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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda QB!jLlg(  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 sW }<zGYd  
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, [/ AIKZM<  
u3U4UK  
xC<=~(  
EJ1Bq>u7  
  class filler +T9Q_e*  
  { 7$!yfMttu  
public : :.Y|I[\E%  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} 4w 'lu"U  
} ; r]v&t  
"[k1D_PZ  
m;dm|4L^  
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: x Sv-;!y  
<"<Mbbp  
q(,cYu  
*RBV'b  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); fV 3r|Bp  
f0vJm  
Re>AsnA[  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 Bp :~bHf  
m+?N7  
X2qv^G,  
hR-K@fS%l'  
二. 战前分析 2Zy_5>~  
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。 .;9jdGBf  
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 ]nQ+nH  
{;*}WPYb  
Q $]YD pCM  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); a5|@R<iF  
  /* --------------------------------------------- */ +]c/&Xo!  
vector < int *> vp( 10 ); JBz}|M D  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); z Ct\o  
/* --------------------------------------------- */ @D)Z{=>{=5  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); L7]]ZAH!1  
/* --------------------------------------------- */ pE2QnNr'  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); D?^Y`G$.  
  /* --------------------------------------------- */ (ew} gJ  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' );  A^ViDP  
/* --------------------------------------------- */ !siWEzw  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); <?YA,"~  
9t?L\  
Vo\H<_=G  
>)NQH9'1  
看了之后,我们可以思考一些问题: ~O{W;Cyh  
1._1, _2是什么? eJHp6)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。 P>(P2~$Y"  
2._1 = 1是在做什么? ;$7v%Ls=  
既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。 PnA?+u2m  
Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。 8u>gbdU  
dy2rkV.z  
NgVR,G|1  
三. 动工 R(G\wqHUT3  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: _1aGtX|W  
<J&7]6Z  
D^+?|Y@N  
<*<U!J-i  
template < typename T > z}+i=cAN  
class assignment ]!Oue_-;  
  { Lu=O+{*8  
T value; je%ldY]/@  
public : UX2lPgKdLz  
assignment( const T & v) : value(v) {} hJ f2o  
template < typename T2 > E =AVrv5T  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } jZd}O C<  
} ; n *<v]1  
.po>qb6  
o_f-GO  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 e\F} q)_  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment G>w+#{(  
"$|Zr  
BtsdeLj|  
AOb]qc  
  class holder L%t@,O#,  
  { m|O1QM;T  
public : $i#?v  
template < typename T > zXZir7NfM  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const U%>'"  
  { _Zc4=c,K  
  return assignment < T > (t); O,s.D,S  
} P|xG\3@Z  
} ; O)]v;9oER  
Xgat-cy'DA  
[&#/|zH'j:  
由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上: =sgdkAYwP  
2'|8Q\,:4Z  
  static holder _1; QA?oJ_}y  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 [=uIb._Wv  
eKG2*CV  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); /Vww?9U;  
而不用手动写一个函数对象。 y 9L14  
%w ) +V  
O=}g 4c  
XRtD< jlA"  
四. 问题分析 'wQv3 ;  
虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。 Fky?\ec  
1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。 D-&a n@  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 ]s_8A`vm  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 H'DVwnn>ik  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 ,<` )>2 'o  
)OP){/   
五. 问题1:一致性 8e&p\%1  
首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?| S,{tV=&m]  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 ]Oeh=gq  
l dqLM  
struct holder {ci.V*:"  
  { 2g-` ]Vqb  
  // ny*i+4Mb  
  template < typename T > !*{q^IO9v&  
T &   operator ()( const T & r) const =(o']ZaaA  
  { d`y!cu2}  
  return (T & )r; 5,)vJ,fs  
} (xpn`NA  
} ; *O~e T  
lDU_YEQ>  
这样的话assignment也必须相应改动: Um` !%  
W 7sn+g \  
template < typename Left, typename Right > [?0d~Q(R#  
class assignment i|WQ0fD  
  { 4hs)b  
Left l; B?bW1  
Right r; >jg0s)RA'  
public : r! %;R?c  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} |nUl\WRd\  
template < typename T2 > %aRT>_6"  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } WXw}^v  
} ; GVGlVAo|@  
V3Z]DA  
同时,holder的operator=也需要改动: g}LAks  
lLhL`C!  
