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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda -R];tpddR5  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 s{X+0_@Q  
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, !P=L0A`  
'ju_l)(R  
5oB#{h  
+5R8mbD!  
  class filler n) HV:8j~  
  { h?4EVOx+  
public : TL$w~dY  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} `RURC"  
} ; ##mBOdx  
?/,V{!UTtq  
<pG 4 g  
这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决: h5aPRPUg  
?/@XJcm+  
7rGp^  
=\i%,YY  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); bh\2&]Di/  
;Tq4!w'rH  
apM)$  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 \7$"i5  
`GY]JVW  
qn{9vr  
cL#zE  
二. 战前分析 OQg}E@LZ  
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。 4 s9^%K\8{  
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 &FZ~n?;hQ  
) R5[a O  
7N vRZ!  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); |VyN>&r~6  
  /* --------------------------------------------- */ Aq'~'hS`1  
vector < int *> vp( 10 ); kxAT  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); U =g&c `  
/* --------------------------------------------- */ E2.!|u2  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); $kR%G{j 4  
/* --------------------------------------------- */ 0R]'HA>  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); [{`&a#Q  
  /* --------------------------------------------- */ ?f:0GE7  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); ?e+y7K}"]  
/* --------------------------------------------- */ [V;u7Z\r-  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); W5Jb5  
$ Grk{]nT  
I>-1kFma;  
.ubZ  
看了之后,我们可以思考一些问题: pf yJL?_%  
1._1, _2是什么? 81I9xqvSd~  
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。 Ib/e\+H\  
2._1 = 1是在做什么? z<yqQ[  
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。 7o*~zDh@fH  
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。 /6 x[C  
PCc{0Rp\vk  
D7B g!*  
三. 动工 iM8l,Os]<f  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: }^n"t>Z8  
fP( n3Q  
=gd~rk9  
i{HzY[  
template < typename T > *J4 \KU  
class assignment Z{F^qwne  
  { +j8-l-o  
T value; :F"NF  
public : cvtn,Ml6  
assignment( const T & v) : value(v) {} 7s0y.i~  
template < typename T2 > AuBBSk8($  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } x;STt3M~  
} ; !0KN A1w,  
=C)2DWJ1  
e>uq/|.!  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 Wh%@  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment 6mIRa(6V  
f{(D+7e}  
>4=7t&h  
N{Pa&/V  
  class holder ~ sWXd~\  
  { zrC1/%T  
public : oHu7<r  
template < typename T > 2,h]Y=.s  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const u+pZ<Bb  
  { kidv^`.H$w  
  return assignment < T > (t); /Hq#!2)  
} b0N7[M1Xl  
} ; h?->A#  
G*zhy!P  
2jP(D%n  
由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上: j4#S/:Q<7  
9m%+6#|  
  static holder _1; "1Y DT-I"  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 og*ti!Z  
>T\^dHtz  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); 2aUE<@RU[  
而不用手动写一个函数对象。 dA(+02U/.  
,LU|WXRB  
k/Ao?R=@gI  
Y5mk*Q#q  
四. 问题分析 WBD"d<>'  
虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。 >IZ$ .-  
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。 `n`HwDo;i  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 ,!^;<UR:  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 -e+im(2D=  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 {]7lh#M  
7;sF0oB5e  
五. 问题1:一致性 ^|cax| >  
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?| EM'#'fBZ>Y  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 ;T>.  
`2G%&R,k"D  
struct holder kNrd=s,-]D  
  { J p0j  
  // T&E'MB  
  template < typename T > &w^:nVgl  
T &   operator ()( const T & r) const #<-%%  
  { *Oh]I|?  
  return (T & )r; vC^n_  
} (~#-J7  
} ; _J_QB]t  
L^ U.h  
这样的话assignment也必须相应改动: W)odaab7  
u&o<>d;)  
template < typename Left, typename Right > bI)%g  
class assignment lygv#s-T  
  { v 5&8C  
Left l; ,e*WJh8k[  
Right r; AIM<mU  
public : 'W p~8}i@  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} mbIHzzW>  
template < typename T2 > (+bt{Ma  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } hx}X=7w  
} ; , #(k|Zztc  
Tnnj8I1v  
同时,holder的operator=也需要改动: ,Q+.kAh !G  
s`dUie}y<  
template < typename T > l+^4y_  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const Qf@ha  
  { !<0 `c  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); p2wDk^$  
} )JR&  
=$< .: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。 }I~)o!N%7  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 Cuom_+wV&  
$69d9g8-(!  
