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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda !Au9C   
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 T9=55tpG9  
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, qJf=f3  
:Vl2\H=P  
;Alw`'  
m03]SF(#3  
  class filler 7z^\}&  
  { t~@~XI5  
public : w*7BiZ{s<  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} 0) T`&u3!  
} ; -P7JaH/Q  
25CO_  
F9 q9BH  
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: F1UTj "<e  
#> @~3kGg  
&['cZ/bM  
@Ap~Wok  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); [  bB   
Dhy@!EOS  
B2DWSp-8*  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 K\a=bA}DG  
8KhE`C9z  
^J{tOxO=l  
1pT-PO 3=  
二. 战前分析 iF1E 5{dH  
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。 "<5su5]  
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 60r4%> d  
> qhoGg  
zOzobd   
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); ^ H )nQ  
  /* --------------------------------------------- */ p!]$!qHO (  
vector < int *> vp( 10 ); gV-x1s+  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); <qpDAz4k  
/* --------------------------------------------- */ ap[{`u  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); j9G1  _  
/* --------------------------------------------- */ 38Bh9>c3  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); mFdj+ &2\  
  /* --------------------------------------------- */ eH9Ofhsry  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); /<WK2G  
/* --------------------------------------------- */ b ?-VZA:  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); i1E~F  
f R?Xq@c  
N 2\lBi  
bO2s'!x  
看了之后,我们可以思考一些问题: ohPCYt  
1._1, _2是什么? ]~H\X":[>  
显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。 D3BT>zTGK  
2._1 = 1是在做什么? d5O_~x f&  
既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。 IxQ(g#sj_k  
Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。 =A< Fcl\Rz  
1<ic 5kB  
|JD"iP:  
三. 动工 VkChRzhC  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: 1>"[b8a/  
jjLwHJ  
h &R1"  
s v}o%  
template < typename T > eAPNF?0yh  
class assignment [)E.T,fjMQ  
  { CMI V"-  
T value; Sb;=YW 1<  
public : 8r46Wr7Q  
assignment( const T & v) : value(v) {} |)pRkn8x  
template < typename T2 > GV"HkE;  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } VX<jg#(  
} ; -4 !9cE  
l#;DO9  
BD (Y =g  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 >.)m|,  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment :g`j gn 0  
dvl'Sq<  
fd<a%nSD  
CC<(V{Png  
  class holder ZWH9E.uj  
  { Jiv%Opo/|  
public : #rkz:ir4  
template < typename T > 2Vn~o_ga  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const +=Q/'g   
  { |\W9$V  
  return assignment < T > (t); +Kz baBK  
} `,O#r0m  
} ; c6@7>PM  
qlJzXq{|`  
(WISf}[l;  
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: z9B" "ws  
[$<\*d/  
  static holder _1; ..5rW0lr  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 (&)PlIi7  
c :{#H9  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); _3'FX# xc  
而不用手动写一个函数对象。 m@Vz42g~+  
>-0\wP  
`pfZJ+  
k+D"LA%J  
四. 问题分析 ?b8 :  
虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。 = @EN]u  
1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。 oN\IQ7oI  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 BsJ d*-:X  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 ,3As Ng  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 DNGXp5I  
qz@k-Jqq d  
五. 问题1:一致性 ,_N+t:*#0  
首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?| 7%Q?BH7{  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 ,_$}>MY;  
 4.7 PL  
struct holder y_7lSo8<  
  { QQPT=_P]  
  // Mkj`  
  template < typename T > 5C|Y-G  
T &   operator ()( const T & r) const L^{1dVGWNa  
  { 6Kbc:wlR  
  return (T & )r; E<~Fi .M;\  
} +'ZJ]  
} ; >OLKaghV.5  
,DZoE~  
这样的话assignment也必须相应改动: 0eP ]  
3hi0  
template < typename Left, typename Right > DT Cwf  
class assignment \{8?HjJEM  
  { ]+ KN9  
Left l; L*QX21@wC  
Right r; 5uidi  
public : JoCZ{MhM  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} KmYSYNr@,  
template < typename T2 > v/m} {&K  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } vR)f'+_Nz  
} ; s<XAH7?0  
w!j'k|b>  
同时,holder的operator=也需要改动: sMn)[k vX  
AVnH|31dC~  
template < typename T > C+m%_6<  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const ?^Q8#Y^M  
  { 2d#3LnO  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); Q:5^K  
} "K9/^S_  
vh/&KTe?:  
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。 ^c-8~r|y,  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 <l.l6okp  
I""zg^Rq  
return l(rhs) = r; 6/5Xy69:h  
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。 =<;C5kSD  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: cEK<CV  
AL;z's(F?  
