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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda @_uFX!;  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 `NoCH[$!+  
在C++中,STL的很多算法都要求使用者提供一个函数对象。例如for_each函数,会要求用户提供一个表明“行为”的函数对象。以vector<bool>为例,如果想使用for_each对其中的各元素全部赋值为true,一般需要这么一个函数对象, }amE6  
*hl<Y,W(  
=KW|#]RB^  
k^yy$^=<  
  class filler tpz=} q  
  { ^X(_zinN"  
public : [sptU3,2U  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} TQ2i{e  
} ; $WM8tF?H  
`bi k/o=%  
SFOQM*H  
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: fX$6;Ae  
wtUG^hV #_  
3_@G{O)e  
.1%i`+uZ  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); TR_(_Yd?36  
I$F\(]"@  
(F_7%!g1d  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 2O^32TdS  
 1dXh\r_n  
{vCU^BN,k  
V?o&])?[  
二. 战前分析 1URT2$2p  
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。 SaTEZ.  
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 7~ILRj5Nq  
{bxhH)a'  
UFJEs[?+Te  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); W|)(|W  
  /* --------------------------------------------- */ s>V*=#L  
vector < int *> vp( 10 ); Z^C!RSQ  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); cRPr9LfD@  
/* --------------------------------------------- */ <,#rtVO$  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); 5@""_n&FV  
/* --------------------------------------------- */ d?E4[7<t$1  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); EywZIw?mjX  
  /* --------------------------------------------- */ N_|YOw6  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); EsS!07fAM:  
/* --------------------------------------------- */ rjt O`Mt`  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); PwRNBb}6  
M~#5/eRX  
WJP`0f3  
pvI&-D #}  
看了之后,我们可以思考一些问题: Lp~c  
1._1, _2是什么? Y&~5k;>'_  
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。 V}p*HB@:  
2._1 = 1是在做什么? #`2GAM];7  
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。 WodF -bE  
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。 l ,ZzB,"  
69[w/\  
`z5v}T  
三. 动工 D_]i/ F%  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: vs* _;vx  
48W:4B'l9  
ok8JnQC  
(}~ 1{C@  
template < typename T > t^dakL  
class assignment &fh.w]\  
  { K1CMLX]m  
T value; sz){uOI  
public : oo"JMD)  
assignment( const T & v) : value(v) {} G>9'5Lt  
template < typename T2 > kemr@_  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } H 7 o$O  
} ; {5?!`<fF  
IiQWs1  
 W\zL  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 9p!dQx  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment $H %+k?  
Au%Wrk3j  
=W97|BIW,  
N$L&|4r  
  class holder KX&Od@cQ$  
  { )i?{;%^  
public : C&qDvvk  
template < typename T > 'bd=,QW  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const 7~QwlU3n<F  
  { zcbA)  
  return assignment < T > (t); U* c{:K-C  
} jFK9?cLT  
} ; +K @J*W 1  
E}E7VQjM  
u^;sx/  
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: %6vMpB`g  
P<g|y4h  
  static holder _1; _~(M A-l  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 \3 O-} n1S  
y^vfgP<@  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); S<)RVm,!e  
而不用手动写一个函数对象。 CgaB)`.  
6-Vl#Lyb  
w96j,rEC  
S@l a.0HDA  
四. 问题分析 &St~!y6M?  
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。 ueS[sN!  
