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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda 3y9R1/!  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 <d`ksZ+  
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, xJ=@xfr$  
9| ('*  
wgETL|3-  
"~:AsZ"7  
  class filler o=%pR|  
  { 3k U4?D]  
public : 108cf~2&  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} Ej;BI#gx=  
} ; on0MhW  
6!& DH#M  
C~o\Q# *j  
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: 6 +2M$3_U  
eG&3E`[  
v%|S)^c?:  
VyF|d? b  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); >)+ -:  
3_5]0:?]-  
ZjB]pG+  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 z+~klv 3  
}4dbS ;C<  
8(jUCD  
\7\7i-Vo  
二. 战前分析 {D>@ZC  
首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。 EklcnM|6  
开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码 V{D~e0i/v  
d[( }  
z yh #ygH  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); -G|?Kl  
  /* --------------------------------------------- */ ZYMacTeJjg  
vector < int *> vp( 10 ); m,3H]  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); x@aWvrL  
/* --------------------------------------------- */ :"im2J  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); |<2g^ZK)  
/* --------------------------------------------- */ :U{$G( <  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); GJeP~   
  /* --------------------------------------------- */ <F%c"Rkh  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); t5M"M{V  
/* --------------------------------------------- */ s+fjQo4  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); Kn#CIFbBN  
C2a2K={  
Fk4T>8q2;  
WL#E%6p[  
看了之后,我们可以思考一些问题: !:^?GN#~x  
1._1, _2是什么? QT<\E`v  
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。 kM JA#{<  
2._1 = 1是在做什么? GxynLXWo>  
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。 V1]QuQ{&s  
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。 Sy0-tK4  
X?B\+dq  
zKllwIf i  
三. 动工 9!>Ks8'.d  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: \GP0FdpV  
.{8?eze[m  
XusTU  
6[k7e!&  
template < typename T > 8N,mp>~  
class assignment '<R::M,  
  { <_8p6{=  
T value; HB0DG<c-  
public : Hl*V i3bQU  
assignment( const T & v) : value(v) {} -(Fhj Ir  
template < typename T2 > n@PXC8}  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } f [DZ  
} ; />0 Bm`A  
{yCE>F\  
Ij{ K\{y  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 tso\bxiU  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment t3VZjO  
n~mP7X%wE7  
zu! #   
K @h9 4Ni6  
  class holder 5\jzIB_?  
  { ZQ)vvD<  
public : 7 ~9Lj  
template < typename T > G pC*w ~  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const h2_A'  
  { F`e o3z  
  return assignment < T > (t); a)qlrtCl  
}  JE=3V^k  
} ; UV#DN`%n  
;/R\!E   
}7+`[g  
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: =#.qe=  
xO0}A1t Wd  
  static holder _1; @p 2XaqZ  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 NxGSs_7  
yLY$1#Sa  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); 1x3>XN]a  
而不用手动写一个函数对象。 y8Oz4|  
T$&vk#qr  
]q":ta!f  
sD{d8s[(  
四. 问题分析 ,w|Or}h]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。 x4Wu`-4^  
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。 @;b @O _  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 9lR-  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 qo!6)Z  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 RemjiCE0'  
F['%?+<3  
五. 问题1:一致性 |Ca %dg9$@  
首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?| +d'1  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 3'xmq  
[ ;LP6n7v  
struct holder Lz:Q6  
  { + :;6kyM6X  
  // kVY 0 E  
  template < typename T > l<8+>W`_  
T &   operator ()( const T & r) const -Crm#Ib~  
  { y.,li<  
  return (T & )r; XQI!G_\+C  
} &S9O:>=*  
} ; ,b,t^xX>)  
Y0;66bfh}  
这样的话assignment也必须相应改动: ZO*?02c  
r3mmi5   
template < typename Left, typename Right > l", X  
class assignment 16|miK[@  
  { o! Y61S(  
Left l; xWxgv;Ah  
Right r; Sh;Z\nj  
public : u_'XUJ32!  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} B{2WvPX~q  
template < typename T2 > eEZZ0NNe;  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } ,UATT]>  