template < typename Tp > #B!HPlrv  
class constant_t 'nMj<:0wlD  
  { 6L!/#d0  
  const Tp t; \2c 3Nsra  
public : x_+-TC4IXn  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} k',#T932x1  
template < typename T > %4QpDt  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const ;}dvc7  
  { F<+!28&h  
  return t; [X%Wg:K  
} Z^[ ]s1iP}  
} ; Im g$D*BM  
 Nt w?~%  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 z|$M,?r'  
下面就可以修改holder的operator=了 WR<?_X_  
?]AF? 0/  
template < typename T > gr^T L1(  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const JE *d-  
  { bl3?C  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); f|'0FI  
} 1VR|z  
DuMzK%  
同时也要修改assignment的operator() (k^o[HF  
KbSE=3  
template < typename T2 > +Zg@X.z  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } cFZcBiw  
现在代码看起来就很一致了。 *8I"7'xh  
'nT#c[x[0  
六. 问题2:链式操作 <0!O'" "J  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 YctWSfh  
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。 SYd6D@^2j  
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。 xjy(f~'  
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。 8-PHW,1@a3  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct W;T 5[  
Ntt*}|:QV<  
template < typename T > w$DHMpW'  
struct result_1 t }YT+S  
  { ,x=S)t  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; <5 }  
} ; vk4Q2P  
/U 3Uuk:  
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: /&  W&  
$3 =S\jyfK  
template < typename T > ZYS]Et[Q  
struct   ref |JLXgwML  
  { bgYUsc*uR  
typedef T & reference; N XCvS0/h  
} ; %6W%-`  
template < typename T > {[)n<.n[g  
struct   ref < T &> vB%os Qm  
  { +,1 Ea )  
typedef T & reference; 1N}vz(0"  
} ; ]5r@`%9  
mIZ6[ ?  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: 1{A K=H')  
jx{wOb~oO)  
template < typename T > z*UgRLKZD  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const )*XD"-9  
  { v&qL r+_7  
  return l(t) = r(t); 2e9.U/9  
} EO`eg]  
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-s(2C  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 bE;c&g  
)|=4H>?%  
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 }/lyrjV  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: P-/"sD  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 +Qf<*  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 ,`bmue5  
最后的布局是: 5ZX  
                Add +BVY9U?\"  
              /   \ E/zclD5S  
            Divide   5 6f:uAFwG  
            /   \ );zLgNx,  
          _1     3 X'88W-  
似乎一切都解决了?不。 DNr*|A2<  
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。 <aLS4  
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。 unih"};ou  
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: $^_6,uBM[  
.e5d#gE0  
template < typename Right > IZLBv2m  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const jV[;e15+  
Right & rt) const 8iTB  
  { xnf J ruT  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); uBl&{$<  
} ? G`6}NP  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 )$h!lAo  
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。 $J):yhFs e  
因此如果该函数声明在assignment的内部,那么就实现了连等,如果声明在的dereference(解引用)的内部,就允许(*A = B)的行为发生。 J5(^VKj  
最后,如何把这些函数塞到各个functor的声明里边呢?当然可以用宏,但是。。。大家都知道这样不好。 @,j,GE%  
除了宏之外还可以用的方式就是继承。我们可以写一个类叫做picker,该类实现了所有的如上的产生函数。然后让所有的functor继承自它。 +n<W#O %  
且慢,也许立刻就有人跳出来说:这样的话那个XXX怎么写呢?这样不是会导致循环依赖么?这样不是会有downcast么? "x vizvR  
正解,让picker做基类确实不是一个好主意。反过来,让picker继承functor却是一个不错的方法。下面是picker的声明: U:z5`z!  