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。 U{.+*e18  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 '{1W)X  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 ;FIMCJS  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 yBD.Cs@  
?`BED6$`G9  
五. 问题1:一致性 Yn?2,^?N  
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?| pU\xzLD  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 ;Ln7_  
{jCu9 ]c!  
struct holder B_6v'=7]  
  { v f/$`IJ  
  // s}p GJ&C  
  template < typename T > tle K (^  
T &   operator ()( const T & r) const N:sECGS,  
  {  G$cq   
  return (T & )r; |M0,%~Kt  
} h)aWerzL  
} ; OQX{<pQ6  
9# .NPfMF  
这样的话assignment也必须相应改动: d(dw]6I6  
g~WNL^GGS  
template < typename Left, typename Right > b{ubp  
class assignment u"CIPc{Sr  
  { 4YB7og%P  
Left l; 2TevdyI  
Right r; S]e~)I gO  
public : +A&IxsTq5=  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} Rqd%#v  
template < typename T2 > +{ ,w#@  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } a5Acqa  
} ; U+3PqWB  
lpX p )r+  
同时,holder的operator=也需要改动: ct|'I]nB.h  
n!E H>'T  
template < typename T > D aqy+:  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const f T+n-B  
  { <8xP-(wk;  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); M cMK|_H  
} _<' kzOj  
Aj)< 8  
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。 }Rf :DmPE  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 "Ee/q:`  
P*qNRP%  
return l(rhs) = r; BIB>U W  
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。 [laL6  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: WRU@i;l  
,BN}H-W\2  
template < typename Tp > t&?v9n"X  
class constant_t C`K9WJOD  
  { qjRiTIp9q  
  const Tp t; :4L5@>b-  
public : H:nu>pz t  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} =B 4gEWR  
template < typename T > VAB&&AL  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const 8aIf{(/k  
  { 0m| Gp  
  return t; QW"6]  
} e|+;j}^C  
} ; a\ 2Myj  
K5c7>I%k  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 5['B- Iw  
下面就可以修改holder的operator=了 >p+gx,N  
4 d1Y\  
template < typename T > <)*g7  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const Q`wA"mw6k  
  { G cLp"  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); NByN}e  
} 9j>sRE1  
)9W# 5V$  
同时也要修改assignment的operator() ~uD;_Y=u)r  
Q; /!oA_  
template < typename T2 > V{^fH6;[  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } !NY^(^   
现在代码看起来就很一致了。 N55=&-p  
n N]vu  
六. 问题2:链式操作 i:Ct6[  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 ?lw[  
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。 JSZ j0_ B  
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。 5FR#_}k]_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。 \?ws0Ax  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct d/99!+r  
;[\2/$-  
template < typename T > Gw\HL  
struct result_1 nQYS{`hk  
  { v'~nABYH  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; :?XHZ  
} ; eR 2T<7G  
#dm@%~B{.  
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: +(k)1kCMn  
q,>F#A '  
template < typename T > F vk: c-  
struct   ref X}QmeY[0I  
  { <rI$"=7  
typedef T & reference; %T*+t"\)  
} ; a} fS2He  
template < typename T > 8gKR<X.G  
struct   ref < T &> PY:#F|uHS`  
  { =y(YMWGS  
typedef T & reference; w`!foPE  
} ; }8]uZ)[p=  
nv[Sb%/  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: p$G3r0 @  
s3RyLT  
template < typename T > '\mZ7.Jj  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const 9}Ave:X^  
  { {3uSg)  
  return l(t) = r(t); Wjk;"_"gd  
} iOXP\:mPo  
可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。 1? hd  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 oK1[_ko|  
i|noYo_Ah\  