return l(rhs) = r; p!`S]\XEB  
在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。 D+4$l+\u  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: vyruUYFWe  
xGw|@d  
template < typename Tp > GrM`\MIO  
class constant_t $1|65j[e  
  { )!=X?fz,O  
  const Tp t; AhNz[A  
public : p $,ZYF~  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} %07vH&<C.  
template < typename T > E qt\It9  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const 3s,a%GOk  
  { FOSC#W9E  
  return t; BvpUcICJ  
}  0gJ{fcI  
} ; eeOG(@@o(  
M4L<u,\1s  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 yOm#c>X  
下面就可以修改holder的operator=了 sbq:8P#  
?#/~ BZR!  
template < typename T > O _^Y*!  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const I=4G+h5p  
  { 207h$a,  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); 6oq/\D$6~  
} A7GWU{i  
j k/-7/r  
同时也要修改assignment的operator() 249DAjn+  
3\a VZx!  
template < typename T2 > Qs8Rb]%|  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } 'F^"+Xi  
现在代码看起来就很一致了。 #UqE %g`J  
'LLpP#(  
六. 问题2:链式操作 rTA#4.*&  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 `Wp& 'X  
其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。 aj$&~-/ R  
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。 D4U<Rn6N_5  
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。 |DXi~  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct )3)fq:[  
9_J'P2e  
template < typename T > E.^F:$2  
struct result_1 *XluVochrb  
  { Wf-Pa9  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; o65I(`  
} ; -;&-b>b  
_5v]69C#  
那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为: Jr,**,wA  
Qa,$_ ,E  
template < typename T > jFwJ1W;?-  
struct   ref lQ?_1H~4=  
  { \S)cVp)h  
typedef T & reference; e+wINW  
} ; _/h<4G6A  
template < typename T > li%A?_/m<&  
struct   ref < T &> t^g+nguz  
  { sO8F0@%aH(  
typedef T & reference; UZ7ukn-  
} ; 23P7%\  
8>!-|VSn  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: !~ZAm3GwL  
WTu1t]  
template < typename T > | =tGrHL  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const j%fi*2uX  
  { UkM#uKr:  
  return l(t) = r(t); r.v.y[u  
} ;~Q`TWC  
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。 N=c{@h  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 Lv:;}  
a]0hB:  
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 {R5_=MG  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: lLNI5C  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 <O~ieJim  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 v)LSH;<  
最后的布局是: r/RX|M  
                Add v=x)]<E" _  
              /   \ XiAflO  
            Divide   5 SBamgc  
            /   \ :hDv^D?3  
          _1     3 71,GrUV:  
似乎一切都解决了?不。 rnM C[  
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。 O5A]{ W  
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。 Z#s-(wf  
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: s mqUFo  
?fNUmk^A<  
template < typename Right > L#`X;:   
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const \}; 4rm}V  
Right & rt) const |pR'#M4j4A  
  { !s[ gv1  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); 8,]wOxwqi  
} 9oj0X>| 1  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 nSq$,tk(  
XXX指的是原来的functor的类型,picker_maker<T>是一个类型变换的trait,如果T是一个常量,那么他会返回constant_t<T>,否则返回T本身。 Bh()?{q  
因此如果该函数声明在assignment的内部,那么就实现了连等,如果声明在的dereference(解引用)的内部,就允许(*A = B)的行为发生。 !r9~K^EI  
最后,如何把这些函数塞到各个functor的声明里边呢?当然可以用宏,但是。。。大家都知道这样不好。 3tCT"UvTD  
除了宏之外还可以用的方式就是继承。我们可以写一个类叫做picker,该类实现了所有的如上的产生函数。然后让所有的functor继承自它。 y+$a}=cb0  
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? Ba9"IXKH  
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: +D M,+{}  
%=i/MFGX  
template < class Action > P&AaD!Qn  
class picker : public Action j`_tb   
  { <E7y:%L[Go  
public : ,A>cL#Oe  
picker( const Action & act) : Action(act) {} yUg'^SEbLk  
  // all the operator overloaded )4jS}  
} ; @Qd5a(5WM  
:<xf'.  