]q~bi<E9W  
template < class Action > Re2&qxE  
class picker : public Action Qvty;2$o@  
  { 'b0r?A~c=  
public : <F8e?xy  
picker( const Action & act) : Action(act) {} W*Si"s2  
  // all the operator overloaded  o*Xfgc  
} ; 9Z21|5  
JA*+F1s  
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。 0'HQ=pP  
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: ah%Ws#&  
%E5b }E#  
template < typename Right > 16>D?;2o(  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const P2@Z7DhQ  
  { ^|SiqE  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); 2]<.m]  
} yVp,)T9  
yM`u]p1  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > ?5jLN&A3 G  
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。 Se_]=>WI  
;?k<L\zaw  
template < typename T >   struct picker_maker `yP`5a/  
  { g60k R7;\  
typedef picker < constant_t < T >   > result; l2kGFgc  
} ; P@keg*5@  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > b8_F2  
  { |j-ng;  
typedef picker < T > result; $_iE^zZaU^  
} ; 4&=</ok6`0  
JEk'2Htx  
下面总的结构就有了: <:Mz2Rg  
functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。 aU~?&]  
picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。 E%DT;1  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 qY$ [2]  
至此链式操作完美实现。 NYr)=&)Ke.  
*FktI\tS  
EK5$z>k>m  
七. 问题3 0>8w On  
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。 ggL/7I(  
+ c+i u6+"  
template < typename T1, typename T2 > P6O\\,B1A  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const $~iZaX8&  
  { zPc"r$'0 U  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); x+j@YWDpG"  
} */l;e<E  
aG83@ABx  
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: "a= Hr4C*r  
"p*'HQ  
template < typename T1, typename T2 > tfN[-3)Z  
struct result_2 @ ?M\[qeF@  
  { Q#G xo  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; i6KB\W2  
} ; Q3(ulgl]  
@,n)1*{P  
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? DnFzCJ  
这个差事就留给了holder自己。 TIxOMYy  
    Y+ UJV6  
Q"ZpT  
template < int Order > 9OV@z6  
class holder; YR*gO TD  
template <> (jA5`4>u  
class holder < 1 > L2,2Sn*4i  
  { `!/[9Y#Hp  
public : L/[VpD  
template < typename T > `hZh}K^  
  struct result_1 9xO@_pkX  
  { K^U ="  
  typedef T & result; A1INaL  
} ; ZX` \so,&,  
template < typename T1, typename T2 > DH yv^  
  struct result_2 2t9UJu4  
  { mmbe.$73  
  typedef T1 & result; @t~y9UfF  
} ; 7;o:r$08&}  
template < typename T > mpug#i6q  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const @b,H'WvhfS  
  { E<Zf!!3  
  return (T & )r; jkx>o?s)z  
} b9RHsr]V  
template < typename T1, typename T2 > }q`9U!v  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const X'jyR:ut#  
  { <@"rI>=  
  return (T1 & )r1; %*}rLn"?  
} Yr/$92(  
} ; T2MC`s|`  
)b #5rQ  
template <> o 2 Nu@^+  
class holder < 2 > [M[<'+^*  
  { 8Y.q P"s  
public : v*?8:>:}  
template < typename T > JFVx&  
  struct result_1 6[3Xe_  
  { /iFn =pk1?  
  typedef T & result; AN Fes*8j  
} ; IQ @9S  
template < typename T1, typename T2 > q* p  
  struct result_2 B{`adq?pW  
  { Q?i_Nl/|  
  typedef T2 & result; Qdq;C,}Ai.  
} ; !iKW1ks  
template < typename T > ID2->J  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const (vO3vCYeQ  
  { ]]PNYa  
  return (T & )r; Tse#{  
} ~j'D%:[+VH  
template < typename T1, typename T2 > 1`K-f m)  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const Q;$k?G=l  
  { xrPZy*Y,  
  return (T2 & )r2; e'.BTt58Y  
} -/pz3n  
} ; pPBXUu'  
|CDM(g>%  
/AD&z?My+E  
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> >。 j~k,d.17M  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: /e0B$UymFu  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: dn#I,xa`  
f?UI+TU  
return l(i, j) = r(i, j); k9}8xpH  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) %=UD~5!G0  
BA c+T  
  return ( int & )i; KMj\A d  
  return ( int & )j; }#FV{C]  
最后执行i = j; wuH*a3(  
可见,参数被正确的选择了。 +Ww] %`_  
$&as5z8  
._G ,uP$  
-`PziG l@<  
H%O\4V2s  
八. 中期总结 V1]GOmXz  
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: r >'tE7W9  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 o}v<~v(  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 ~#sD2b` 0  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor m[}k]PB>  
Ic2?1<IZA  
r E+B}O  
;qgo=  
2R&\qZ<  
7#R)+  
九. 简化 ~S/oW89  
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。 SUc%dpXZa  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 CT[9=wV)m%  
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: rtuaU=U  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 y|6n:<o  
  +-*/&|^等  O`@Nl  
2. 返回引用。 Fa%1] R  
  =,各种复合赋值等 e_=K0fFz  
3. 返回固定类型。 @ wR3L:@  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) *6/IO&y1a  
4. 原样返回。 ( V4Ppg  