有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么 9i[2z:4HJ  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是:  /lok3J:  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 Gqc6).tn  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 ;p"XCLHl  
最后的布局是: 9i)mv/i  
                Add <ORz`^27o  
              /   \ ]4~D;mv  
            Divide   5 M !XFb  
            /   \ _SW a3O#'  
          _1     3 hGHzO  
似乎一切都解决了?不。 Llc|j&yHQ  
你可以想象一下一个完整的Lambda库,它必然能够重载C++几乎所有的操作符。假设其重载了10个操作符,那么至少会有10个代表这些操作符的functor类。大体上来讲,每一种操作符所对应的functor都应当能够由链式操作产生别的任意一种操作符所对应的functor。(例如:*_1 = 2既是由operator*的functor产生operator=的functor)。可想而知这样一共能产生10*10=100种产生方式。这是对编码的一个大挑战。 >f05+%^[  
如何简化这个问题呢?我们不妨假定,任意一种操作符的functor,都能够产生任意一种操作符的functor,这样,每一种操作符的functor都拥有一样的产生方案。如果某种转换确实是不合法的(例如:A/B=C无论如何也不可能合法),那么在试图产生新functor的时候会出现编译错误。幸好C++的模版是如果不使用就不编译的,因此这种编译错误不会干扰到正常的使用,这正是我们所要的。 pXlBKJmW  
OK,我们的方法呼之欲出了。既然所有的functor都具有一样的产生方案,那么不如大家都不要实现,等到最后统一的在所有的functor里面加上这么一系列的产生代码吧。例如,如果要添加从某functor XXX到operator=的functor的产生代码: ` i^1U O  
_~q^YZ  
template < typename Right > \$|UFx  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const _qo1 GM&  
Right & rt) const nt`l6b  
  { :DpK{$eCb  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); qNVw+U;2P  
} uvM8 8#  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 )Bvu[r Uy  
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。 >A "aOV>K  
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。 LVtQ^ 5>8  
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。  o%4+I>  
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。 ul&7hHp_u%  
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? htSk2N/  
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: #_|^C(]!  
k<hO9;#qpL  
template < class Action > 54j $A  
class picker : public Action 6oBt<r?CJ  
  { <aD+Ki6  
public : s'=]a-l~  
picker( const Action & act) : Action(act) {} .Vjpkt:H  
  // all the operator overloaded gbZX'D  
} ; $iJ #%&D  
r+Cha%&D  
Picker<T>继承自T,唯一的作用就是给T添加上了各种操作符的重载函数。 >2a#|_-T  
现在所有参与行动的functor都要套上一层picker, _1被声明为 picker<holder>, 并且holder中所重载的操作符除了operator()之外全部被移到了picker内。而picker中的操作符重载的返回的functor也必须套上一个picker: !K)|e4$  
/VZU3p<~  
template < typename Right > g<c^\WG  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const 2 g==98>cg  
  { bxHk0w  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); 2`eu3vA  
} 1vd+p!n  
78#ud15Ml  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > eajL[W^>  
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。 )pH{b]t  
> n\ Q [W  
template < typename T >   struct picker_maker TI&J>/z;$  
  { u)MA#p {  
typedef picker < constant_t < T >   > result; .lS6KBf@  
} ; -e\kIK %  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > ~WLsqP5Y~a  
  { U]3JCZ{]0E  
typedef picker < T > result; _erH]E| [  
} ; LEa:{s<:  
Q :|E  
下面总的结构就有了: emO!6]0gJ  
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。 H9[.#+ln  
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。 50`r}s}  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 cIkLdh   
至此链式操作完美实现。 j* ?MFvwE  
svgi!=  
qeGOSGc_  
七. 问题3 T^>cT"ux_  
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。 #2=30  
C`K/ai{4  
template < typename T1, typename T2 > /UAj]U  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ^jA^~h3(W  
  { mL+ps x+  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); `8Ix&d3F  
} %hQ`b$07t  
Z)0R$j`2  
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: dGN*K}5  
@) wXP@7  
template < typename T1, typename T2 > c+VUk*c3  
struct result_2 qQryv_QP  
  { H^0KNMf(  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; J],BO\ECH  
} ; JH9CN  
)63w&  
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? dksnW!  