template < typename T > QzvHm1,@  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const oUZoj2G1  
  { 2JGL;U$  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); EgjR^A1W2  
} XvTCK>1  
(Z] HX@"{J  
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。 Kn`M4 O  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 >l']H*&B<  
p'_%aVm7  
return l(rhs) = r; +]Zva:$#`  
在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。 +Vb8f["+-  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: ^D%Za'  
X{xBYZv4  
template < typename Tp > #%0Bx3uM  
class constant_t W~1~k{A  
  { }_9,w;M$  
  const Tp t; "R>FqX6FB  
public : CusF/>  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} j=RRfFg)  
template < typename T > o\b-_E5"?  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const {i0SS  
  { ]:M0Kj&h  
  return t; : rMM4  
} I#F!N6;  
} ; w8S!%abl1  
:Qt  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 8,P- 7^  
下面就可以修改holder的operator=了 ElhRF{R  
!>,m&O-x  
template < typename T > "hxN!,DEZ  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const Rhc-q|Lz8  
  { FY{e2~gi  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); TfYVw~p_%  
} soA|wk\A  
)Z 9E=%  
同时也要修改assignment的operator() `{k"8#4:qA  
1RcSTg  
template < typename T2 > U1_@F$mq<  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } P262Q&.}d  
现在代码看起来就很一致了。 H,fZ!8(A_)  
)L{ghy  
六. 问题2:链式操作 ^D eERB  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 R0ID2:i]F  
其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。 58\&/lYW  
事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。 XR2~Q)@  
比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。 TxjYrzC  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct nRL. ppUI  
x+ncc_2n&D  
template < typename T > _.IxRk)T  
struct result_1 Qd}m`YW-f$  
  { 7w,FX.=;cv  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; DI+]D~N  
} ; d@`M CchCB  
JWvjWY2+P  
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: wN1niR'  
|8> 3`w!  
template < typename T > [[PEa-992  
struct   ref j`^$#  
  { IG)s^bP  
typedef T & reference; QO;N9ZI  
} ; zJP6F.Ov!  
template < typename T > X[`bMa7IB(  
struct   ref < T &> b2aF 'y/  
  { EVp,Q"V]  
typedef T & reference; `>0MNmu  
} ; B`*ZsS=R-  
p&+;w  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: 5^']+5_vb  
fVb-$  
template < typename T > eSWL rryY  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const (py]LBZ  
  { w0w G-R ?  
  return l(t) = r(t); +fvaUV_-  
} FZ!`B]]le,  
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。 H 0+dV3  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 O+g3X5f+  
bM8If"  
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 mPI8_5V8]  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: 0/S_e)U  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 }ci#>  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 3"o"fl  
最后的布局是: s! n<}C  
                Add 8} =JKR^cK  
              /   \ nF6q7  
            Divide   5 nKW*Y}VO  
            /   \ 5>BK%`  
          _1     3 >2bKSh  
似乎一切都解决了?不。 PV|uPuz  
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。 [2"<W! p  
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。 T]2q?; N  
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: :'#TCDlOb  
TXe$<4"  
template < typename Right > XsnF~)YW  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const 0-~\ W(  
Right & rt) const X]\ \,  
  { =Umw$+fJr  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); =-_B:d;  
} %f($*l.  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 EwOV;>@T?  
XXX指的是原来的functor的类型,picker_maker<T>是一个类型变换的trait,如果T是一个常量,那么他会返回constant_t<T>,否则返回T本身。 V(Ub!n:j  
因此如果该函数声明在assignment的内部,那么就实现了连等,如果声明在的dereference(解引用)的内部,就允许(*A = B)的行为发生。 K|dso]b/  
最后,如何把这些函数塞到各个functor的声明里边呢?当然可以用宏,但是。。。大家都知道这样不好。 w@N  