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。 H=*2A!O[_  
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: {&pBy  
,-1d2y  
template < typename Right > M0woJt[&  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const .Iv`B:4  
  { $QaEU="Z  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); S vW{1  
} h`Xl~=  
xhncQhf\  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > c)SQ@B@q  
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。 Q,R|VI6Co  
VoNk.h"T  
template < typename T >   struct picker_maker K9S(Xip  
  { XknbcA|  
typedef picker < constant_t < T >   > result; |i- S}M  
} ; 1N+ju"2R  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > fP{IW`t}]  
  { py9`q7F  
typedef picker < T > result; >&)|fV&4  
} ; 7lG,.W|  
k(_^Lq f-  
下面总的结构就有了: }XRRM:B|)(  
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。 B'D~Q  
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。 QMwV6cA  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 |S3wCG  
至此链式操作完美实现。 CA ,2&v"  
P8GGN  
uEyus96 +  
七. 问题3  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。 p?x]|`M  
%6TS_IpJ  
template < typename T1, typename T2 > Uk4G9}I  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const x6 h53R  
  { __ G=xf  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); M(W-\ L  
} NeniQeR   
$K_-I8e|  
很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2: VQn]"G( `  
Y2(,E e2  
template < typename T1, typename T2 > ;et(Yi;9  
struct result_2 ?1Uq ud  
  { ;i&t|5y~  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; r\m2Oo)]  
} ; gO kum_  
b R9iqRbn  
显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢? {\ogw0X  
这个差事就留给了holder自己。 6R!AIOD>  
    MG74,D.f  
T@Th?  
template < int Order > BU=Ta$#BZ  
class holder; 5h p)Z7  
template <> JiRfLB  
class holder < 1 > 1yjP`N  
  { QVWUm!  
public : +aRHMH  
template < typename T > 0Yfz?:e  
  struct result_1 jYsg'Rl  
  { u7bji>j  
  typedef T & result; nLnzl  
} ; kl#) 0yqN0  
template < typename T1, typename T2 > oN Rp  
  struct result_2 p+Icq!aH5  
  { iL3k8:x  
  typedef T1 & result; L7s _3\  
} ; 4,:)%KB"V  
template < typename T > MMf_  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const Io<L! =>  
  { 9D51@b6k  
  return (T & )r; ~lH2# u>g  
} d6~d)E  
template < typename T1, typename T2 > @<44wMp  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const Z^GXKOeq  
  { Lq{/r+tt/  
  return (T1 & )r1; DO ,7vMO  
} D~@lpcI  
} ; !-q)9K?  
q8 Rep  
template <> fnudy% oo  
class holder < 2 > (h% xqXs  
  { ib~EQ?u{  
public : gBo~NLrf  
template < typename T > @ jD#Tn-*  
  struct result_1 [};?;YN  
  { Q@.%^1Mp  
  typedef T & result; Z4tc3e  
} ; |=EwZ mj-c  
template < typename T1, typename T2 > 1Ewg_/R  
  struct result_2 ~}s0~j~  
  { B{lL}"++0  
  typedef T2 & result; (t"rzH  
} ; 5z"[{ #/  
template < typename T > @gihIysf  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const (:|1h@K/R  
  { "oT]_WHqo  
  return (T & )r; lsB.>NlU  
} PF: E{_~  
template < typename T1, typename T2 > *|)O  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const 'd9cCQ}  
  { d x"9jFn  
  return (T2 & )r2; =B ts  
} c/`Rv{ *'o  
} ; :c0 |w  
Kg#s<#h  
:w:ql/?X  
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> >。 [3io6XG x@  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: V-z F'KI[  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: :*)b<:4  
k1;Jkq~  
return l(i, j) = r(i, j); [N1[khY`  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) UQCond+K  
*AA78G|  
  return ( int & )i; T%1Kh'92  
  return ( int & )j; H^8t/h  
最后执行i = j; |p":s3K"Hy  
可见,参数被正确的选择了。 Ox+}JB [  
( ALsc@K  
d$v{oC }  
8:}$L)[V  
]`eJSk.  
