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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda 1RM@~I$0  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 Ng 3r`S"_<  
在C++中,STL的很多算法都要求使用者提供一个函数对象。例如for_each函数,会要求用户提供一个表明“行为”的函数对象。以vector<bool>为例,如果想使用for_each对其中的各元素全部赋值为true,一般需要这么一个函数对象, ?P>3~3 B  
eY'< UO  
u301xc,N<z  
fFiFS\''V  
  class filler ='z4bU  
  { Yb? L:,a(I  
public : zho$g9*  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} ,)beK*Iw  
} ; +>*! 3x+sE  
J&w'0  
1Vi3/JM @  
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: D\CjR6DE  
u+_6V  
"'@>cJ=  
+B#+'  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); o-7,P RmKN  
\YMe&[C:o  
_GF{Duxh  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 +ebmve \+  
appWq}db  
kh5VuXpe  
)/mBq#ZS  
二. 战前分析 CA[3 R  
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。 A.wuB  
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 y c:y}"  
o >Faq+@  
s"-gnW  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); - :~"c@D  
  /* --------------------------------------------- */ MIx,#]C&  
vector < int *> vp( 10 ); K Ml>~r  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); 29tih{ xx  
/* --------------------------------------------- */ 6(=>!+xpRr  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); .tQeOZW'  
/* --------------------------------------------- */ T@P[jtH<d  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); QTLGM-Z  
  /* --------------------------------------------- */ ww#]i&6  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); H$4 4,8,m  
/* --------------------------------------------- */ @Lk!nP  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); SpJIEw  
hztxsvw  
/OtLIM+7~{  
'5; /V  
看了之后,我们可以思考一些问题:  U rL|r.  
1._1, _2是什么? ;'i>^zX`  
显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。 <yg! D21Y  
2._1 = 1是在做什么? B$D7}=|kc  
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。 n~Qo@%Jr  
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。 UY~N4IR8  
t4[<N  
al@Hr*'  
三. 动工 2Sb68hJIE  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: cD JeYduK  
x3tos!Y  
{[:]}m(c  
J2avt  
template < typename T > rZ:-%#Q4  
class assignment ;w(tXcXZ  
  { DU|>zO%  
T value; a,`f`;\7N%  
public : W:S?_JM  
assignment( const T & v) : value(v) {} ]X\p\n'@j  
template < typename T2 > 'MK"*W8QRM  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } 7M,(!*b  
} ; -POsbb>  
<; P40jDL  
PHU$<>  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 0 qp Pz|h  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment /^rJ`M[;  
#Mm1yXNu  
/#-zI#iK  
{NTMvJLm  
  class holder D&-cNxh  
  { HD!2|b ~@  
public :  eo&^~OVT  
template < typename T > A(}D76o_  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const IlfH  
  { 9YEE.=]T  
  return assignment < T > (t); Z3qr2/  
} AQm#a;  
} ; >hv8zHOO:  
?)V|L~/  
<s wfYT!N  
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: kK%@cIXS3  
Qr9@e Q1Pp  
  static holder _1; q5#6PYIq  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 tFvXVfml  
PUbfQg  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); U%V4@iz~\m  
而不用手动写一个函数对象。 FT[of(g^  
opfg %*  
kps}i~Jb  
^`+Kjhht  
四. 问题分析 ?X^.2+]*&  
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。 i#K Y'"P  
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。 ]Il}ymkIZ  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 8/"R&yAh  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 k, >*.Yoh  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 (MzThGJK_  
=k\Qx),Ir  
五. 问题1:一致性 y"Ios:v@-  
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?| %v)+]Ds{  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 {&uN q^Ch  
ap wA  
struct holder F#KUu3;B  
  { WGA"e   
  // p>h}k_s  
  template < typename T > #&,~5  
T &   operator ()( const T & r) const I' 'X\/|  
  { Vi<6i0  
  return (T & )r; ,u S)N6'b6  
} FM,o&0HSd  
} ; '4)4*3z,  
3DOc,}nI~@  
这样的话assignment也必须相应改动: bZ[ay-f6oK  
'b:UafV  
template < typename Left, typename Right > 4Hq6nT/  
class assignment bPA1>p7  
  { mt\pndTy7!  
Left l; fRK=y+gl@  
Right r; Rc(E';uc  
public : 7;@o]9W  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} w~ O)DhC  
template < typename T2 > *hlinQKs  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } 7bL48W<QD  
} ; Q`!<2i;  
zb. ^p X  
同时,holder的operator=也需要改动: \2[sUY<W  
Vo(>K34  
template < typename T > (nAg ~i  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const Jix;!("  
  { ODCv^4}9  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); lS |:4U.  
