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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda -UT}/:a  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 lu/ (4ED  
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, sDV Q#}a  
Cgc\ ah  
=2x^nW  
w4Z'K&d=  
  class filler 7K:PdF>/  
  { i@J ;G`  
public :  9gZ$   
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} P!k{u^$L  
} ; 5@W j>:w  
kG*~ |ma  
NGWxN8P6  
这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决: |wj?ed$ f  
+ck}l2&#  
FN73+-:n:j  
i}?>g-(  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); QmIBaMI#  
1BEHw?dLU  
U/BR*Zn]*  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 9cm#56  
{ (}By/_  
Z/J y'$x  
#$y?v%^  
二. 战前分析 T[A 69O]v  
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。 vfo~27T{(  
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 rVsJ`+L  
Af{"pzY  
KK &?gTa  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); A5w6]:f2  
  /* --------------------------------------------- */ 8\gjST*  
vector < int *> vp( 10 ); Y nZiT e@  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); BsJC0I(  
/* --------------------------------------------- */ 4X|zmr:A  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); xN%K^Tree  
/* --------------------------------------------- */ :\U{_@?`%  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); g=o4Q< #^y  
  /* --------------------------------------------- */ po7qmLq  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); v*yuE5{  
/* --------------------------------------------- */ #3d(M  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); 7VI*N)OZ8  
@\I#^X5lv  
pb=h/8R  
f y8Uk;  
看了之后,我们可以思考一些问题: *uvQ\.  
1._1, _2是什么? TuqH*{NNy9  
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。 FC"8#*x  
2._1 = 1是在做什么? _wL BA^d^  
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。 WMg~Y"W  
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。 8HdAFRw  
{ [>Kob1  
s"?3]P  
三. 动工 sn>~O4"  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: Ecx<OTo  
WMP,\=6k0  
,6W>can  
HUOj0T  
template < typename T > B?o7e<l[  
class assignment Xb,3Dvf  
  { BFW&2  
T value; GvlS%  
public : OK g qT!  
assignment( const T & v) : value(v) {} 76` .Y  
template < typename T2 > ,,|^%Ct']  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } ei5~&  
} ; 4nz35BLr  
z&^&K}  
YT8F#t8  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 c6/=Gq{.  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment sUm'  
W+1^4::+  
uUw5l})%Fi  
& "B=/-(  
  class holder Jpo (Wl  
  { D7qOZlX16  
public : Fea(zJ_  
template < typename T > G9@0@2aY8  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const Q)z8PQl O  
  { sFTy(A/  
  return assignment < T > (t); xi; `ecqS<  
} RY*U"G0#w  
} ; 5i{j' {_(8  
EDs\,f}  
_t}WsEQ+P  
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: 5+ MS^H  
~.lPEA %%  
  static holder _1; xA[mm  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 Q.c\/&  
m9}P9 ?  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); w.-!UD9/.x  
而不用手动写一个函数对象。 *G 9V'9  
k+l b@!  
9k[9P;"F:  
XHGFf_kW_N  
四. 问题分析 9]o-O]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。 W'u>#  
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。 -;k+GrLr^  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 ib791  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 xFg>SJ7]  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 Xm2z}X(%  
&XUiKnNW  
五. 问题1:一致性 Yp2eBgo"  
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?| >~+ELVB&  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 {P#|zp4C{  
&Z|P2dI  
struct holder CQDkFQq-dq  
  { -1ub^feJ,  
  // *bpD`s @  
  template < typename T > 6/dI6C!  
