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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda 3dSb!q0&N  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 8v z h5,U  
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, ?JG^GD7D  
k3H0$1  
DF_wMv:>^  
=&6sU{j*  
  class filler .%y'q!?  
  { IIT UM)  
public : 41R6V>e@9J  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} ,jEc4ih4  
} ; HCsd$M;Hbv  
U(0FL6sPC  
d#TA20`  
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: K-~gIlbQ`  
5D.Sg;\  
Y/6>OD  
^*i0~_  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); F)KR8 (  
I 1n,c d[  
(BFwE@1"  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 ~;?<OOt|wG  
tu Y+n 2  
}% f7O  
VP>*J`'H  
二. 战前分析 [zBi*%5O  
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。 a _+?#m  
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 ]+46r!r|  
(:qc[,m  
9@ YKx0  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); zBlv?JwG  
  /* --------------------------------------------- */ yq49fEgc@U  
vector < int *> vp( 10 ); 6F!B*lr  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); (M"rpG>L  
/* --------------------------------------------- */ $&&E[JY  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); 2mn AL#  
/* --------------------------------------------- */ FLs$  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); Gc"hU:m  
  /* --------------------------------------------- */ E(j# R"  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); 9sT5l"?g  
/* --------------------------------------------- */ /W)A[jR  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); =qc+sMo  
hrtz>qN  
,5"(m?[m  
qx b]UV,R  
看了之后,我们可以思考一些问题: oWL_Hh%-f`  
1._1, _2是什么? DrKB;6  
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。 H)i|?3Ip  
2._1 = 1是在做什么? #H w(w  
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。 iX6>u4~(  
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。 Vn4wk>b}$2  
:u./"[G  
7dcR@v`c  
三. 动工 *s*Y uY%y  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: \?>M?6D  
IC&P-X_aP  
^e_LnJ+  
i ? ~-%  
template < typename T > n'v\2(&uYN  
class assignment /$CTz xd1  
  { ?/"|tuQMW  
T value; cd1G.10  
public : <BED&j!qvP  
assignment( const T & v) : value(v) {} ~<f[7dBv  
template < typename T2 > _0v+'&bz  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } u30D`sky  
} ; K\rQb  
?' .AeoE-  
m<hP"j  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 !CWe1Dm  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment 5K ;E*s,  
nq]6S$3 6  
<- !1`@l>  
:${tts2g  
  class holder # G 77q$  
  { R ,qQC<  
public : ];LFv5"  
template < typename T > >< $LV&  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const ,< x/  
  { #dj?^n g  
  return assignment < T > (t); uy'seJ  
} v^b4WS+.:  
} ; (tX3?[ii  
+ODua@ULFB  
OALNZKP  
由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上: x_nwD"   
WJOoDS!i  
  static holder _1; +Cw_qS"=  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写  ~2"hh$  
h<U?WtWT-p  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); +T$Olz  
而不用手动写一个函数对象。 &\N>N7/1  
teg5g|*  
HCs^?s8Pp  
+QU>D:l  
四. 问题分析 <ToBVG X  
虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。 Y/kq!)u;%L  
1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。 hc3hU   
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 ZOqS"3j! j  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 x%=CEe?6  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 FAEF  
]8\I{LR  
五. 问题1:一致性 J+`aj8_B  
首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?| i=aR ~  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 ,2nu*+6Y/  
b$,Hlh,^  
struct holder <bKtAf  
  { z#GZb   
  // r%?-MGc  
  template < typename T > +7 H)s  
T &   operator ()( const T & r) const [j+:2@  
  { 1IA1;  
  return (T & )r; ?eIb7O  
} vd4@jZ5  
} ; ,Y/B49  
AU$~Ap*rsa  
这样的话assignment也必须相应改动: k{SGbC1=VK  
f1MRmp-f'  
template < typename Left, typename Right > TVD~Ix  
class assignment sllT1%?  
  { "l56?@-x  
Left l; `N *:,8j  
Right r; A)&FcMO*z  
public : 0 N,<v7PX  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} [Cl0Kw.LD  
template < typename T2 > ={O ~  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } :Z//  
} ; >ou= }/<  
X_TjJmc  
同时,holder的operator=也需要改动: 0SIC=p=J  
2!^=G=H/  
template < typename T > ! I@w3`  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const KS$t  
  { _6NUtU  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); VI2lw E3  
} fHup&|.  
