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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda nC$ c.K'  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 K-.%1d@$y  
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, Q0 ezeo  
0iMfyW:  
C^]UK  
& R<K>i  
  class filler HDE5Mg "  
  { ]d|M@v~c4  
public : hf)R PG&  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} r|bGn#^  
} ; #{)mr [c|  
1csbuR?  
o {q8An)  
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: H-m).^  
JNvgUb'U  
n0':6*oGW  
Gh3f^PWnc  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); $b_~  
YD~(l-?"  
^h`rA"F\  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 Hp(41Eb,  
}LWrtmc  
:.-KM7tDI1  
^s=F<_{  
二. 战前分析 yRhD<*  
首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。 @@!]Raj=  
开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码 {pRa%DF  
=(,kjw88w  
ST0|2)Lh"  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); {FC<vx{42  
  /* --------------------------------------------- */ _39VL  
vector < int *> vp( 10 ); 8y?q)y9h  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); S@,x^/vT  
/* --------------------------------------------- */ 0@&;JMh6<  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); ^d9o \  
/* --------------------------------------------- */ !.q#X^@>L  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); wv%UsfD  
  /* --------------------------------------------- */ 0*uJS`se6Z  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); ^zG!Z:E  
/* --------------------------------------------- */ ']X0g{%  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); m[N&UM#  
bg|=)sw4  
[H`5mY@  
-HFyNk]>  
看了之后,我们可以思考一些问题: fB4zqMSfE  
1._1, _2是什么? 94rx4"AN8;  
显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。 N45@)s!F9j  
2._1 = 1是在做什么? B SEP*#s  
既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。 Bq,Pk5b  
Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。 3[kl` *`  
z5f3T D6,  
; ?,'jI*1  
三. 动工 m&_!*3BAG  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: |Y+[_D}  
[Fd[(  
c-?0~A  
ZmaW]3$  
template < typename T > dTU`@!f  
class assignment bh5C  
  { y<yU5  
T value; gX5.u9%C\  
public : # o\&G@e}  
assignment( const T & v) : value(v) {} bU4\Yu   
template < typename T2 > 0}Q d  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } C*Y0GfW=  
} ; _oU~S$hO  
cyI:dvg  
~~,#<g[  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。  n4AQ  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment ab_EH}j1\q  
o-AAx#@  
 A1jA$  
)Z`OkkabnD  
  class holder vrsOA@ee3H  
  { `~qVo4V6Z  
public : MWn []'TpH  
template < typename T > =vKSvQP@)  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const ?d)eri8,  
  { &!8u4*K5j  
  return assignment < T > (t); ?)/H8n  
} 4e|(= W`  
} ; }M(XHw  
yjChnp Cc  
zhACNz4tJ  
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: m8v=pab e  
#X<s_.7DJ  
  static holder _1; )-LS n  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 {/qq*0wa  
9q<?xO  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); ^0"[l {  
而不用手动写一个函数对象。 /gLi(Uw  
s|Zv>Qt  
Rd+ `b  
g6q67m<h  
四. 问题分析  ] 2lh J  
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。 2{-'`l fM%  
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。 y]%Io]!d  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 )G$0:-J-  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 MSS0Sx<f  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 !r_2b! dy  
t. kOR<  
五. 问题1:一致性 R<8!lQ4s  
首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?| OQsF$% *   
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 ^/Frg<>'p  
;c>IM]  
struct holder 4p/d>DTiM  
  { *5 S~@  
  // nx`I9j\  
  template < typename T > 0$q)uip  
T &   operator ()( const T & r) const ^ Hv4t   
  { ~@ hiLW  
  return (T & )r; }tH6E  
} _WHGd&u  
} ; g h&,U`  
Z;GZ?NOlY  
这样的话assignment也必须相应改动: h-RL`X  
| <l=i(  
template < typename Left, typename Right > VH$hQPP5d  
class assignment ]s:%joj%^  
  { 7-MkfWH2b6  
Left l; AU^5N3%j  
Right r; dy2<b+ ..  
public : BjCg!6`XF  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} <bgFc[Z  
template < typename T2 > X/`M'8v.%  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } nfjwWDH  
} ; A;C)#Q/  
$ #F7C[2N  
同时,holder的operator=也需要改动: NYp46;  
zvnR'\A_  
template < typename T > .uu[MzMIu  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const *Nh[T-y(s  
  { qCgoB 0  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); SpX6PwM  
} kG$U  
la[>C:8IG  
好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。 dn@_\5  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 {Zy)p%j8  
MFm2p?zPm  
return l(rhs) = r; !%%(o%bi~  
在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。 K-drN)o  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: )Fh5*UC  
H)O I&?  
