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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda hhylsm  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 W0U|XX!&  
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, rc%*g3ryLG  
HP3%CB  
6~s{HI!  
R~TG5^(  
  class filler AC fhy[,  
  { WYCDEoqU2  
public : D,-L!P  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} ;tD?a7  
} ; EmP2r*"rb  
P:X X8&#  
j.c4  
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: flBJO.2  
#^i+'Z=L  
cx)x="c  
+'` ^ N  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); {=R vFA  
OQuTM[W  
zn*i  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 l`JKQk   
g8"{smP/  
*;t_V laZ  
n1+J{EPH  
二. 战前分析 MI8c>5?  
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。 _J3\e%ys  
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 W`wT0kP?*]  
KHaYb5(a[  
u8y('\(  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); 2@ZuH^qhk  
  /* --------------------------------------------- */ CFY4PuI"!  
vector < int *> vp( 10 ); a[lx&CHgI  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); _@|_`5W  
/* --------------------------------------------- */ OW> >6zM  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); iqXsD gkr  
/* --------------------------------------------- */ tjm@+xs  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); 9B3}LVg\  
  /* --------------------------------------------- */ *(*XNd||  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); .8|5;!`WB  
/* --------------------------------------------- */ '+S!>Lqb  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); O,I7M?dRf  
hM(Hq4ed,  
Qcs0w(  
etP`q:6^c  
看了之后,我们可以思考一些问题: = &U7:u  
1._1, _2是什么? N9f;X{  
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。 Ahg6>7+R.  
2._1 = 1是在做什么? kRzqgVr%  
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。 k1FG$1.  
Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。 ~BI! l  
3e^'mT  
rf&nTDaWI  
三. 动工 90$`AMR  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: _NbhWv  
dFpP_U  
L w/ZKXDU2  
MS%h`Ypo  
template < typename T > 8ax3"G  
class assignment 'DH_ihZ  
  { nZS*"O#L  
T value; gi\UNT9x  
public : K9'AYFse  
assignment( const T & v) : value(v) {} hN:2(x  
template < typename T2 > FkoN+\d  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } LGVGr  
} ; Tj=g[)+K  
GwlAEhP  
v#KE"m  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 K~z9b4a>  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment *icxK  
rMUQh~a/  
`qbsDfq@  
Tq >?.bq9  
  class holder W3i X;-Z  
  { |fm"{$u  
public : IAn/?3a~  
template < typename T > gB#$"mq,  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const y `w5u.'  
  { ;0++):30V  
  return assignment < T > (t); nr{ }yQ u  
} O7I|<H/gVE  
} ; r|7hm:F)  
rwdj  
D'Sdz\:4  
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: i+.bR.WO  
/F @a@m|  
  static holder _1; Ucok&)7-  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 1hgmlY`  
UbV} !  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); B bx.RL.V  
而不用手动写一个函数对象。 t) ~v5vr  
#bLeK$  
)kNyl@m  
+xtR`Y"  
四. 问题分析  0bk094  
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。 Q1@V?`rkS{  
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。 #9Dixsl*Q  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 }u..m$h  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 3&JsYQu  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 K29KS)~;W  
Ib8xvzR6I&  
五. 问题1:一致性 g8w5X!Z  
首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?| b$)XS  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 yq>3IS4O  
MA:8g D  
struct holder Z$5@r2d)  
  { E>?T<!r~j  
  // Tp/+{|~  
  template < typename T > )zVD!eG_9  
T &   operator ()( const T & r) const 5 gbJTh<JU  
  { n.Q?@\}2  
  return (T & )r; Y 1vSwS%{T  
} ]"M4fA  
} ; s?*MZC  
A5gdZZ'x  
这样的话assignment也必须相应改动: C"ZCX6p+$  
eq\{*r"DCK  
template < typename Left, typename Right > O-vvFl#4  
class assignment kST  
  { R:v`\  
Left l; 1)M>vdrP  
Right r; Ye_)~,{,p  
public : 5ff66CRw  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} # 1,(I  
template < typename T2 > a4! AvG  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } EkqsE$52  
} ; x3my8'h@  
KdOy3O_5N  
同时,holder的operator=也需要改动: q-}J0vu\K  
hQgi--Msw'  
template < typename T > BY$%gIB6>  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const R('44v5JQp  
  { PTvP;  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); |nj%G<  
} <H~  (iQ  
ZUMzWK5Th  
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。 T{j&w%(z  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 _>*$%R  
A_@#V)D2  
return l(rhs) = r; s?5(E}  
在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。 Tl Z|E '_C  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: \^3\_T&6  
-U=bC   
template < typename Tp > mOyBSOad4  
class constant_t R28h%KN  
  { BfF$  
  const Tp t; F/}PN1#T  
public : jfHVXu^M  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} ' 7>V4\"  
template < typename T > PhM3?$  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const nK6{_Y>  
  { C (_xqn  
  return t; u*&wMR>Crf  
} 7{X I^I:n  
} ; z@biX  
I "9S  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 !UlG! 820  
下面就可以修改holder的operator=了 *B`wQhB%  
[3rvRJ.  
