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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda ;*2>ES  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 LWfqEL -  
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, BU|#e5  
=(HeF.!  
wkUlrL/~  
p-GAe,2q  
  class filler qS| \JG  
  { em{(4!W>  
public : eHiy,IN  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} %]2, &  
} ; u #w29Pm  
l{j~Q^U})  
)wvHGecp*  
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: iBTYY{-wF  
#_93f |  
7!WA)@6  
q 11IkDa  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); [* ?Awf`   
{X(:jAy  
4db(<h  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 ~\LCvcY"X  
6 5N~0t  
q@t0NvNSu  
a2'^8;U*_  
二. 战前分析 y*pUlts<  
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。 &|3 $!S  
开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码 i0$Bx>  
U4aU}1RKz  
#P l~R  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); N ,8/Y  
  /* --------------------------------------------- */ .qMOGbd?  
vector < int *> vp( 10 ); u! "t!2I  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); ~cTN~<{dq  
/* --------------------------------------------- */ R}^~^#  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); QnZcBXI8  
/* --------------------------------------------- */ Dn&D!B  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); $hivlI-7Ko  
  /* --------------------------------------------- */ &wD;SMr<  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); P:30L'.=[  
/* --------------------------------------------- */ I)A`)5="5  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); F a'k0/_j  
KMI_zhyB  
\jOA+FU [  
yKYTi3_(  
看了之后,我们可以思考一些问题: oD<kMK  
1._1, _2是什么? -FU}pz/  
显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。 nqInb:  
2._1 = 1是在做什么? !O`(JSoG  
既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。 H&:jcgV*P  
Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。 h }B% /U  
7;KwLT9  
"jG}B.l=,  
三. 动工 N[s}qmPha  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: 9 FB19  
 o4|M0  
W[Ls|<Q  
rg^'S1x|  
template < typename T > &l!4mxwr`  
class assignment mV3cp rRqv  
  { D9 g#F f6  
T value; _f$^%?^  
public : zd @m~V  
assignment( const T & v) : value(v) {} +j< p \Kn>  
template < typename T2 > KET2Ws[w  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } |S_eDjF  
} ; U4d:] z  
`{dm;j5/y  
uScMn/%  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 OX\A|$GS  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment uG,5BV.M  
 |y(Q  
&5yV xL:  
 # 1OOU  
  class holder bbE!qk;hEP  
  { #d6)#:uss  
public : %nf6%@s  
template < typename T > 5>[u `  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const F(>Np2oi6  
  { h1de[q)  
  return assignment < T > (t); aAD^^l#  
} .(K)?r-g5  
} ; o~`/_ +  
)Y"+,$$>Y`  
VK m&iidU  
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: !LNayk's>  
F1*>y  
  static holder _1; *\ R ]NV  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 c2l@6<Ww  
H?yK~bGQ  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); k\5c|Wq|g  
而不用手动写一个函数对象。 bCRV\myd`  
H\ F :95  
ekWD5,G  
*4\:8  
四. 问题分析 geru=7  
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。 akp-zn&je  
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。 ]d$8f  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 d,k!qjf=r  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 p`olCp'  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 cr7 }^s  
5_GYrR2  
五. 问题1:一致性 y%"{I7!A  
首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?| SW@$ci  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 XO.jl"xu  
xQ7l~O b  
struct holder rBQ_iB_  
  { R0KPZv-  
  // <sb~ ^B  
  template < typename T > =W(Q34  
T &   operator ()( const T & r) const X _q\Sg  
  { G/)O@Ugp  
  return (T & )r; o_izl \  
} i1}:8Unxf  
} ; t% d Z-Ym  
P78g /p T  
这样的话assignment也必须相应改动: I ce~oz)  
;AG8C#_  
template < typename Left, typename Right > 5'OrHk;u  
class assignment h79}qU  
  { ` 'DmDg  
Left l; p*XANGA  
Right r; *3+4[WT0]a  
public : R$R *'l  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} j`{?OYD  
template < typename T2 > $o+j El>  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } E^ B'4  
} ; /:cd\A}  
]%;:7?5l  
同时,holder的operator=也需要改动: u+9hL4  
\[;0 KV_  
template < typename T > xK>*yV  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const NDN7[7E  
  { d-oMQGOklb  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); /T"+KU*  
} Sj3+l7S?  