这个差事就留给了holder自己。 sS|5x  
    $^F2  
y.OUn'^d4  
template < int Order > L;<]wKs  
class holder; [rem,i+  
template <> =*N(8j>y  
class holder < 1 > _uacpN/<|  
  { @ZZ Lh=  
public : ymu#u   
template < typename T > p};<l@  
  struct result_1 W'yICt(#G  
  { l-rI|0D#  
  typedef T & result; |ESe=G  
} ; (>'d`^kjk  
template < typename T1, typename T2 > 6zSN?0c  
  struct result_2 ZgtOy|?|  
  { wu3ZSLY  
  typedef T1 & result; oizoKwp%  
} ; Dc5XU3Eu`  
template < typename T > T%F'4_~No  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const i=rW{0c%  
  { Pc-HQU  
  return (T & )r; f.WtD`Oas  
} q_)DY f7V}  
template < typename T1, typename T2 > -)/>qFj )  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const 7P]pk=mo  
  { W%x#ps5%  
  return (T1 & )r1; mJHX  
} "wc $'7M  
} ; J2-xnUa]7  
$U1'n@/J  
template <> 7Uh}|6PU  
class holder < 2 > ?Z"}RMM)8  
  { u Wtp2]A  
public : !G37K8 &&*  
template < typename T > :Li)]qN.I  
  struct result_1 @%K 8 oYK  
  { IdM ;N  
  typedef T & result; #frhO;6  
} ; 6+>rf{5P7  
template < typename T1, typename T2 > G.;<?W  
  struct result_2 b /)UN*~  
  { #gq3 e  
  typedef T2 & result; am=56J$ig  
} ; K)n(U9#  
template < typename T > X~0P+E#  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const mcvTz, ; =  
  { h6#  
  return (T & )r; K% ;O$ >  
} GIp?}tM  
template < typename T1, typename T2 > cIH`,bR  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const }w$/x<Q[  
  { FU<rE&X2:  
  return (T2 & )r2; r&#q=R},p  
} 3|C"F-'<  
} ; lD(d9GVm{z  
;^;5"n h  
g&"Nr aQM9  
新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。 6;VlX,,j  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: :=* -x  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: E-RbFTVBA  
U+W8)7bc  
return l(i, j) = r(i, j); /c09-$M  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) lB,MVsn18  
^b4o 0me  
  return ( int & )i; ;@sxE}`?g  
  return ( int & )j; Wd[XQZ<  
最后执行i = j; CN zK-,  
可见,参数被正确的选择了。 #SL/Jr DZ  
9F3`hJZRy>  
r`lgK2r\  
sbgRl%  
; qvZ*  
八. 中期总结 b{(:'.  
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: Q.nEY6B_  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 ?Hy++  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 B]jh$@  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor Od"-w<'  
#GTmC|[  
r/PsFv{8  
3#dUQ1qo6  
'oo]oeJ-  
Cu >pql<O  
九. 简化 k (Ow.nkb  
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。 vWow^g  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 M jHeUf  
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: ]TGJ|X  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 :D&QGw(n  
  +-*/&|^等 ^  K/B[8  
2. 返回引用。 `W"-jz5#=  
  =,各种复合赋值等 $ \jly  
3. 返回固定类型。 &98qAO]Z  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) F M`pPx  
4. 原样返回。 n 6oVx 5/  
  operator, |ek*wo  
5. 返回解引用的类型。 e&E*$G@.7  
  operator*(单目) qWo|LpxWt  
6. 返回地址。 L&l> ?"_  
  operator&(单目) `OduBUI]]  
7. 下表访问返回类型。 Y5K!DMK Y  
  operator[] ')_jK',1  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 AX6e}-S1n  
  operator<<和operator>> I(<1-3~  
=MMWcK&  
OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。 Xa-]+_?Q  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: )U8F6GIC&}  
|]Ockg[  
template < typename Left > vh T9#) HI  
struct value_return 4iDo.1B"  
  { !zD| @sX{  
template < typename T > GlVq<RG*  
  struct result_1 `,TPd ~#~  
  { 0ro)e~_@*  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; 3fpX  
} ; GJ!usv u  
x< imMJ  
template < typename T1, typename T2 > !m78/[LW  
  struct result_2 k~Gjfo  
  { WMrK8e'  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; T_pE'U%[  
} ; 1298&C@  
} ; /K'Kx  
iPxSVH[  
KPKby?qQ^  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait dBCg$Rud&  
(/PD;R$b  
下面我们来剥离functor中的operator() 6Ba>l$/q  
首先operator里面的代码全是下面的形式: }Dk_gom_  
L{aT"Of{X  
return l(t) op r(t) }eBy p  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) 3&_(D)+  
return op l(t) g=a-zg9LX  
return op l(t1, t2) ""TRLs!:M  
return l(t) op h%#@Xd>.  
return l(t1, t2) op v)BUt,A  
return l(t)[r(t)] %o.+B~r  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] %N>@( .  