除了宏之外还可以用的方式就是继承。我们可以写一个类叫做picker,该类实现了所有的如上的产生函数。然后让所有的functor继承自它。 ^]{R.(#z  
且慢,也许立刻就有人跳出来说:这样的话那个XXX怎么写呢?这样不是会导致循环依赖么?这样不是会有downcast么? ByCnD  
正解,让picker做基类确实不是一个好主意。反过来,让picker继承functor却是一个不错的方法。下面是picker的声明: `jwa<N4e@  
. 'Y]R3\M+  
template < class Action > 31/Edd"]  
class picker : public Action ^f# F I&  
  { os/vtyP:a  
public : [IK  )  
picker( const Action & act) : Action(act) {} %-d]X{J:  
  // all the operator overloaded 76u&EG%  
} ; T49zcJf;  
g!-,]  
Picker<T>继承自T,唯一的作用就是给T添加上了各种操作符的重载函数。 4;2< ^[M  
现在所有参与行动的functor都要套上一层picker, _1被声明为 picker<holder>, 并且holder中所重载的操作符除了operator()之外全部被移到了picker内。而picker中的操作符重载的返回的functor也必须套上一个picker: o6V}$wT3J  
cJ54s}  
template < typename Right > #dM9pc jh  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const P2bZ65>3y  
  { Mn)@{^  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); mdRU^n  
} aH^RoG}  
&^W|iXi#  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > I1PuHf Qs  
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。 ;qrB\j"  
Dk?\)lD`  
template < typename T >   struct picker_maker {mAU3x  
  { HuOIFv  
typedef picker < constant_t < T >   > result; _cXqAo  
} ; J>/w5$h5  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > ]CoeSA`j  
  { F7Zwh5W  
typedef picker < T > result; TY1I=8  
} ; O BN2 ) j  
{)-aSywe  
下面总的结构就有了: wXsmn1w9  
functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。 ~R(%D-k  
picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。 |+T1XYG5  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 ztw@Y|<2  
至此链式操作完美实现。 V O3x~E  
z<yU-m2h  
q5?# 3T=  
七. 问题3 JU4q zi  
如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。 t+eVR8  
l8?>>.<P=  
template < typename T1, typename T2 > 2$Tj84'X  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const %Ah^E$&n2  
  { y3h/ IpT  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); V3"=w&2]K  
} 5=f|7yl  
KN*  
很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2: z_|/5$T>U  
hNzB4 p  
template < typename T1, typename T2 > |o\8  
struct result_2 E2m8UBS  
  { h=:Q-?n-  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; Y./2Ely  
} ; JfR %L q~  
92 [; Y  
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? 3\B>lKhQ  
这个差事就留给了holder自己。 2RX!V@z.G  
    Z4lO?S5%J  
YGrg  
template < int Order > zRyuq1Zyc,  
class holder; gXjV?"^kUl  
template <> <kCU@SK  
class holder < 1 > 3? HhG  
  { \Cii1\R=  
public : }5hqD BK?  
template < typename T > (vTtDKp@  
  struct result_1 V>b\[(=s  
  { ,gS;m &!'J  
  typedef T & result; m&?#;J|B$  
} ; !1ED~3 /X  
template < typename T1, typename T2 > Z /9>  
  struct result_2 CO`_^7o9(  
  { 6b:tyQ  
  typedef T1 & result; sJDas,7>  
} ; #Y4=J 6  
template < typename T > 1~PV[2a  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const :$n=$C -wp  
  { #E&80#Z5  
  return (T & )r; "T|PS 6R~  
} A -b [>} _  
template < typename T1, typename T2 > }nL7T'$>  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const /C6k+0ApMT  
  { TTKs3iTXz  
  return (T1 & )r1; PF53mUs4  
} FAj)OTI2S  
} ; +1D+]*t_?[  
3nhXZOO1  
template <> HBMhtfWW  
class holder < 2 > \Rp-;.I@6  
  { *cgI.+  
public : 9_ d pR.  
template < typename T > [xGf,;Z  
  struct result_1 lGOgN!?i  
  { Vb= Mg  
  typedef T & result; Wh.?j>vB  
} ; |b)Y#)C;  
template < typename T1, typename T2 > WUh$^5W  
  struct result_2 h"/< ?3{  
  { Zd')57{  
  typedef T2 & result; 1#ft#-g}  
} ; @9lUSk^9  
template < typename T > P9vA7[  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const /%;mqrdk  
  { {62n7'U{  
  return (T & )r; z& fwE$Nm  
} m+Rv+_R  
template < typename T1, typename T2 > K[!&b0O  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const ;oc&Hb  
  { IWY;="  
  return (T2 & )r2; "t~  
} ;oy-#p>N%  
} ; ])nPPf  
Y9&,t\ q  
rl #p".4q  