  operator, dipfsH]p  
5. 返回解引用的类型。 %]4Tff  
  operator*(单目) ;;,7Jon2  
6. 返回地址。 9-;-jnDy  
  operator&(单目) |Mb{0mKb  
7. 下表访问返回类型。 lcdhOjz!N  
  operator[] ,u `xneOs  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 .^wpfS  
  operator<<和operator>> /Q;wz!V$  
1B4Qj`:+0  
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。 PR@6=[|d  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: G,)zn9X  
ai_ve[A  
template < typename Left > o]<Z3)  
struct value_return ;ek*2Lh  
  { Y :!L  
template < typename T > 2`4m"DtA  
  struct result_1 eN=jWUoCh  
  { 3YvKHn|V"  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; ~m6=s~Vn  
} ; gK rUv0&F  
cU6*y!}9  
template < typename T1, typename T2 > B]X8KzLu  
  struct result_2 "#~>q(4^  
  { <o%T]  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; t8*Jdd^3Z/  
} ; UGO#o`.G}  
} ; cyCh^- <l@  
uV5uZ  
<8:h%%$?  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait <F7a!$zQ  
aFTWzz  
下面我们来剥离functor中的operator() Zonjk%tC  
首先operator里面的代码全是下面的形式: x"b'Pmw  
|n 26[=\B  
return l(t) op r(t) VRd7H.f,A6  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) sSW'SE?,<  
return op l(t) dVbFMQ&  
return op l(t1, t2) 1@|+l!rYF  
return l(t) op JXc.?{LL  
return l(t1, t2) op a:cci?cb  
return l(t)[r(t)] X!]v4ma`  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] 9nG^_.}|  
2o SM|  
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: HA,o2jZ?In  
单目: return f(l(t), r(t)); ~XOmxz0  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); v #+ECx  
双目: return f(l(t)); Af _4Z]F  
return f(l(t1, t2)); 4mvR]: G  
下面就是f的实现,以operator/为例 E.K^v/dNdq  
joe)b  
struct meta_divide RDdnOzx  
  { *{ rorir  
template < typename T1, typename T2 > {+J{t\`  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) PJ5}c!o[  
  { 3]*Kz*i  
  return t1 / t2; ;5tOQ&p%v  
} Jq/itsg  
} ; {+67<&g  
~IhM(Q*mO!  
这个工作可以让宏来做: m]n2wmE3n  
,jY:@<n  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ yT7$6x  
template < typename T1, typename T2 > \ 'I$FOH   
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; (ghI$oH  
以后可以直接用 Lwl1ta-  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) h.EI(Ev"GN  
来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数 =.3#l@E!C  
(ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。) gc A:Q4  
w ,j*I7V  
NxHUOPAJc  
下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体 X)3(.L  
OFtaOjsyUa  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > jqaX|)8|$  
class unary_op : public Rettype 99=~vNn  
  { 7"(Zpu  
    Left l; `>sOOA  
public : &>\;4E.O5  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} *V2;ds.~  
p~w] ~\  
template < typename T > ?06gu1z/  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const Jpapl%7v  
      { (h0@;@@7hW  
      return FuncType::execute(l(t)); Hhknjx  
    } A)U"F&tvm  
+pR,BjY  
    template < typename T1, typename T2 > x9 > ho  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const *Ypn@YpSp  
      { " aG6u^%  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); (  cs  
    } >?@5>wF  
} ; -qP)L;n  
<e UsMo<  
MH.+pqIv^  
同样还可以申明一个binary_op M@.l# [@U  
Q5ASN"_  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > Q4cCg7|0  
class binary_op : public Rettype (l99a&] t  
  { (%B{=w}8  
    Left l; `H! (hMMV  
Right r; ?, pwYT0g  
public : $)#orZtzr  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} Al^tM0T^  
A$@;Q5/2  
template < typename T > )V1xL_hx/  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const . Vb|le(7  
      { @ [;'b$T$  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); $]DuO1H./  
    } 6\7c:  
MZt#T+b  
    template < typename T1, typename T2 > D)PX|xrn  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const E*YmHJ:k  
      { B=cA$620  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); 1K9.3n   
    } FDl/7P`b(  
} ; 21v--wZ  
4!/QB6  
,!{8@*!=s  
很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮 =p;cJ%#2]'  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 d_`MS@2  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) ')q0VaohC  
那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。 NZ1B#PG,c  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! {bXN[=j  
如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。 F7<mm7BGZ  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 }eLApFHEDg  
这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan) GKoYT{6  
下面是修改过的unary_op |XB<vj07G  
 :tZsSK  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > dUv@u !}B  
class unary_op GN|"RuQ  
  { PlB3"{}0Q  
Left l; pb97S^K[  
  UCVYO. 9"  
public : )xcjQkb  
Iy_5k8 ]  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} AZ!/{1Az  
AW r2Bv  
template < typename T > 9?\cm}^?  