4!/JN 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。 UphTMyn3  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 y|5s  
r)iEtT!p*  
return l(rhs) = r; ~T1W-ig4[*  
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。 +.V+@!  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: 9(N  
d. wGO]"  
template < typename Tp > Tc6cBe,  
class constant_t 2I-d.{  
  { o&?c,FwN  
  const Tp t; <b:%o^  
public : Hb=#`  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} jSY[Y:6md  
template < typename T > VsQ|t/|#  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const ] 3{t}qY$A  
  { 5*YoK)2J  
  return t; ~Ru\Z-q1  
} 7ftn gBv?  
} ; QH/py  
TpKAdrY  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 3f7zW3F  
下面就可以修改holder的operator=了 =?RI`}vw_H  
 =_dM@j  
template < typename T > ^[?y 2A:  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const -tg|y  
  { (9]Uuvfp6"  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); "\b>JV5  
} RQ,#TbAe  
D\Ak-$kJ^  
同时也要修改assignment的operator() QL/KY G  
NIV}hf YF  
template < typename T2 > #fuUAbU0X  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } v"G1vSx)BT  
现在代码看起来就很一致了。 y]j.PT`Cw  
YN8x|DLi?  
六. 问题2:链式操作 g&$=Y7G  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 tIuM9D{P  
其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。 *2/Jg'de  
事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。 VgH O&vU  
比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。 'c35%? ]  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct Z.\q$U7'9  
<0CjEsAB]  
template < typename T > NHd@s#@  
struct result_1 KL&/Yt   
  { 2 *NPK}  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; Rt8[P6e"q  
} ; B.8B1MFm  
6 4_}"fU  
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: V?{d<Ng~J  
Vq'7gJj'  
template < typename T > t1']q"  
struct   ref uavATnGO{B  
  { AFAg3/  
typedef T & reference; |qNe_)  
} ; S#/BWNz|  
template < typename T >  FOiwA.:0  
struct   ref < T &> qOo4T@ t3  
  { % N8I'*u  
typedef T & reference; f8Hq&_Pn   
} ; ~apt, hl  
b'z $S+  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: C>Ik ;  
FZ- Wgh 0z  
template < typename T > =6sP`:  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const 7[m+r:y  
  { 0+>g/ >  
  return l(t) = r(t); `d_T3^ayu  
} Q0J1"*P0  
可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。 ,&o9\|ih7]  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 z9o]);dZ  
>dAl*T  
有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么 !<w6j-S  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: S@qPf0dL<  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 K"!rj.Da  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 R$:-~<O  
最后的布局是: @@ Q4{o  
                Add zIc6L3w$  
              /   \ 7P{= Pv+  
            Divide   5 6r~9$IM  
            /   \ b^W&-Hh  
          _1     3 l#0zHBc  
似乎一切都解决了?不。 .eJKIck  
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。 i /X3k&  
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。 %KyZ15_(-L  
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: %xgP*%Sv2  
.O- )m'5  
template < typename Right > ~>:JwTy  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const o]? yyP  
Right & rt) const v^C\ GDH  
  { ]j&m\'-s  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); ioi/`iQR  
}  Q6 *n'6  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 {\$S585  
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。 >k @t.PeoV  
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。  4!!|P  
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。 fk}Raej g  
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。 voZaJ2ho/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? k=)U  
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: Sm/8VSY  
BbB3#/g  
template < class Action > *"^X)Y{c+l  
class picker : public Action 2-F7tcya|  
  { xU\!UVQ/  
public : /E6)>y66  
picker( const Action & act) : Action(act) {} UC&$8^  
  // all the operator overloaded D4$b-?y  
} ; %<yW(s9{  
r`"_D%kc  
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。 ev&l=(hY  
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: ]D6<6OB  
kHK<~srB  
template < typename Right > $ DN.  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const U`*we43  
  { ~D5 -G?%$"  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); }-[l)<F:  
} X "Eqhl<t  
SrA6}kS  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > as:=QMV  
使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。 ei2?H;H;  
DS8HSSD  
template < typename T >   struct picker_maker H;=yR]E  
  { q~qz^E\T  
typedef picker < constant_t < T >   > result; sD3Ts;k  
} ; }%KQrlbHJl  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > "|6(.S+o  
  { S%RxYJ(  
typedef picker < T > result; +9HU&gQ3  
} ; U'jmgHq  
-n:2US<  
下面总的结构就有了: %[n5mF*`  
functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。 (0`rfYv5.R  
picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。 puOMtCI  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 +aL6$  
至此链式操作完美实现。 x.gzsd  
|mhKD#:  
oX6C d:c-  
七. 问题3 >uCO=T,|  
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。 >(:3H+  
y95  #t  
template < typename T1, typename T2 > TrDTay  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const IiKU =^~w  
  { 7:~3B-Tb  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); v0'z''KM!  