template < typename T > 8fJ- XFK$:  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const 0*8[m+j1  
  { y:Qo:Z~  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); (3"V5r`*;  
} Ut8yA"Y~  
?E2/ CM  
同时也要修改assignment的operator() '8wA+N6Zr7  
m ^Btr  
template < typename T2 > UMw1&"0:  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } ? S>"yAoe  
现在代码看起来就很一致了。 %Sfew/"R0  
hHdH#-O:4"  
六. 问题2:链式操作 <D pi M`  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 qV.*sdS>  
其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。 +X0?bVT  
事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。 q?{wRBVVB  
比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。 0\Qqv7>  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct hn-9l1~!h  
TgVvp0F;  
template < typename T > m Fwx},dl  
struct result_1 +dk}$w[ g  
  { QVI4<Rxg  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; $GYcZN&  
} ; ep Eg 6   
W)?B{\  
那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为: =x9zy]  
NS;,(v{*N  
template < typename T > X[ }5hZcX  
struct   ref uG2Hzav  
  { J(VJMS;_  
typedef T & reference; c:4M|t=  
} ; a}+|2k_  
template < typename T > soXeHjNl  
struct   ref < T &> x\GCsVy  
  { f 6Bx>lh  
typedef T & reference; ; 7[5%xM  
} ; +hRAU@RA  
*obBo6!zM  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: gyJ$ Jp  
&mKtW$K` q  
template < typename T > EV z>#GC  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const 3Qfj=; 4  
  { 4WZ:zr N  
  return l(t) = r(t); 1pVagLlb:7  
} ne4hR]:  
可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。 l_y:IY$"  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 (qnzz!s  
t0d1? ?G  
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 lW1Al>dW<  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: fn(KmuNA  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 |[;9$Vn  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 +HQX]t:Y  
最后的布局是: Ua)ARi %  
                Add B)O{+avu  
              /   \ (hS j4Cp  
            Divide   5 Tf) qd\  
            /   \ D|@*HX@_Xp  
          _1     3 G< l+94(  
似乎一切都解决了?不。 Jc"xH~,  
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。 N2vSJ\u  
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。 kqYWa`eE  
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: BYFvf(>  
>uN{cohs  
template < typename Right > [nB[]j<R*  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const ^+^#KC8]W  
Right & rt) const anjU3j  
  { x4Mq{MrWp  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); p?2 \9C4  
} U6e 0{n  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 }eetx68\  
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。 BMkN68q  
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。 @r^a/]5D  
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。 9aFu51  
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。 +] >o@  
且慢,也许立刻就有人跳出来说:这样的话那个XXX怎么写呢?这样不是会导致循环依赖么?这样不是会有downcast么? Eq=~SO%  
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: OZ3iH%  
\wEHYz  
template < class Action > c"Ddw'?e  
class picker : public Action $n\{6Rwb  
  { 1%68Pnqk  
public : ABw:SQ6=Q  
picker( const Action & act) : Action(act) {}  eme7y  
  // all the operator overloaded nj$TdwZbK  
} ; kAA1+rG  
:*Lr(-N-  
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。 7)tkqfb]  
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: ~v"4;A 6  
@&p:J0hbp  
template < typename Right > awkPFA*c'  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const >M=_:52.+  
  { PTrKnuM\J_  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); _GS_R%b  
} L& ucTc =  
7ESSx"^B  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > F_.rLgGY  
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。 CT,PQ  
Yl4XgjG  
template < typename T >   struct picker_maker Is1P,`*!  
