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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda 7S}_F^  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 $<}$DH_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, \WxukYH  
L7dd(^  
o,_? ^'@  
n*2UnKaJ  
  class filler JpXlBEio%  
  { hDF@'G8F  
public : MF5[lK9e  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} wB.&}p9p  
} ; C{U?0!^  
&5yV xL:  
H{Wu]C<@p  
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: A~)D[CV  
&litXIvT>  
y*qVc E  
#d6)#:uss  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); { \81i8b]  
o]4*|ARPs  
? m DI#~)  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 E|iQc8gr&  
F(>Np2oi6  
1*\o.  
16 =sij%A  
二. 战前分析 YtmrRDQs  
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。 GPN]9  
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 e|"WQ>  
AE[b},-[  
JRB9rSN^  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); LRL,m_gt  
  /* --------------------------------------------- */ }\B><E{G  
vector < int *> vp( 10 ); pFOx>u2`a  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); 0Tx6zO  
/* --------------------------------------------- */ HiZ*+T.B  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); Q'=x|K#xj  
/* --------------------------------------------- */ *\ R ]NV  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); X% t1 T4  
  /* --------------------------------------------- */ IG2r#N|C#  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); F3On?x)  
/* --------------------------------------------- */ Te"ioU?.  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); $a.JSXyxL  
h9}+l  
Hj^1or3R]  
]Sf]J4eQ  
看了之后,我们可以思考一些问题: -t!~%_WCv  
1._1, _2是什么? (A9Fhun  
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。 0X6YdW_2X  
2._1 = 1是在做什么? zdB^S%cztS  
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。 TM%| '^)  
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。 OP[  @k  
>g1~CEMN#  
q'T4w!V(V  
三. 动工 >mwlsL~X  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: marQNZ  
hOjk3 k  
j#!IuH\]  
cr7 }^s  
template < typename T > _kef 0K6  
class assignment M?1Y,5  
  { =^M/{51j  
T value; L/$H"YOv  
public : glO^yZs  
assignment( const T & v) : value(v) {} SW@$ci  
template < typename T2 > , qMzWa  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } fK>L!=Q  
} ; 9+Np4i@  
Cio 1E-4  
'OITI TM  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。  -*1d!  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment f,U.7E  
UXJ eAE-  
&* M!lxDN  
"q3ZWNS'w  
  class holder ` Fa~  
  { kMIcK4.MH  
public : ,0 M_ Bk"  
template < typename T > '$i: 2mn,  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const BX`{73sw  
  { D+rxT: d  
  return assignment < T > (t); bQg c8/  
} t% d Z-Ym  
} ; 0yk]o5a++  
rD*jp6Cl  
cN/6SGHK  
由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上: W=~~5jFX  
;AG8C#_  
  static holder _1; .]8ZwAs=&  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 l{*@v=b(  
3#LlDC_WC  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); %z=le7  
而不用手动写一个函数对象。 /CrSu  
uy>q7C  
5%Y3 Kwyy  
{&&z-^  
四. 问题分析 ?g_3 [Fk  
虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。 ; 5*&xz  
1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。 7r6.n61F  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 Xr,1&"B&t  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 E^ B'4  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 L^1NY3=$  
R)c?`:iUB  
五. 问题1:一致性 Amtq"<h9a  
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?| wW Lj?;bx  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 u+9hL4  
k R?qb6  
struct holder y6g&Y.:o  
  { >xN .F/[K  
  // M[NV )q/)  
  template < typename T > j * %  
T &   operator ()( const T & r) const `}p0VmD{NE  
  { 7y.kQI?3  
  return (T & )r; mVj9, q0  
} * ` JYC  
} ; z0 d.J1VW  
lov!o: dJ  
这样的话assignment也必须相应改动: *I B4[6  
pE`})/?\*  
template < typename Left, typename Right > D, k6$`  
class assignment f[]dfLS"W  
  { GV1pn) 4  
Left l; P9R9(quI  
Right r; '6DBs8>1  
public :  {y)=eX9  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}  CT&|QH{  
template < typename T2 > b!+hH Hv:  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } -M\<nx  
} ; 4j-Xi  
?al'F  q  
同时,holder的operator=也需要改动: 4VHn  \  
><4<yj1  
template < typename T > !Mx$A$Oj>  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const ?w$kue  
  { T~-ycVc  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); ,<.V7(|t)  
} P?%s #I:  
+5)nk}  
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。 xw.A #Zb\_  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 (O\ )_#-D  
~?l | [  
return l(rhs) = r; zOJ%}  
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。 )7hqJa-V  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: L7l FtX+b  
]>!K3kB  
template < typename Tp > }H53~@WP>  
class constant_t oe^I  
  { %mW{n8W3{  
  const Tp t; 59LG{R2  
public : Usvl}{L[  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} d z|or9&  
template < typename T >  -uS!\  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const &bS ,hbDt  
  { <|HV. O/!  