} ; iNG =x   
J}Ji /  
同时,holder的operator=也需要改动: R d|M)  
7Rl/F1G o}  
template < typename T > v&3 Oc  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const 9FcH\2J  
  { ()ZP =\L  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); T_I ApC  
} ?!;i/h*{  
/?B%,$~  
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。 [t+qYe8  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 P,*yuF|bk  
abtYa  
return l(rhs) = r; byN4?3 F  
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。 Nc\jA=  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: ;uyQR8  
+Cs.v.GA5  
template < typename Tp >  hpOK9  
class constant_t 7f]O /  
  { vhz Q.>  
  const Tp t; %h4|$  
public : CQh6;[\:  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} |TRl >1rv  
template < typename T > ur JR[$p  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const VX,@Gp_'m  
  { Sp./*h\}  
  return t; "Ax#x  
} ofy)}/i  
} ; wY{!gQ  
6>F1!Q  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 miEf<<L#z  
下面就可以修改holder的operator=了 (&oT6Ji  
Hq0O!Zv  
template < typename T > ey ?paT  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const 9HG"}CGZP  
  { nV>=n,+s"  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); 3fq'<5 ^  
} EE,C@d!*k7  
P%y$e0  
同时也要修改assignment的operator() %R@&8  
wt1Y&D  
template < typename T2 > y;ymyy&  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } e?\34F  
现在代码看起来就很一致了。 `XK#sCC  
Wf>=^ ~`  
六. 问题2:链式操作 Igb%bO_  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 ^^kL.C Ym  
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。 Dy^A??A[E}  
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。 U{ ZKxE  
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。 (Z#j^}G_l  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct {9|S,<9  
Q'c[yu  
template < typename T > 5Tiap8x+<  
struct result_1 0khAi|PY  
  { drd5o Z  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; y7-dae k  
} ; =aCd,4B}  
4ad-'  
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: Tk:%YS;=  
+{[E Ow  
template < typename T > Oz4yUR  
struct   ref u=& $Z  
  {  R7ExMJw  
typedef T & reference; VNHt ]Ewj  
} ; g]m}@b6(h  
template < typename T > Mk|*=#e;  
struct   ref < T &> yCZ[z A  
  { ]6;oS-4gu?  
typedef T & reference; ]Ag{#GJ5D  
} ; I^!c1S  
xG|n7w*  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: 7-2,|(Xg  
<-N7Skkk!  
template < typename T > &D#B"XI  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const wY_! s Qo  
  { }080=E  
  return l(t) = r(t); *(j -jbA  
} uV\~2#o$_  
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。 f\c%G=y  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 b_GAK  
i$dF0.}Q  
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 Rq,Fp/  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: e|Mw9DIW  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 $X]Z-RCK3  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。  H;Cv] -  
最后的布局是: k*o>ZpjNH  
                Add 2br~Vn0N  
              /   \ V<0J j  
            Divide   5 7!('+x(>  
            /   \ lCK|PY*  
          _1     3 4<y|SI!  
似乎一切都解决了?不。 mcLxX'c6<h  
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。 A}z1~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。 oPC qv  
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: &WHK|bl  
 !AFii:#  
template < typename Right > X DAwE  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const Fu"@)xw/-q  
Right & rt) const ;1L7+.A  
  { A S]jJc^  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); !?J?R-C  
} 5gbD|^ij  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 0=c:O  
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。 &~sk7iGi  
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。 -r@/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。 ;BjJ<?^{  
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。 Ops""#Zi  
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? @W\ H%VR  
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: &T[BS;  
$Y<(~E$FX  
template < class Action > D[bPm:\0M  
class picker : public Action iYb{qv_4  
  { avEsX_.  