T &   operator ()( const T & r) const Tkgs]q79  
  { IRqy%@)  
  return (T & )r; 9490o:s  
} )TM4R)r%)9  
} ; 3%=~) 7cF  
zT?D<XW>1  
这样的话assignment也必须相应改动: DrK{}uM  
y Fq&8 x<X  
template < typename Left, typename Right > =[jXe  
class assignment hqkz^!rp  
  { \:F_xq  
Left l; x# 5A(g  
Right r; ^@NU}S):yN  
public : k2UVm$}u  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} ,U dVNA  
template < typename T2 > x.R4% Z  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } !brf(-sr)  
} ; ZO$%[ftb  
x `)&J B  
同时,holder的operator=也需要改动: =kG@a(-  
I?G :p+  
template < typename T > r1RM  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const 5bpEYW+  
  { W-lN>]5}m  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); fZA4q0  
} <dhM\^ [  
c6]D-YNF G  
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。 hp L;bM'  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 &W6^sj*k5U  
."y1_dDql  
return l(rhs) = r; "AGLVp.zT  
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。 W X6&oy>  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: L5:$U>H(  
!0mI;~q|F  
template < typename Tp >  U}j0D2  
class constant_t -_eLf#3  
  { $5Ff1{  
  const Tp t; WaR`Kp+>  
public : #$qTFN  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} \6*I'|5 d  
template < typename T > hTi$.y!k  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const WU=59gB+jL  
  { mvT(.R ..s  
  return t; 001FmiV  
} 5( HG|  
} ; x{/g(r={}  
5iyd Z  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。  zi`o#+  
下面就可以修改holder的operator=了 Czu\RXJR  
8StgsM  
template < typename T > _/5H l`  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const {fn!'  
  { e(=w(;84  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); I83<r9  
} 6ar   
x39<6_?G  
同时也要修改assignment的operator() ZoZ| M a  
XFV!S#yEZ  
template < typename T2 > ) M BQuiL  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } M{hg0/}sUW  
现在代码看起来就很一致了。 qR+!l(  
54li^   
六. 问题2:链式操作 Dy8r 9  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 cY.bO/&l  
其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。 ><HE;cVg?  
事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。 l}sjD[2  
比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。 K1!j fp  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct ax5<#3__  
j Dv{/ )  
template < typename T > G?/DrnK:  
struct result_1 _D(rI#q  
  { v^iL5y!  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; yFlm[K5YD  
} ; 7,9=uk>0\  
M,mvys$  
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: L"Olwwmk  
PxkO T*  
template < typename T > GD_hhDyD  
struct   ref 2{G:=U  
  { 2n"V}p>8i#  
typedef T & reference; |T)6yDL  
} ; :^3LvPM  
template < typename T > g0ly  
struct   ref < T &> i3'9>"`  
  { T\ >a!  
typedef T & reference; k4y 'b  
} ; 5>N2:9We  
1gN=-AC  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: !LN?PKJ  
s'J:f$flS  
template < typename T > xw2[d+mB  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const Av V|(K"  
  { ' AEE[  
  return l(t) = r(t); RMWHN:9  
}   =`s!;  
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。 p hzKm9  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 !Bq3Z?xA}  
{w^+\]tC  
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 dNL(G%Qj+"  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: vbe|hO""  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 6?~"V  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 G@jZ)2  
最后的布局是: 0-yp,G  
                Add .j<]mUY  
              /   \ TXvI4"&  
            Divide   5 "v({ ,  
            /   \ ~=RT*>G_  
          _1     3 @x'"~"%7b  
似乎一切都解决了?不。 [o+q>|q  
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。 y0.8A-2:  
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。 .Cl:eu,]  
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: c*L\_Vx+  
iq( E'`d  
template < typename Right > EkNunCls  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const e-#BDN(O  
Right & rt) const nWYN Np?h  
  { E`de7  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); [dIXR  
} !1 8clL  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 aa#Y=%^  
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。 Jx7C'~,J  
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。 H0`]V6+<f  
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。 -0{r>,&Mm  
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。 #S*/bao#  
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? 9V@V6TvW>&  
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: G5aieD.#  
Ne{?:h.!  
template < class Action > +:!7L= N#  
class picker : public Action *<jAiB ,O*  
  { pRIhFf  
public : {NFr]LGOp  
picker( const Action & act) : Action(act) {} @ljA  
  // all the operator overloaded _ff`y  
} ; h"_;IUZ!  