'+@=ILj>  
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。 sU=H&D99  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 &sl0W-;0  
J"0`%'*/  
return l(rhs) = r; C"y(5U)d  
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。 p'Y^ X  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: Fn wJ+GTu  
0 j^Kgx  
template < typename Tp > n*h)'8`Ut  
class constant_t d9k0F OR1  
  { R!HXhQ  
  const Tp t; QFA8N  
public : ~]sc^[  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} `~cqAs}6]Q  
template < typename T > 9[#pIPxNK  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const W<'m:dq  
  { Q1Kfi8h}'  
  return t; )j6~Wy@4  
} &w\{TZ{  
} ; pd?M f=>#  
&< z1k-&!  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 7 W5@TWM  
下面就可以修改holder的operator=了 EAUEQk?9  
`Gs9Xmc|  
template < typename T >  8$=n j  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const j;zM{qu_  
  { yWmJ~/*lG  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); *tA1az-jO  
} [+Iz@0q  
U4'#T%*  
同时也要修改assignment的operator() w?L6!)oiz  
10Q ]67  
template < typename T2 > Lj({[H7D!  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } ,~U>'&M;  
现在代码看起来就很一致了。 soxc0OlN  
1C+13LE$U  
六. 问题2:链式操作 &C_j\7Dq  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 }dX*[I   
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。 J0WxR&%a)  
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。 70?\ugxA  
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。 M-VX;/&FR  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct iT+8|Yia  
#~]zhHI  
template < typename T > #^0R&) T  
struct result_1 )_90UwWpj  
  { T=DbBy0-  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; [(i  
} ; LBeF&sb6  
bIDj[-CDG  
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: DeVv4D:}@  
k=$TGqQY?  
template < typename T > /xBb[44z8  
struct   ref 6_o*y8s.  
  { 5Pc;5 o0C  
typedef T & reference; 6yG^p]zZ  
} ; <dWv?<o  
template < typename T >  tU5zF.%  
struct   ref < T &> ?>:g?.+  
  { dES"@?!^  
typedef T & reference; :`#d:.@]o@  
} ; x;.Jw 6g  
u/0h$l  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: ,2oWWsC7  
/U*C\ xMm  
template < typename T > 9<?M8_  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const e)k9dOR  
  { HyQJXw?A:  
  return l(t) = r(t); oCv.Ln1;Z  
} qBQ?HLK-  
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。 hh%-(HaLX3  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 ub0.J#j@  
Vm(y7}Aq{  
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 $rBq"u=,0+  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: Et_bH%0  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 |^I0dR/w:  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 m 9WDT  
最后的布局是: S3%FHS  
                Add (,\+tr8r8  
              /   \ UgSB>V<?  