template < typename Tp > yMbg1+:   
class constant_t ,[<+7  
  { @a}jnl(2  
  const Tp t; O4fl$egQU  
public : E(G&mfhb  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} $fl+l5?9  
template < typename T >  a EmLf  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const ,fW%Qv  
  { ORP-@-dap  
  return t; lr_c  
} P+t`Rw  
} ; JE.s?k  
|(\T;~7'  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 B`<K]ut  
下面就可以修改holder的operator=了 ?hS&OtW   
c.eA]mq  
template < typename T > i-*ZW:  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const %?z8*G]M  
  { sW]fPa(cn,  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); V+&C_PyC  
} M|xs>+r*  
n(tx'&U"R  
同时也要修改assignment的operator() L:E?tR}H  
>crFIkOJ  
template < typename T2 > _/`H<@B_U  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); }  q,v)X  
现在代码看起来就很一致了。 UCVdR<<Z  
==)q{e5  
六. 问题2:链式操作 M"Q{lR  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 ];8S<KiS~  
其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。 .DG`~Fpk  
事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。 UY$Lqe~  
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。 7F@#6  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct tzV^.QWm  
o{?Rz3z  
template < typename T > 4RoE>m1[G  
struct result_1 @UCr`>  
  { ;fGh]i  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; '$\O*e'  
} ; {f:%+h  
WYXh1_nyk  
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: '| rhm  
/ U5!]7&gB  
template < typename T > RJk42;]  
struct   ref nBJ'ak   
  { oZwu`~h Y  
typedef T & reference; hWD%_"yhd  
} ; "9bd;Tt:  
template < typename T > vkE a[7  
struct   ref < T &> ]<Kkq !  
  { #4BwYj(Sl  
typedef T & reference; GLtd6;V  
} ; SA[wF c  
G3_HX<|f*  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: iininITOS{  
Hx#1TqC /  
template < typename T > ;Qq<5I"y  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const m;@8z[ ^5  
  { f1,VbuS9I  
  return l(t) = r(t); BOdd~f%&tn  
} ^2)<H7p  
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。 {DWL 5V#M  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 &UfP8GE9  
RBOg;EJ  
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 iV2v<ap.n  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: !\Vc#dslt  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 (utk)  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 g?E8zf `  
最后的布局是: ,y}@I"  
                Add ^ZPynduR  
              /   \ #bCQEhCy  
            Divide   5 d`9ofw~3=  
            /   \ z,xGjS P  
          _1     3 :Fh#"<A&&  
似乎一切都解决了?不。 l#bE_PD;  
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。 BHNEP |=  
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。 MmQ"z_v  
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: k$3Iv"gbx  
Cm%|hk>fQ  
template < typename Right > ,4--3 MU  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const #sM`>KG6T1  
Right & rt) const / ?Hq  
  { x@#aOf4<U  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); zw[ #B #  
} as3*49^9  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 ;:obg/;uJ  
XXX指的是原来的functor的类型,picker_maker<T>是一个类型变换的trait,如果T是一个常量,那么他会返回constant_t<T>,否则返回T本身。 jG["#5<?  
因此如果该函数声明在assignment的内部,那么就实现了连等,如果声明在的dereference(解引用)的内部,就允许(*A = B)的行为发生。 H[2W(q6  
最后,如何把这些函数塞到各个functor的声明里边呢?当然可以用宏,但是。。。大家都知道这样不好。 %Hu?syo  
除了宏之外还可以用的方式就是继承。我们可以写一个类叫做picker,该类实现了所有的如上的产生函数。然后让所有的functor继承自它。 AjD? _DPc  
且慢,也许立刻就有人跳出来说:这样的话那个XXX怎么写呢?这样不是会导致循环依赖么?这样不是会有downcast么? IN7Cpg~9%  
正解,让picker做基类确实不是一个好主意。反过来,让picker继承functor却是一个不错的方法。下面是picker的声明: P"f4`q  
#Oi{7~  
template < class Action > 4t,f$zk  
class picker : public Action w:aV2  
  { Z;~7L*|  
public : S\L^ZH?[2  
picker( const Action & act) : Action(act) {} H/}W_ h^^  
  // all the operator overloaded #5%ipWPHb  
} ; O;+ sAt  
)|wC 1J!L  
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。 =A{s,UP  
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: ftxy]N LF  
9";qR,  
template < typename Right > 21[=xboU  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const d.yATP  
  { of8 >xvE|  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); T~8kKw  
} Y1G/1Z# 2  
(f;.`W  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > p^k*[3$0  
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。 Zu /w[*;M  
)F+wk"`+6  
template < typename T >   struct picker_maker p|g7Z  
  { G@P+M1c  
typedef picker < constant_t < T >   > result; 0+T:};]  
} ; \+j:d9?  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > ),J6:O&  
  { `Wd4d2aLG  
typedef picker < T > result; '*D>/hn|:]  
} ; 5a&BgBO1M  
[ji')PCAi;  
下面总的结构就有了:  kMZo7 y  
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。 x Nb7VUV7  
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。 qSt\ 6~  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 -ImV Xy]?  