  return t; 7P } W *  
} 9i:L&dN  
} ; 5=-Q4d  
yNPVOp*  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 _O?`@g?i  
下面就可以修改holder的operator=了 e1yt9@k,  
`>o{P/HN  
template < typename T > ,KH#NY]  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const *;W+>W  
  { I{|O "8  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); U4'#T%*  
} 6bg ;q(*7  
{qk1_yP  
同时也要修改assignment的operator() RbB.q p  
!aUs>1i  
template < typename T2 > #mxPw  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } q])K,)  
现在代码看起来就很一致了。 }{Pp]*I<A  
-OV&Md:~  
六. 问题2:链式操作 gb1V~  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 L;z?a Z7n  
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。 {p2!|A&a  
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$KA)xbI  
比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。 t 9lPb_70  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct FaAC&F@u  
MpT8" /.]A  
template < typename T > Q0sI(V#  
struct result_1 hgG9m[?K  
  { M-VX;/&FR  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; "nynl'Ryk  
} ; 2k~l$p>CN!  
SO/c}vnBB  
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: AYBns]!  
#^0R&) T  
template < typename T > !)f\%lb  
struct   ref .^`{1%  
  { ~12EQacOT  
typedef T & reference; 7sCG^&Y  
} ; [(i  
template < typename T > ~ah~cwmpS  
struct   ref < T &> B`)BZ,#p  
  { >58YjLXb  
typedef T & reference; dFxIF;C>/  
} ; DeVv4D:}@  
;fTKfa  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: HQdxL*N%^  
,Zx0%#6  
template < typename T > RMV/&85?y  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const r8?gD&c}  
  { -m zIT4  
  return l(t) = r(t); +HpA:]#Y  
}  tU5zF.%  
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。 'ZF{R3Xu  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 4i;{!sT  
Wtd/=gmiI  
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 b~P`qj[  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: =j_4S<  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 %A/0 '  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 9.M4o[  
最后的布局是: n+9=1Oo"  
                Add R_cA:3qc~  
              /   \ x;KOqfawv  
            Divide   5 AR%4D3Dma  
            /   \ Tk[ $5u*,  
          _1     3 p$c6<'UqH  
似乎一切都解决了?不。 e)k9dOR  
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。 [85spub&}  
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。 ( $MlXBI  
OK,我们的方法呼之欲出了。既然所有的functor都具有一样的产生方案,那么不如大家都不要实现,等到最后统一的在所有的functor里面加上这么一系列的产生代码吧。例如,如果要添加从某functor XXX到operator=的functor的产生代码: @gEUm_#HTs  
D/gw .XYL  
template < typename Right > .hb:s,0mP  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const iq8<ov  
Right & rt) const B"w?;EeV.  
  { a5^] 20Fa  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); sE<V5`Z=  
} 7aRi5  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 !*&V- 4  
XXX指的是原来的functor的类型,picker_maker<T>是一个类型变换的trait,如果T是一个常量,那么他会返回constant_t<T>,否则返回T本身。 ?p{Nwl#  
因此如果该函数声明在assignment的内部,那么就实现了连等,如果声明在的dereference(解引用)的内部,就允许(*A = B)的行为发生。 y14;%aQN  
最后,如何把这些函数塞到各个functor的声明里边呢?当然可以用宏,但是。。。大家都知道这样不好。 6Pnjmw.HV  
除了宏之外还可以用的方式就是继承。我们可以写一个类叫做picker,该类实现了所有的如上的产生函数。然后让所有的functor继承自它。 1-uxC^u?|#  
且慢,也许立刻就有人跳出来说:这样的话那个XXX怎么写呢?这样不是会导致循环依赖么?这样不是会有downcast么? 76Cl\rV  
正解,让picker做基类确实不是一个好主意。反过来,让picker继承functor却是一个不错的方法。下面是picker的声明: :S83vE81WK  
Ta0|+IYk<  
template < class Action > ?!:ha;n  
class picker : public Action \:'/'^=#|  
  { {z5--TogJ  
public : 7nTeP(M%  
picker( const Action & act) : Action(act) {} B]wk+8SMY.  