  { ^)oBa=jL4  
typedef picker < constant_t < T >   > result; viB'ul7o  
} ; A?i ~*#wE  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > `Y>'*4a\  
  { *:S_v.Y3"  
typedef picker < T > result; $p:RnH\H1  
} ; vy&'A$ H  
sG{fxha  
下面总的结构就有了:  |Hx#Uk#  
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。 SO @d\H  
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。 n@|5PI"bx  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 5My4a9  
至此链式操作完美实现。 Od_xH  
>-U'mkIH  
tQ=3Oa[u  
七. 问题3 )E9[=4+*C$  
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。 UMtnb:ek  
 ac  
template < typename T1, typename T2 > 8J|2b; Vf  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const Nz/PAs7g6  
  { JBqL0H  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); U'~M(9uv:  
} J5dwd,FQ  
s krdL.5  
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: by07l5  
uCkXzb9_z  
template < typename T1, typename T2 > e}lF#$  
struct result_2 AXnRA W  
  { CjR!dh1w_  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; eX)'C>4W  
} ; u}I-#j)wap  
O-P'Ff"}t  
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? Td,2.YMQ  
这个差事就留给了holder自己。 zF: :?L~  
    M%&1j >d  
+;r1AR1)x  
template < int Order > 0?V{u`*  
class holder; 0zQ~'x  
template <> mIW8K ):  
class holder < 1 > 75v7w  
  { N+lhztYQ?  
public : eX`wQoV%  
template < typename T > }2xgm9j<  
  struct result_1 e={ ?d6  
  { ^^ >j2=  
  typedef T & result; 2P35#QI[)  
} ; |L9p.q  
template < typename T1, typename T2 > v 9k\[E?  
  struct result_2 _2Zc?*4  
  { ,GeW_!Q[  
  typedef T1 & result; _oz1'}=  
} ; d1jg3{pwA  
template < typename T > Z  FIy  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const )6 U6~!k  
  { q@i>)nC R  
  return (T & )r; zv .#9^/y  
} DpCe_Vb%M  
template < typename T1, typename T2 > F\u]X  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const Z.}Z2K  
  { "+XF'ZO  
  return (T1 & )r1; kz0pX- @b  
} #~}4< 18  
} ; -%fc)y&$  
O0l1AX"  
template <> xig4H7V  
class holder < 2 > q$7w?(Lk  
  { V36u%zdX5n  
public : [_T6  
template < typename T > Ly46S  
  struct result_1 PGd?c#v#  
  { J,G/L!Bp  
  typedef T & result; .R^R32ln  
} ; QXI#gA  =  
template < typename T1, typename T2 > q}P UwN6  
  struct result_2 mX/'Fta  
  { :>C D;  
  typedef T2 & result; *epK17i=  
} ; LbkQuq/d  
template < typename T > (N6=+dNY  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const C>A} e6o  
  { qrHCr:~  
  return (T & )r; <<DPer2  
} yi8AzUW cW  
template < typename T1, typename T2 > v65]$%F?  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const lFp:F5  
  { XL/V>`E@  
  return (T2 & )r2; o\<JG?P  
} xsIfR3Ze9  
} ; J``5;%TJp  
=}" P;4:  
rR4?*90vjj  
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> >。 ?7#{#sj  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: .unlr_eA  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: vL#I+_ 2  
@.,Mn#  
return l(i, j) = r(i, j); ba tXj]:  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) >u\'k +=  
\WqC^Di  
  return ( int & )i; x"7PnN|~  
  return ( int & )j; B?db`/G9  
最后执行i = j; = Rn  
可见,参数被正确的选择了。 RDU 'l^  
HBNX a  
HXN. ,[  
vA{DF{S 4  
}tW1\@ =  
八. 中期总结 wE -y4V e  
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: g)ofAG2  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 SmS6B5j\R  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 l\"CHwN?Y  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor ?e%u[Q0  
8M0<:p/  
29nMm>P.e  
+W/{UddeKU  
TtrV -X>L  
.E 9$j<SP-  
九. 简化 610u!_-  
很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。 )8taMC:H^  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 `46|VQAx  
首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种: S\ K[l/  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 z%]3`_I  
  +-*/&|^等 M96Nt&P`  
2. 返回引用。 qYPgn _  
  =,各种复合赋值等 Uw?25+[b  
3. 返回固定类型。 yO/'}FD  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) g7w#;E  