            Divide   5 ?3,:-"(@p  
            /   \ )EuvRLo{S7  
          _1     3 -Cpl?Io`r5  
似乎一切都解决了?不。 f}ji?p  
你可以想象一下一个完整的Lambda库,它必然能够重载C++几乎所有的操作符。假设其重载了10个操作符,那么至少会有10个代表这些操作符的functor类。大体上来讲,每一种操作符所对应的functor都应当能够由链式操作产生别的任意一种操作符所对应的functor。(例如:*_1 = 2既是由operator*的functor产生operator=的functor)。可想而知这样一共能产生10*10=100种产生方式。这是对编码的一个大挑战。 {4}yKjW%z  
如何简化这个问题呢?我们不妨假定,任意一种操作符的functor,都能够产生任意一种操作符的functor,这样,每一种操作符的functor都拥有一样的产生方案。如果某种转换确实是不合法的(例如:A/B=C无论如何也不可能合法),那么在试图产生新functor的时候会出现编译错误。幸好C++的模版是如果不使用就不编译的,因此这种编译错误不会干扰到正常的使用,这正是我们所要的。 `AtBtjs RV  
OK,我们的方法呼之欲出了。既然所有的functor都具有一样的产生方案,那么不如大家都不要实现,等到最后统一的在所有的functor里面加上这么一系列的产生代码吧。例如,如果要添加从某functor XXX到operator=的functor的产生代码: ^mDe08. %b  
{6|G@ ""O  
template < typename Right > LmrfN?5  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const P )"m0Lu<  
Right & rt) const 2WL|wwA  
  { VA>35w  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); 6<SAa#@ey  
} 7kLz[N6Ll  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 <c-=3}=U\  
XXX指的是原来的functor的类型,picker_maker<T>是一个类型变换的trait,如果T是一个常量,那么他会返回constant_t<T>,否则返回T本身。 G6P?2@  
因此如果该函数声明在assignment的内部,那么就实现了连等,如果声明在的dereference(解引用)的内部,就允许(*A = B)的行为发生。 ]@c+]{  
最后,如何把这些函数塞到各个functor的声明里边呢?当然可以用宏,但是。。。大家都知道这样不好。 #U4F0BdA  
除了宏之外还可以用的方式就是继承。我们可以写一个类叫做picker,该类实现了所有的如上的产生函数。然后让所有的functor继承自它。 iN\4gQ!  
且慢,也许立刻就有人跳出来说:这样的话那个XXX怎么写呢?这样不是会导致循环依赖么?这样不是会有downcast么? 4jM Fr,  
正解,让picker做基类确实不是一个好主意。反过来,让picker继承functor却是一个不错的方法。下面是picker的声明: 85$m[+md  
[A~xy'T  
template < class Action > -UEZ#Q  
class picker : public Action z+wA rPxc  
  { = `F(B  
public : BwGfTua  
picker( const Action & act) : Action(act) {} #aJ(m&  
  // all the operator overloaded (!aNq(   
} ; Jb@V}Ul$  
\)N9aV  
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。 3?9IJ5p  
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: dJoaCf`w  
AaOu L,l  
template < typename Right > e7Z32P0ls  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const +b<FO+E_  
  { ~O0 $Suv  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);  hoUD;3  
} HY*Kb+[  
H3 ^},.  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > mt{nm[D!Xp  
使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。 5E;qM|Ns  
eS\Vib  
template < typename T >   struct picker_maker 61>.vT8P  
  { 5h-SCB>P  
typedef picker < constant_t < T >   > result; mbxZL<ua  
} ; BC#C9|n  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > @/.;Xw]  
  { ?m}s4a  
typedef picker < T > result; 4y?n [/M/  
} ; +>{2*\cZ5}  
)._;~z!  
下面总的结构就有了: Smn;(K  
functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。 hHGoP0/o  
picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。 #ym'AN  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 4{U T!WIi  
至此链式操作完美实现。 X ::JV7hu  
feDlH[$  
H?vdr:WlTN  
七. 问题3 ]Kt6^|S$a  
如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。 !Vn\u  
l'-Bu(  
template < typename T1, typename T2 > 5h=}j  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const KE5kOU;  
  { '4+ ur`  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); |&+ o^  
} I by\$~V  
/tx]5`#@7]  
很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2: XH4  
S]e|"n~@  
template < typename T1, typename T2 > [I,Z2G,Jb  
struct result_2 s 8jV(P(O  
  { #4Rx]zW^%  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; ArI2wM/v  
} ; &ZlVWK~v  
6 6EV$*dRL  
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? ) <[XtK  
这个差事就留给了holder自己。 DZ'P@f)]  
    B dj!ia;H  
T= y}y  
template < int Order > PB\(=  
class holder; Db}j?ik/  
template <> _lJ!R:*  
class holder < 1 > _/s$ZCd  
  { wtQ++l%{G  
public : WTQ\PANAaR  
template < typename T > urs,34h  
  struct result_1 [[Ls_ZL!=  
  { ;s= l52  
  typedef T & result; ok"k*?Ov  
} ; j ?3wvw6T  
template < typename T1, typename T2 > hP%M?MKC  
  struct result_2 njB;&N)I  
  { E!)xj.aS$  
  typedef T1 & result; 5K1)1E/Fu  
} ; F`9xVnK=  
template < typename T > 6RU~"C  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const av8B-GQI*#  
  { ~~/|dh5  
  return (T & )r; lV3x*4O=  
} :S{BbQ){]  
template < typename T1, typename T2 > T@H ^BGs  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const Z!a =dnwHz  
  { $lfn(b,  
  return (T1 & )r1; hn7# L  
} !3c\NbU  
} ; 64 wv<r]5j  
hlvK5Z   
template <> t9GR69v:?  