  // all the operator overloaded H2\;%K 2  
} ; | j`@eF/"  
CsR$c,8X.  
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。 Kk0g0C:"EO  
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: &{hL&BLr  
49c:V,  
template < typename Right > d"mkL-  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const .G. 0WR/2  
  { f*% D$Mqg  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); SM#]H-3  
} t|\%VC  
oulVg];  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > LmrfN?5  
使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。 uBKgcpvTs  
5lmHotj#  
template < typename T >   struct picker_maker kCF>nt@  
  { dq6m>;`  
typedef picker < constant_t < T >   > result; _/$Bpr{R  
} ; 7>0o&  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > x /S}Q8!"}  
  { sf qL|8  
typedef picker < T > result; \ a<h/4#|  
} ; k,6f &#x  
jD]~ AwRJ  
下面总的结构就有了: t#})Awy^R  
functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。 J?1 uKR  
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。 ::lKL  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 1CD+B=pQG  
至此链式操作完美实现。 4jM Fr,  
6:5I26  
UgN u`$m+  
七. 问题3 {X+3;&@  
如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。 O, wJR  
K(rWNO  
template < typename T1, typename T2 > [wOn|)& &  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const n1t*sk/J  
  { l`{\"#4  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); CS5?Ti6  
} 'RR~7h  
(,Q7@s  
很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2: ;-lXU0}&  
z&)A,ryW0  
template < typename T1, typename T2 > . B9iLI  
struct result_2 drP=A~?&:  
  { %QGC8Tz  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; m+R[#GE8#  
} ;  .Wj;%|  
B$ PP&/  
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? J.b9F:&}  
这个差事就留给了holder自己。 t;Sb/3  
    NjScc%@y  
QB uMJm  
template < int Order > Ad8n<zt|  
class holder; ^7U G$A  
template <> _$Yk M,  
class holder < 1 > &*,#5.  
  { }Yzco52  
public :  2DtM20<>  
template < typename T > x%m%_2%Z  
  struct result_1 Egp/f|y  
  { ~{g [<Qi  
  typedef T & result; mt{nm[D!Xp  
} ; 0/MtYIYk  
template < typename T1, typename T2 > pfDc9PMj  
  struct result_2 - t'jNR'  
  { ?k&Vy  
  typedef T1 & result; - q1?? u  
} ; @Z %ivR:  
template < typename T > ,X-bJA@(  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const F=e8IUr  
  { \BTODZ:h  
  return (T & )r; zuad~%D<I  
} 4#xDgxg\f  
template < typename T1, typename T2 > T|eu  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const 9igiZmM  
  { 4y?n [/M/  
  return (T1 & )r1; u(>^3PJ+  
} p!7FpxZY  
} ; !qh]6%l  
,{u yG:  
template <> <I\/n<*  
class holder < 2 > Uw. `7b>B  
  { wPd3F.<$  
public : QUc= &5 %  
template < typename T > /<=u\e'rE  
  struct result_1 QL&ZjSN  
  { ]Ji.Zk  
  typedef T & result; v5#j Z$<F  
} ; uM IIYS  
template < typename T1, typename T2 > feDlH[$  
  struct result_2 t7Iv?5]N  
  { HZC"nb}r4  
  typedef T2 & result; v6bGjVK[  
} ; uK"=i8rs4  
template < typename T > !Vn\u  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const ghG**3xr  
  { {j?FNOJn  
  return (T & )r; xQ-<WF1i  
} B$fPgW-  
template < typename T1, typename T2 > $aDVG})  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const Q:G4Z9Kt  
  { (ylTp]~mR-  
  return (T2 & )r2; {9&;Q|D z  
} !Y0Vid  
} ; @]%IK(|  
&tLgG4pd  
#uG%j  
新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。 6$Xzpg(o  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: mI-]/:  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: { M4gF8(M  
UT~4x|b:O  
return l(i, j) = r(i, j); [I,Z2G,Jb  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) QC OM_$y  
{tuYs:  
  return ( int & )i; .Ni\\  
  return ( int & )j; S"bg9o  
最后执行i = j; dk#k bG;  
可见,参数被正确的选择了。 ]___M  
!&y8@MD15  
~*&H$6NJS  
NqazpB*  
w7.V6S$Ga  
八. 中期总结 +K:Dx!9  
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: p J! mw\:  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 T= y}y  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 ,GbR!j@6  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor UJAv`yjG  
}I+E\ <  
]b:Lo  
abmYA#  
%A9NB!  
