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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda DIR_W-z  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 8Fy$'Zx'  
在C++中,STL的很多算法都要求使用者提供一个函数对象。例如for_each函数,会要求用户提供一个表明“行为”的函数对象。以vector<bool>为例,如果想使用for_each对其中的各元素全部赋值为true,一般需要这么一个函数对象, 9%e& Z'l  
+L_!$"I  
&WN#HI."]  
7=yC*]BH-=  
  class filler ?I{pv4G:  
  { ea-NqdGs;m  
public : o@TxDG  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} &{${Fq  
} ; Jolr"F?  
>[TB8  
 DJ?kQ  
这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决: +JoE[;  
pC 5J '@  
F3*]3,&L  
`p`)D 6  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); rb_ cm  
b|F_]i T  
fpbb <Ro  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 KLv`Xg\  
~IvAnwQ'  
icW?a9b&  
Bw2-4K\"kc  
二. 战前分析 Dohq@+] O  
首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。 U X)k;h  
开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码 9Z}Y2:l'  
)-$Od2u2c  
e(7F| G*  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); 2_lgy?OE`  
  /* --------------------------------------------- */ 4$Oakl*l  
vector < int *> vp( 10 ); _[|~(lDJl  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); {KJ!rT  
/* --------------------------------------------- */ ud]O'@G<  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); nO^aZmSu  
/* --------------------------------------------- */ o33 wePx,  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); \6A-eWIQif  
  /* --------------------------------------------- */ ssbvuTr  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); #({0HFSC:j  
/* --------------------------------------------- */ ql, k5.l  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); r7w1~z  
%00KOM:  
o*OYZ/_L  
6gz !K"S  
看了之后,我们可以思考一些问题: df_hmkyj  
1._1, _2是什么? O>]I!n`!!A  
显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。 }Z5f5q  
2._1 = 1是在做什么? WW33ZJ  
既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。 L{H` t{ A  
Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。 )cnH %6X  
W]E6<y'  
ut8v&i1?  
三. 动工 " `rkp=  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: px6[1'|g  
\"!Fw)wj  
)}QtK+Rq  
&%M!!28X:  
template < typename T > =6FA(R|QU  
class assignment +&?#Gdb  
  { ;&mefaFlWp  
T value; w1q-bIU  
public : V$U#'G>m  
assignment( const T & v) : value(v) {} T,z 7U2O  
template < typename T2 > %JUD54bBt  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } wrw4Uxq  
} ; #{-l(016y  
1/b5i8I2 v  
Ph@hk0dgr/  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 z%ZAN-  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment $oF0[}S  
(jj=CLe  
#-T xhwYs  
WI@l2`X  
  class holder XcN"orAo  
  { 5d ?\>dA  
public : Y3%_IwSJ|  
template < typename T > p'SclH[   
assignment < T >   operator = ( const T & t) const [2h 4%{R&  
  { }Xa1K;KM{  
  return assignment < T > (t); [wp(s2=  
} FU]jI[  
} ; Cp!bsasj  
SSCyq#dl$  
~`Uil=  
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: V{qpha4'P  
} O:Y?Wq^  
  static holder _1; i n $~(+  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 'YFy6rds  
a] =k-Xh  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); aK|],L  
而不用手动写一个函数对象。 tfz"9PV80  
NW=gi qB  
wqx9  
Pp{Re|.  
四. 问题分析 t%S2D  
虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。  }BFX7X  
1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。 A,PF#G(  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 :{ 8,O-  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 b8FSVV 7@  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 xLN$!9t  
zWO!z =  
五. 问题1:一致性 4:zyZu3fm  
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?| n{*A<-vL  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 T<ka4  
;Q.'u  
struct holder ?1afW)`a.v  
  { lZ'ZL*  
  // \281X  
  template < typename T > xwhS[d  
T &   operator ()( const T & r) const .ri?p:a}w  
  { R+&{lc  
  return (T & )r; 52P^0<Wq  
} 9O4\DRe5c  
} ; +~n"@ /  
n_9Wrx328  
这样的话assignment也必须相应改动: 1sNZl&  
 =v!'?  
template < typename Left, typename Right > J ]ri|a  
class assignment /A82~  
  { UA3!28Y&E3  
Left l; XjFaP {  
Right r; bbG!Fg=qQ?  
public : v"x'rx#  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} ?m bI6fYv  
template < typename T2 > ~P,@">}  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } j V'~>  
} ; W<\*5oB%H  
mV;)V8'  
同时,holder的operator=也需要改动: GswV/V+u  
rCsH 0:l8P  
template < typename T > 1SG^g*mf  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const zgPUW z X=  
  {  K)P].htw  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); Q`HG_n@?  