class holder < 2 > xC?6v '  
  { ^KnU4sD  
public : ,a{P4Bq  
template < typename T > ;>U2|>5V  
  struct result_1 :DK {Vg6  
  { P[G)sA_"  
  typedef T & result; &)# ihK_  
} ; [NjXO`5#]  
template < typename T1, typename T2 > T8?Ghbn  
  struct result_2 */5d>04  
  { 58}U^IW  
  typedef T2 & result; :_`F{rDB  
} ; {Y(zd[  
template < typename T > '|6]_   
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const w8")w*9Lmg  
  { Ljm[?*H#  
  return (T & )r; 9R!atPz9  
} CCs%%U/=  
template < typename T1, typename T2 > kYE9M8s;  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const t5^{D>S1  
  { OR P\b  
  return (T2 & )r2; Fk&c=V;SU  
} %Bj\W'V&p  
} ; hk;5w{t}}  
]? c B:}  
&~cBNw|  
新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。 ^ox=HNV  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: >F|>cc>_E  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: q^@Q"J =v  
^x]r`b  
return l(i, j) = r(i, j); udK%>  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) u4cnE"  
;DQ ZT  
  return ( int & )i; +zqn<<9  
  return ( int & )j; q_:4w$>  
最后执行i = j; SBu"3ym  
可见,参数被正确的选择了。 \k7"=yx  
/aCc17>2V{  
#Qw0&kM7I  
l K{hVqpt  
.|KyNBn  
八. 中期总结 7DogM".}~Q  
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: G<z wv3  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 Pjf"CW+A  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 vQG5*pR*w  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor n t;m+by  
6xmZXp d!  
*uRBzO}  
](]i 'fE>  
_ gR;=~S  
h%na>G  
九. 简化 biD$qg  
很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。 ] Jg&VXrH  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 VOsR An/N  
首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种: h]&GLb&<?  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 un"Gozmt5  
  +-*/&|^等 i$"F{|Z0  
2. 返回引用。 m#Jmdb_  
  =,各种复合赋值等 IJp-BTO{V  
3. 返回固定类型。 \[i1JG  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) !RS}NS  
4. 原样返回。 wc@X.Q[  
  operator, y3Qsv  
5. 返回解引用的类型。 ;6 D@A  
  operator*(单目) e;q!6%  
6. 返回地址。 kPG-hD  
  operator&(单目) \fLMr\LL&  
7. 下表访问返回类型。 ./Zk`-OBT  
  operator[] *!t/"b  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 Oc0a77@  
  operator<<和operator>> k/_ 59@)  
qH>d  
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。 _Kf%\xg  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: !X#OOqPr=  
BsDn5\ q  
template < typename Left > V#$RR!X'  
struct value_return `UyG_;  
  { e\l7Iu  
template < typename T > >Eto( y"q  
  struct result_1 :6 R\OeH+  
  { %3-y[f  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; '3fu  
} ; %JBz5G  
V!A~K   
template < typename T1, typename T2 > ]y '>=a|T  
  struct result_2 I-*S&SiXjI  
  { %)W2H^  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type;  skViMo  
} ; I;|B.j  
} ; F^BS/Yag  
j{A y\n(  
Y eo]]i{  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait <{cQM$ #  
?Ep [M:,q  
下面我们来剥离functor中的operator() *vxk@ `K~  
首先operator里面的代码全是下面的形式: m}t`FsB.  
