )Ee`11  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; =@;\9j  
} ; 5G#2#Al(F  
~f8:sDJ  
template < typename T1, typename T2 > P>] *pD  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const I<&) P#"  
  { y 5Kr<cF^  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); vF{{$)c  
} :{#w-oC>6P  
r;zG  
template < typename T > 7x$VH5jie#  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const Fy^8]u*Fu  
  { f F9=zrW  
  return OpClass::execute(lt(t)); )c0Dofhg  
} phcYQqR  
{%Q+Pzl.  
} ; 7a%)/ )<D  
/ \k\HK8  
u>03l(X6f  
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 =kW7|c5Z  
好啦,现在才真正完美了。 5q}7#{A  
现在在picker里面就可以这么添加了: RDu{U(!  
N*}g+ IS  
template < typename Right > S1*xM  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const @$|bMH*1:  
  { [jKhC<t}  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); t "[2^2G  
} !ac,qj7spa  
有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。 Vfr.Yoy  
]RI+:f  
T^nOv2@,  
S),acc(d  
JHsxaX;c  
十. bind zW; sr.  
既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。 2Ni {fC?  
先来分析一下一段例子 gp]T.ol  
&>Nw>V  
|#O>DdKHT  
int foo( int x, int y) { return x - y;} Uj)`(}r  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 zhC5%R &n/  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 SGLU7*sfd  
可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。 ,D{D QJ(B  
我们来写个简单的。 -j}zr yG-  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: f;a55%3c  
对于函数对象类的版本: Ob h@d|  
/V E|FTs  
template < typename Func > 9.l*#A^  
struct functor_trait [Pz['q L3t  
  { +)e+$ l  
typedef typename Func::result_type result_type; |il P>b  
} ; Zopi;O J  
对于无参数函数的版本: #J*hZ(Pq  
bb`8YF+?'  
template < typename Ret > a~Y`N73/c  
struct functor_trait < Ret ( * )() > <3[0A;W=1  
  { lemUUl(^  
typedef Ret result_type; t$ 3/ZTx  
} ; GNI:k{H@"?  
对于单参数函数的版本: Ou2p^:C(  
SH1)@K-  
template < typename Ret, typename V1 > Gx h1wqLR  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > CdNb&Nyz  
  { e6I7N?j  
typedef Ret result_type; !TPKD  
} ; ee .,D  
对于双参数函数的版本: !,cfA';S  
?%i~~hfH#N  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > 1C<@QrT  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > '"]U+aIg  
  { (Ujry =f  
typedef Ret result_type; 7) Qq  
} ; Amj'$G|+hj  
等等。。。 / yTPb  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy KWi P`h8  
G Y+li {  
template < typename Func > {1J4Q[N9m  
struct func_return #b$qtp!,  
  { 5/m}v'S%  
template < typename T > 18G=j@k7  
  struct result_1 RfzYoBN  
  { e4Q2$ Q@b  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; yuq2)  
} ; )PjU=@$lI  
.CBb%onx  
template < typename T1, typename T2 > s7 3'h  
  struct result_2 em?Q4t  
  { jF0>w  m  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; c4(og|ifk  
} ; trMwFpfu  
} ; d2X?^  
`]wk)50BVp  
b_a6|  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 J)= "Im)  
^.@F1k  
template < typename Func, typename aPicker > ?dAy_| zD  
class binder_1 K5}0!_)G  
  { Q4F&#^02y  
Func fn;  Jju^4  
aPicker pk; @k||gQqIB  
public : -s9()K(vZG  
#,Cz+ k*4  
template < typename T > sTw+.m{F  
  struct result_1 ^_\%?K_u  
  { zAH6SaI$  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; b r\_  
} ; IRT0   
n|eM}ymF+  
template < typename T1, typename T2 > Nyl)B7/w  
  struct result_2 cSYMnB  
  { A/88WC$v  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; g,s^qW0vds  
} ; <j:@ iP  
w L4P-4'  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} ;={3H_{3  
\"6?*L|]  
template < typename T > ZhY03>X  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const |H>;a@2d  
  { 5Tq*]Z E  
  return fn(pk(t)); I9*BT T]  
} 3_ko=& B$  
template < typename T1, typename T2 > (ty&$  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 5+a5p C  
  { J7+[+Y  
  return fn(pk(t1, t2)); =TJ9Gr/R&:  
} hr3<vWAD  
} ; puox^  
$) m$ c5!  