至此链式操作完美实现。 YI>9C 76L  
e$7KMH=  
f4Ob4ah!(  
七. 问题3 %UlgG 1?A  
如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。 35J VF*z  
A1n4R  
template < typename T1, typename T2 > Q^*4FH!W  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const Irui{%T  
  { %bS1$ v\n  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); p<+Y;,+  
} !P3y+;S  
OXnTD!m>{  
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: m- bu{  
}W0_eQ  
template < typename T1, typename T2 > NMS+'GRW  
struct result_2 T: SqENV  
  { ?&!e f {  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; ,Xxp]*K2  
} ; .}Eckqkp  
6O_l;A[=1  
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? 5Q\ hd*+g  
这个差事就留给了holder自己。 CEAmb[h  
    #v; :K8  
=IKgi-l*  
template < int Order > qu&p)*M5  
class holder; $]rC-K:Z  
template <> NQA2usb  
class holder < 1 > Xk!wT2;  
  { \-SC-c  
public : %C_c%3d  
template < typename T > 9/_~YY=/h  
  struct result_1 Hb/8X !=  
  { nk;^sq4M:  
  typedef T & result; a$\ Bt_  
} ; r uIgoB  
template < typename T1, typename T2 > Xzl$Qc  
  struct result_2 Ym.{ {^=  
  { {eVv%sbq  
  typedef T1 & result; `O5427Im  
} ; 3m$ck$  
template < typename T > R3>c\mA  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const kj6H+@ {  
  { G[6i\Et   
  return (T & )r; 7Ck3L6J#  
} ZQ>Q=eCs 1  
template < typename T1, typename T2 > *Nfot v  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const =WHI/|&  
  { t)= dKC  
  return (T1 & )r1; e]5NA?2j  
} IJVzF1vC  
} ; [] el4.J,  
[ . }Uzx  
template <> xz, o Mlw  
class holder < 2 > m>RtKCtP  
  { `X)A$lLr  
public : [b_qC'K[  
template < typename T > o+.ySSBl+  
  struct result_1 `F]  
  { pXvys] @  
  typedef T & result; nSRNd A  
} ; |o+*Iy)  
template < typename T1, typename T2 > b 0qA  
  struct result_2 [H{@<*  
  { U#&+n-npO  
  typedef T2 & result; Kr[oP3  
} ; i]OEhB Y  
template < typename T > $E.Fgy:G  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const @;x*~0GZ  
  { Y`(~eNX^%  
  return (T & )r; 97qf3^gGd  
} {3.n!7+  
template < typename T1, typename T2 > CRD=7\0(D+  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const q6ny2;/r  
  { {> <1K6t  
  return (T2 & )r2; 7XLqP  
} K|l}+:k  
} ; 8&nb@l  
3,K\ZUU.,  
A7,%'.k  
新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。 BzS\p3&  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: O=*,  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: .YWkFTlZ+  
!v(^wqna\  
return l(i, j) = r(i, j); ( mn:!3H%  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) 00{a }@n  
B:Ft(,  
  return ( int & )i; ZI;*X~h  
  return ( int & )j; m;\nMdn  
最后执行i = j; 8Iu6r}k?~`  
可见,参数被正确的选择了。 q g=`=]j  
U#S-x5Gn  
2 oV6#!{Z  
7<*0fy5nn  
_z8"r&  
八. 中期总结 VFx[{Hy  
目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事:  J]XLWAM  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 t!SxJ B e  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 WeaT42*Q{  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor ~3M8"}X;L  
{6GX ?aw'  
az:}RE3o  
w8R7Ksn(  
:$k1I-^R  
FeMgn`q  
九. 简化 Knqv|jJVx1  
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。 JVkuSIR>  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 m$^5{qpg  
首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种: y0(.6HI  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 G4*&9Wo  
  +-*/&|^等 0C> _aj  
2. 返回引用。 utuWFAGn A  
  =,各种复合赋值等 (lS[a  
3. 返回固定类型。 ZD'mwj+K  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) `h'l"3l  
4. 原样返回。 )^ZC'[93  
  operator, H v/5)  
5. 返回解引用的类型。 fs;\_E[)  
  operator*(单目) KpLaQb  
6. 返回地址。 q[W6I9  
  operator&(单目) 9  @ <  
7. 下表访问返回类型。 6E K<9M  
  operator[] 5,##p"O(  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 -dO8Uis$  
  operator<<和operator>> q4w]9b/  
p+|8(w9A${  
OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。 Z!~_#_Ugl  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: {6h 1  
^h2+""  
template < typename Left > \wsVO"/  
struct value_return 2wB *c9~  
  { %L- qAI&V  