八. 中期总结 wm/>_  
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: f9J]-#Iif  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 l[{Ci|4  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 o)Nm5g  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor 5C"A*Fg?;  
2T}FX4'  
*mfPq"/  
Aq{7WA  
a: [m;  
ceNJXK  
九. 简化  `/eh  
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。 K<7 Db4H  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 rYk   
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: uCGn9]  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 gPr&9pHU  
  +-*/&|^等 $ iU~p  
2. 返回引用。 ;q" ,Bs  
  =,各种复合赋值等 > V%3w7  
3. 返回固定类型。 ?1lx8+  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) N;XJMk_ H  
4. 原样返回。 |NaEXzo|qY  
  operator, +/2:  
5. 返回解引用的类型。 &6@e9ff0  
  operator*(单目) vKNxL^x  
6. 返回地址。 0 +"P 1/  
  operator&(单目) _c6 zzGtH  
7. 下表访问返回类型。 =s[P =dU  
  operator[] {$^Lb4O[V  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 /R)(u@jk  
  operator<<和operator>> ?[S{kMb2  
DwH=ln=  
OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。  B<?fD  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: >?0f>I%\  
D_Cd^;b  
template < typename Left > 6Pu5 k;H  
struct value_return nv"D  
  { @)m+b;  
template < typename T >  Q-Rt  
  struct result_1 )z2hyGX  
  { [bJAh ` I  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; {t&+abY  
} ; p&,2@(Q  
3W}xYYs] ^  
template < typename T1, typename T2 > #ui7YUR=2  
  struct result_2 ] e]l08  
  { fIcra  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; X P_ V  
} ; n{r _Xa  
} ; 0P6< 4  
e+>&? x  
&fWYQ'\>  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait OgB ZoTT  
E[E[Za^Y  
下面我们来剥离functor中的operator() RVb}R<yU+  
首先operator里面的代码全是下面的形式: Z  )dz  
ZVmgQ7m  
return l(t) op r(t) OQZ\/~o 5  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) EL-1o0 2-  
return op l(t) IEJp!P,E  
return op l(t1, t2) IOi6' 1l  
return l(t) op B|+tK  
return l(t1, t2) op wXxk+DV@  
return l(t)[r(t)] ~",,&>#[K  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] )t$|'c}  
dsJHhsu6  
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: [XP3  
单目: return f(l(t), r(t)); )0NE_AZ?  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); w/m ~#`a  
双目: return f(l(t)); Gr?[s'Ze  
return f(l(t1, t2)); 1u0 NG)*f  
下面就是f的实现,以operator/为例 ,zY!EHpx  
Zf%6U[{ T  
struct meta_divide ;qT7BUh(%  
  { [{!5{k!  
template < typename T1, typename T2 > 1p9+c~4l:  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) }];_ug* "  
  { ^04|tda  
  return t1 / t2; RW. >;|m  
} I7nZ9n|KU  
} ; Pkw ` o #  
U 4@W{P02  
这个工作可以让宏来做: 'F@#.Op`  
]1<O [d  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ >HXmpu.O  
template < typename T1, typename T2 > \ +k4 SN  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; h&6v&%S/L  
以后可以直接用 *m[ow s  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) <C9_5C e~  
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 8L7ZWw d  
(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。。。) #7A_p8  
hup< U+p  
zbDM+;  
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 q"[8u ]j  
U3yIONlt  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > /n SmGAO  
class unary_op : public Rettype g np\z/'>  
  { 4X &\/X  
    Left l; :3x|U,wC  
public : Q0j$u[x6s  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} ^L1#  
C,xM) V^a  
template < typename T > 0UB,EI8   
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const -v(.]`Wo&;  
      { &<E*W*b[  
      return FuncType::execute(l(t)); w&7-:."1i  
    } ?Q)z5i'g#  
eY1$s mh t  
    template < typename T1, typename T2 > HwH Wi  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 93npzpge  
      { ?>W4*8 (  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); 6Q. _zk  
    } # N.(ZP  
} ; iPxhDn<B  
3S'juHT e  
x`vIY-DS  
同样还可以申明一个binary_op *SX'Or,  
kMHupROj  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > ^c{,QS{  
class binary_op : public Rettype oiq7I@Y`x  
  { j:9kJq>mv  
    Left l; < g<Lf[n$  
Right r; 0} UJP   
public : {<HL}m@kQ  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} 6"Km E}  
_ s]=g  
template < typename T > ]r{-K63P{!  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const <z*SO a  
      { DVNGV   
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); # Pulbk8  
    } @]#0jiS  
vRLkz4z   
    template < typename T1, typename T2 > \1[I(u  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const l0 H,TT~2  