public : &ZAc3@l[c  
picker( const Action & act) : Action(act) {} "MU)8$d  
  // all the operator overloaded .8/W_iC92  
} ; O`FuXB(t  
AW/)R"+  
Picker<T>继承自T,唯一的作用就是给T添加上了各种操作符的重载函数。 ]]lM)  
现在所有参与行动的functor都要套上一层picker, _1被声明为 picker<holder>, 并且holder中所重载的操作符除了operator()之外全部被移到了picker内。而picker中的操作符重载的返回的functor也必须套上一个picker: SCKpW#2dP{  
hsHtLH+@  
template < typename Right > NK|m7 (  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const *tL1t\jY  
  { o!}/& '(  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); {p M3f  
} ["XS|"DM  
OvtiFN^s'  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > 4Vrx9 sA1  
使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。 kH>^3( Q\  
{uji7TB  
template < typename T >   struct picker_maker MD=VR(P?eq  
  { kG|pM54:^  
typedef picker < constant_t < T >   > result; HK!Vd_&9,  
} ; Y~uqKb;A  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > &{(8EvuDd  
  { ~7"6Y ]  
typedef picker < T > result; ~#V1Gunq  
} ; ts~$'^K[-  
iMXK_O%  
下面总的结构就有了: AAld2"r  
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。 IX y  $  
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。 qD/FxR-!  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 X]AbBzy  
至此链式操作完美实现。 } P/ x@N  
"Go)t + -  
R22P ol  
七. 问题3 U&<w{cuA  
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。 }doJ= lc  
?ne!LDlE|  
template < typename T1, typename T2 > wO3K2I]>0  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const Mv^G%zg2  
  { ?jRyw(Q  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); V0'_PR@;  
} &yQM 8J~  
1$a dX  
很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2: +)7Yqh#$  
7{:g|dX  
template < typename T1, typename T2 > 5N4[hQrVJ  
struct result_2 w-(^w9_e  
  { Zfn390_  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; (VA:`pstP  
} ; 'P5|[du+  
=| M[JPr  
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? 20p/p~<  
这个差事就留给了holder自己。 ^7&0P m  
    yyVv@  
%Lwd1'C%  
template < int Order > ~TEKxgU  
class holder; kN,WB  
template <> _Q3Ad>,U  
class holder < 1 > A`qb5LLJ)  
  { 2e @zd\  
public : $>mTPNF  
template < typename T > 8GD!]t#  
  struct result_1 ]VS$ ?wD  
  { fG\]&LFBU  
  typedef T & result; hV4\#K[  
} ; +: oD?h  
template < typename T1, typename T2 > ljo^ 2  
  struct result_2 2eh j2T  
  { xr\wOQ*`  
  typedef T1 & result; @YfCS8 eH  
} ; Cq,hzi-  
template < typename T > ^>fjURR  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const 7,N>u8cTh  
  { C5jR||  
  return (T & )r; )wwQv2E  
} X[ o9^<  
template < typename T1, typename T2 > =2=n   
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const Q9 * N/2+  
  { 1@Zjv>jy[  
  return (T1 & )r1; wh<s#q`  
} ] x_WO_  
} ; Aa;s.:?  
d.3O1TXK  
template <> 6hs2B5)+  
class holder < 2 > ,3{z_Rax-  
  { n/3gx4.g  
public : t"@: a Y"  
template < typename T >  *R6n+d  
  struct result_1 (mJqI)m8  
  { H.ZmLB  
  typedef T & result; ,~_)Cf#CB  
} ; cn4C K. ?  
template < typename T1, typename T2 > G;%Pf9 o26  
  struct result_2 6T_Mk0Sf+  
  { l&d 6G0  
  typedef T2 & result; g(0 |p6R  
} ; $LF  
template < typename T > Bjz\L0d  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const s2@}01QPo  
  { KR6*)?c`  
  return (T & )r; NgnHo\)  
} *L9s7RR  
template < typename T1, typename T2 > T$'GFA  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const ?wR;"  
  { )oSUhU26}  
  return (T2 & )r2; M_2[Wypw  
} U$`)|/8  
} ; >_biiW~x:  
.wD>0Ig  
#(53YoV_8  
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> >。 "kKIVlC  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: 6SMGXy*]^  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: qYW{$K  
=Po!\[SBU  
return l(i, j) = r(i, j); OKp(A  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) sM?bUg0w  
1a)NM#  
  return ( int & )i;  kQ$Q}3f  
  return ( int & )j; :ji_dQ8k  
最后执行i = j;  8IH&=3  
可见,参数被正确的选择了。 PZF>ia}  
d{f3R8~Q.  