} @!$xSH  
,$]m1|t@z  
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: ;$eY#ypx  
bP:u`!p -i  
template < typename T1, typename T2 > OBFM70K  
struct result_2 H~[q<ybxr  
  { ~U<j_j)z4.  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; n_sV>$f-u  
} ; aR6~r^jB  
2 zo>`;l  
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? c%<81Y=  
这个差事就留给了holder自己。 S*r }oX0  
    ~,W|i  
tT`S" 9T  
template < int Order > 6@Q; LV+  
class holder; .WglLUJ:Z  
template <> $zz4A~   
class holder < 1 > `DSDuJw%  
  { 319 4]  
public : QP%AJ[3ea%  
template < typename T > 3meZ]u  
  struct result_1 P'}EZ'  
  { 89[/UxM)  
  typedef T & result; 8f,",NCgc  
} ; oKRI2ni$j9  
template < typename T1, typename T2 > k8Dk;N  
  struct result_2 ILG&l<!E  
  { BDp(&=ktq  
  typedef T1 & result; axG%@5  
} ; ddYb=L+_b  
template < typename T > B <Jxj  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const RCkmxO;b&  
  { <MxA;A  
  return (T & )r; EhW@iYL  
} }lk9|U#6*`  
template < typename T1, typename T2 > pJ?y  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const ]_>38f7h  
  { >U:-U"rA?  
  return (T1 & )r1; ; {m;CKHI  
} h\C1:0x{  
} ; MO]zf3f!  
e{: -N  
template <> |r*y63\T  
class holder < 2 > ~H ctXe'x  
  { 8pmWw?  
public : 7x*L 1>[`'  
template < typename T > 98}l`J=i  
  struct result_1 K/&  
  { Y(JZP\Tf_N  
  typedef T & result; #;2kN &  
} ; Ornm3%p+e  
template < typename T1, typename T2 > lz).=N}m  
  struct result_2 *E@as  
  { *eAt'  
  typedef T2 & result; d.snD)X  
} ; N,)rrBD  
template < typename T > F0xm% ?  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const "t{D5{q|[k  
  { p=Q o92 NH  
  return (T & )r; FN0<iL  
} B)DtJ f  
template < typename T1, typename T2 > wh]v{Fi'  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const <.|]%7  
  { -P]onD  
  return (T2 & )r2; O|;|7fCB\  
} T.!.3B$@]  
} ; :2L-Nf  
7r3EMX\#Qm  
<l)I% 1T_c  
新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。 %F*h}i  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: >+BLD  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: Kn+B):OY+  
Xp^71A?>  
return l(i, j) = r(i, j); btf]~YN  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) bmC{d  
l%cE o`U  
  return ( int & )i; yV@~B;eW0  
  return ( int & )j; xqVIw!J?/}  
最后执行i = j; ;>p{|^X0D  
可见,参数被正确的选择了。 uoY]@.  
.|6Wmn-uS  
k1^&;}/f:  
F-?s8RD  
-1F+,+m  
八. 中期总结 9(9\kQj{C  
目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事: w##$SaTI  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 &W y9%  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 2)`4(38  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor 0o!Egq_  
$T'lWD*  
-[lOf  
k5Df9 7\s  
$Jy1=/W&  
E7Pz~6  
九. 简化 ]\%u9,b%!  