新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。 BBtzs^C|  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: 3G(miP6  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: %y@Hh=  
50o~ P!Lz|  
return l(i, j) = r(i, j); <psZQdH  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) .n~M(59  
Np"exFqN k  
  return ( int & )i; j'HZ\_  
  return ( int & )j; 70eb]\%  
最后执行i = j; R~S;sJ& c  
可见,参数被正确的选择了。 &FF"nE*  
\Hn>oonph  
\Ol kM<  
_t Yx~J2.Q  
BS:+~|3w  
八. 中期总结 yge,8i)c  
目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事: {o.FlX  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 U 15H2-`  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 4#:W.]U8  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor ;{U@qQD7  
]3X@_NYj  
oyYR-4m\  
~2gG(1%At9  
%3ICI  
1f":HnLRM  
九. 简化 3ZXQoC '  
很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。 }#&#^ B#?O  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 TztAZ2C  
首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种: /(.mp<s0  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 p_${Nj  
  +-*/&|^等 =g|IG [V  
2. 返回引用。 n}!PO[m~  
  =,各种复合赋值等 !& z(:d  
3. 返回固定类型。 .MP !`  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) O vk_\On  
4. 原样返回。 TX&Jt%  
  operator, xUa{1!Y8  
5. 返回解引用的类型。 YLiSbLz1  
  operator*(单目) 4\4FolsK  
6. 返回地址。 lXjXqk\  
  operator&(单目) ]Ccg`AR{  
7. 下表访问返回类型。 4UW_Do  
  operator[] #0y)U;dA+w  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 \cUC9/ b  
  operator<<和operator>> VB, ?Mo}R  
4}eepJOn  
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。 qa0 yg8,<  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: $ >u*} X9  
{z")7g ]l  
template < typename Left > -bSSP!f  
struct value_return CTZh0 x  
  { U qFv}VsnF  
template < typename T > "saUai4z  
  struct result_1 \xnWciQ#{  
  { RM!<8fXYD  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; |4uWh  
} ; l@\#Ywz  
hKT  
template < typename T1, typename T2 > YTexv;VNb|  
  struct result_2 \l]DQaOEe  
  { 4DL)rkO  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; Cc%LztP>  
} ; rU2%dkTa  
} ; K"4>DaK2P  
ck.w 5|$  
 D0% Ug>  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait (K)]qNH  
Te<}*qvD  
下面我们来剥离functor中的operator() L>SjllY  
首先operator里面的代码全是下面的形式: +ayos[<0#  
urMG*7i <c  
return l(t) op r(t) w[I E  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) RIY,K*f.  
return op l(t) {O7X`'[  
return op l(t1, t2) %\H|B0  
return l(t) op k=4N.*#`y  
return l(t1, t2) op CkdP#}f  
return l(t)[r(t)] ^7 &5 z&o  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] PGLplXb#[S  
~s]iy9i  
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: 8p@Piy{p  
单目: return f(l(t), r(t)); [g:$K5\64  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); /M3Y~l$  
双目: return f(l(t)); jO1r)hw N>  
return f(l(t1, t2)); (tZrw5 @  
下面就是f的实现,以operator/为例 5 ({t4dm  
.MJofE;Jn  
struct meta_divide ^wc"&;=c|  
  { EuyXgK>g  
template < typename T1, typename T2 > OG~6L4"  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) < F`>,Pm  
  { G}:lzOlMH  
  return t1 / t2; m6[0Kws&  
} Od %"B\  
} ; 7,lq}a8z  
.[3Z1v,  
这个工作可以让宏来做: #7 q7PYG4  
2gq9k}38  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ @]-jl}:]  
template < typename T1, typename T2 > \ :=\Hoz  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; E~gyy]8&  
以后可以直接用 f,:9N5Z  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) Ire\i7MF:  
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 Z3& _  
(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。。。) w &(|e <  
f=mZu1(FZ  
2|}+T6_q  
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 glF; e T  
8F&=a,ps[  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > qIIv6''5@  
class unary_op : public Rettype h?8]C#6^  
  { <\}KT*Xp  
    Left l; w6W}"Uw  
public : kT'u1q$3Vo  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} <\pfIJr$  
t<|NLk.  