0y'H~(  
九. 简化  ul6]!Iy  
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。 .nf#c.DI  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 F4-$~ v@  
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: Mlg0WrJ|2  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 ok"k*?Ov  
  +-*/&|^等 KEo ,m  
2. 返回引用。 #?aPisV X>  
  =,各种复合赋值等 ?|\ER#z  
3. 返回固定类型。 T9E+\D  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) (&Kk7<#`  
4. 原样返回。 >-RQ]?^  
  operator, Drgv`z  
5. 返回解引用的类型。 }#RakV4  
  operator*(单目) 6xx<Y2@  
6. 返回地址。 YlJ@XpKM  
  operator&(单目) CAig ]=2'  
7. 下表访问返回类型。 !OhC/f(GBZ  
  operator[] 9rA0lqr]5  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 "+R+6<"  
  operator<<和operator>> PfAgM1   
7FP*oN?  
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。 $D~0~gn~  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: 6m/r+?'  
U/66L+1  
template < typename Left > xf\C|@i  
struct value_return J\} twYty  
  { I;,77PxD  
template < typename T > eH'av}  
  struct result_1 3)t.p>VgO  
  { Fj8z  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; P-9)38`5  
} ; kr^P6}'  
z>1Pz(  
template < typename T1, typename T2 > lne4-(DJ  
  struct result_2 X&.ArXn*  
  { *2>&"B09`  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; ;>U2|>5V  
} ; D# 9m\o_  
} ; ?um;s-x)  
wy<S;   
ihhDOmUto  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait U|H=Y"pL  
6##_%PO<m  
下面我们来剥离functor中的operator() ;0]aq0_#(  
首先operator里面的代码全是下面的形式: xk9%F?)  
IEL%!RFG  
return l(t) op r(t) 6fE7W>la  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) [t m_Mg  
return op l(t) b i',j0B  
return op l(t1, t2) wQ:)KjhHH  
return l(t) op y1jCg%'H  
return l(t1, t2) op S1T"Z{$  
return l(t)[r(t)] @(EAq<5{  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] 1SQ3-WU s  
h6L&\~pf  
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: D%[mWc@1I  
单目: return f(l(t), r(t)); r(>@qGN  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); k>Is:P  
双目: return f(l(t)); VD;01"#'  
return f(l(t1, t2)); l5Uiw2  
下面就是f的实现,以operator/为例 <`8n^m*  
gmUz9P(  
struct meta_divide P1. [  
  { f=l rg KE  
template < typename T1, typename T2 > nmee 'oEw  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) |"q5sym8Y_  
  { W<h)HhyG  
  return t1 / t2; k&M;,e3v6  
} `z}?"BW|  
} ; yt+L0wzzB  
(fH#I tf  
这个工作可以让宏来做: [~+wk9P  
2"v6 >b%  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ >>4qJ%bL  
template < typename T1, typename T2 > \ + )AG*  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; aL\PGdgO  
以后可以直接用 C!O0xhs  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) R+hU8 pu  
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 udK%>  
(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。。。) X;+sUj8  
%_H<:uGO%  
;DQ ZT  
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 A7 {\</Z  
P_^ +A  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > L?b~k=  
class unary_op : public Rettype w?PkO p  
  { Qab>|eSm  
    Left l; +uF>2b6'  
public : -u+vJ6EY  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} Gm&Za,4%4  
)EPjAv  
template < typename T > nAAs{  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const )N{Pw$l_  
      { G{~J|{t\yz  
      return FuncType::execute(l(t)); (Bb5?fw  
    } EmWn%eMN  
AG nxYV"p  
    template < typename T1, typename T2 > vQG5*pR*w  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const |u% )gk  
      { P-_6wfg,;>  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); Rxt^v+ ,$  
    } eI}aQ]$ED  
} ; e-/&$Qq  
y-pJF{ R  
KJUH(]>F  
同样还可以申明一个binary_op q4h]o^+  
x3=A:}t8  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > 8.1c?S  
class binary_op : public Rettype 'T;P;:!\  
  { _IHV7*u{;  
    Left l; :1Xz4wkWS*  
Right r; aH(J,XY  
public : ,Q$ q=E;X  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} GTPHVp&y  
F@7jx:tI  
template < typename T > bn&TF3b  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const "m$##X\  
      { IZ-1c1   
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); w>&aEv/f  
    } q s!j>x  
dh\'<|\K  
    template < typename T1, typename T2 > Xh"n]TK  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const =+-UJo5  
      { oAVnK[EMq`  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); wc@X.Q[  
    } e`_LEv  
} ; ;W )Y OT  
ij`w} V  
MTh<|$   
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 A0s ZOCky  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 2eS~/Pq5=i  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) =!A_^;NQf  
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$o/A$  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! \A#41  
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。。。 Igt#V;kK"2  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 LKB$,pR~1l  
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) \;,+   
下面是修改过的unary_op cGzPI +F  
OX0%C.K)hZ  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > i v38p%Zm  
class unary_op :uS\3toj  
  { :gibfk]C  
Left l; /)>3Nq4Zx  
  Ms#M+[a  
public : "Qc7dRmSxm  
1~_{$5[X?  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} #$07:UJ  
h 0Q5-EA  
template < typename T > 9d659i C  
  struct result_1 ^98~U\ar  
  { !sP {gi#=  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; 1<@W6@]  
} ; *I.f1lz%*  
9ULQrq$?  