4. 原样返回。 o4^#W;%w  
  operator, BC85#sbl  
5. 返回解引用的类型。 T-\q3X|y/  
  operator*(单目) /eBcPu"[Vb  
6. 返回地址。 QO>)ug+  
  operator&(单目) +f}w+  
7. 下表访问返回类型。 R2qz>kyyB  
  operator[] _ t.E_K  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 e +jp,>(v  
  operator<<和operator>> @.=2*e.z|b  
MH]?:]K9V  
OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。 5>:p'zI  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: ;xSlRTNT=6  
-aDBdZ;y  
template < typename Left > b%X<'8 z9Z  
struct value_return rW)}$|-Z  
  { 1`1Jn*|TI  
template < typename T > U4lAo  
  struct result_1 V oyRB2t  
  { sDwE,f0h  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; _AiGD  
} ; q#0yu"<  
0a+U >S#  
template < typename T1, typename T2 > m xy=3cUi  
  struct result_2 yg%T{hyzH  
  { 3P*"$fH  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; V'AZs;  
} ; bR=TGL&  
} ; x&gS.b*  
?o d*"M  
QjsN7h&%  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait ks8xxY  
6w0r)  
下面我们来剥离functor中的operator() O.?q8T)n82  
首先operator里面的代码全是下面的形式: mW."lzIl  
7v(<<>  
return l(t) op r(t) Z.0mX#  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) rzKn5Z  
return op l(t) c+u) C%g  
return op l(t1, t2) c`V~?]I>  
return l(t) op {Yt i  
return l(t1, t2) op \'x?VVw  
return l(t)[r(t)] KkZo|\V  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] WtbOm  
cs)z!  
很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式: ;4(FS  
单目: return f(l(t), r(t)); LMYO>]dg  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); D?cE$P  
双目: return f(l(t)); uX,ln(9I*H  
return f(l(t1, t2)); .w~zW*M0  
下面就是f的实现,以operator/为例 H{*R(S<I  
UyOoyyd.  
struct meta_divide ^ `Y1   
  { QLyBP!X-  
template < typename T1, typename T2 > ON$-g_s>)  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) >l!DW i6  
  { _qhYG1t  
  return t1 / t2; :WdiH)Zv  
} lmr:PX  
} ; iLG~_Ob:  
Amvl/bO  
这个工作可以让宏来做: v]BMET[w  
V s1Z$HS`  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ ?!kPW^gD  
template < typename T1, typename T2 > \ i^DZK&B@u  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; S%m$LM]NCg  
以后可以直接用 :w 4Sba3  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) mw&)j R$&  
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 [0mg\n?  
(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。。。) @I|gA  
2:l8RH!Y  
)]5}d$83  
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 `>cBR,)r  
k\a&4v  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > X,8 ]g.<  
class unary_op : public Rettype rSvQarT  
  { $Y5m"wySZ  
    Left l; K=82fF(-  
public : Q)s[ls  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} B#K{Y$!v  
4R/cN' -  
template < typename T > ? @Y'_f  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const >ps=z$4j*  
      { %nfaU~IqK  
      return FuncType::execute(l(t)); OWRT6R4v  
    } 89[5a  
<,!e*V*U  
    template < typename T1, typename T2 > z.q^`01/H  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 2\p8U#""  
      { $ kA'9Y  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); "ebm3t@C  
    } zFqlTUD`t  
} ; M_wj>NXZ  
W5^m[,GU'  
K*_5M  
同样还可以申明一个binary_op fvDt_g9oI  
=-e` OHA  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > #Jo#[-r  
class binary_op : public Rettype 0Y81B;/F  
  { .W#-Cl&n8  
    Left l; `H.~ # $  
Right r; 1@)kNg)*$  
public : ([r4N#lx  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} T5g}z5~"  
+M"Fv9  
template < typename T > ]{Ytf'bG  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const b V5{  
      { "+g9}g  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); CHeU?NtFps  
    } 78}QaE  
[<+A?M=  
    template < typename T1, typename T2 > D+Ke)-/  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const M?i U$qI  
      { gkJL=,  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); GESEj%R/b  
    } 3++}4%w  
} ; i|]Kw9  
4$);x/ a  
N:j,9p0,  