} @m+FAdA 0  
0,1)Sg*  
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。 UL0n>Wa5  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 iJSyi;l|  
>uR;^B5m  
return l(rhs) = r; tvOyT6]  
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。 %`0*KMO3  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: $g  '4'  
[/Xc},HbMe  
template < typename Tp > 4XNkto  
class constant_t seiE2F[  
  { I<!,_$:  
  const Tp t; L8?;A9pc()  
public : plgiQr #  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} 7VW/v4n  
template < typename T > u& <NBxY  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const C j:  
  { 'tY y_  
  return t; ,~>u<Wc!S  
} Bxk2P<d  
} ; CGs5`a  
4?Qc&e{5  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 }*,z~y}V#  
下面就可以修改holder的operator=了 PJ2m4ulY  
7-MyiCt  
template < typename T > ;aImz*1%t  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const bYwe/sR  
  { DEt;$>tl 5  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); "#]V^Rzxh  
} So]O`RJv  
qb KcI+)47  
同时也要修改assignment的operator() YJ{_%z|U  
ESi-'R&  
template < typename T2 > mhMRY9ahB  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } 4 IXa[xAm  
现在代码看起来就很一致了。 xPMX\aI|l  
b X4]/4%  
六. 问题2:链式操作 lB(P+yY,/'  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 YzYj/,?r  
其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。 /Y8{?  
事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。 }u.1$Y  
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。 B+lnxr0t  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct aj}#~v1  
hD,@>ky  
template < typename T > qhOV>j,d  
struct result_1 =po5Q6@i  
  { +?+iVLr!l}  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; pXf5/u8&  
} ; S<>u  
b ix}#M  
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: SOeRQb'  
ZqfoO!Ta  
template < typename T > zfK3$|  
struct   ref 28O3N;a  
  { ,S-zY\XB  
typedef T & reference; Y 016Xg5  
} ; 1G 63eH)!  
template < typename T > %$=}ePD  
struct   ref < T &> DHh30b$c  
  { ;k8U5=6a  
typedef T & reference; fX}dQN~z  
} ; lQ|i Ws  
U}SN#[*  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: E[tEW0ub  
#$v,.Yk  
template < typename T > o_?A^u  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const >qci $  
  { 6mC% zXR5  
  return l(t) = r(t); V?4G~~F  
} V#\iO  
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。 g42f*~l  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 aKw7m= {  
_}Ec[c  
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 gkld}t*U  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: m ?jF:] ^  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 E\XD~  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 !\|L(Paf  
最后的布局是: v}&J*}_XZ  
                Add 7r$'2">K(  
              /   \ <26Jif:  
            Divide   5 leO..M  
            /   \ U&L?IT=x  
          _1     3 ;"+]bne~  
似乎一切都解决了?不。 rB.LG'GG]  
你可以想象一下一个完整的Lambda库,它必然能够重载C++几乎所有的操作符。假设其重载了10个操作符,那么至少会有10个代表这些操作符的functor类。大体上来讲,每一种操作符所对应的functor都应当能够由链式操作产生别的任意一种操作符所对应的functor。(例如:*_1 = 2既是由operator*的functor产生operator=的functor)。可想而知这样一共能产生10*10=100种产生方式。这是对编码的一个大挑战。 W(jP??up  
如何简化这个问题呢?我们不妨假定,任意一种操作符的functor,都能够产生任意一种操作符的functor,这样,每一种操作符的functor都拥有一样的产生方案。如果某种转换确实是不合法的(例如:A/B=C无论如何也不可能合法),那么在试图产生新functor的时候会出现编译错误。幸好C++的模版是如果不使用就不编译的,因此这种编译错误不会干扰到正常的使用,这正是我们所要的。 eG%Q 3h  
OK,我们的方法呼之欲出了。既然所有的functor都具有一样的产生方案,那么不如大家都不要实现,等到最后统一的在所有的functor里面加上这么一系列的产生代码吧。例如,如果要添加从某functor XXX到operator=的functor的产生代码: e*pYlm  
dPyZzMes=  
template < typename Right > G$CI~0Se:  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const 7hl,dtn7  
Right & rt) const ' O d_:]  
  { we2D!Ywr  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); c8M'/{4rH  
} )X5en=[)O  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 Schvwlm~i  
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。 j/w*2+&v  
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。 lU%L  
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。 laGIu0s {  
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。 _A=Pr _kN  
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? !KmSLr7xU  
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: !T1)tGrH  
I 2*\J)|f  
template < class Action > |gM@}!DL  
class picker : public Action ]VHO'z\m  
  { .{66q#.  