} 1Q!^%{Y;  
jmr1e).];  
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。 ./_4D}  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 |>v8yS5  
w)<h$ <tU  
return l(rhs) = r; yv(\5)XF  
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。 !{S HlS  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: "ZR^w5  
umI6# Vd`=  
template < typename Tp > &\5%C\0Z<  
class constant_t J%1 2Ey@6  
  { V_P,~!  
  const Tp t; dk.VH!uVb  
public : [ J6q(} f  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} aMO+ y91Y(  
template < typename T > %&&;06GU}  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const 2 X`5YN;  
  { /rzZU}3[  
  return t; 9._Osbp3P  
}  c.Do b?5  
} ; p77  
X0BBJ(e  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 8+8P{_  
下面就可以修改holder的operator=了 o]WG8Mo-  
Wu U_R E  
template < typename T > ct@i]}"`  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const B+n(K+  
  { r1AG1Y  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); X.)D"+xnH  
} a{! 8T  
O_|p{65  
同时也要修改assignment的operator() KO&oT#S  
vF .Ml  
template < typename T2 > t'DYT"3  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } +^V%D!.$@  
现在代码看起来就很一致了。 %z5P%F'5   
FW,@.CX  
六. 问题2:链式操作 Nh+ZSV4WJ:  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 zH1:kko  
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。 . J.| S4D  
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。  &&sCaNb  
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。 Cl'3I%$8K  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct % #-'|~  
:yE7jXB  
template < typename T > v@;!fBUt  
struct result_1 1xt N3{c  
  { V0a)9\x(\  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; &+-]!^2o  
} ; OE_>Kw7q  
Wz-7oP%;I  
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: Q(7M_2e7  
;sfk@ec  
template < typename T > g9oY K  
struct   ref O/bpm-h`8c  
  { =~F.7wq*^  
typedef T & reference; &~a/Upz0]_  
} ; )1 =|\  
template < typename T > J<=k [Q  
struct   ref < T &> )kuw&SH,  
  { QP0[  
typedef T & reference; k=r)kkO)  
} ; HE>sZ;  
H_+F~P5RC  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: 'k9dN \ev  
4> $weu^  
template < typename T > >5+]~[S  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const L2m~ GnP|?  
  { [Csv/  
  return l(t) = r(t); ( R0>0f@  
} >djTJ>dl_u  
可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。 -+w^"RBV  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 |"XxM(Dm  
 LAfv1  
有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么 Nw=mSW^E  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: gBCO>nJws  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 qD?-&>dBWi  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 b+qdl`V d  
最后的布局是: ^lYa9k  
                Add dJYQdo^X  
              /   \ _ZD8/?2QV  
            Divide   5 !;ipLC;e}  
            /   \ e-.s63hm  
          _1     3 A/+bwCDP  
似乎一切都解决了?不。 &T) h9fyc  
你可以想象一下一个完整的Lambda库,它必然能够重载C++几乎所有的操作符。假设其重载了10个操作符,那么至少会有10个代表这些操作符的functor类。大体上来讲,每一种操作符所对应的functor都应当能够由链式操作产生别的任意一种操作符所对应的functor。(例如:*_1 = 2既是由operator*的functor产生operator=的functor)。可想而知这样一共能产生10*10=100种产生方式。这是对编码的一个大挑战。 _6 ,Tb]  
如何简化这个问题呢?我们不妨假定,任意一种操作符的functor,都能够产生任意一种操作符的functor,这样,每一种操作符的functor都拥有一样的产生方案。如果某种转换确实是不合法的(例如:A/B=C无论如何也不可能合法),那么在试图产生新functor的时候会出现编译错误。幸好C++的模版是如果不使用就不编译的,因此这种编译错误不会干扰到正常的使用,这正是我们所要的。 e$+/;MRq  
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: g0 NSy3t  
,F)9{ <r]  
template < typename Right > 07:N)y,  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const W nLMa|e  
Right & rt) const K)d]3V!  