很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。 BG20R=p  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 JLxAk14lc  
首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种: gM#]o QOGE  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 X pf:I  
  +-*/&|^等 X04JQLhy"  
2. 返回引用。 /`B:F5r  
  =,各种复合赋值等 y}lqF8s  
3. 返回固定类型。 8z"*CJ@  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) *+cW)klm  
4. 原样返回。 &14Er,K  
  operator, %,5_]bGvb  
5. 返回解引用的类型。 tsTCZ);(  
  operator*(单目) =qTmFszT  
6. 返回地址。 dxeLu  
  operator&(单目) Oc?]L&ap  
7. 下表访问返回类型。 lZ}H?n%  
  operator[] B}p{$g!  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 }Ias7d?re  
  operator<<和operator>> q6>%1~?  
|lf,3/*jDB  
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。 g)~"-uQQ  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: K@@[N17/8  
fnO>v/&B  
template < typename Left > 1lQO`CmR6M  
struct value_return \ssqIRk  
  { KP]{=~(  
template < typename T > ],ISWb  
  struct result_1 KdtQJ:_`k  
  { T|Fl$is  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; 8d"Ff  
} ; =ET|h}I  
PzD ekyl  
template < typename T1, typename T2 > !@kwHJkv  
  struct result_2 b$1W>  
  { 9TbRrS09  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; *5|q_K Pt  
} ; <%]i7&8|  
} ; jAb R[QR1%  
S6Fn(%T+9  
q'[q]  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait \B~}s}  
Qc]Ki3ls  
下面我们来剥离functor中的operator() 6` @4i'.  
首先operator里面的代码全是下面的形式: %oE3q>S$en  
S+&Bf ~~D  
return l(t) op r(t) "_T8Km008  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) DF!*S{)  
return op l(t) 0_faJjTbP;  
return op l(t1, t2) V0!$k.Wk  
return l(t) op $4a;R I  
return l(t1, t2) op DNl '}K1W  
return l(t)[r(t)] o& "nF+,  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] aoVfvz2Y  
?#P@N4Uw}y  
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: R<n'v.~"A  
单目: return f(l(t), r(t)); ;4ETqi9  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); m<uBRI*I  
双目: return f(l(t)); "WE*ED  
return f(l(t1, t2)); v46 5Z  
下面就是f的实现,以operator/为例 [ GqQ6\  
iSg^np  
struct meta_divide ^9*kZV<K  
  { V1Opp8  
template < typename T1, typename T2 > )Cfk/OnRd  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) ||t"}Y  
  { Zw<\^1  
  return t1 / t2; 05gdVa,  
} 1iTI8h&[@  
} ; ^J-\s_)"  
NhYce>  
这个工作可以让宏来做: U^.kp#x#  
6<h ==I   
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ zo~5(O@  
template < typename T1, typename T2 > \ Y(3X5v?[  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; ^TF71u o  
以后可以直接用 V 0M&D,  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) V*1hoC#  
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 aBonq]W  
(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。。。) <@z!kl  
cg]>*lH  
!m<v@SmL\  
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 xaG( 3  
\=NS@_t,  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > \DC0`  
class unary_op : public Rettype R *uwp'@  
  { TKBW2  
    Left l; Q' qz(G0  
public : =AIeYUh  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} M6o"|\  
$vK(Qm  
template < typename T > [DzZ:8  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const BL^\"Xh$|  
      { $"[5]{'J  
      return FuncType::execute(l(t)); _ ^ny(zy(  
    } nqMXE82  
qRnD{g|{1  
    template < typename T1, typename T2 > @n Oj6b  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const vlS+UFH0  
      { zIT)Hs5  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); ;*}tbh3;.  
    } |s$w i>7l  
} ; P/XCaj3a[  
' V#$PZx  
zo>@"uH4  
同样还可以申明一个binary_op %ot4$ eY  
yT<,0~F9  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > $WS?/H0C  
class binary_op : public Rettype P")1_!  