<)zh2UI  
B(mxW8y  
EO,;^RtB  
八. 中期总结 A`7uw|uO$  
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: 2oAPJUPOJ  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 SPIYB/C  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 <=V2~ asB  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor KLXv?4!  
l{4=La{?j  
^)b*"o  
!+.|T9P  
X9nt;A2TU+  
6-#f1D 6  
九. 简化 qoMYiF}/e  
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。 DFs J}` $  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 aI|<t^X  
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: J! >HT'M  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 ";j/k9DE  
  +-*/&|^等 ehXj.z  
2. 返回引用。 M"K$81  
  =,各种复合赋值等 aT F}  
3. 返回固定类型。 QzIK580%t  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) 4T6dju  
4. 原样返回。 vhEPk2wD,  
  operator, j?6%=KuX<  
5. 返回解引用的类型。 v'.?:S&m  
  operator*(单目) $.(>Sj1  
6. 返回地址。 iLy }G7h  
  operator&(单目) UUv&X+ Y  
7. 下表访问返回类型。 @3[Z Q F  
  operator[] pCA(>(  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 V5K!u8T  
  operator<<和operator>> A5Yfm.Jy  
2"nd(+ QH  
OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。 SPL72+S`,  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: N40.GL0s  
6Pl$DSu  
template < typename Left > 'M+iVF6  
struct value_return !1dCk/D&)8  
  { =4yME  
template < typename T > lMp)T**  
  struct result_1 -<}_K,Ky`  
  { qSMST mnQ  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; El0|.dW  
} ; i}RxTmG<  
#:z.Br`  
template < typename T1, typename T2 > DI9x] CR  
  struct result_2 HPp Kti7g  
  { Aa.bE,W  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; @6ZQkX/  
} ; }Fyf?TZ$T  
} ; hkv&Od,  
S'V0c%'QQV  
DI**fywu[3  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait 9wC q  
-U"(CGb5  
下面我们来剥离functor中的operator() -sGfpLy<6  
首先operator里面的代码全是下面的形式: R#Id"O  
a)4.[+wnRf  
return l(t) op r(t) bWwc2##7jo  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) A[;R_  
return op l(t)  F[115/  
return op l(t1, t2) ;hmy7M1%  
return l(t) op fT/;TK>z>  
return l(t1, t2) op 2M= gpy  
return l(t)[r(t)] ,/|"0$p2x  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] j* g5f  
WU{G_Fqaz  
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: {Rjj  
单目: return f(l(t), r(t)); #+QwRmJdT!  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); jRXByi=9  
双目: return f(l(t)); d~O\zLQ;  
return f(l(t1, t2)); g-meJhX%  
下面就是f的实现,以operator/为例 Am!$\T%2  
&BCl>^wn}  
struct meta_divide c&AA< 6pkv  
  { O|#^&d  
template < typename T1, typename T2 > )fpZrpLXE  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) U9IN#;W  
  { Gu|}ax"  
  return t1 / t2; p-y,OG  
} nod?v2%   
} ; QOEcp% 6I}  
xg/3*rL  
这个工作可以让宏来做: ?W9$=  
AlIFTNg:"  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ ]k]P (w  
template < typename T1, typename T2 > \ Cz+>S3v M  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; 7:R8QS9  
以后可以直接用 yiSv#wD9  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) <:2El9l!  
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 $dgY#ST%  
(ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。) }9aYU;9D  
y!."FoQ  
%rzC+=*;  
下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体 7$a,pNDw  
65\'(99y U  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > *rK}Ai  
class unary_op : public Rettype w8kp6_i'  
  { 7\rz*  
    Left l; 7*M+bZ`x  
public : ckBcwIXlP&  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} 8U*}D~%!  
siZw-.  
template < typename T > X.}:gU-  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const O2us+DhQ  
      { lSUEE0V%Q  
      return FuncType::execute(l(t)); J p!Q2}  
    } VjBV2x  
PiMh]  0  
    template < typename T1, typename T2 > #Fl "#g$  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const H@qA X  
      { H.hF`n  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); >>Z.]  