  { pg;y\}  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); fX[6  {  
} \L@DDK|"`6  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 nC> 'kgRt  
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。 0p;pTc  
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。 ]@D#<[5\  
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。 39+6ZTqx  
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。 ]sf1+3  
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? h72#AN  
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: MPg"n-g*  
D+"-(k  
template < class Action > j~a"z40  
class picker : public Action c ii]-%J}c  
  { YLEa;MR  
public : S`qa_yI)Ed  
picker( const Action & act) : Action(act) {} ^*fZ  
  // all the operator overloaded T1&^IO-F7$  
} ; X/D^?BKC  
1sT%g}w@|  
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。 %di]1vQ  
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: q|23l1 PI  
Vif0z*\e{  
template < typename Right > B?G!~lQ)o  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const w>q:&Q  
  { Qmk}smvH  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); WjrUns  
} xp4w9.X5(  
 GT)63|  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > W_##8[r(?  
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。 d\R]>  
S-8wL%r  
template < typename T >   struct picker_maker Q--VZqn  
  { /_`f b)f  
typedef picker < constant_t < T >   > result; ;B'5B]A3  
} ; *r&q;ER  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > g@<E0 q&`$  
  { J*lKXFq7  
typedef picker < T > result; #ZPU.NNT?  
} ; :UyNa0$l:"  
0x-58i0  
下面总的结构就有了: UA{tmIC\  
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。 a*pwVn  
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。 #s!q(Rc  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 &@c?5Ie5  
至此链式操作完美实现。 t~l uBUF  
$8{|25 *E  
 !IZbMn6  
七. 问题3 |7K[+aK  
如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。 : *~}\M*  
*6-fvqCv  
template < typename T1, typename T2 > vSt7&ec  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const '%u7XuU-]  
  { +EmT+$>J  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); P~>E  
} f?ImQYqP  
@wy&Z  
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: jL|y4  
# !m`A+!~!  
template < typename T1, typename T2 > rc*iL   
struct result_2 fjE  
  { Myl!tXawe8  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; Y4\BHFq  
} ; %<g(EKl  
)w{bT]   
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? -`iXAyr)m  
这个差事就留给了holder自己。 0g-bApxz*&  
    b.`<T "y  
C+*qU  
template < int Order >  t8 "*j t  
class holder; x2#5"/~4  
template <> +>em !~3  
class holder < 1 > ^V DJGBk  
  { _h% :Tu  
public : "Ih>>|r  
template < typename T > AhZ`hj   
  struct result_1 SWAggW)  
  { ^4+ew>BLSv  
  typedef T & result; @>wD`<U|  
} ; <Rs#y:  
template < typename T1, typename T2 > ){AtV&{$  
  struct result_2 BFU6?\r  
  { Zu4|1 W  
  typedef T1 & result; I9! eL4e  
} ; ;XJK*QDN  
template < typename T > N1lhlw6  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const [79 eq=  
  { *K9I+t"g  
  return (T & )r; S$CO T)7  
} hX-([o  
template < typename T1, typename T2 > `1cGb*b/  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const 0_}^IiG  
  { +`EF0sux  
  return (T1 & )r1; 9uXuV$.  
} C~do*rnM^  
} ; ]L'FYOfrpx  
"(@W^qF}d  
template <> ]!u12^A{  
class holder < 2 > .Z,3:3,]  
  { c0J=gZiP  
public : uCA! L)$  
template < typename T > 0jS"PH?[  
  struct result_1 - nWs@\  
  {  R^%uEP  
  typedef T & result;  u/ Os  
} ; OH.Re6Rr  
template < typename T1, typename T2 > 4Xna}7  
  struct result_2 9n$0OH /q  
  { `w_?9^7mH  
  typedef T2 & result; NDG3mCl  
} ; 5e!YYt>  
template < typename T > U Ox$Xwp5&  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const |E\0Rv{H3  
  { /PP\L](  
  return (T & )r; ? x1"uH  
} LPjsR=xi  
template < typename T1, typename T2 > X(D$eV  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const sGNVZx  
  { "J0,SFu:  
  return (T2 & )r2; E,Q>jH  
} aBPaC=g{HO  
} ; )ca^%(25!z  
F{1;~Yg%  
DRldRm/  
新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。 +39Vxe:Oy  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: p_!;N^y.  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: a:C'N4K  
;().  
return l(i, j) = r(i, j); 5xZ*U  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) zw{cli&S  
cD-.thHO  
  return ( int & )i; 8^fkY'x  
  return ( int & )j; M@a?j<7P,m  
最后执行i = j; zl>l.zJ  
可见,参数被正确的选择了。 x 4SI TY  
O*3x'I*a  
20hF2V  
=e7,d$i  
a8T<f/qW k  
八. 中期总结 O?uT'$GT  
目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事: mU1lEx$  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 Z, Kbt  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 xCH,d:n=  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor J@ x%TA  
0G/VbS  
X!5  
%K^l]tWa@  
w=I' CMRt  
:$&%Pxm  
九. 简化 rs01@  
很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。 .BsZ.!MPL(  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 IVYWda0m  
首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种: !UE' AB  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 !1f8~"Z  
  +-*/&|^等 7%Zl^c>q  
2. 返回引用。 a^qLyF& F  
  =,各种复合赋值等 \H$Ps9Xh  
3. 返回固定类型。 !Gu,X'#Ab  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) DSY:aD!  