  { }@H(z  
    Left l; "F+m}GJ=a  
Right r; Q^! x8oUF  
public : [;RO=  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} {GP#/5$=  
Qf#=Y j  
template < typename T > '`nf7b(  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const VY|'7in"M  
      { :'0.  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); DP5}q"l  
    } la}Xo0nq0+  
BDiN*.w5  
    template < typename T1, typename T2 > ^Ez`WP  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const !/RL.`!>  
      { QopA'm  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); ')#!M\1,HQ  
    } xh`4s  
} ; .:/[%q{k  
dlJc~|  
G~nQR qv  
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 !<#,M9 EA&  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 VSLi{=#  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) k|D =Q  
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。 ,|G~PC8  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! >o,l/# z  
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。。。 1 ` ={* *  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 VteMsL/H  
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) YM.Q?p4g  
下面是修改过的unary_op >%1mx\y^  
5|_El/G  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > 3K{G=WE$  
class unary_op ;&i4QAo-  
  { '"M9`@Y3^  
Left l; LzGSN  
  T6M=BkcP  
public : X 3q2XU  
~A$y-Dt'  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} _y5J]Yu`j  
 O3~7  
template < typename T > @T@lHc  
  struct result_1 q:ah%x[  
  { s)9d\{  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; O~DdMW  
} ; 6O\a\z  
h"ZR`?h  
template < typename T1, typename T2 > L)yc_ d5  
  struct result_2 @tzL4hy%^j  
  { h}&1 7M  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; bSgdVP-  
} ; Tx:S{n7&  
]gjB%R[.m  
template < typename T1, typename T2 > EAZLo;  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const Z%$ tV3a?  
  { 7;r Jr&.)  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); X]+z:!  
} "rU 2g  
#,B+&SK{  
template < typename T > k.<OO  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 8d1r#sILI  
  { aaRc?b'/  
  return OpClass::execute(lt(t)); 88g|(k/  
} < VrHWJo  
J>N^FR9  
} ; &3CC |  
7&w$@zs87  
/5N`E uw  
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 p,K!'\  
好啦,现在才真正完美了。 JDP/vNq  
现在在picker里面就可以这么添加了: D/&nEMp6  
T0v{qQ  
template < typename Right > G7SmlFn?  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const ;GV~MH-F  
  { [5i }C K_=  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); Q/]t $  
} RG e2N |  
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。 ,%d?gi"&  
Aq;WQyZ2  
'y%*W:O  
jeWI<ms  
5fY7[{ 2  
十. bind SL 5QhP  
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。 fjh,e  
先来分析一下一段例子 4zhg#  
+<rWYF(ii/  
-=4{X R3  
int foo( int x, int y) { return x - y;} <_3OiU= w  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 lQKq{WLFx.  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 WY$c^av<  
可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。 JIU8~D  
我们来写个简单的。 ZVni'y m  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: ?5j}&Y3  
对于函数对象类的版本: QE4TvnhK  
)QAS7w#k  
template < typename Func > l|sC\;S  
struct functor_trait RN"Ur'+  
  { (-%1z_@Y  
typedef typename Func::result_type result_type; 2P,{`O1]  
} ; uWjEyxPv{  
对于无参数函数的版本: VI k]`)#  
^SWV!rrg  
template < typename Ret > +j(7.6ia  
struct functor_trait < Ret ( * )() > >SWc  
  { r^T+ I3  
typedef Ret result_type; CfEACH4_  
} ; XCj8QM.o  
对于单参数函数的版本: 8iUYZF  
,w%hD*  
template < typename Ret, typename V1 > t~M0_TnXlP  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > @&f~#Xe  
  { E-v^eMWX  
typedef Ret result_type; IN?6~O p  
} ; ~nRbb;M  
对于双参数函数的版本: i;fU],aK!  
nO `R++  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > SQ-CdpT<  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > :0'vzM  
  { #tN!^LLi  
typedef Ret result_type; 8;$zD]{D1  
} ; B\\M%!a>  
等等。。。 &~V6g(9  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy MuF{STE>->  
X86r`}  
template < typename Func > ZZrv l4h  
struct func_return ~S~4pK  
  { h ;1D T  
template < typename T > _g%,/y 9y  
  struct result_1 _<u>? Qt  
  { ]N{jF$  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; z 8<"  
} ; irF+(&q]jh  
FZ5 Ad&".@  
template < typename T1, typename T2 > ~n;U5hcB  
  struct result_2 O"9Or3w  
  { Bmv5yc+;  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; |h-e+Wh1  
} ; @+yjt'B  
} ; 8fA8@O}  
@Px_\w  
yVt8QF!  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 [sZ ,nB/  
1s-=zs  
template < typename Func, typename aPicker > mbXW$E-&R2  
class binder_1 [ z,6K=  
  { .TO#\!KBv  
Func fn; -cgMf\YF  
aPicker pk; i|!W;2KL5  
public : p%-;hL!  