  struct result_1 ^ |MS2'  
  { *)Pm   
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; |mH* I  
} ; ya2sS9^T[  
4XAB_Q  
template < typename T1, typename T2 > XNa{_3v  
  struct result_2 FsqH:I4O  
  { 5X^\AW  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; X4o#kW  
} ; [k 7HLn)  
8U@f/ P  
template < typename T1, typename T2 > h!wq&Vi4  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const %i\rw*f  
  { CNRSc 4Le  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); XgxO:"B  
} W<q<}RSn  
[7><^?t V  
template < typename T > diXWm-ZKL  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const #f(a,,Uu'  
  { .M:&Aj)x16  
  return OpClass::execute(lt(t));  (7X  
} QI[WXx p  
uT]$R  
} ; c%5P|R~g]p  
f_ MK4  
Ihf>FMl:  
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 ]ttF''lH  
好啦,现在才真正完美了。 vL_yM  
现在在picker里面就可以这么添加了: ! #Pn_e  
Cj#wY  
template < typename Right > <J d!`$  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const jIaaNO)  
  { /cClV"S*G  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); T4W20dxL7  
} 6OE xAn8  
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。 p{oz}}  
pq0Z<b;2  
.+>fD0fW7Y  
fm Yx  
GpPM?  
十. bind i?B<&'G  
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。 T ?Om]:j  
先来分析一下一段例子 7s%D(;W_Mo  
3z0Bg  
\2u7>fU!  
int foo( int x, int y) { return x - y;} 9z4F/tUq  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 Pac ^=|h<q  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 h HHR]e5:  
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。 ,%Z&*/*Oh  
我们来写个简单的。 "L5w]6C4  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: r Hq1%)B  
对于函数对象类的版本: $l)RMP}  
[ DpOI  
template < typename Func > C+\z$/q  
struct functor_trait MY{Kq;FvRP  
  { "`K_5"F  
typedef typename Func::result_type result_type; #reR<qp&]  
} ; n$ByTmKxv  
对于无参数函数的版本: =9,mt K~  
Q=!QCDO(  
template < typename Ret > tV4yBe<``  
struct functor_trait < Ret ( * )() > dZ" }wKbO  
  { 1]>JMh%X9t  
typedef Ret result_type; _9D]1f=&  
} ; e3n^$'/\r  
对于单参数函数的版本: &LM@xt4"^[  
VXCB.C"  
template < typename Ret, typename V1 > 53/$8=  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > ZWGelZP~  
  { ],AtR1k  
typedef Ret result_type; )[Rwc#PA;  
} ; G l/3*J  
对于双参数函数的版本: 2G|}ENC  
<.g)?nj1  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > \Uh/(q7  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > 0F uj-q  
  { dw#pObH|`  
typedef Ret result_type; 9Cd=^Im5  
} ; Qv,ORm h5  
等等。。。 Wv3p!zW3I  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy n<EIu  
c-zW 2;|61  
template < typename Func > jB -A d8  
struct func_return D7R;IA-w  
  { #U'}g *  
template < typename T > H^*[TX=#[  
  struct result_1 DB"z93Mr<K  
  { ,P`:`XQ>_B  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; tZ) ,Z<  
} ; DFfh!KKR$  
 Dt5AG  
template < typename T1, typename T2 > "@ZwDg`  
  struct result_2 0dx%b677d  
  { @ #J2t#  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; J}Z\I Y,  
} ; uYFy4E3  
} ; %b pQ=  
y2g)*T!m  
r,|}^u8`  
最后一个单参数binder就很容易写出来了  ]x1ba_  
K\}qY dPF  
template < typename Func, typename aPicker > [C ezz5  
class binder_1 Oxu}W%BF*  
  { M$v\7vBgO!  