public : ,B$m8wlI|  
picker( const Action & act) : Action(act) {} L=<{tzTc  
  // all the operator overloaded h}f l:J1C  
} ; h0Ilxa   
{{Z3M>Q  
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。 dS~#Lzm  
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: o;7_*=i  
5)<}a&;{  
template < typename Right > {%XDr,myd  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const Z)RV6@(  
  { dnstm@0k  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);  ~ A4_  
} 992cy2,Fb  
afj[HJbY  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > y<*/\]t9L[  
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。 rT28q .  
+<\.z*  
template < typename T >   struct picker_maker uz[5h0c  
  { mNnt9F3Eq  
typedef picker < constant_t < T >   > result; d9yfSZ  
} ; h . R bdG  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > =aJb}X  
  { -aF\ u[b  
typedef picker < T > result; B&4NdL/  
} ; 9xIz[`)i.  
/\|Behif  
下面总的结构就有了: l|'{Cb   
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。 1g bqHxWI  
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。 0v'FE35~s  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 |(O _K(  
至此链式操作完美实现。 fv?vfI+m  
GJbU1k]  
tU, >EbwO  
七. 问题3 9{XC9 \~  
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。 pTIE.:g(  
q5u"v  
template < typename T1, typename T2 > ahqsbNu1  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const @#KZ2^  
  { ~91) DNaE  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); XonI   
} B3-;]6  
Tq`rc"&7u  
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: !%Qm{R  
&kNJ s{  
template < typename T1, typename T2 > :/941?%M  
struct result_2 E6mwvrm8  
  { w} 1~  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; gDBdaxR<  
} ; 9 M!J7 W  
Qlgii_?#@  
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? $ru()/pI)z  
这个差事就留给了holder自己。 fKjUEMRK  
    oJbMUEQQq  
,]qTJ`J  
template < int Order > gQ~X;'  
class holder; :;u?TFCRx  
template <> 89X`U)Ws  
class holder < 1 > Y> f 6  
  { C6cEt5  
public : BaUcmF2Q  
template < typename T > S6bW?8`  
  struct result_1 ?Z[`sm  
  { >{huaN B  
  typedef T & result; ew{(@p+$  
} ; B0#JX MX9  
template < typename T1, typename T2 > 6N {|;R@2  
  struct result_2 6 s1lf!  
  { pv9Z-WCix$  
  typedef T1 & result; {t1 ;icu  
} ; y7WO:X&  
template < typename T > Aq:1  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const `UDB9Ca  
  { D4e!A@LJ  
  return (T & )r; tp3]?@0  
} f=/IwMpn  
template < typename T1, typename T2 > yPhTCr5pK  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const U5x&? n<  
  { x=~$ik++  
  return (T1 & )r1; ,ThN/GkSC  
} ;u "BCW  
} ; G>yTv`-  
Uc<j{U ,  
template <> XAF*jevr  
class holder < 2 > qH1&tW$  
  { 0.}WZAYy~  
public : p&|:,|jo5  
template < typename T > ytg' {)  
  struct result_1 JXA!l ?%  
  { !<2%N3l  
  typedef T & result; Mp`2[S@$  
} ; Wz]ny3K[.  
template < typename T1, typename T2 > 89 6oz>  
  struct result_2 `;vJ\$-<  
  { u >W:SM  
  typedef T2 & result; / >q?H)6  
} ; 1so9w89  
template < typename T > ;+-Dg3  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const 6o4Bf| E]  
  { 5h6c W  
  return (T & )r; yE4X6  
} m/(f?M l  
template < typename T1, typename T2 > o@!Uds0  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const EmO{lCENk  
  { Y3RaR 9  
  return (T2 & )r2; W+&<C#1|]  
} 0v/}W(  
} ; z1R_a=7  
PH]/*LEj  
/3pvq%i  
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> >。 jj$D6f/mOG  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: ] 3UlF'{  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: AYnk.H-v  
XV|u!'Ey  
return l(i, j) = r(i, j); (_aM26s  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) gJUawK  
*t3uj  
  return ( int & )i; ^< o"3?  
  return ( int & )j; mv;;0xH  
最后执行i = j; y6C3u5`  
可见,参数被正确的选择了。 'l7ey3B%  
4gkaCk{]  
U.,_zEbx,  
^vA"3Ixb!  