\\)3:1X  
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: 6VRVk7"  
单目: return f(l(t), r(t)); #uKHw2N  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); 4ajBMgD]KG  
双目: return f(l(t)); -j<m0XUQ  
return f(l(t1, t2)); m_oBV|v{  
下面就是f的实现,以operator/为例 852$Ui|I  
.] 5&\  
struct meta_divide N\mV+f3A@,  
  { ;sb0,2YyP  
template < typename T1, typename T2 > 8&H1w9NrX_  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) 3 nb3rHQ  
  { !i{@B  
  return t1 / t2; nbhx2@Teqe  
} n0nkv[  
} ; 9v0f4Pbxm  
UI |D?z<  
这个工作可以让宏来做: /TS>I8V!  
bMf +/n  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ R~)c(jj5  
template < typename T1, typename T2 > \ lYU_uFOs\  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; RQv`D&u_  
以后可以直接用 ykM(` 1` m  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) W>'R<IY4#N  
来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数 s|YY i~  
(ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。) R>#T {<<L  
t:$p8qR  
@~/LsYA:  
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 1,BtOzuRo  
QZ%_hvY[%>  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > 5h1FvJg  
class unary_op : public Rettype o{m$b2BW  
  { G`gYwgU;  
    Left l; B +_D*a  
public : u]CW5snz  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} hNSV}~h  
sLb[ZQ;j  
template < typename T > H#G'q_uHH  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const PJ9JRG7j  
      { n(-XI&Kn  
      return FuncType::execute(l(t)); z$H |8L  
    } naW}[y*y;  
G$Z8k,g+<7  
    template < typename T1, typename T2 > ( 8k3z`  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const >lN{FJ  
      { r!#NFek}  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); ln#Lx&r;|  
    } A.*}<  
} ; TE^BfAw@  
Uo5l =\  
wQ@@|Cj4L  
同样还可以申明一个binary_op WRL &tz  
=@&]PYv  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > o=4d2V%m  
class binary_op : public Rettype +*~?JT  
  { i$"B  
    Left l; FtT+Q$q=  
Right r; (Kv[~W7lb  
public : cqi: Rj  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} g@KS\.m]  
VI[ikNpX  
template < typename T > :8jHN_u  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ^~8l|d_  
      { #Z(8 vA^@  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); {BDp`uZ  
    } #2{ };)  
``K.4sG  
    template < typename T1, typename T2 > -E?h^J&U  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const !~"q$T>@  
      { UvxJ _  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); I 4gyGg$H  
    } 0 B>{31)  
} ; r68'DJ&m3  
teQ%t~PJ-&  
66Huqo  
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 R/A40i  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 $yI!YX&  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) ?:~Y%4;  
那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。 }vPDCUZ  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! d*7 Tjs{\  
如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。 C/tn0  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 -D`*$rp,  
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) TBvv(_  
下面是修改过的unary_op hA/K>Z  
sGc4^Z%l?  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > n\ZDI+X  
class unary_op 9=K=gfZ  
  { (]0ZxWF  
Left l; 5<Xq7|Jt  
  &iId<.SiJ  
public : CXb)k.L   
lpj$\WI=  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} %koHTWT+  
` ` 6?;Y  
template < typename T > b-;+&Rb  
  struct result_1 B}C"Xc  
  { VD<W  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; GadQ \>  
} ; v](7c2;  