4. 原样返回。 .BGM1ph}~  
  operator, @R= gJ:&a  
5. 返回解引用的类型。 03*` T  
  operator*(单目) ]%IcUd}  
6. 返回地址。 YV*s1 t/  
  operator&(单目) 7s_#X|A$  
7. 下表访问返回类型。 'iO?M'0gE#  
  operator[] ` bd  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 ODK$G [-  
  operator<<和operator>> ZCi~4&Z#  
J=4R" _yo  
OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。 W=M`Bkw{  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: C=ni5R  
;bVC7D~~4w  
template < typename Left > .Gv9RKgd~  
struct value_return bs!N~,6h  
  { &^e%gU8!\  
template < typename T > FR9<$  
  struct result_1 @'U9*:}U  
  { Zrp`91&I  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; i"%X[(U7  
} ; 8DbXv~3@  
|ofegO}W7  
template < typename T1, typename T2 > h5WS<P  
  struct result_2 Dt)\q^bH)  
  { Vh^fbv`?  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; MZf$8R  
} ; mD-qJ6AM  
} ; 78>)<$+d  
KE:PRX  
tLe!_p)  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait IlsXj`!e  
1a 3rA  
下面我们来剥离functor中的operator() y0>asl  
首先operator里面的代码全是下面的形式: . $uvQpyh  
%)T>Wn%b]v  
return l(t) op r(t) {~>?%]tf  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) q}e"E cr  
return op l(t) YLVV9(  
return op l(t1, t2) Pcut#8?  
return l(t) op F+Rtoq|  
return l(t1, t2) op xy$73K6  
return l(t)[r(t)] Kdk0#+xtP  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] C%d\DuJ5'~  
w*<XPBi  
很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式: #pP4\n-~hU  
单目: return f(l(t), r(t)); *JE%bQ2Q  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); IY6DZP  
双目: return f(l(t)); SA&0f&07i  
return f(l(t1, t2)); Mg;%];2Nt  
下面就是f的实现,以operator/为例 qPZ'n=+  
~4h<nc  
struct meta_divide Nq1la8oQ3  
  { r2}u\U4>  
template < typename T1, typename T2 > )&]gX  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) ^%|,G:r  
  { GZ0? C2\  
  return t1 / t2; ,#[0As29u  
} G'IqAKJ  
} ; )o)<5Iqh  
MTo<COp($  
这个工作可以让宏来做: _#@n^c  
j78WPG  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ Pe6}y  
template < typename T1, typename T2 > \ i2KN^"v?N  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; I|69|^  
以后可以直接用 OV3l)73?t  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) uKc x$  
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 6yk=4l\  
(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。。。) LVKvPi  
/5A um ?~  
1Q\P] -  
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 rx2?y3pv  
/aS=vjs  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > ap=m5h27  
class unary_op : public Rettype lM1~ K  
  { q1ybJii  
    Left l; h}-}!v  
public : abiZ"?(  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} ]&6# {I-  
]-[M&i=+&  
template < typename T > ta"uxL\gge  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const _: @~ bHd  
      { e??tp]PLn  
      return FuncType::execute(l(t)); 9A_{*E(wd  
    } Py#TXzEcC  
:LCyxLI  
    template < typename T1, typename T2 > a n0n8l  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const xlH3t&i7  
      { 5\}E4y  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); $\q.Zb  
    } _*E j3=u  
} ; 7^syu;DT9Y  
v#?;PyeF  
3H|drj:KV  
同样还可以申明一个binary_op &Q*  7  
TfHL'u9B  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > Ns]$+|  
class binary_op : public Rettype F` &W5[  
  { ]D4lZK>H  
    Left l; !E|m'_x*  
Right r; {< EPm&q  
public : Cbp zYv32  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} qWf[X'  
2A:&Cqo  
template < typename T > jib pZ)  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 4o"?QV:  
      { #lc6-K#  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); y06xl:iQwF  
    } 3D^cPkX  
":q+"*fy  
    template < typename T1, typename T2 > 4I .'./u  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const >TiE Y MW  
      { q|0l>DPRp  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); Gpi_p  
    } H23 O]r  
} ; RR's W@  
1;'-$K`}  
1Wiz0X/  
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 8I Ip,#%v  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 g*`xEb= '  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) 3rd8mh&l  
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。 ec/>LJDX7  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! }!?RB v'W  
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。。。 c{ +bY .J  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 B?yj U[/R  
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) jVZ<i}h0B  
下面是修改过的unary_op ly35n`  
La3rX  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > t%J1(H  
class unary_op $4~Z]-38#A  
  { $zU%?[J  
Left l; O1)\!=& .  