$>csm  
八. 中期总结 }> pNf  
目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事: luj UEHzp  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 7j22KQ|EX^  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 Z\9DtvV  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor gfY1:0  
BhcTPQsW  
PZjK6]N\  
9nrmz>es|-  
td"D&1eQ@  
EO: VH  
九. 简化 8,DY0PGP  
很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。 zOfMKrRG  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 H0P:t(<Gt  
首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种: gXP)YN  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 gf\F%VmSN  
  +-*/&|^等 FT$Z8  
2. 返回引用。 7i@vj7K  
  =,各种复合赋值等 Z| f~   
3. 返回固定类型。 '1r<g\ l  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) +IkL=/';#  
4. 原样返回。 &u}]3E'-k  
  operator, :*6#(MX  
5. 返回解引用的类型。 ,u&K(Z%  
  operator*(单目) |Y")$pjz  
6. 返回地址。 W8><  
  operator&(单目) 6PyODW;R/5  
7. 下表访问返回类型。 P1>?crw  
  operator[] &4R -5i2a  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 ]QJWqY  
  operator<<和operator>> (G<fvl!~  
1@"os[ 9  
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。 }3DZ`8u  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: dtDT^~  
zHu w[  
template < typename Left > 5dXDL~/2p  
struct value_return j : $Ruy  
  { 4!k 0  
template < typename T > .s8u?1b  
  struct result_1 &o]ic(74c?  
  { &s>E~M0+J  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; ?Tr\r1s]  
} ; pHKGK7 S-  
(S)jV 0  
template < typename T1, typename T2 > (ibj~g?U,  
  struct result_2 ]r\d 5  
  { T_NN.Ol   
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; qvN`46c  
} ; H b}(.`  
} ; T}r}uw`  
z1vSt[s  
Y-fDYMm  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait Y4j%K~ls Y  
Yj'/ p  
下面我们来剥离functor中的operator() hvo7T@*'  
首先operator里面的代码全是下面的形式: yZyB.wT  
oH>G3n|U^  
return l(t) op r(t) _p^&]eQ+k#  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) agUdPl$e\  
return op l(t) ,JONc9  
return op l(t1, t2) 3U!#rz"  
return l(t) op (\o &Gl  
return l(t1, t2) op <#%kmYSL  
return l(t)[r(t)] f C_H0h3  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] H5X.CcI&}  
r t\eze_5A  
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: "Iu Pg=|#  
单目: return f(l(t), r(t)); 8d|#W  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); +txHj(Y`  
双目: return f(l(t)); U%u%_{-  
return f(l(t1, t2)); >V|KS(}s  
下面就是f的实现,以operator/为例 y??^[ sB  
^"!)p2=  
struct meta_divide ;9"6g=q  
  { t=BXuFiu  
template < typename T1, typename T2 > :9Mqwgk,;3  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) -*AUCns#  
  { }F=lG-x  
  return t1 / t2; .h=H?Hr(V]  
} W)p?cK`  
} ; <4,LTB]9-  
g7@.Fa.u'!  
这个工作可以让宏来做: gl>%ADOB@  
;{:bq`56f  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ f*E#E=j  
template < typename T1, typename T2 > \ gt|:K)[,6  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; YX{c06BHs  
以后可以直接用 E*G {V j  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) ]3&BLq  
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 /P koqA,  
(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。。。) fj:q_P67o  
D\-D ~G]x  
>#EOCo  
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 ['JIMcD  
c6~<vV'}  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > 1Q6~O2a  
class unary_op : public Rettype ||^+(  
  { 7?W1i{(  
    Left l; KbM1b  
public : u.9syr  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} "*JyNwf  
i=AQ1X\s  
template < typename T > a*bAf'=  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const Su*f`~G];  
      { >NMq^J'/  
      return FuncType::execute(l(t)); JSu+/rI1  
    } z( ^ r  
8/BWe ;4  
    template < typename T1, typename T2 > D5$| vv1  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 'Fr"96C$  
      { PCs`aVZ  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); l,@rB+u  
    } #Zj3SfU~`  
} ; .ovG_O  
"?r_A*U  
\?~cJMN  
同样还可以申明一个binary_op n1PV/ Z  
AEE&{ _[S  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > }zy h!  
class binary_op : public Rettype t*(buAx  
  { aM!%EaT  
    Left l; BVe c  
Right r; Pt\GVWi_t  
public : HMl M!Xk?  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} H}PZJf_E  
nk.j7tu  
template < typename T > FfpP<(4  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const eiJ~1H X)  
      { {jOV8SVL  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); GFfZ TA  
    } 3fd?xhWbN  
<}('w/  
    template < typename T1, typename T2 > b/6!>qMMk%  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const #iVr @|,  
      { ePscSMx&  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); v0u, :eZ4  
    } .~7:o.BE`n  
} ; Rg\D-F6:  
|}D5q| d@n  
v]c+|nRs  
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 I08W I u  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 u`Abko<D  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) ':#DROe!  