,!y$qVg'\f  
return l(t) op r(t) ~Ea} /Au  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) u|TeE\0  
return op l(t) )9`qG:b'  
return op l(t1, t2) $|@@Qk/T  
return l(t) op d.d/<  
return l(t1, t2) op ,/F~ Y&1I  
return l(t)[r(t)] M`!H"R7  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] [EXs  
}rw8PZ9  
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: x*U)Y  
单目: return f(l(t), r(t)); >uhaW@d  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); VU]`&`~J  
双目: return f(l(t)); /]Md~=yNp  
return f(l(t1, t2)); K!Y71_#  
下面就是f的实现,以operator/为例 qi D@'Va\  
:>f )g  
struct meta_divide giw &&l=_  
  { bJ {'<J  
template < typename T1, typename T2 > f+)L#>Gl?  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) :bq8N@P/  
  { &Q#66ev  
  return t1 / t2; 'yEHI  
} 8^1 Te m  
} ; 08\, <9  
O;jrCB  
这个工作可以让宏来做: Flm%T-Dl  
Vv=. -&'  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ ]Q3ADh  
template < typename T1, typename T2 > \ S g![Lsj  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; #r\4sVg  
以后可以直接用 A]oV"`f  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) AH7}/Rc  
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 2-EIE4ds  
(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。。。) rw JIx|(  
bwMm#f  
<<5(0#y#  
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 bJTBjS-7  
3bH'H*2  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > u `6:5k  
class unary_op : public Rettype c-6?2\]j@  
  { ;h  
    Left l; dkTX  
public :  d{3QP5  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} CkQ3#L<2  
eru.m+\  
template < typename T > \Uq(Zga4)  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ?%[@Qb=2  
      { 4!no~ $b  
      return FuncType::execute(l(t)); +iRh  
    } v PG},m~-  
)Y{L&A  
    template < typename T1, typename T2 > ;85>xHK  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const YUy0!`!`  
      { /@TF5]Ri  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); <R=Zs[9M1  
    } y}ev ,j  
} ; aj{Y\ 3L  
>!1-lfa8  
\"OG6G_>$  
同样还可以申明一个binary_op Txb#C[`  
^8N}9a  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > ` 7V]y -  
class binary_op : public Rettype bP&]!jZ  
  { 'e'cb>GnA  
    Left l; {fT6O&br  
Right r; e1Hg w[l`  
public : ?J >  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} Ne1$ee. NE  
PIS2Ed]  
template < typename T > r0% D58  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const n<R?ffy  
      { R`E~ZWC4V  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); a~y'RyA  
    } ^WWQI+pk  
^RIl  
    template < typename T1, typename T2 > LsU9 .  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const }a(dyr`S  
      { N6i Q8P -  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); 5">Z'+8  
    } m#\ dSl}  
} ; hf&9uHN%7m  
JYHl,HH#z  
U9MxI%tb  
很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮 q9s=~d7  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 LyFN.2qw  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) Qj3EXb  
那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。 <x>M o   
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! ds[|   
如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。 OYn}5RN  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 !'*-$e  
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) )bscBj@  
下面是修改过的unary_op J<jy2@"tXo  
smo~7;  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > h>m"GpF x  
class unary_op GC}==^1  
  { {;6`_-As%  
Left l; 6i3$CW  
  svH !1 b  
public : *u;Iw{.{  
/h|#J  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} ^Xh^xL2cn  
0YDR1dO(*  
template < typename T > r3UUlR/Do  
  struct result_1 TAW/zpps$  
  { I9ep`X6Y  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; o|["SYIf  
} ; f(MO_Sj]  
O6^]=/wd  
template < typename T1, typename T2 > -6B4sZpzD  
  struct result_2 +TDw+  
  { vUM4S26"NT  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; 6(ol1 (U  
} ; ;u)I\3`*!  