template < typename T > MgNU``  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 6Qy@UfB  
      { !=:$lzS^  
      return FuncType::execute(l(t)); /x[jQM\  
    } 7|[mz> "d  
vDxe/x%  
    template < typename T1, typename T2 > B9H@e#[  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 8'4S8DM  
      { @qnD=mE  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); 86mp=6@  
    } 3 YFU*f,  
} ; XAe% m^  
kZerKP  
iMP]W _  
同样还可以申明一个binary_op ^WNrGF  
[ zEUH:9D  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > )_i qAqkS  
class binary_op : public Rettype 26k LhFS  
  { FcYFovS  
    Left l; L>a  
Right r; V` 1/SQX  
public : q11>f   
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} tGl;@V@Qj  
!gv`F E9y  
template < typename T > j(k: @  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 66I"=:  
      { ?}a;}Q 6  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); 45MLt5^|  
    } D?8rO"  
:C65-[PSdO  
    template < typename T1, typename T2 > A0q|J/T  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const `P3>S(Tgy  
      { Qe5U<3{JZ  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); $[/&74#0HX  
    } 'Ub g0"F(  
} ; HsHB!mQV  
j.L-{6_s>~  
Ffv`kn@  
很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮 PUBWZ^63  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 -!N&OZ+R   
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) 0 Emr<n  
那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。 ulkJR-""&  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! /U"CO8Da  
如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。 eL\;Nf+Zp  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 >ey\jDr#O  
这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan) 43Qtj$F  
下面是修改过的unary_op KB'qRnkc  
sPMa]F(  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > V8HnUuz  
class unary_op B,@c; K  
  { ]):<ZsT  
Left l; 5i1>I=N  
  mqAWL:VvQ7  
public : :xh?e N&  
d_)o  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} ,>eMG=C;g  
SOi*SwQ8  
template < typename T > oNU0 qZ5  
  struct result_1 tdSfi<y5I  
  { Ar:*oiU  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; !2'jrJGc  
} ; -sjd&)~S[  
2GWMlI  
template < typename T1, typename T2 > 'iGzkf}j  
  struct result_2 $;/}?QY(  
  { *IY*yR6  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; *WIj4G.d  
} ; sZL#xZ5 Df  
8-_QFgY  
template < typename T1, typename T2 > _&j}<K$- (  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const _`_%Y(Xat  
  { w - Pk7I  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); 3&[>u;Bp  
} DiEluA&w9  
c=L2%XPP  
template < typename T > Jnna$6G)B  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const L\&<sy"H  
  { MwR 0@S}*  
  return OpClass::execute(lt(t)); @*Wh  
} `KK>~T_$J  
1Lg-.-V  
} ; y6IXdW  
\yd s5g!:  
f"9q^  
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 oA =4=`  
好啦,现在才真正完美了。 qd#sY.|1  
现在在picker里面就可以这么添加了: p"FW&Q=PN  
B|4X}*@SX  
template < typename Right > hlJq-*6'  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const rfgI$eu   
  { S6+y?,^  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); :L1dyVA{  
} HVP"A3}KC  
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。 BvR-K\rx  
91q8k=p  
/qx0TDB  
n%k!vJ)]  
%c [F;ug  
十. bind BwBm[jtP  
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。 YQpSlCCo 3  
先来分析一下一段例子 h~p>re  
o4%y>d)  
g"?Y+j  
int foo( int x, int y) { return x - y;} F8uNL)gKj)  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 kH4Ai3#g  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 E/09hD Q  
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。 "bm  
我们来写个简单的。 r4QxoaM  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: $zyIuJN#  
对于函数对象类的版本: RheRe  
59!Fkd3  
template < typename Func > LNa$ X5`  
struct functor_trait }yJ$SR]t  
  { -,+q#F  
typedef typename Func::result_type result_type; CWNx4)ZGw  
} ; ^ mS o1?<  
对于无参数函数的版本: |6(ZD^w  
B"v.* %"&/  
template < typename Ret > KGWyJ  
struct functor_trait < Ret ( * )() > 9(L)&S{4K  
  { s.x&LG  
typedef Ret result_type; TP"1\O  
} ; %^8^yZz  
对于单参数函数的版本: RtCkVxaEx  
5e}A@GyC  
template < typename Ret, typename V1 > K,e w>U  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > x#Q>J"g  
  { {fEwA8Ir  
typedef Ret result_type; lr{?"tl_  
} ; ' /$d0`3B>  
对于双参数函数的版本: ^RP)>d9Xp{  
PIWux {  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > ]b=P=  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > .p=sBLp8  
  { m@Qt.4m%g  
typedef Ret result_type; l%`F&8K  
} ; l6~-8d+lfN  
等等。。。 Xu>r~^w=S  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy 5 gv/Pq&  
! /NG.Wf  
template < typename Func > J%jB?2 1:o  
struct func_return c= x,ijY "  
  { qt3PXqR7 :  
template < typename T > cI=r+ OGk*  
  struct result_1 mCWhUBghR  
  { BA:yQ  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; 2PeR   
} ; E^rbcGJ  
=Me5ft w  
template < typename T1, typename T2 > sj8~?O  
  struct result_2 Ht-t1q  
  { w~ ;I7:  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; C-?%uF  
} ; Q3 eM2i8Y  
} ; (^5 7UmFv]  
=1u@7Bh  
NFr:y<0>z  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 M#4QQ} F.  