3QL'uk  
template < typename T1, typename T2 > PGOi#x  
  struct result_2 )CSb\  
  { Lg sQz(-  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; }pTy mAN  
} ; e{>X2UNW  
h7wm xa;  
template < typename T1, typename T2 > LTm2B_+  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const k]] (I<2  
  { #7/_Usso  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); &zynfj#o  
} U(3{6^>Gc  
GBGGV#_q'}  
template < typename T > ?Xx,[Z&  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const HUfH/x3zj]  
  { ??CtmH  
  return OpClass::execute(lt(t)); H"N o{|^<  
} 0~<d<a -@  
w q% 4'(  
} ; >u4%s7 v  
CVyqr_n65/  
+>@<'YI<  
该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug EX~ U(JB6  
好啦,现在才真正完美了。 +3(1QgYM%  
现在在picker里面就可以这么添加了: KE]!7+8-  
AVyqtztQ  
template < typename Right > k ?X  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const QyuSle  
  { O\,n;oj  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); [u[F6Wst  
} hCQz D2  
有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。 KLGhsx35  
BHy#g>KUF  
6HW<E~G'6  
`i<;5s!rX  
j{C+`~O  
十. bind ?H#]+SpOcv  
既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。 XI~2Vzht  
先来分析一下一段例子 Ec y|l ;  
82WXgB>  
[k ZvBd  
int foo( int x, int y) { return x - y;} KDhr.P.~  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 w*Vf{[a'  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 uHkL$}C  
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。 U+3,(O  
我们来写个简单的。 T@;z o8:  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: 2M3.xUS  
对于函数对象类的版本: ++W_4 B!  
Dt0S"`^=k  
template < typename Func > t|jX%s=  
struct functor_trait bJj <xjBM  
  { .3l'&".'  
typedef typename Func::result_type result_type; c{Nk"gEfRA  
} ; O['gp~P"  
对于无参数函数的版本: .cdm@_Ls  
OW<i"?0  
template < typename Ret > X3NHQMI   
struct functor_trait < Ret ( * )() > {w$1_GU  
  { 7hqa|  
typedef Ret result_type; %3M(!X:[  
} ; t,4q]Jt  
对于单参数函数的版本: \Lv eZ_h5  
lpQsmd#  
template < typename Ret, typename V1 > _Pjo9z 9  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > ( 1T2? mO  
  { qba<$  
typedef Ret result_type; T]l_B2.  
} ; yd2v_  
对于双参数函数的版本: D642}VD  
h@7S hp  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > wXIsc;  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > 6TvlK*<r=  
  { e; 5 n.+m  
typedef Ret result_type; M:z)uLDw  
} ; aT$q1!U`j2  
等等。。。 * xdS<  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy 3<LG~HWST  
IT5AB?bxH  
template < typename Func > 6?b 9~xRW  
struct func_return X[\b!<C  
  { jbcJ\2  
template < typename T > -h%;L5oJ2,  
  struct result_1 *|h-iA+9  
  { zA=gDuy3@  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; .|}ogTEf  
} ; PdcF  
Mt(wy%{zK  
template < typename T1, typename T2 > M)C. bo{p  
  struct result_2 }2:/&H'  
  { *Nloa/a&9  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; pRe, B'&  
} ; UKMr,{iy  
} ; ; {$9Sc $  
SUsD)!u_H  
s,XKl5'+8e  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 pV]m6! y&  
fEf ",{I  
template < typename Func, typename aPicker > n0q5|ES  
class binder_1 r e.chQ6  
  { Nlemb:'eP3  
Func fn; 1A"h!;0  
aPicker pk; *xR;}%s\  
public : 4 :RL[;  
jE|Ju:}&  
template < typename T > D[U[ D  
  struct result_1 - ?_aYJ  
  { 3CK4a,]Dm  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; _doX&*9u  
} ; dIgaw;Ch]  
Vui5ZK  
template < typename T1, typename T2 > teH $hd-q  
  struct result_2 FZ'|z8Dm  
  { < ek_n;R  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; *jM~VTXwt  