yt=3sq  
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。 :LRYYw  
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:  SVs_dG$  
6NM:DI\%  
template < typename Right > i}mVQ\j5  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const RcM/!,B  
  { 2Mvrey)  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); :f}9($  
} ,<tX%n`v=  
T;y>>_,  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > >dG;w6y'  
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。 h WtVWVNL  
evAMJ=  
template < typename T >   struct picker_maker -Rd/G x  
  { #_J@-f7^  
typedef picker < constant_t < T >   > result; W;L7SF g)  
} ; C|). ;V&  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > 1&)?JZhg  
  { (@<c6WS  
typedef picker < T > result; ],FMwCI  
} ; 9~mh@Kgv  
JedmaY06=  
下面总的结构就有了: s{S4J'VW  
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。 M&@b><B  
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。 X>(TrdK_9"  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 ~yfNxH~k  
至此链式操作完美实现。 n}_JB>i~  
?Exv|e  
V#t%/l  
七. 问题3 qx8fRIK%  
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。 o+QE8H43  
Mg OR2,cR  
template < typename T1, typename T2 > YY)s p%  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const hp* /#D  
  { E.ly#2?  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); o-{[|/)Tk  
} Ov4y %Pj  
o( RG-$  
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: -o[x2u~n\  
=;3Sx::=  
template < typename T1, typename T2 > 7/ysVWt  
struct result_2 PMh^(j[  
  { WDc+6/<  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; wF,UE _  
} ; 36%nB*  
xtE_=5$~  
显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢? !?p%xj?  
这个差事就留给了holder自己。 6c"0})p  
    )5%'.P>  
'EF9Zt8  
template < int Order > wEE\+3b)  
class holder; *:t|qgJI#+  
template <> p|jV{P  
class holder < 1 > RwPN gRF  
  { &8>IeK {I  
public : N#7QzB9]  
template < typename T > #PanfYR  
  struct result_1 lBhLf@  
  { 8V)^R(\;  
  typedef T & result; r>"   
} ; RGg(%.  
template < typename T1, typename T2 > n'01Hh`0  
  struct result_2 B}?5]N==]  
  { C>$E%=h+_  
  typedef T1 & result; 2H6,'JK@F  
} ; " '6;/N  
template < typename T > qg!|l7e  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const ~j5x+yC  
  { m~Bl*`~M  
  return (T & )r; }L3oR  
} jJY"{foWV  
template < typename T1, typename T2 > f3{MvAy[  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const ]*FVz$>XM  
  { vj\dA2!~  
  return (T1 & )r1; U{z9>  
} *@Y3oh}S  
} ; 6s\Kt3=  
W#BM(I  
template <> x~{;TZa[I  
class holder < 2 > 5ish\"  
  { {%{ `l-  
public : @t`Xq1  
template < typename T > `v}%33$hA  
  struct result_1 8J~1-;  
  { !Mim@!5M  
  typedef T & result; &f^l ^K 5:  
} ; Jn3 An  
template < typename T1, typename T2 > *l;B\=KR  
  struct result_2 y^Kph# F"  
  { 1jPJw3"3h  
  typedef T2 & result; &S]@Ot<z  
} ; F;[T#N:~  
template < typename T > 7.@TK&  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const %]6~Eq%s  
  { @@rEs40  
  return (T & )r; m-DsY  
} P=&o%K,:f  
template < typename T1, typename T2 > <Ib[82PU  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const vab@-=%k  
  { Z]WnG'3N  
  return (T2 & )r2; C,NxE5?h  
} d&u]WVU  
} ; t|!j2<e  
z=_Ef3`M  
\, &co  
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> >。 Nl9I*x^e  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: 7&"n`@(.!  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: }X_;X_\3;'  
QgD g}\P  
return l(i, j) = r(i, j); P=+nB*hG  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) )aao[_ZS  
VX+jadYdq  
  return ( int & )i; MJCzo |w  
  return ( int & )j; hL;8pE8  
最后执行i = j; +sx 8t  
可见,参数被正确的选择了。 J}@z_^|"mJ  
VY"9?2?/  
Ra/Ukv_v  
RJH,  
MXiQ1 x  
八. 中期总结 C?=P  
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: _s$_Sa ;  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 RZ7( J  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 mVsIAC$}8  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor drd/jH&  
)r z+'|,  
/c-r  
^/ =#UQ*k  
b}w C|\s  
k({\/t3i  
九. 简化 c.f"Gv  
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。 8kt5KnD2  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 Ev2HGU[  
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: }%`~T>/  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 )T66<UDK|  
  +-*/&|^等 ]I.n\2R]om  
2. 返回引用。 d90Z,nex  
  =,各种复合赋值等 [kzd(u  
3. 返回固定类型。 kWb2F7m  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) ;v~-'*0  
4. 原样返回。 (N K9vW4F  
  operator, t"lyvI[  
5. 返回解引用的类型。 p,<&zHb>K  
  operator*(单目) `)h6j)xiQ  
6. 返回地址。 J~iBB~x.  