      { 3 G?^/nB  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); pH%cbBm  
    } wR?M2*ri  
} ; o Ohm`7iy  
e4V4%Qw  
{P_~_5o_  
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 d))(hk:  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 .3%eSbt0  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) :Gh* d)  
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。 rdsm /^,s  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! $Gs&' y R  
如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。 ->oQ,ezB  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 pHFh7-vj  
这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan) &rX..l  
下面是修改过的unary_op 7 N?x29  
`MgR/@%hr  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > `CI9~h@k  
class unary_op \guZc}V]:\  
  { .[hQ#3)W  
Left l; %:n1S]Vr  
  6rEt!v #K[  
public : *Rv eR?kO  
n<p`OKIV3  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} :>$)Snqo=n  
 I)E+  
template < typename T > OYJy;u3"  
  struct result_1 {_1^ GIIS  
  { Z1FO.[FV  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; zi23k=  
} ; M#JOX/  
SzR0Mu3uK  
template < typename T1, typename T2 > [IVT0 i  
  struct result_2 w| x=^  
  { @.gT&Hq  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; _F^k>Lq&d  
} ; n*^g^gp  
ei;wT  
template < typename T1, typename T2 > oh`I$  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const `e0U-W]kF  
  { ^CTgo,uf6H  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); TRrO-  
} .9Bimhc6K  
e0HG"z4  
template < typename T > PKR0y%Ar  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const "_ b Sy  
  { BBw`8!  
  return OpClass::execute(lt(t)); L`YnrDZK  
} =iRi 9r'l  
^Ois]#py  
} ; EH"iK2n\9  
pv TV*  
#lQbMuR  
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 xTX\% s|  
好啦,现在才真正完美了。 * eL%[B  
现在在picker里面就可以这么添加了: $"T1W=;j9  
p2PD';"  
template < typename Right > g# :|Mjgh  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const {a9Z<P  
  { ??{(.`}R~  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); -8qLshQ  
} GEwgwenv  
有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。 #6_?7 (X  
MC/$:PV  
sMli!u  
#$%9XD3  
.9> e r  
十. bind YL&$cT]1  
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。 it\{#rb=4  
先来分析一下一段例子 a=k+:=%y  
XZuJ<]}X,  
a=gTGG"9  
int foo( int x, int y) { return x - y;} &Z5$ 5,[  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 0G9@A8LU  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 Giz9jzF \  
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。 *#Hi W)  
我们来写个简单的。 ]c+qD,wqt>  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: <"/Y`/  
对于函数对象类的版本: m:/@DZ  
"j3Yu4_ks  
template < typename Func > |Wj)kr !|  
struct functor_trait F {]:  
  { @y->4`N  
typedef typename Func::result_type result_type; q^Lj)zmnK  
} ; ^o"9f1s5  
对于无参数函数的版本: .t xgb  
j*Q/vY!T  
template < typename Ret > Gp$[u4-6M6  
struct functor_trait < Ret ( * )() > nTY`1w.;  
  { @.T'  
typedef Ret result_type; J$&!Y[0  
} ; ]1%H.pF  
对于单参数函数的版本: JJ ,Fh .  
0F`@/C1y55  
template < typename Ret, typename V1 > E@"+w,x)  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > AZorzQ]s  
  { u~Q0V J~  
typedef Ret result_type; J'Yj_  
} ; tQ'E"u1  
对于双参数函数的版本: G=!Y~qg  
q NU\XO`H  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > wsP3hE' ]  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > BkA>':bUr  
  { Uk-^n~y  
typedef Ret result_type; jN 5Hku[?  
} ; tHXt*tzq  
等等。。。 {{f%w$r(  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy LcE!e%3  
}@4m@_gR?  
template < typename Func > }0?642 =-  
struct func_return +KDB^{  
  { I5F oh|)  
template < typename T > h(]O;a-  
  struct result_1 nWbe=z&y8[  
  { 3w ?)H  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; u q:>g  
} ; ~({aj|Y  
&B#HgWud  
template < typename T1, typename T2 > `BMg\2Ud*  
  struct result_2 w@X<</`  
  {  #It{B  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; aT(Pf7 O  
} ; v/8K?$"q  
} ; tn6\0_5n  
kxhvy,t  
"X>Z!>  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 0+;.T1?  
joAR;J  
template < typename Func, typename aPicker > nBaY|  
class binder_1 q*@7A6:FV>  
  { 5IBe;o  
Func fn; E0>4Q\n{  
aPicker pk; @;fdf3ian  
public : ov#/v\|0  
4cr >sz  
template < typename T > ~{*FjZ`h  
  struct result_1 D^04b< O<x  
  { f 7y1V(t  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; ^;c!)0Q<Z  
} ; %@G<B  
@YU}0&  
template < typename T1, typename T2 > ~ra2Xyl  
  struct result_2 +~  :1H.  