  ( Cg vI*O  
public : mQR9Pn}H  
aWH  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} 6/?onEL9_  
6y1\ar(A  
template < typename T > -%gEND-AP  
  struct result_1 , ,ng]&%i  
  { iRlpNsN  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; m(}}%VeR"z  
} ; p\F%Nj,  
\v5;t9uBZ  
template < typename T1, typename T2 > `'sD(e  
  struct result_2 K)se$vb6  
  { YYPJ (o\  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; -zn_d]NV  
} ; J=gFiBw  
g>;@(:e^/  
template < typename T1, typename T2 > { V[}#Mf  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const '21gUYm  
  { qk3|fW/-  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); MpGG}J[y  
} (_<,Oj#*S  
QIevps*  
template < typename T >  7gZ}Qy  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const Y&8,f|{R  
  { Qubu;[0+a  
  return OpClass::execute(lt(t)); uOJqj{k_."  
} Uc'}y!R  
V+y"L>K  
} ; l v hJ  
y%; o  
 Owi/e  
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 \`xlD&F@U  
好啦,现在才真正完美了。 "t(_r@qU/  
现在在picker里面就可以这么添加了: h]k $K  
H~nZ=`P9&  
template < typename Right >  0.0-rd>  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const 1O NkmVtL  
  { 0kOwA%m  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); O0xqA\  
} uE-(^u  
有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。 6hxZ5&;(*  
zJe KB8  
#,%bW[L<N  
`H+"7SO  
C= ~c`V5>r  
十. bind v"USD<   
既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。 xE/?ncTK^  
先来分析一下一段例子 t#k]K]  
nf.Ox.kM)  
;8sL  
int foo( int x, int y) { return x - y;} fF@w:;u  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 T+kV~ w{  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 d54iZ`  
可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。 mMAN* }`O  
我们来写个简单的。 xe@1H\7:  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: S,#1^S  
对于函数对象类的版本: 5S~ H[>A"  
{)[o*+9  
template < typename Func > -ss= c#  
struct functor_trait V=O52?8  
  { Abc{<4 z0?  
typedef typename Func::result_type result_type; f1 ;  
} ; W }N UU  
对于无参数函数的版本: c_J9CKqc  
iC"iR\Qu  
template < typename Ret > #}`sfaT  
struct functor_trait < Ret ( * )() > r&gvP|W%  
  { iq#{*:1  
typedef Ret result_type; w,UE0i9I  
} ; Z)?$ZI@  
对于单参数函数的版本: >3 o4 U2  
b8mH.g&l  
template < typename Ret, typename V1 > DI C*{aBf  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > BU`X_Z1)  
  { <b 5DX  
typedef Ret result_type; kiTC)S=])  
} ; t{md&k4  
对于双参数函数的版本: ^Q/*on;A,/  
I2 [U#4n  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > #<{v~sVp&  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > 9*q wXU_aV  
  { [vg&E )V  
typedef Ret result_type; .#[ 9q-  
} ; .-gJS-.c  
等等。。。 ,9&cIUH  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy w~lH2U'k}  
%M6 OLq!K  
template < typename Func > `fv5U%  
struct func_return |T:R.=R$~  
  { epy2}TI  
template < typename T > \!u<)kkyT  
  struct result_1 fz'qB-F Y  
  { F}; R  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; (0-Ol9[  
} ; %:3XYO.w-  
y`I>|5[ `  
template < typename T1, typename T2 > 4f LRl-)  
  struct result_2 ">V1II 7  
  { UU=]lWib  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; ;[<(4v$  
} ; w~ Tg?RH:  
} ; $xO8?  
^rWg:fb  
-Vn#Ab_C  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 YT(N][V  
BT7{]2?&V  
template < typename Func, typename aPicker > FnvpnU",  
class binder_1 ;1k& }v&  
  { M @5&.  