A2Gevj?F$  
template < typename T1, typename T2 > g]0_5?i  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const B^^#D0<  
  { {3aua:q  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); HN|%9{VeB  
} )\$|X}uny&  
R8'RA%O9J  
template < typename T > $qj2w"'  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const pFjK}J OF  
  { ZPYS$Ydy  
  return OpClass::execute(lt(t)); ~Z' ?LV<t  
} d7bS wL  
EXqE~afm2  
} ; nAdf=D'P  
qUb&   
7-fb.V9  
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 :d'8x  
好啦,现在才真正完美了。 I%KYtv~ `  
现在在picker里面就可以这么添加了: '6%2.[ o  
'}Z<h?9  
template < typename Right > /N.U/MPL_  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const ab?aQ*$+  
  { G]&qx`TBK  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); AFwdJte9e  
} + v:SM 9  
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。 KoT%Mfu  
(TT}6j  
f]sr RYSR  
$/Uq0U  
a0H+.W+]  
十. bind l+0oS'`V*L  
既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。 bW(0Ng  
先来分析一下一段例子 =41?^1\  
dioGAai'  
sc#qwQ#  
int foo( int x, int y) { return x - y;} 19%i mf  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 E|shs=I  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 *.w 9c  
可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。 j8:\%|  
我们来写个简单的。 F#5~M<`.o  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: &s>Jb?_5Mx  
对于函数对象类的版本: M x" \5i  
;L ^o*`  
template < typename Func > R 2vlFx/  
struct functor_trait '[%j@PlCX  
  { B/Ws_Kv  
typedef typename Func::result_type result_type; vo{--+{ky!  
} ; KLk~Y0$:v  
对于无参数函数的版本: 9 QJyZ  
o}p n0KO,  
template < typename Ret > V0a3<6@4  
struct functor_trait < Ret ( * )() > :NTO03F7v  
  { C\hM =%  
typedef Ret result_type; +R:(_:7  
} ; Pr C{'XDlU  
对于单参数函数的版本: v4 E}D  
7tCw*t$  
template < typename Ret, typename V1 > < I``&>  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > % |L=l{g  
  { w_VP J  
typedef Ret result_type; %mgE;~"&  
} ; \o3gKoL%  
对于双参数函数的版本: +&H4m=D-#a  
XL/u#EA0<  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > Ab;.5O$y  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > ChQx a  
  { _DEjF)S  
typedef Ret result_type; bpa?C  
} ; >^{yF~(  
等等。。。 ;q>ah!"k  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy >=w)x,0yX  
>/6 _ ^  
template < typename Func >  /G`]=@~  
struct func_return 8H`[*|{'  
  { a?oI>8*  
template < typename T > :b!s2n!u  
  struct result_1 G^@5H/)  
  { RPbZ(.  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;  LFV%&y|L  
} ; #B w0,\  
yaX iE_.  
template < typename T1, typename T2 > ]eV8b*d6  
  struct result_2 #[[ en  
  { ]/{)bpu  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; >8[Z.fX  
} ; HK% 7g  
} ; z0 Z%m@  
l}P=/#</T  
Ew$C ;&9  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 c+GG\:gM  
,/U6[P_C5  
template < typename Func, typename aPicker > rS Ni@;   
class binder_1 *=xr-!MEk  
  { 4 H&#q>  
Func fn; O33 `+UV"W  
aPicker pk; f,Ghb~y  
public : BL4-7  
IvNT6]6 P  
template < typename T > o;R I*I  
  struct result_1 H0cA6I  
  { o,wUc"CE  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; :MDKC /mC  
} ; N)Z?Z+ }h  
OB}Ib]  
template < typename T1, typename T2 > ll?X@S  
  struct result_2 -%4,@ x`  
  { kvj#c  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; 3 8`<:{^Y  
} ; HLi%%"'  
&Hnz8Or!  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} 9MqGIOQ${j  
E<*xx#p  
template < typename T > EB|}fz  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const -D~%|).'  