    } PR|F-/o  
} ; fDNiU"  
vtKQvQ  
`-"2(Gp  
同样还可以申明一个binary_op "Up3W%]SB  
/z>G= kA  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > =66dxU?}  
class binary_op : public Rettype '0[D-jEr  
  { E;*#fD~@  
    Left l; SHOg,#mV  
Right r; DFQp<Eq]7  
public : t Q385en  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} UIi;&[  
Q35$GFj"jD  
template < typename T > Waj6.PCFm  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 3J32W@}.K  
      { Ya<S/9c  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); G<#9`  
    } }Ry:})  
S4aN7.'Q  
    template < typename T1, typename T2 > [ p$f)'  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const Kp'_lKW)]q  
      { lRF04  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); ]wMd!.lm-  
    } ) gYsg  
} ; SpU+y|\[0  
Wl/oun~o  
7+0Kg'^+n  
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 ?'Y\5n/*$  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 Ly"u }e  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) OS;qb:;  
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。 oDogM`T`  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! {`2! 3= "  
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。。。 T!0o(Pp<  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 rkugV&BhV  
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) )y4bb^;z  
下面是修改过的unary_op ON.C%-T-  
3gV 17a  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > XZD9vFj1Z  
class unary_op zePVB -@u  
  { 2a|9D \  
Left l; hO w  
  T2<?4^xN  
public : E #q gt9  
8[\F*H  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} Yj3j?.JJk  
/'k4NXnW3  
template < typename T > [-5%[ty9X  
  struct result_1 Sio^FOTD  
  { 0tyoH3o/d  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; X|zQZ<CO  
} ; Hof@,w  
meey5}  
template < typename T1, typename T2 > r6S-G{o  
  struct result_2 XVr>\T4  
  { XHs>Q>`  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; xucrp::g  
} ; wCw-EGLR  
%Xc50n2Z  
template < typename T1, typename T2 > w.Cw)# N  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const qWX%[i%  
  { 7iMBDkb7  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); nX~Qt%  
} ntR@[)K  
kZ7\zbN>  
template < typename T > $;7,T~{  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 1Tl^mS~k  
  { PxfWO1S(  
  return OpClass::execute(lt(t)); VBnD:w"z  
} H@Yj  
@`R#t3)8JP  
} ; [rk*4b^s  
a,mG5bQ!  
r&  
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 .TZ0F xW  
好啦,现在才真正完美了。 qaJ$0,]H+  
现在在picker里面就可以这么添加了: _=0%3Sh  
)45~YDS;t  
template < typename Right > cHo@F!{o=  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const @uA=v/>+  
  { O?\UPNb:K  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); #J=^CE  
} v~E\u  
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。 )S?.YCv?  
6d~[j <@2  
N{+6V`\  
TQ`s&8"P  
UU\wP(f  
十. bind VWhq +8z  
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&|M@Ouet  
先来分析一下一段例子 ~-2%^ovB  
j IO2uTM~  
zplAH!s5''  
int foo( int x, int y) { return x - y;} 5SV w71 *  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 c{.y9P6  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 ByyvRc,v  
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。 mnzB90<  
我们来写个简单的。 *<r\:g  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: P+ ejyl,  
对于函数对象类的版本: #h=pU/R  
a|}v?z\  
template < typename Func > @S?`!=M  
struct functor_trait /Ne;Kdp  
  { $ljzw@k  
typedef typename Func::result_type result_type; Nm {|  
} ; {ovt 6C  
对于无参数函数的版本: b'AA*v,b  
&#/UWv}f 0  
template < typename Ret > !O )je>A  
struct functor_trait < Ret ( * )() > r? 9D/|`  
  { S<*h1}V3/  
typedef Ret result_type; (:Y0^  
} ; X|&v]mJ  
对于单参数函数的版本: ,c]<Yu  
IKo,P$ PE  
template < typename Ret, typename V1 > hW<TP'Zm*  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > w-{a>ZU0  
  { %"[`   
typedef Ret result_type; ,I|3.4z  
} ; bi{G :xt  
对于双参数函数的版本: o|7ztpr  
~K$dQb])  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > t[e`wj+qz  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > k2-+3zx  
  { P~}Yj@2  
typedef Ret result_type; ZuLW%z.  
} ; ol3].0Vc]  
等等。。。 N1D{ %  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy !)r1zSY"g  
pNFVa<D  
template < typename Func > DhVO}g)2#  
struct func_return q%S^3C&  
  { aHR+4m~)  
template < typename T > 3g79/ w  
  struct result_1  K P@bz  
  { \d)HwO  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; hQb3 8W[  
} ; Mq~g+` '  
U{C& R&z  
template < typename T1, typename T2 > }Y~<|vZ  
  struct result_2 <nvzNXql  
  { D4OJin^}  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; 2 xE+"?0  
} ; 'Lu d=u{  
} ; MA1y@  
sq rY<@%  
S7v# `#  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 }'`iJ b\  
Mg~62u  
template < typename Func, typename aPicker > h"}c_l Y9  
class binder_1  u> @@  
  { %/n#{;c#  
Func fn; H|%'$oWp  
aPicker pk; |=u }1G?  