  { b,~4O~z  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; ToCB*GlL  
} ; :!N 5daK  
t\CVL?e`  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} 5(%+8<2  
NV9D;g$Y  
template < typename T > k^p|H:  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const lK9us  
  { $[VKM|Zjw  
  return fn(pk(t)); I(s\ Q[  
} Od^y&$|_%`  
template < typename T1, typename T2 > SBAq,F'  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const E6NkuBQ((  
  { be$wG O=Ts  
  return fn(pk(t1, t2)); E3_e~yu&  
} 6*S|$lo9B  
} ; ^uMy|d  
9 vmH$  
uz&CUvos  
一目了然不是么? R6h(mPYA  
最后实现bind 8PDt 7 \  
9&g//JlD  
s IY`H^  
template < typename Func, typename aPicker > )|XmF4R  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) ?c+_}ja,  
  { f /&Dy'OV7  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); uwyzxj  
} Ii,e=RG>  
{|^9y]VFu  
2个以上参数的bind可以同理实现。 Um4 }`  
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。 &%>l9~F'~  
37v!:xF!  
十一. phoenix gJ+MoAM"  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: p=coOWOQ  
gv r "F  
for_each(v.begin(), v.end(), +%7yJmMw  
( pOyM/L   
do_ *,%H1)Tj}  
[ E O52 E|  
  cout << _1 <<   " , " cnnlEw/&  
] 3:PBVt=  
.while_( -- _1), iJZqAfG{m?  
cout << var( " \n " ) `D>PU@s$nT  
) b DeHU$  
); !Q*.Dw()[  
9FP6Z[4  
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: ' 6Ybf  
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 1wW8D>f]K  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 x9a*^l  
那么我们就照着这个思路来实现吧: %Fa/82:- "  
R N5\,>+  
]-bA{@tP.  
template < typename Cond, typename Actor > d?oupW}uu  
class do_while 1 C{n!l  
  { ivb&J4?y  
Cond cd; 2rB$&>}T  
Actor act; V.XHjHT  
public : 6ALf`:  
template < typename T > up=4B  
  struct result_1 W% YJ.%I  
  { zQ(li9  
  typedef int result_type; AZ(["kh[  
} ; |<\o%89AM  
7Z0 )k9*  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} ~Hd{+0  
k v,'9z  
template < typename T > >5% o9$|z  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const e-ljwCD  
  { K,&)\r kzD  
  do qmdl:J|?  
    { }9/30  
  act(t); `l9Pk\X[  
  } s_hf,QH  
  while (cd(t)); 0F8y8s  
  return   0 ; V9`VF O  
} @g }r*U?  
} ; *Y?rls`  
<T)9mJYr  
ctTg-J2.  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). u_dTJ, m  
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。 ZK[4n5}  
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。 izebQVQO*  
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。 azr|Fz/  
下面就是产生这个functor的类: %Nwap~=H;  
S)iv k x  
3Nd&*QSV  
template < typename Actor > )-xx$0mL-  
class do_while_actor }N]|zCEj  
  { R 3TdQ6j  
Actor act; *TfXMN ?w  
public : 5n"b$hMF  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} 89v9BWF  
DxdiXf[j  
template < typename Cond > j5Vyo>  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; :7K cD\fCj  
} ; \zR@FOl`q  
q{ItTvL  
S;kI\;  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 &?"(al?  
最后,是那个do_ \l?\%aqm  
D.kLx@Z  
p[4KN(PyK  
class do_while_invoker \EuMzb"G9p  
  { w= |).qQ]  
public : hD/bgquT  
template < typename Actor > Z*tB=  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const 3Wa^:8N  
  { oS 7q#`  
  return do_while_actor < Actor > (act); 0j %s H  
} -|\V'  
} do_; ;+'x_'a  
NTASrh  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? 5D8V)i  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 @Hw#O33/'  
最后来说说怎么处理break和continue =Bcwd7+  
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。 {u{n b3/jl  
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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