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 }9k/Y/.  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 b'!t\m  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) PJq;OM|  
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。 UE-<  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! E<j}"W$a  
如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。 :2'y=t#  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 66P'87G  
这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan) U7)#9qS4  
下面是修改过的unary_op lEcZ/  
1S&GhJ<wJ  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > 9Q~9C9{+  
class unary_op D5o[z:V7"  
  { 8T7ex(w  
Left l; \3M<_73  
  7# ~v<M6  
public : qc(R /[  
SdOa#U)  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} ^#|Sl D]  
/6=IL  
template < typename T > :y/1Jf'2f  
  struct result_1 eGwO!Lv}B  
  { :%6OFO$z  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; <Km ^>9  
} ; YUzx,Y>k  
jGg,)~)Y  
template < typename T1, typename T2 > aVg~/  
  struct result_2 8 #m,TOp  
  { _d|CO  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; /|<Pn!}J  
} ; zBQV2.@  
J0ys Z]  
template < typename T1, typename T2 > Y FJw<5&  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const PBeBI:  
  { |r U?  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); &$$o=Yg,  
} Fy; sVB  
e^LjB/<Th  
template < typename T > Wc*jTip  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ]C;X/8'Jf5  
  { 5NR@<FE  
  return OpClass::execute(lt(t)); 8l1s]K qr  
} :*=fGwIWS  
L@5j? N?F  
} ; =bBV A0y  
H zMr  
_o52#Q4   
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 YE*%Y["  
好啦,现在才真正完美了。 %`_Rl>@K=  
现在在picker里面就可以这么添加了: O"M2*qiH  
( < e q[(  
template < typename Right > t/wo G9N  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const (GW"iL#.  
  { `SH14A*  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); ~Ydm"G  
} ` pYyr/  
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。 fTOGW`s^  
6!`GUU  
Ei7Oi!1  
hh-a+] c0  
r j.X"  
十. bind U2Tw_  
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。 .6LlkM6[g  
先来分析一下一段例子 GBl[s,g[|  
O'Q,;s`uC  
<t&Qa~mA  
int foo( int x, int y) { return x - y;} G=F_{z\}  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 !,^y!+,Qy  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 ;nx.:f  
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。 n) j0h-  
我们来写个简单的。 =fy\W=c  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: ' Tk4P{  
对于函数对象类的版本: 6)PnzeYW  
2 :4o`o  
template < typename Func > AHo}K\O?r  
struct functor_trait nMJ( tQ  
  { m^~5Xr"  
typedef typename Func::result_type result_type; gZ| !'  
} ; ?iZM.$![  
对于无参数函数的版本: Cw"[$E'J  
.EReYZO  
template < typename Ret > !9{hbmF#  
struct functor_trait < Ret ( * )() > ~Zn|(  
  { \:g\?[  
typedef Ret result_type; po(pi|  
} ; (< >Lfn  
对于单参数函数的版本: JeN]sK)8x  
5UJ ?1"J  
template < typename Ret, typename V1 > \*&?o51 !e  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > Uq @].3nf  
  { X`3_ yeQc  
typedef Ret result_type; t Davp:M1v  
} ; ACy}w?D<  
对于双参数函数的版本: -\USDi(  
8f1M6GK?  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > 5 1N/XEk  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > sv&^sARN  
  { '7}2}KD  
typedef Ret result_type; Td|u-9OM  
} ; lo1bj*Y2  
等等。。。 a0+q^*\d\R  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy o>nw~_ H\  
>tPf.xI|l  
template < typename Func > 3~7!=s\v  
struct func_return F:d2;  
  { nW^h +   
template < typename T > mQ<4(qd)  
  struct result_1 Dkb`_HI  
  { d=meh4Y  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; n$XEazUb0N  
} ; OF={k[  
@87Y/_l  
template < typename T1, typename T2 > 6Q\|8a  
  struct result_2 3!\h'5{  
  { fI`gF^u(  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; |pv$],&&:  
} ; DQ3 L=  
} ; ,`RX~ H=C  
9od*N$  
m< )`@6a/  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 (&Jo. <  
_Y ;tD  
template < typename Func, typename aPicker > q^<HG]  