  operator&(单目) 6PF8 /@Nh  
7. 下表访问返回类型。 Z,;cCxE  
  operator[] ror|R@;y  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 %Lrd6i_j  
  operator<<和operator>> f0SAP0M3  
^*= 85iyo  
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。 0T5=W U  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: =!UR=Hq  
/.eeO k  
template < typename Left > ?Xo*1Z =  
struct value_return <0.$'M~E  
  { C*te^3k>B  
template < typename T > `L5~mb;7*  
  struct result_1 h~,JdDV8l*  
  { qr50E[  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; X$b={]b  
} ; xwZ8D<e-,  
Yy JPHw)Z  
template < typename T1, typename T2 > SL&hJs4c'  
  struct result_2 H{c?lT  
  { Tv]<SI<B[  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; LaIJ1jf  
} ; 3q:{1rc  
} ; #Hh^3N  
HygY>s+3[  
DtWwG C  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait 0g<K[mPr7  
zT* .jv  
下面我们来剥离functor中的operator() +wk`;0sA  
首先operator里面的代码全是下面的形式: N_Af3R1_  
^, i>'T  
return l(t) op r(t) F'?I-jtI  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) ` C+HE$B  
return op l(t) ixh47M  
return op l(t1, t2) O0*e)i8  
return l(t) op ZRUhAp'<qj  
return l(t1, t2) op ?Jusl8Sm  
return l(t)[r(t)] wVA|!>v  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] Hj1 EGCA  
7ji=E";.w  
很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式: _0 snAt^iC  
单目: return f(l(t), r(t)); >(tn"2  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); B)h>8 {  
双目: return f(l(t)); X0+fsf<H}  
return f(l(t1, t2)); ]Lqt( c  
下面就是f的实现,以operator/为例 p'?w2YN/  
xaKst p  
struct meta_divide >Dg#9  
  { )W&>[B  
template < typename T1, typename T2 > ])#\_' fg  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) %im#ww L%  
  { ,rwuy[Q8  
  return t1 / t2; '!Kf#@';u  
} x q-$\#O  
} ; =]Hs|{  
}98>5%Uv  
这个工作可以让宏来做: agOk*wH5  
i!dv0|_  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ \H5Jk$*  
template < typename T1, typename T2 > \ *sfD#Bi]  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; N<_Ko+VF  
以后可以直接用 ` e{BId  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) B7-RU<n  
来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数 9f}XRz  
(ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。) dj[apuiF  
4*UP. r@  
:PnSQjV:  
下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体 8C.!V =@\  
I]J*BD#n.  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > /=#~  
class unary_op : public Rettype !m{2WW-  
  { 9-bG<`v\E  
    Left l; Lg`Jp&Kg  
public : , Ut Hc]  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} [ij,RE7,T  
g>7Y~_}  
template < typename T > 22KI]$D#f  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const jV7&Y.$zF]  
      { >n7["7HHk  
      return FuncType::execute(l(t)); z]$j7dp  
    } vh>{_ #  
{rkn q_;0  
    template < typename T1, typename T2 >  8R69q:  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const af+}S9To  
      { 8h?X!2Nq  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); 2 6:evid  
    } 5>ST"l_ca  
} ; Ew^ @Aq  
dNV v4{S  
dTD5(}+J  
同样还可以申明一个binary_op o;-<|W>  
}Pg' vJW  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > 0v"&G<J  
class binary_op : public Rettype Wc#:f 8dr  
  { O rk  
    Left l; 1 2]fQkp  
Right r; [7"}=9  
public : {.#zHL ;  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} ZZ A.a  
i@<~"~>]7  
template < typename T > /?zW<QUI  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const j+748QAhh  
      { O5 7jz= r  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); K ar~I  
    } j=.g :&r)  
iWXMKu  
    template < typename T1, typename T2 > v`G U09   
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const #cEq_[yI  
      { sdF3cX  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); 2Yyb#Ow  
    } WhUa^  
} ;  "jU  
d7bjbJwu  
= ?N^>zie  
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$_8rHc\A  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 s%dF~DSK  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) ehc<|O9tY  
那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。 @&/\r 7 '  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! ?2~U2Ir]:  
如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。 8SD}nFQ  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 NFoZ4R1gy  
这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan) cy:;)E>/  
下面是修改过的unary_op 8 G?b.NE^  
V}`M<A6:  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > *t =i  
class unary_op C/+nSe.  