} ; z6 2gF|Uj  
yb*P&si5bY  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} ?3~]H   
S7&w r@  
template < typename T > *ci,;-*C  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const w|!>>W6J  
  { )_N|r$i\  
  return fn(pk(t)); (yIl]ZN*  
} $o"S zy  
template < typename T1, typename T2 > W}p>jP}  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 1^ZQXUzl%i  
  { (oO*|\9u  
  return fn(pk(t1, t2)); :c3}J<Z  
} Nv}'"V>  
} ; 58)`1p\c'  
M>^Ho2  
{)nm {IV,  
一目了然不是么? <cm,U)j2  
最后实现bind 6!7LgM%4  
}w .[ZeP  
Y^$^B,  
template < typename Func, typename aPicker > o"dX3jd  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) .^j6  
  { X-&t!0O4}`  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); # le<R  
} b-R!oP+vP  
~H!s{$.5  
2个以上参数的bind可以同理实现。 '0)a|1,  
另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。 fQ c%a1'  
#s'9Ydd  
十一. phoenix Wh6jr=>G  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: d7s? c  
WtOpxAq  
for_each(v.begin(), v.end(), k4r;t: O^  
( dYV'<  
do_ S~fURn  
[ !i=LQUi.  
  cout << _1 <<   " , " 8?#4<4Ql8  
] O* `v1>  
.while_( -- _1), SRs1t6&y=  
cout << var( " \n " ) =c>2d.^l  
) 6p`AdDV  
); ;/?M&rX  
2>BWu  
是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧: )7@f{E#w  
首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor Lt>"R! "x  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 d\&{Ev9v  
那么我们就照着这个思路来实现吧: o}H7;v8H  
`F5iZWW1  
8sb<$M$c  
template < typename Cond, typename Actor > #G2~#\  
class do_while (#x <qi,T  
  { .w=( G  
Cond cd; ;v%Fw!b032  
Actor act; HnU; N S3J  
public : (3 xCW  
template < typename T > K s 8  
  struct result_1 G?D7R/0)  
  { l",JN.w  
  typedef int result_type; c ;_ T  
} ; C-!!1-Eq?:  
T(t@[U2^  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} iq'hel  
L -z37kG^  
template < typename T > ?HwW~aO  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 6UK{0\0  
  { mYLqT$t.+  
  do `B6~KZ  
    { l_tr,3_w  
  act(t); 2Zt :]be  
  } e~]3/0  
  while (cd(t)); y'\BpP  
  return   0 ; wBz?OnD/D  
} V5w00s5?%  
} ; tGHZU^B:}  
`x%v& >  
jo 0 d#  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). R gY-fc0  
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。 r}kQ<SRx  
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。 &)`xlIw}  
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。 i#Tm] ++  
下面就是产生这个functor的类: On x[}x  
zAT7 ^q^  
wh4ik`S 1  
template < typename Actor > ;UuCSfs{  
class do_while_actor 7<{g+Q~7*  
  { p!qV!:  
Actor act; ^Ud1 ag!-  
public : \a\-hm  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} U9k;)fK  
`K -j  
template < typename Cond > -*xm<R],  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; g}>Sc=e <  
} ; { No*Z'X  
x'IVP[xh`A  
8m% +O#  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 )I7~ <$w  
最后,是那个do_ 4C@ .X[r  
wdS4iQD  
b=nQi./f  
class do_while_invoker =`RogjbP  
  { g<C_3ap/  
public : {Up@\M  
template < typename Actor > Ay?KE{Qs '  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const B \?We\y  
  { Yq~$Q4  
  return do_while_actor < Actor > (act); j8Nl'"  
} wz1fx>Q  
} do_; `/]Th&(5  
* V;L|c  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? oU/CXz?H  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 p4l^b[p  
最后来说说怎么处理break和continue YrlOvXW  
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。 "^sh:{  
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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