wUKt$_]``  
template < typename T > ;8g[y"I  
  struct result_1 2#X>^LH  
  { D2'J (  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; U*\ 1d  
} ; Zp+orc7  
Cuc+9  
template < typename T1, typename T2 > 7_`_iymR  
  struct result_2 >6gduD!6I  
  { lyw)4;wt\  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; gg@Ew4L&  
} ; I[KAW"  
eE" *c>I  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} 2`A\'SM'4  
E=]$nE]b  
template < typename T > k iu#THF  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const rw%OA4>  
  { /X;! F>  
  return fn(pk(t)); 7~H"m/;U&  
}  t: 03  
template < typename T1, typename T2 > ; ! B>b)%  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const %<\tN^rP  
  { &H/3@A3  
  return fn(pk(t1, t2)); i2?TMM!Fe  
} R<Ct{f!  
} ; -# /'^O +%  
.NMZHK?%  
C,$7fW{?  
一目了然不是么? 4o kZ  
最后实现bind ?'U@oz8 B  
L RPdA "Z  
;RS^^vDm  
template < typename Func, typename aPicker > n!L}4Nmp  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) m0]Lc{  
  { 8xx2+  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); 4YA1~7R  
} %Vhj<gN  
})C}'!+]  
2个以上参数的bind可以同理实现。 &G_XgQsg{  
另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。 ,@aF#  
L DdgI  
十一. phoenix }VqCyJu&{  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: wj\kx\+  
:U6Q==B$_  
for_each(v.begin(), v.end(), R2y~+tko?  
( +m1*ou'K  
do_ vgN%vw pL  
[ O[ug7\cl+  
  cout << _1 <<   " , " ' [%?j?2r  
] 4B@Ir)^(*  
.while_( -- _1), P"r7m  
cout << var( " \n " ) <h*$bx]9 +  
)  dQI6.$?  
); P=.T|l1  
6,(S}x YDZ  
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: BoofJm  
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 dyt.( 2  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 8YO` TgW  
那么我们就照着这个思路来实现吧: v8\pOI}c  
h 2C9p2.  
iM~qSRb#mJ  
template < typename Cond, typename Actor > ~Z5Wwp]a  
class do_while eMUs w5=  
  { b#Vm;6BHD1  
Cond cd; -o YJ&r  
Actor act;  Qo+Y  
public : 2 5I a  
template < typename T > CFG(4IMx  
  struct result_1 W=2#Q2)  
  { FIpJ>E"n  
  typedef int result_type; K&;/hdS=F  
} ; R?}<Cj I  
\/?&W[TF  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} Yw,LEXLY  
1_z~<d @?;  
template < typename T > %RXFgm!{f  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 0yL%Pjn6  
  { [W=6NAd  
  do ^']*UD;  
    { iH)-8Q  
  act(t); W+#Zmvo  
  } #A^(1  
  while (cd(t)); WR}<^a x  
  return   0 ; pR3K~bx^  
} %^bN^Sq -  
} ; @vvGhJ1m`  
&Tk@2<5=  
n4 J*04K  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). e%KCcU  
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。 5Pd^Sew  
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。 cB}6{c$_sW  
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。 >{k0N@_  
下面就是产生这个functor的类: w'<"5F`  
vp`s< ;CA  
_yc &'Wq  
template < typename Actor > *w6(nG'M{  
class do_while_actor 1^y^b{  
  { I5w> *F   
Actor act; 6G<gA>V  
public : jU=n\o=?  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} P#qQde/y  
)"f*Mp  
template < typename Cond > P30|TU+B  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; >jpk R  
} ; "%K[kA6  
*hkNJ  
`_>44!M  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 3zo:)N \K  
最后,是那个do_ SJ8|~,vL  
p=] z`t  
N_f>5uv  
class do_while_invoker t? [8k&Z  
  { ?=%#lZ &?  
public : wak'L5GQE  
template < typename Actor > qruv^#_l   
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const hbE~.[Y2r  
  { wZKEUJpQ  
  return do_while_actor < Actor > (act); ;BYv&(#u1q  
} #iP5@:!Wm~  
} do_; yo_;j@BGR  
(GbZt{.  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? *&~wl(+O=  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 |TCg`ZS`cZ  
最后来说说怎么处理break和continue \* SEj&9  
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。 Fle pM*  
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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