template < typename T1, typename T2 > S!CC }3zw  
  struct result_2 CAWNDl4  
  { :Yh+>c}N  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; L|xbR#v  
} ; sY Qk  
%/.b~|,-  
template < typename T1, typename T2 > lT?v^\(H  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const "Ac-tzhE  
  { DV-d(@`K  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); %s|Ely)  
} X`>i& I]  
E6ElNgL  
template < typename T > hx%v+/  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const Rtl"Ub@HV  
  { =s2*H8]  
  return OpClass::execute(lt(t)); osAd1<EIC  
} *)T^Ch D,  
~Ea} /Au  
} ; "ne?P9'hF  
(Zrj_P`0[  
0&|\N ? 8_  
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 E,U+o $  
好啦,现在才真正完美了。 ,T$U'&;  
现在在picker里面就可以这么添加了: +gtbcF@rx  
v%z=ysA  
template < typename Right > ChPmX+.i_  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const vMH  
  { :q% M_  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); <uw9DU7G  
} x2\qXN/R  
有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。 om z  
>uhaW@d  
K`zdc`/  
U$ElV]N  
k"zv~`i'  
十. bind zE9W8:7  
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。 &.Qrs :U  
先来分析一下一段例子 'XjZ_ng  
dOH &  
|FZ/[9*  
int foo( int x, int y) { return x - y;} 7WS p($  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 FbFPJ !fb  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 K;H&n1  
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。 oQVgyj.  
我们来写个简单的。 H3=qe I  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: s$`0yGmQ  
对于函数对象类的版本:  {Gk1vcq  
8^1 Te m  
template < typename Func > D.u{~  
struct functor_trait mL{6L?  
  { vw/J8'  
typedef typename Func::result_type result_type; O-hAFKx  
} ; @:vwb\azVD  
对于无参数函数的版本: `kXs;T6&  
y/7\?qfTk  
template < typename Ret > 8dIgjQX|  
struct functor_trait < Ret ( * )() > )}Kf=  
  { Js?]$V"  
typedef Ret result_type; yq\K)g*=  
} ; Y)2,PES=  
对于单参数函数的版本: p]+Pkxz]'  
j>"@,B g*  
template < typename Ret, typename V1 > J<h $ wM  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > `l[c_%Bm  
  { D'Df JwA  
typedef Ret result_type; v^*K:#<Q!  
} ;  >Abdd  
对于双参数函数的版本: <<5(0#y#  
m&,(Jla  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > `d`T*_  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > ^Y \"}D  
  { d^ 8ZeC#  
typedef Ret result_type; N<VJ(20y  
} ; y??XIsF  
等等。。。 \X D6 pr@  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy d/kv|$XW  
ndMA-`Ny,  
template < typename Func > dkTX  
struct func_return &n:.k}/P  
  { =-n}[Y}A  
template < typename T > `1fY)d^ZS  
  struct result_1 n;Vs_u/Nx  
  { "]Xc`3SM  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; \Uq(Zga4)  
} ; Ai3*QX  
I,vJbvvl!  