public : 4e20\q_{  
50`=[l`V  
template < typename T > FZBdQhYF  
  struct result_1 % `\}#  
  { pqF!1  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; $Wn!vbL  
} ; @ JfQ}`  
GT 5J`  
template < typename T1, typename T2 > b3.}m[]  
  struct result_2 ?Gnx!3Q  
  { Ud:;kI%Vj  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; ThiM6Hb  
} ; P>nz8NRq  
'T+v&M  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} f0@4 >\g  
cI\&&<>SlG  
template < typename T > [;Y*f,UG_-  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ruU &.mZ  
  { 2n3!p Z8  
  return fn(pk(t)); &{e:6t  
} =#T3p9  
template < typename T1, typename T2 > (`"87Xomnn  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const U|~IJU3-  
  { !g[UFw  
  return fn(pk(t1, t2)); LjySO2  
} kInU,/R*  
} ; m;cgX#k5  
*@eZt*_  
bH}?DMq]O  
一目了然不是么? (DQ ]58&  
最后实现bind miUjpXt  
uskJ(!  
P,<pG[^K  
template < typename Func, typename aPicker > * "d['V3  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) ~.$ca.Gf  
  { @[v4[yq-  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); *J3Z.fq%:i  
} %~I%*=o[  
2l}H=DZV  
2个以上参数的bind可以同理实现。 Oj1B @QE  
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。 r7+Ytr  
G%MdZg&i  
十一. phoenix Z8I0v$LjR  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: =rN_8&  
ih=O#f|  
for_each(v.begin(), v.end(), 3H`r|R  
( gxc8O).5vY  
do_ m\f}?t  
[ Ksff]##H  
  cout << _1 <<   " , " rqTsKrLe  
] F;8Uvj  
.while_( -- _1), x31Jl{x8\?  
cout << var( " \n " ) .23Yqr'zT  
) ?wVq5^ e  
); gaU(ebsE  
iE#I^`^V  
是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧: u>*d^[zS  
首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor %9OVw #P  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 Ay|K>8z   
那么我们就照着这个思路来实现吧: ]$)U~)T iW  
=gAn;~  
&hnKBr(Lw  
template < typename Cond, typename Actor > L=&dJpyfT  
class do_while 5}4>vEn  
  { 85rjM#~  
Cond cd; vAqVs5 j  
Actor act; 3vj 1FbY  
public : e"cvo(}g  
template < typename T > M.K%;j`  
  struct result_1 $D m|ol.Z  
  { h3Y|0-D  
  typedef int result_type; {ewo-dva  
} ; \t ^9UN  
jJ3dZ<#  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} t_hr${  
^Is#_Z|  
template < typename T > Z$y~:bz  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const $O9,Gvnxx  
  { FvVM}l'  
  do Rg7~?b-  
    { $H"(]>~  
  act(t); fzr0dcNgM  
  } >k8FUf(c  
  while (cd(t)); s >7(S%#N  
  return   0 ; *n_7~ZX  
} J0 UF(  
} ; O^r,H,3S  
<KrfM  
b,lIndj#  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). 8F/JOtkGMt  
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。 64l(ru<  
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。 ;uaZp.<um&  
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。 O0QK `F/)*  
下面就是产生这个functor的类: I` q"  
6]fz;\DgP  
.&rL>A2U  
template < typename Actor > N4u-tlA  
class do_while_actor DS ^ `:^hv  
  { ~y>NJM>1  
Actor act; ^v&)z ,  
public : B qcFbY  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} Rv|X\Wm  
[4b_`L  
template < typename Cond > -5GRit1q?  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; 7;SI=  
} ; '5}@# Mi  
jd+ U+8r  
.Lp\Jyegs  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 Pk^W+M_)~  
最后,是那个do_ +&.wc;mi  
C/YjMYwKgv  
kmM- >v  
class do_while_invoker Cn.x:I@r  
  { :ywm4)  
public : kZNVUhW6S  
template < typename Actor > x%%OgO +>  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const i| CAN,'  
  { o,_R;'\E[a  
  return do_while_actor < Actor > (act); f vr|<3ojo  
} sJ7ZE-v]h  
} do_; CDT3&N1'R  
en-HX3'  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? gJ?Vk<hp  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 M"E7= J  
最后来说说怎么处理break和continue F~x>\?iN  
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。 c3C<P  
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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