template < typename T > /CO=!*7fz  
  struct result_1 L&)e}"  
  { +DX P &Q  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; 21tv(x  
} ; J&fIW Z  
4-SU\_  
template < typename T1, typename T2 > Pg:xC9w4  
  struct result_2 &z40l['4bz  
  { MnqT?Cc4$j  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; _q#pEv  
} ; EjFpQ|-L|  
} ; Vm\zLWNB  
ukEJD3i  
;lb  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait PNo:[9`S;m  
9v`sSTlSd  
下面我们来剥离functor中的operator() $;G<!]& s  
首先operator里面的代码全是下面的形式:  8Cp@k=  
5NUaXQ  
return l(t) op r(t) O2ktqAWx@  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) /eH37H  
return op l(t) B E8_.>  
return op l(t1, t2) 4]tg!ks  
return l(t) op wU!-sf;]y  
return l(t1, t2) op BXU0f%"8U  
return l(t)[r(t)] 0+op|bdj  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] n@ba>m4{  
G!sfp}qW  
很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式: ,LxZbo!  
单目: return f(l(t), r(t)); 9uWg4U  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); n/(}|xYU  
双目: return f(l(t)); N8At N\e  
return f(l(t1, t2)); IMbF]6%p(  
下面就是f的实现,以operator/为例 aY? VP?BL  
%n9ukc~$p  
struct meta_divide "GZ}+K*GG  
  {  %V ]v,  
template < typename T1, typename T2 > h M7 SGEV  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) 9#P~cW?  
  { y7:f^4  
  return t1 / t2; n.8870.BW  
} ejyx[CF  
} ; 9q$^x/z!  
I*Dj@f`  
这个工作可以让宏来做: As>Og  
8CRbo24"s  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ [zN*P$U]  
template < typename T1, typename T2 > \ us?q^>u  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; //|B?4kk  
以后可以直接用 K)    
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) %La7);SeY  
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 7glf?oE  
(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。。。) +C7E]0!r  
pXlqE,  
TA/hj>rV  
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 b3[[ Ah-  
[Z2[Iy  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > \^9n&MonM  
class unary_op : public Rettype } %?or_f/  
  { o96c`a u  
    Left l; mMllen  
public : cq?,v?m  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} &l ]F&-  
+u=VO#IA#  
template < typename T > d2i ?FT>  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const dl8f]y#Q  
      { M0lJyz J  
      return FuncType::execute(l(t)); 0_ST2I"Ln  
    } \.iejB  
p<'pqf  
    template < typename T1, typename T2 > k"gm;,`  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ~ L%,9  
      { /v<Gt%3X  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); (n.IK/:  
    } iOhX\@&  
} ; ga\ s5  
\F`>zY2$%  
*rw6?u9I  
同样还可以申明一个binary_op D :j5/ *  
R'tvF$3=i  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > A9@coP5  
class binary_op : public Rettype zL}`7*d:v  
  { --"5yGOL  
    Left l; [^}bc-9?i  
Right r; 8$]SvfX  
public : _u6N aB  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} Q%q;=a  
hG~.Sc:G  
template < typename T > -a>CF^tH  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const LNR1YC1c  
      { k)D5>T  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); `a[fC9  
    } ,Nw2cv}D  
&E0^Jz  
    template < typename T1, typename T2 > +RM!j9Rq  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const MHt ~ZVH  
      { $v2t6wS,"  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); f ]_ki  
    } &g90q   
} ; DVwB}W~  
g.!k>_g`  
PB"=\>]`N  
很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮 f,6V#,  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 <>$CYTb  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) gV9bt ~  
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。 cy? #LS  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! =2( 52#pT  
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。。。 GY@:[u.&  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 ;AVIt!(L~V  
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) LU8[$.P  
下面是修改过的unary_op tMP"9JE,  
5c}loOq  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > -&1P2m/46  
class unary_op YR/I<m`]}  
  { x|d?'  