  { yaV|AB$v  
  return fn(pk(t)); Z5]>pJFq,  
} +qdEq_ m  
template < typename T1, typename T2 > eJ81-!)  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const < FAheE+  
  { J4U1t2@)9  
  return fn(pk(t1, t2)); GsM<2@?  
} l}M!8:UzU  
} ; _u9Jxw?F@Y  
, 9 a  
)Xyn q(  
一目了然不是么? | VDV<g5h  
最后实现bind k$}fWR  
+x}<IS8  
Jj%K=sw  
template < typename Func, typename aPicker > "tpSg  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) Ny)X+2Ae  
  { lqpp)Cq  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); seeB S/%  
} [z9Z5sLO  
FHI ;)wn=  
2个以上参数的bind可以同理实现。 lsNd_7k  
另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。 ]5:8Z@  
 %D "I  
十一. phoenix mpJ#:}n  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: d m%8K6|  
<1M-Ro?5k  
for_each(v.begin(), v.end(), q'MZ R'<@  
( 0_t!T'jr7  
do_ sCHJ&>m5-  
[ y"wShAR  
  cout << _1 <<   " , " BIL Lq8)  
] \dQNLLg/  
.while_( -- _1), 3sZ\0P}   
cout << var( " \n " ) uM6+?A9@l  
) G,w(d@  
); jRV/A!4  
SasJic2M  
是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧: =w0R$&b&  
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 8)I^ t81  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 45>?o  
那么我们就照着这个思路来实现吧: [ !OxZ!  
H<N,%G  
#>+HlT  
template < typename Cond, typename Actor > wj0\$NQ=x  
class do_while ]OzUGXxo~  
  { I~XSn>-H  
Cond cd; ?6Y?a2 |  
Actor act; y'*K|a TG  
public : U4B( #2'  
template < typename T > =rX>.P%Q5  
  struct result_1 MFk5K  
  { J/*`7Pd  
  typedef int result_type; IO-Ow!  
} ; E?0%Z&1h  
wAW5 Z0D  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} @MCg%Afw  
D d</`iUq  
template < typename T > [hj6N*4y  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const w+CA1q<  
  { [IhYh<i  
  do LSr]S79N1  
    { N<injx  
  act(t); 9-*uPK]m9  
  } 6,{$J  
  while (cd(t)); Npy :!  
  return   0 ; j8lb~0JD  
} ,nDaqQ-C!!  
} ;  a!AA]  
rh}J3S5vp  
6jLCU%^  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). !d0kV,F:  
代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。 ;MdlwQ$`  
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。 hx]?&zT@  
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。 0Z{ZO*rK  
下面就是产生这个functor的类: q5)O%l!  
5"O.,H}  
81 sG  
template < typename Actor > YteO 6A;  
class do_while_actor Z}Ft:7   
  { @r/n F5  
Actor act; ]-/VHh  
public : ckE-",G  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} L0WN\|D  
'AS|ZRr/  
template < typename Cond > 2!=f hN  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; E#N|w q  
} ; ;@Y;g(bw:  
.5ha}=z  
l)l^[2  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 J]pir4&j  
最后,是那个do_ x-&@wMqkc  
mSh[}%swj  
5uj?#)N  
class do_while_invoker JYbL?N  
  { fHd#u%63K  
public : mSl.mi(JiZ  
template < typename Actor > [j/9neaye  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const Q:d]imw!O  
  { aE$[5 2  
  return do_while_actor < Actor > (act); aQ\$A`?  
} R|87%&6']  
} do_; a'yK~;+_9  
Sk\K4  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? VY=jc~c]v  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 5f K_Aq{  
最后来说说怎么处理break和continue = x)-u8P  
显然break的语义超出了我们的能力范围,然而却是有一个东西很适合模拟其行为,那就是异常。 q ,]L$  
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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