  { 7L{li-crI  
Left l; p6blD-v  
  !=M/j}  
public : 2v|qLf e1  
rZ866\0  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} Kpu<rKP`  
j-P^Zv};u  
template < typename T > (/q}mB  
  struct result_1 t+}uIp42<  
  { aVK()1v]  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; [>uwk``_  
} ; iy 3DX|]  
Fi{mr*}  
template < typename T1, typename T2 > ]]V^:"ne  
  struct result_2 anZIB  
  { 3GWrn ,f  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; u@"o[e':  
} ; ty;o&w$  
)n7)}xy#z  
template < typename T1, typename T2 > 'o8\`\'H!  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const Gt.*_E  
  { |7S:l9;  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); F9D"kG;Dk  
} xhD$e= g  
?HxS)Pqq  
template < typename T > 'Fzuc^G(d  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 5k`e^ARf  
  { s#Q _Gu  
  return OpClass::execute(lt(t)); LsotgQ8   
} >\-3P $  
Hrv),Ce  
} ; wL|7mMM,  
zuj;T,R;  
I! ITM<Z$l  
该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug &.*T\3UO  
好啦,现在才真正完美了。 <\xQ7|e  
现在在picker里面就可以这么添加了: @{de$ ODu  
lvig>0:M  
template < typename Right > G\IocZ3Gz  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const EreAn  
  { iDvpXn  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt);  bn|DRy  
} A@ { !:_55  
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。 ][ N) 2_^M  
/op/g]O}  
RQJ9MG w  
.hnF]_QQ  
l2M/ ,@G  
十. bind ;W4:#/~14  
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。 a:xgjUt&5  
先来分析一下一段例子 ~)!VV)  
o9^$hDs,si  
4jD\]Q="1  
int foo( int x, int y) { return x - y;} %1@.7 uTN  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 0<"tl0p_  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 :=B[y D!  
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。 nR#a)et  
我们来写个简单的。 a#6,#Q"  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: OUKj@~T  
对于函数对象类的版本: {9,R@>R  
8s&2gn1  
template < typename Func > _.hIv8V  
struct functor_trait qIUC2,&g  
  { zVn*!c  
typedef typename Func::result_type result_type; GHqBnE{B  
} ; vzQyE0T/  
对于无参数函数的版本: f#2#g%x  
/TG| B Eb  
template < typename Ret >  2w;G4  
struct functor_trait < Ret ( * )() > +;5Wp$ M\  
  { 5D >BV *"  
typedef Ret result_type; 4jPwL|#  
} ; {K6Kx36  
对于单参数函数的版本: z4 nou>  
>cSi/a,L  
template < typename Ret, typename V1 > $R3.yX=[\  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > T=O l`?5  
  { 2@OBeR  
typedef Ret result_type; A1Ibx|K  
} ; /G[+E&vj  
对于双参数函数的版本: )SC`6(GW  
.w=:+msL{(  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > ?\l!]vu*  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > 9O2a | d  
  { 7n$AkzO0  
typedef Ret result_type; kkG_ +Y  
} ; ($,iAb  
等等。。。 R0z?)uU#  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy CrT2#h 1#  
'G3+2hah  
template < typename Func > KX$qM g1j  
struct func_return B1up^(?  
  { o4U]lK$  
template < typename T > 0fZ:")&4,  
  struct result_1 QJniM"8v  
  { [k}dES#  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; ktdz@f  
} ; w@4t$bd7  
oT$(<$&<  
template < typename T1, typename T2 > jw2_!D  
  struct result_2 lsN /$ M|}  
  { S]Sp Z8  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; {: Am9B  
} ; #xD&z^o  
} ; Jq=X!mT d.  