0UH*\<R  
template < typename Func, typename aPicker > " beQZG  
class binder_1 +R\vgE68  
  { sT/c_^y  
Func fn; u1~9{"P*  
aPicker pk; Khe!g1=&X  
public : iajX~kv  
L3p`  
template < typename T > 78Aa|AJU  
  struct result_1 UDc$"a}ds{  
  { >^OC{~Az  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; R@*O!bD  
} ; d7&eLLx  
+,&O1ykY  
template < typename T1, typename T2 > )$&dg2[  
  struct result_2 if)Y9:{r^  
  { k`{@pt.  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; tdEnk.O  
} ; 37q@rDm2  
~+H" -+  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} -wv6s#"u  
.p ls!  
template < typename T > (Si=m;g  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const -3&G"hfK  
  { M^7MU}5w  
  return fn(pk(t)); rFZrYm  
} `$YP<CJeq  
template < typename T1, typename T2 > z*a8sr  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ?|1Mv1C?  
  { :qvI%1cP=  
  return fn(pk(t1, t2)); )g|xpb  
} a6h>=uT [  
} ; e2+BWKaU  
=X!IH d0  
<|*'O5B  
一目了然不是么? #"ftI7=42  
最后实现bind MzYavg`  
|T4kqW{  
gUAxyV  
template < typename Func, typename aPicker > v`c$!L5  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) v6GsoQmA   
  { jhGlG-^  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); S\wW)Pv8  
} ;c -3g]  
;&b%Se@#p  
2个以上参数的bind可以同理实现。 u0RS)&  
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。 %y<ejM  
\#rO!z d  
十一. phoenix CN2_bz  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: P0i V<T4^  
phYDs9-K  
for_each(v.begin(), v.end(), /U$8TT8+-  
( 45@]:2j  
do_ 5y} v{Ijt  
[ !$g+F(:(c  
  cout << _1 <<   " , " 0fs$#j  
] D%7kBfCb  
.while_( -- _1), RkuuogZ  
cout << var( " \n " ) 9]>iSG^H  
) D\~e&0*  
); _ OaRY]  
}#v{`Sn%^C  
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: ,&YTj>  
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 Zw] ?.  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 XTeb9h)3  
那么我们就照着这个思路来实现吧: CodSJ,  
;50_0Mv;(:  
.5Q:Xp  
template < typename Cond, typename Actor > l+wc '= ]  
class do_while 8z<r.joxC  
  { DXQi-+?  
Cond cd; %g cc y|  
Actor act; S*"u/b;  
public : -Z^4L  
template < typename T > Q0{z).&\(e  
  struct result_1 tJ=di5&  
  { . -"E^f  
  typedef int result_type; (shK  
} ; >?YNW   
{6d b{ ay_  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} -Y:ROoFOZ  
DJQglt}~  
template < typename T > ArI]`h'W  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const }Uf<ZXW  
  { o0p T6N)  
  do WA)Ij(M8 p  
    { z{BA4sn  
  act(t); m_!U}!  
  } NNa1EXZ[  
  while (cd(t)); 2N~ E' 25  
  return   0 ; z}.D" P+  
} cX At :m  
} ; 1Qh`6Ya f  
Z0fJ9 HW  
L|^o7 1t|  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). DI&MC9j(   
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。 YCw('i(|  
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。 sg'NBAo"  
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。 6U,fz#<,}  
下面就是产生这个functor的类: d `j?7Z  
>&H~nGP.  
t#<KxwhcN  
template < typename Actor > hN(L@0)  
class do_while_actor b0a}ME&1  
  { L8V3BH7B  
Actor act; ?Ay3u^X  
public : (Q-I8Y8l8  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} qi+&|80T.  
Cj&$%sO1  
template < typename Cond > vv 7+ >%  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; hteOh#0{   
} ; 9b6!CNe!  
=Mhg  
PaVO"y]C  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 y,<$X.>QO|  
最后,是那个do_ yty` 2$O  
=J@`0H"  
4R+P  
class do_while_invoker @+^c"=d1S  
  { Lm.`+W5  
public : x.EgTvA&d  
template < typename Actor > h)E|?b_  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const eO{@@?/y  
  { 67J*&5? |  
  return do_while_actor < Actor > (act); w{'2q^>6*  
} 4YJ=q% G  
} do_; vSM_]fn  
bV3lE6z  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? Y jup  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 JfTfAq]  
最后来说说怎么处理break和continue FD6v /Y  
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。 `Lz1{#F2G  
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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