Left l; PWp=}f.y  
  /%7&De6Xg  
public : 7D>_<)%d=  
wBw(T1VN  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} 6hR ` sE  
C7W<7DBf  
template < typename T > <3j`Z1J  
  struct result_1 c+z [4"rYL  
  { M~`^deU1  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; IIGx+>  
} ; `S4*~Xx  
3:#6/@wQ  
template < typename T1, typename T2 > sqV~ Dw  
  struct result_2 hg<[@Q%$o  
  { BUsxgs"),  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; iyR"O1]  
} ; 9dAtQwGR"6  
`S-%}eUv  
template < typename T1, typename T2 > +!ljq~%  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const n,s 7!z/  
  { -~(d_  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); HEc.3   
} J9XH8Grk-  
!wEe<],  
template < typename T > hW!n"qU  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const a @3s71  
  { 4bw4!z9G  
  return OpClass::execute(lt(t)); nJYIkfdA  
} * Wp?0CP  
\I}EWI  
} ; ^ZS!1%1  
@x!+_z  
,H.5TQ#  
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 FVL{KNW~i  
好啦,现在才真正完美了。 ;-"q;&1e  
现在在picker里面就可以这么添加了: [lSQMoi3  
fdwP@6eh  
template < typename Right > +G"YQq'b  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const |w#~v%w  
  { QT!>izgc U  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); +C,/BuG  
} 0,@^<G8?  
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。 Svo\+S  
6yAZvX  
!kb:g]X  
2,g4yXws5  
I7=A!C"  
十. bind R)SY#*Y  
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。 <z#Fj`2{  
先来分析一下一段例子 -L6CEe  
T2rBH]5  
iV#A-9  
int foo( int x, int y) { return x - y;} [\h?mlG?  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 PP!-*~F0Jr  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 A X1!<K  
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。 ]s)Y">6  
我们来写个简单的。 oqbz!dM(Z  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: f2M*]{N  
对于函数对象类的版本: *2vp2xMA@  
~G=E Q]a  
template < typename Func > v)gMNzt  
struct functor_trait 6=,zkU*i ^  
  { -$g~,dIwj  
typedef typename Func::result_type result_type; #6D>e~>n  
} ; .<fdX()e,  
对于无参数函数的版本: Q}<QE:-&E  
xw_)~Y%\  
template < typename Ret > @Y.r ,q  
struct functor_trait < Ret ( * )() >  -K8F$\W  
  { !||Gfia  
typedef Ret result_type; |sFd5X  
} ; @+p(%  
对于单参数函数的版本: f.aa@>  
#Oj yUQ,  
template < typename Ret, typename V1 > mPQT%%MF  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > wWf_d jd  
  { tk h *su  
typedef Ret result_type; q I~*G3  
} ; yoF*yUls^E  
对于双参数函数的版本: [Y, L=p  
7j=KiiI  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > _&s pMf  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > 8 qw{e`c  
  { &?1^/]'"r  
typedef Ret result_type; <~w3[i=  
} ; 6P>}7R}  
等等。。。 =0PGE#d{t  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy w >2G@  
 s7:H  
template < typename Func > #Y   
struct func_return 6~W@$SP,F  
  { ~@-r  
template < typename T > ybFxz  
  struct result_1 ~$[fG}C.K  
  { q^zG+FN  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; -D=Sj@G  
} ; kRX?o'U~C  
GGcODjY>  
template < typename T1, typename T2 > w3>11bE  
  struct result_2 F$'u`  
  { $Q'z9ghEg  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; v_/<f&r  
} ; k_1@?&3  
} ; lic-68T  
HOPy&Fp  
x@bqPZ t  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 oZ tCx  
whHuV*K}  
template < typename Func, typename aPicker > f>ktv76  
class binder_1 n4+q7  
  { `0M6<e]C  
Func fn; k[a<KbS  
aPicker pk; {}Is&^3Z  
public : aD'Ax\-  
#rBfp|b]1  
template < typename T > U2WHs3  
  struct result_1 [v*q%Mi_  
  { !|u?z%  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; |?g-8":H8P  
} ; "gm5 DE  
m9:ah<  
template < typename T1, typename T2 > SvvNk  
  struct result_2 w <"mS*Q  
  { ]Z6? m  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; Dr%wab"yy  
} ; %3#C0%{x  
"Z,T%]  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} l,l6j";ohd  
6XU p$Pd(  
template < typename T > $)o0{HsL+  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const il !B={  
  { N_iy4W(NU  
  return fn(pk(t)); 5<v1v&  
} ^5TVm>F@3  
template < typename T1, typename T2 > q jc4IW t~  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const C f d* Q  
  { 6z6\xkr  
  return fn(pk(t1, t2)); T7.SjR6X>  
} ug ;Xoh5w  
} ; 0^u Ut-  
~:f..|JM  
aHpZhR| f$  
一目了然不是么? ZBY2,%nAo  
最后实现bind WfG +_iP?  