A;b=E[i v  
(0Zrfu^  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 y_;]=hEL  
m7weR>aS4  
template < typename Func, typename aPicker > A)~ /~  
class binder_1 5? S{W  
  { :4Id7Ce  
Func fn; _wIBm2UO  
aPicker pk; &*LA_]1@  
public : d8VWi*  
YY1{v?[  
template < typename T > w50.gr7  
  struct result_1 OYQXi  
  { r|u6OF>  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; f]{1ZU%4  
} ; |8&\N  
>F_qa=t%[  
template < typename T1, typename T2 > )F=JkG  
  struct result_2 1 P(&GYc  
  { Vq?8u/  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; H'j_<R N  
} ; 401/33yBJ  
}L{_xyi>#  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} Y#Sd2h,^X  
3Qm t]q  
template < typename T > z_)OWWdN  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const >e5q2U   
  { ^!-E`<jW8  
  return fn(pk(t)); {Zd)U "  
} L<{OBuR  
template < typename T1, typename T2 > P'F Pe55F  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const t1*BWY  
  { oho AUT  
  return fn(pk(t1, t2)); 3N)Ycf8  
} /*mFP.en  
} ; ~_/<PIm  
\Nh^Ig   
v '"1/% L  
一目了然不是么? rH [+/&w5  
最后实现bind lN*1zM<6;  
\ (3Qqbw  
u(TgWp5WF  
template < typename Func, typename aPicker > 0%q{UW2  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) )l 4>=y  
  { w[J (E  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); ~{3o(gzl  
} Wfi:wCqZG  
8k*  
2个以上参数的bind可以同理实现。 hSLwiX~  
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。 5Tcl<Y6l  
[TpA26#TTO  
十一. phoenix `% #zMS  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: gz)wUQ|W  
)edU <1P  
for_each(v.begin(), v.end(), xC=3|,U  
( E@'CU9Fo  
do_ Ot4;,UZ  
[ !`d832  
  cout << _1 <<   " , " ->RF`SQu  
] nEa'e5 lg  
.while_( -- _1), Np5/lPb1  
cout << var( " \n " ) =%#$HQ=  
) /4f 5s#hR  
); pRDON)$  
leX7(Y;!a7  
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: nJM9c[Ou^H  
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 y<Z#my$`|n  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 (dGM;Dq8  
那么我们就照着这个思路来实现吧: >uqS  
L`VQ{|&3V  
R fVV(X  
template < typename Cond, typename Actor > X<@y*?D9D  
class do_while cr=FMfhB  
  { )sz 2 9  
Cond cd; 66Cj=n5  
Actor act; VK@i#/jm  
public : 3gfV0C\  
template < typename T > G-Ml+@e>  
  struct result_1 X=!n,=xI  
  { ;?Y` e  
  typedef int result_type;  c+G:@%  
} ; l5N\> q  
]J"+VZ_"I  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} *9U4^lJjn  
Xj@    
template < typename T > 1rvf\[  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const \Im \*A   
  { ^w.(*;/  
  do .AmM%I4K  
    { "< hx  
  act(t); f >, Qhl  
  } #uRq] 'P  
  while (cd(t)); l7r N  
  return   0 ; ]@j"0F/`  
} ;^H+ |&$>  
} ; a?Qcf;o  
O ]4 x;`)  
:R_#'i  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). +ouy]b0`t  
代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。 ~"4vd 3  
其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。 z6>ZV6(d2^  
因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。 #t9=qR~"  
下面就是产生这个functor的类: rc{[\1 -N  
l4BO@   
5fDtSsW  
template < typename Actor > 5l7L@Ey  
class do_while_actor LZAj4|~,m  
  { vM>`CZ  
Actor act; %`uRUex  
public : 7.1E mJ  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} `b'|FKc]  
F~0%j}ve  
template < typename Cond > N~K)0RETn  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; YC,.Y{oY{  
} ; tEs[zo+DR-  
X-) ]lAP  
kBQenMm  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 : 1f5;]%N  
最后,是那个do_ V/wc[p ~  
r7BH{>-  
?}>Z_ ("  
class do_while_invoker lO[jf6gB  
  { OB I8~k  
public : r(xlokpnb6  
template < typename Actor > (R|FQdH  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const CFrHNU  
  { 3,cE/Ei  
  return do_while_actor < Actor > (act); W/F4wEODY  
} +Gwe%p Q  
} do_; CCvBE, u x  
p(&o'{fb  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? Y`_X@Q  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 {*r$m>HpM  
最后来说说怎么处理break和continue <}'B-k9  
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。 VNEZBy"F  
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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