'+7"dHLC;  
一目了然不是么? 1G )I|v9R  
最后实现bind w/csLi.O  
2 :wgt  
4OFv#$[  
template < typename Func, typename aPicker > 1h?QEZ,6a  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) }Dx.;0*:  
  { ]Wtg.y6;  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); I %|;M%B  
} lESv  
^o4](l  
2个以上参数的bind可以同理实现。 &1ZUMc  
另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。 oqbhb1D1<  
>35W{ d  
十一. phoenix H`1q8}m  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: =:'\wx X  
k{D0&  
for_each(v.begin(), v.end(), st)qw]Dn;Y  
( i@mS8%|l  
do_ i(> WeC+  
[ -`UOqjb]3  
  cout << _1 <<   " , " "v/Yw'! )  
] P|t2%:_  
.while_( -- _1), o+Fm+5t;  
cout << var( " \n " ) Ako]34Rl,  
) IYv.~IQO  
); 7M Qh,J!"  
z `jLKPP!=  
是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧: f4$sH/ 2#v  
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 R5&<\RI0  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 kLc@U~M  
那么我们就照着这个思路来实现吧: d .%2QkL  
%F\.1\&eE  
_{$<s[S  
template < typename Cond, typename Actor > *Sps^Wl  
class do_while h s_x @6  
  { #HZ W57"  
Cond cd; e8S4=W  
Actor act; [:+f Y[4==  
public : TjHt:%7.  
template < typename T > j8c5_&  
  struct result_1 }{)Rnb@ >  
  { 6q^\pJY%&7  
  typedef int result_type; hbEqb{#}@  
} ; #4<=Ira5  
!*S,S{T8  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} snYeo?|b  
S0M i  
template < typename T > 0#4A0[vV  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const  \>||  
  { ae" o|Q  
  do LW k/h 1  
    { 2MmHO2  
  act(t); bOSqD[?  
  } 6|IJwP^Q_  
  while (cd(t)); EP^qj j@M  
  return   0 ; -[}Aka,f!  
} d0R;|p''Z  
} ; bM.$D-?dF*  
Rh#`AM`)j  
S|af?IW  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). ;hF}"shJN  
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。 z[6avW"q  
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。 ,4Q8r:_ u  
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。 2|ej~}Y  
下面就是产生这个functor的类: Y`d@4*FN$  
6l T< lzT  
^+~ 5\c*  
template < typename Actor > (H"{r  
class do_while_actor 4>OS2b`.;  
  { /:ZwGyT;  
Actor act; (:F]@vT  
public : +r7hc;+G  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} ]=9 d'WL  
{]dG 9  
template < typename Cond > \GQRpJ#h1  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; WP?]"H  
} ; l fF RqZ  
@,7r<6E  
 P_'{|M<?  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 -v-kFzu  
最后,是那个do_ ![$`Ivro`  
[+QyKyhTO  
`wZ  
class do_while_invoker y5F"JjQAa  
  { Hpa6; eT  
public : `e fiX^  
template < typename Actor > H\H7a.@nkF  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const bRrS d:e  
  { `JY+3d,Ui  
  return do_while_actor < Actor > (act); E)`0(Z:E  
} /KNR;n'  
} do_; *rbgDaQ  
&-{%G=5~e%  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? M$Bb,s  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 QmSMDWkh  
最后来说说怎么处理break和continue egBk7@Ko  
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。 zyO=x 4U8  
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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