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。 :)DvZxHE@  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! ZIs=%6""&  
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。。。 Apbgm[m|{  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 kj/v$m  
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) >bbvQb +j  
下面是修改过的unary_op P&5kO;ia  
Yx':~  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > nNpXkI:  
class unary_op 't n-o  
  { 3e ?J#;  
Left l; g66x;2Q  
  EWK?vs  
public : P\{ }yd  
&h'NC%"v  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} M~P h/  
5nS}h76mZ  
template < typename T > H{ I,m-  
  struct result_1 sj8lvIY5  
  { dLtmG:II  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; M@<r8M]G  
} ; bBgyLyg  
{4YD_$4W  
template < typename T1, typename T2 > G0b##-.'^  
  struct result_2 ,iMdv+  
  { p@[n(?duC.  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; K8 Hj)$E61  
} ; #8r1<`']!  
pIl[)%F  
template < typename T1, typename T2 > ]6@6g>f?  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const a3c43!J?M  
  { 9O|k|FD  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); mu$rG3M  
} (7w95xI  
K:54`UJ  
template < typename T > v(~EO(n.  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const rp,Us#>6  
  { |u_fVQj  
  return OpClass::execute(lt(t)); d5#z\E??  
} XVzsqi*Z  
CG] /.  
} ; K8{ef  
ui<Mnm_T;d  
y1#*c$ O  
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 sGO+O$J  
好啦,现在才真正完美了。 >oL| nwn  
现在在picker里面就可以这么添加了: F!zGk(Pu  
=k##*%  
template < typename Right > {Lugdf'  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const ?eDZ-u9)  
  { rAh|r}R  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); ,*Wp$  
} %hi]oz  
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。 &?Z<"+B8S  
<6.?:Jj  
4P}d/w?'KL  
y/;DA=  
dZuPR  
十. bind ~WKWx.ul  
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。 Q& S 7_  
先来分析一下一段例子 ]e(\<R6Gf  
g5lK&-yu]  
lY[\eQ 1:  
int foo( int x, int y) { return x - y;} 2[i(XG{/  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 (&Mv!6]  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 K)GpQ|4:<  
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。 ?^WX] SAl  
我们来写个简单的。 5V8`-yO9  
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~U5xM^s  
对于函数对象类的版本: OlX#1W]  
 TUq ,  
template < typename Func > e, }{$HStZ  
struct functor_trait X/FRe[R  
  { G6pR?K+  
typedef typename Func::result_type result_type; aj]pN,g@N  
} ; A9y@v{txN  
对于无参数函数的版本: \ 0.!al0  
't+'rG6x  
template < typename Ret > =Y*zF>#lP  
struct functor_trait < Ret ( * )() > =\)76xC20  
  { \?[m%$A  
typedef Ret result_type; i4lB ]k  
} ; &n]]OPo  
对于单参数函数的版本: g=jB'h?  
<vd}oiB@  
template < typename Ret, typename V1 > 85BB{ T;  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > }c=YiH,o  
  { EpK7VW  
typedef Ret result_type; ]0=THq\H  
} ; sN ZOm$  
对于双参数函数的版本: R0e!b+MZ.  
C:z7R" yj  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > .p%V]Ka  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > O)c3Lm-w  
  { o.wXaS8  
typedef Ret result_type; z`sW5K(A  
} ; f('##pND@  
等等。。。 BO0Y#fs  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy ~^>g<YR[  
(dP9`Na]  
template < typename Func > 2XyC;RWJ%  
struct func_return DI[  
  { rge s`&0  
template < typename T > %' eaW  
  struct result_1 /4$ c-k  
  { 1w#vy1m J  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; Y4N)yMSl"  
} ; ekd;sEO  
#M<u^$Jz  
template < typename T1, typename T2 > !}q@O-}j  
  struct result_2 AmK g;9LS  
  { 7-mo\jw<  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; {BZ0x2  
} ; rBZ00}  
} ; vy5I#q(k  
~*L@|?  
l"%WXi"X  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 99~ZZG  
xP &@|Ag  
template < typename Func, typename aPicker > W?0u_F  
class binder_1 Hk?E0.  