Func fn; 0jTReY-W  
aPicker pk; !XPjRdq  
public : (Pc>D';{S  
o1AbB?%=  
template < typename T > 2` o @L  
  struct result_1 I&-r^6Yx  
  { 2B_|"J  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; b RAD_  
} ; (&}[2pb!  
o/pw=R/):  
template < typename T1, typename T2 > F0$w9p  
  struct result_2 a?[[F{X9^  
  { >Hf{Mx{<  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; * %D_\0;  
} ; &'uP?r9c$  
1 Pk+zBJ$  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} .a4,Lr#q.  
/ VYT](  
template < typename T > ^r~[ 3NT  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const J(]|)?x2  
  { 9c@M(U@Yh  
  return fn(pk(t)); 1T!o`*  
} [)"\Aq  
template < typename T1, typename T2 > }e\"VhAl/  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ]?6wU-a  
  { ZJDV'mC}  
  return fn(pk(t1, t2)); Q y qOtRk  
} Y`g oV  
} ; Ci`o;KVj  
_dKMBcl)E  
.W{CJh  
一目了然不是么? '+9<[]  
最后实现bind >7W)iwF  
OxHcoNrz  
o GuAF q  
template < typename Func, typename aPicker > aE~T!h  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) vl:~&I&y;R  
  { h*Fv~j'p  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); ^yW['H6V  
} \5a.JfF  
=Kj{wA O  
2个以上参数的bind可以同理实现。 ZID-~ 6  
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。 , >7PG2 a  
,C,nNaW  
十一. phoenix #Th)^Is  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: v]EMJm6d|  
~vXbh(MX  
for_each(v.begin(), v.end(),  \ ca<L  
( 8UU L=  
do_ Jl_W6gY"Z  
[ %`i*SF(gV  
  cout << _1 <<   " , " r^5%0_F]  
] :i&]J$^;  
.while_( -- _1), .57p4{  
cout << var( " \n " ) -))S  
) NgTB4I 8P  
); lTC0kh  
ps'_Y<@  
是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧: kWW2N0~$  
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 %,WH*")  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 }||u {[  
那么我们就照着这个思路来实现吧: sFM$O232  
XP)^81i|  
#1-WiweO  
template < typename Cond, typename Actor > /3M8 ;>@u  
class do_while NK qI x  
  { >B6* `3v  
Cond cd; \ ku5%y  
Actor act; 4'z)J1M  
public : l qfTF  
template < typename T > =803rNe  
  struct result_1 wp@_4Iq1$  
  { -6+7&.A+  
  typedef int result_type; a,Pw2Gcid  
} ; A,F~*LXm  
WkXgz6 P  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} ^i|R6oO_5  
l/={aF7+  
template < typename T > >Lo\?X~  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const X&WP.n)  
  { -gvfz&Lz  
  do 7?yS>(VmT  
    { 0g[ %)C  
  act(t); R%KF/1;/  
  } V22z-$cb  
  while (cd(t)); $w*L' <  
  return   0 ; 2{?]W/&fS  
} Wh i#Ii~  
} ; OK]QDb  
wj6u,+  
WGz)-IB!PE  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). cCZp6^/<x  
代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。 ~yJ2@2I  
其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。 F6}RPk\=i  
因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。 drAJ-ii  
下面就是产生这个functor的类: Ei:m@}g  
WblH}  
x9F *$G  
template < typename Actor > Y"t|0dO%b  
class do_while_actor GOxP{d?  
  { N|mggz  
Actor act; F7<M{h5s  
public : gA=Pz[i)p  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} $E[O}+L$#  
jy~hLEt7  
template < typename Cond > Wg%]  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; oTvg%bX  
} ; )Jvo%Y  
hD#Mhy5h  
]foS.D,  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 Z<|x6%  
最后,是那个do_ N#-%b"(  
gGNo!'o  
%J6>Vc!ix=  
class do_while_invoker ,r3`u2)  
  { W/RB|TMT  
public : Gmu[UI}w8  
template < typename Actor > UHV"<9tk  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const @[FO;4w  
  { M%jR`qVFg.  
  return do_while_actor < Actor > (act); `!X8Cn  
} w:I!{iX  
} do_; DCa=o  
SIM> Lz  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? UH&1QV  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 bfb9A+]3'  
最后来说说怎么处理break和continue @}^VA9ULK  
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。 a-#$T)mmfj  
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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