@Bhcb.kbq  
YOGj__:  
template < typename Func, typename aPicker > 0\ (:y^X  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) E JuTv%Y8  
  { <y^_&9  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); @/^mFqr2  
} zN]%p>,)HB  
jTt9;?)  
2个以上参数的bind可以同理实现。 0!lWxS0#=  
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。 !Pnjr T  
! {G0'   
十一. phoenix l}VE8-XB  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: ^4"AWps  
Q]N&^ E  
for_each(v.begin(), v.end(), =|IlORf<  
( [{u3g4`}  
do_ v7./u4S|V  
[ LFHJj-nk  
  cout << _1 <<   " , " t4v'X}7q]  
] Q#SQ@oUzD  
.while_( -- _1), $>O~7Nfst7  
cout << var( " \n " ) |%XTy7^a  
) SiX<tj#HH\  
); ug2W{D  
ycc G>%>r  
是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧: LAxN?ok9gD  
首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor OQ?N_zs,  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 &5b 3k[K"  
那么我们就照着这个思路来实现吧: msfE;  
9+N%Io?!  
EXVZ?NG  
template < typename Cond, typename Actor > eU%49 A  
class do_while _Wg}#r  
  { 4^2>K C_  
Cond cd; Q9O_>mZy  
Actor act; lm;hW&O9  
public : (iir,Ks2C  
template < typename T > k"&o)*d  
  struct result_1 TK\3mrEI  
  { ' :B;!3a0d  
  typedef int result_type; -~ ~h1  
} ; +@3+WD  
%wOkp`1-  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} HFy9b|pjy  
1r$-Uh  
template < typename T > iUR ij@  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const YFB>GQ;  
  { }5oI` 9VT  
  do V)/J2-w  
    { <O'U-. Gc  
  act(t); >rEZ$h  
  } naf ~#==vc  
  while (cd(t)); ySO\9#Ho  
  return   0 ; 9c)#j&2?H  
} ;n(f?RO3X  
} ; Fk3(( n=  
P%e7c,  
rn*'[i?  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). ,*6K3/kW  
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。 N?vb^?  
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。 e c]kt'  
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。 k B]`py!  
下面就是产生这个functor的类: L7 }nmP>aR  
")uKDq  
P1LOj  
template < typename Actor > f- 9t  
class do_while_actor 2n@`O g_0  
  { [//i "Nm  
Actor act; VrZfjpV  
public : NLL"~  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} Ju47}t%HB  
VM\R-[  
template < typename Cond > "E2 0Y"[h  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; Q+ V<&  
} ; u)r/#fUZ  
4joE"H6  
@s-P!uCaT  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 "V]*ov&[  
最后,是那个do_ z f SE7i0  
mk1R~4v  
m1%rm-M  
class do_while_invoker Yt(FSb31H  
  { K)Lo Z^x0)  
public : mv8H:T  
template < typename Actor > Gr2}N"X=  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const %BkE %ZcZ  
  { uKk#V6t#  
  return do_while_actor < Actor > (act); 'D5J5+.z  
} :zKW[sF  
} do_;  1}=D  
T"Y#u  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? I &iyj 99n  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 $oQOOa@;i)  
最后来说说怎么处理break和continue -@w,tbc$  
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。 :V+rC]0  
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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