template < typename T1, typename T2 > c`w}|d]mC  
  struct result_2 ~=l;=7 T  
  { m&&m,6``P  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; {_p_%;  
} ; B[?Ng}<g`  
} ; -x`@6  
:*9Wh  
;iL#7NG-R  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 &d^m 1  
S;#'M![8  
template < typename Func, typename aPicker > /@TF5]Ri  
class binder_1 je=a/Y=%U{  
  { yYA$I'Bm\  
Func fn; BpP y&  
aPicker pk; yl+gL?IES  
public : h J)h\  
-gX1-,dE  
template < typename T > $B5aje}i  
  struct result_1 r52gn(,  
  { 6mxfLlZ  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; 00~mOK;1  
} ; ~V1E0qdAE  
(gWm,fI RZ  
template < typename T1, typename T2 > 1^JS Dd  
  struct result_2 cU!vsdR3  
  { [5Mr@f4I  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; ~U&AI1t+J  
} ; d|Lj~x|  
4O!ikmY:t  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} 12gU{VD  
 S9FE  
template < typename T > H8}oIA"b  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const @Qt{jI !  
  { $}<e|3_  
  return fn(pk(t)); PIS2Ed]  
} i2SR{e8:GF  
template < typename T1, typename T2 > H9Q&tl9  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const O5T{eBo\  
  { p}U ~+:v  
  return fn(pk(t1, t2)); Yufc{M00  
} $suzW;{#  
} ; -;WGS o  
DT&@^$?  
|[b{)s?x  
一目了然不是么? }9}h*RWm  
最后实现bind z1X`o  
b,1ePS  
m#\ dSl}  
template < typename Func, typename aPicker > Wt~BU.  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) V+9 MoT?8  
  { CB}2j  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); SSMHoJGm  
} J)p l|I  
q9s=~d7  
2个以上参数的bind可以同理实现。 Jij*x>K>y  
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。 4ID5q~  
+A?U{q  
十一. phoenix <=C!VVk4f  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: <x>M o   
or}[h09qA  
for_each(v.begin(), v.end(), ^SrJu:Q_  
( OYn}5RN  
do_ FXkM#}RgNm  
[ > /caXvS  
  cout << _1 <<   " , " )bscBj@  
] ][Rh28?I{  
.while_( -- _1), R~ q]JSIC@  
cout << var( " \n " ) |Ds1  
) -m~#Bq  
); PALc;"]O  
oe-\ozJ0  
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: 0oIe> r  
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 Qh\60f>0  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。  H6/$d  
那么我们就照着这个思路来实现吧: [S!/E4>['  
d>qY{Fdz  
'm kLCS  
template < typename Cond, typename Actor > 40m-ch6Q  
class do_while pIqeXY  
  { c'yxWZEv  
Cond cd; C1 *v,i  
Actor act; r3UUlR/Do  
public : 1/J=uH  
template < typename T > 9~[Y-cpoi  
  struct result_1 I9ep`X6Y  
  { &gx%b*;`L0  
  typedef int result_type; Q>i^s@0  
} ; ['iPl/v0  
Q hO!Ma]  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} YT(AUS5n  
BLD gt~h#  
template < typename T > A6(/;+n  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const DEZve Qr=  
  { 9q~s}='"  
  do hkQ"OsU  
    { XlR@pr6tw  
  act(t); o!A+&{  
  } E hMNap}5"  
  while (cd(t)); z-)O9PV  
  return   0 ; 1yu4emye4  
} [`7ThHX  
} ; mc\"yC ^s  
B^^#D0<  
}-=|^  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). Uz]|N6`  
代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。 YNi.SXH  
其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。 5$C-9  
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。 11;MN  
下面就是产生这个functor的类: #AQV(;r7@  
/IMFO:c  
0n{=%Q  
template < typename Actor > h~zT ydnH  
class do_while_actor Ig>(m49d  
  { -(H0>Ap  
Actor act; %1+4_g9  
public : (SAs-  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} [d ]9Oa4  
3h`f  6  
template < typename Cond > ]~siaiN[  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; 9XB8VKu8  
} ; {I't]Qj_e  
nAdf=D'P  
|&i<bqLw:  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 {"KMs[M  
最后,是那个do_ 7-fb.V9  
}@d@3  
\,0oX!<YY  
class do_while_invoker 2<}%kQ`  
  { Otn1wBI  
public : =@~Y12o?%  
template < typename Actor > '}Z<h?9  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const a9V,es"BWQ  
  { R0*|Lo$6  
  return do_while_actor < Actor > (act); X#^[<5  
} LZxNAua  
} do_; 4BpZJ~(p  
"f OV^B  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? s!$a \k  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 :Zw2'IV  
最后来说说怎么处理break和continue { 2f-8Z&>  
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。 FfT`;j  
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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