Func fn; Ai%Wt-  
aPicker pk; ?/3{gOgI$`  
public : H5vg s2R  
1.2qh"#  
template < typename T > sNG 7fi.|  
  struct result_1 O?#<kmd/)  
  { =585TR; V  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; 9u^za!pE  
} ; U2Siw   
ZdhA:}~^E  
template < typename T1, typename T2 > QeQwmI  
  struct result_2 uf )!SxT  
  { Ayw {I#"  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; Ng&K5Z/  
} ; d<] eJ{  
c8l\1ce?7  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} laCVj6Rk  
22d>\u+c  
template < typename T > Yg!fEopLb  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const GOCe&?  
  { k:U%#rb;  
  return fn(pk(t)); pcQzvLk  
} 0CeBU(U+|R  
template < typename T1, typename T2 > NljcHe}Qy  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const !{r@ H+Kf  
  { P`CQ)o  
  return fn(pk(t1, t2)); 9$sx+=(  
} [2!?pVI  
} ; *[3tGiUJ  
fn//j7 j  
F{&0(6^p!  
一目了然不是么? x;&iLQZh  
最后实现bind ]o9^?iU]  
Q:b>1  
_P_R`A)"  
template < typename Func, typename aPicker > Re;[S[D7  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) (^|vN ;  
  { 0;5qo~1  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); utdus:B#0  
} 0d,&)  
|@D%y&  
2个以上参数的bind可以同理实现。 0VgsV;  
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  
w`Cs,  
十一. phoenix {bNKyT  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: n7#}i2:  
R4f_Kio  
for_each(v.begin(), v.end(), G7#<Jo<8  
( xCU pMB7  
do_ ?D M!=.]  
[ AbMf8$$3SH  
  cout << _1 <<   " , " yEL5U{  
] @vi;P ^1!  
.while_( -- _1), t] G hONN  
cout << var( " \n " ) bmRp)CYd  
) XJ1<!tl  
); ;:~-=\  
l\bgp3.+  
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: CDFX>>N  
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 ;3O=lo:$~  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 ^hwTnW9Z1:  
那么我们就照着这个思路来实现吧: ;`Wh^Qgi  
/n9,XD&)  
>@|XY<  
template < typename Cond, typename Actor > sc# q03  
class do_while |/RZGC4  
  { u$V@akk  
Cond cd; mk`#\=GE  
Actor act; UTxqqcqEny  
public : y=e|W=<D&  
template < typename T > Tml>>O  
  struct result_1 hLSas#B>  
  { G8 CM  
  typedef int result_type; JN<u4\e{-&  
} ; u`Zj~ t  
x)2ZbIDB:"  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} 4q`e<!MP)q  
,6T3:qkkvF  
template < typename T > U=KFbL1Q  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const X_J(P?  
  { $-BM`Zt0;  
  do }FAO.  
    { dj:6c@n  
  act(t); 5uvFCY./c  
  } II}3w#r4  
  while (cd(t)); ujoJ6UOG  
  return   0 ; F@@6D0\X?  
} @O&;%IZMY  
} ; G+W0X  
"D/\&1.&  
sxn^1|O;m  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). /c52w"WW  
代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。 {b]V e/\  
其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。 l 1Ns~  
因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。 !Im{-t  
下面就是产生这个functor的类: Ub*O*nre  
CW;=q[+w  
hT$/B|  
template < typename Actor > CoQ<Ky}*  
class do_while_actor .hytn`+9  
  { F */J`l  
Actor act; =bl6:  
public : &6#Ft]6~  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} {P $sQv  
5>"X?U}He  
template < typename Cond > OOX[xv!b  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; !I[|\ 4j  
} ; 0X4%Ccs  
A@#D_[~  
nG !6[^D  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 }SBpc{ch  
最后,是那个do_ LHgEb9\Q  
]='zY3  
D eM/B5qw  
class do_while_invoker %Ig3udcY?  
  { ` @Tl7I\  
public : `l`)Cs;a  
template < typename Actor > Ld:U~M-  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const Ny)N  
  { Ga#5xAI{a  
  return do_while_actor < Actor > (act); G[z4 $0f  
} nEboet-#D0  
} do_; $"6O92G(hJ  
U8R*i7  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? 0l>4Umxr{J  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 -k"5GUc|  
最后来说说怎么处理break和continue #u<n .  
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。 5Uha,Q9SA  
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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