class binder_1 9unRMvE u  
  { Z'j[N4%BK  
Func fn; I<CrEL<5}~  
aPicker pk; 8C8S) ;  
public : 1++g @8  
qzJ<9H  
template < typename T > jc)7FE  
  struct result_1 +B1&bOb  
  { h'};spv  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; RqGX(Iuv  
} ; xSd&xwP  
tm5)x^7  
template < typename T1, typename T2 > |u?VlRt  
  struct result_2 8ta @@h  
  { B7[d^Y60B  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; d8vf kV B  
} ; -$o0P'Vx  
oRSA&h Ss  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} YLQ0UeDN'  
r!dWI  
template < typename T > KzO"$+M  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 3~tu\TH6d  
  { (1[59<cg]  
  return fn(pk(t)); |xcI~ X7Q  
} p__wBUB  
template < typename T1, typename T2 > f\dfKNm6  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const b{ xlW }S  
  { hI!BX};+}  
  return fn(pk(t1, t2)); F""9O6u  
} MXcW & b  
} ; Y PI)^ }  
c#}K,joeU  
&N/t%q  
一目了然不是么? Ha-]U:Vcx  
最后实现bind +n;nvf}(  
( 4L/I  
UrvUt$WO  
template < typename Func, typename aPicker > bJ!\eI%ld  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) &[-(=43@  
  { tr,W)5O@L  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); h.>SVQzU  
} :9UgERjra  
c,2& -T}  
2个以上参数的bind可以同理实现。 N2}SR|.  
另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。 ?ZRF]\dP]  
LN5LT'CE   
十一. phoenix }R['Zoh4I  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: JkAM:,^(  
SU~a()"  
for_each(v.begin(), v.end(), Q[j| 2U  
( D9oNYF-V  
do_ OT])t<TF6  
[ VyxYv-$Y  
  cout << _1 <<   " , " :*''ci  
] :x\[aG9  
.while_( -- _1), n(F!t,S1i  
cout << var( " \n " ) yV{B,T`W  
) A#"Wk]jX  
); [MTd<@  
jfxNV2[  
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: ~wb1sn3  
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 X( N~tE  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 m@2E ~m  
那么我们就照着这个思路来实现吧: )5Khl"6!z  
Zo3!Hs ZA  
FQ< -Wc  
template < typename Cond, typename Actor > +94)BxrY  
class do_while 7=l~fKu  
  { S>yiD`v  
Cond cd; (u,)v_Oo]a  
Actor act; &uNec( c  
public : '$tCAS  
template < typename T > &BVHQ7[  
  struct result_1 $p0nq&4c  
  { (g##wa)L  
  typedef int result_type; O*xx63%jR  
} ; k"N>pjgd$  
%6m/ve  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} f@OH~4FG  
fzSkl`K}  
template < typename T > ]EiM~n  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const pHeG{<^  
  { jRK}H*uem  
  do C(N' =-;Kl  
    { wNf:_^|}  
  act(t); .a%6A#<X  
  } 1b5Z^a<u  
  while (cd(t)); @ st>#]i4  
  return   0 ; ?JrUZXY  
} RHF"$6EAFG  
} ; 5GsmBf$RUb  
z74JyY  
'n &p5%  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). k<9,Ypa  
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。 )&c2+Y@  
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。 !nmZ"n|}p  
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。 P3oYk_oW  
下面就是产生这个functor的类: $@AJg  
BZeEZ2"  
e={O&9Z  
template < typename Actor > LO`0^r  
class do_while_actor TFSdb\g  
  { N63?4'_W  
Actor act; 7e<=(\(yl  
public : b_x!m{  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} vXJs.)D7  
]cRvdUGv  
template < typename Cond > RD`|Z~:q:K  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; 6uRE9h|  
} ; e,(Vy  
{v"f){   
}<Ydj .85  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 N_%@_$3G]  
最后,是那个do_ }8O9WS  
Es=G' au  
bb_elmb)n  
class do_while_invoker *l7 `C)  
  { `,O7S9]R+  
public : R @\fqNq  
template < typename Actor > ]OpGD5jZ  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const wSR|uh  
  { U][E`[m#  
  return do_while_actor < Actor > (act); :!i=g+e]  
} Ana[>wSZO@  
} do_; ` nX, x-UM  
h7]+#U]mi  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? :(q4y-o6  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 &v:zS$m>  
最后来说说怎么处理break和continue |q4=*Xq  
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。 TOiLv.Dor  
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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