  { -Fc 9mv(H  
Func fn; kfq<M7y  
aPicker pk; o3HS|  
public : %>t4ib_8  
JqtOoR  
template < typename T > 4F+G;'JV  
  struct result_1 i}@5<&J  
  { =Ds&ArG  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; ~zDFL15w  
} ; ;Bat--K7+  
[Vj|fy4  
template < typename T1, typename T2 > SDO~g~NTp  
  struct result_2 LG'1^W{a  
  { R^rA.7T  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; ]0g1P-&,U  
} ; N@8tf@BT   
^9XAWj"  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} 2ZKy7p0/  
:-~x~ah-  
template < typename T > c[EG cY={  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const l#a*w  
  { Pz-=Eq  
  return fn(pk(t)); #!4`t]E<  
} Mm%b8#Fe!  
template < typename T1, typename T2 > ]#dZLm_  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const q,]57s  
  { 29NP!W /g  
  return fn(pk(t1, t2)); \oO &c  
} MJ.Kor  
} ; Yy_mX}\x  
:s|xa u=  
6+Y@dJnPT  
一目了然不是么? EI@ep~  
最后实现bind bj FND]p?w  
$B`bsJ  
)T@+"Pw8t  
template < typename Func, typename aPicker > \p\rPf Y{>  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) dq3"L!0u  
  { aW b5w  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); /_r{7Gq.  
} >k(AQW5?  
y|Y hDO  
2个以上参数的bind可以同理实现。 =GLMdhD]  
另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。 s_76)7  
I2C1mV  
十一. phoenix l6!a?C[2T  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: r`C t/]c  
XNkQ0o0  
for_each(v.begin(), v.end(), 7` t,   
( >IHf5})R  
do_ 0!`!I0  
[ eb<' >a  
  cout << _1 <<   " , " s$VLVT*6  
] op|x~Thf  
.while_( -- _1), Do;rY\sY  
cout << var( " \n " ) fwaM;YN_  
) ,tuZ_"?M  
); -ha[xM05  
;^P0+d^5C  
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: %xt\|Lt  
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 #K/#-S  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 Y'o.`':\~  
那么我们就照着这个思路来实现吧: iD2>-yf  
(rSBzM]H  
6dYUMqQ  
template < typename Cond, typename Actor > @m"P_1`*  
class do_while r5&?-G  
  { ="]y^&(L(  
Cond cd; 9R4q^tGR\  
Actor act; .vXe}%  
public : 2|LkCu)~,"  
template < typename T > y#5;wb<1  
  struct result_1 t8-LPq  
  { eXMl3Lxf  
  typedef int result_type; C-ipxL"r  
} ; 9wv 7 HD|  
; J8 25CE  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} /ee4 v!  
5VW*h  
template < typename T > P87qUC  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 6Q9S~YYq  
  { Q |^c5  
  do b=Y3O  
    { )nUTux0K\  
  act(t); GK:pt8=  
  } U`ELd:  
  while (cd(t)); D~%h3HM  
  return   0 ; pw1&WP&?3  
} WG3 .qLH%  
} ; g [+_T{  
xr-v"-  
j es[a  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). cGe-|>:  
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。 JU0|pstf  
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。 )L:p.E  
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。 `Yc>I!iN  
下面就是产生这个functor的类: X !l#1  
4gK_' b6"  
04R-}  
template < typename Actor > aD8r:S\  
class do_while_actor x)o`w"]al  
  { ,]-A~^|  
Actor act; G G[$-  
public : MM4Eq>F/  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} =k22f`8ew  
8VZLwhj  
template < typename Cond > O PVc T  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; XRR`GBI  
} ; X7& ^"|:  
p*(]8pDC  
V .VV:`S  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 Fs)m;C  
最后,是那个do_ .=4k'99,  
v"G)G)*z  
d/`Q,Vl  
class do_while_invoker UI.>BZ6}  
  { yTL<S'  
public : XvspE}~y  
template < typename Actor > eLAhfG  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const ~eHu +pv  
  { Se %"C&  
  return do_while_actor < Actor > (act); ZtqN8$[6n  
} N b@zn0A(;  
} do_; %QrpFE5 V5  
>R}p*=J  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? 9q !./)  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 xBi``x2eY  
最后来说说怎么处理break和continue ]pP [0 S  
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。 yjxv D  
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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