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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda p[ &b@U#  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 =WHI/|&  
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, Km,%p@`m  
q0DRT4K  
[RY Rt/?Q  
=K_&@|f+B  
  class filler |*DkriYY  
  { lF t^dl^  
public : ?C- ju8]|  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} U1(cBY  
} ; `X)A$lLr  
[b_qC'K[  
1 e]D=2y  
这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决: Z;,G:@,  
0 vYG#S  
|>OBpb  
x4(8 =&Z  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); ^C92R"*Qu  
fz A Fn$[  
y` {|D*  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 bDm7$ (  
F`GXho[  
%'X~9Pvi  
:K5?&kT  
二. 战前分析 wWSo+40  
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。 1xu~@v 60  
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 1wm`a  
^!x! F  
81C;D`!K  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); M6bM`wHH>  
  /* --------------------------------------------- */ '1(6@5tyWk  
vector < int *> vp( 10 ); CRD=7\0(D+  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); Ql%B=vgKL  
/* --------------------------------------------- */ "vg.{  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); jgS3#  
/* --------------------------------------------- */ z~==7:Os  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); D/JSIDd  
  /* --------------------------------------------- */ }+Q4s]  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); 3=^)=yOd  
/* --------------------------------------------- */ C"$~w3A k  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); ;mRZ_^V;  
oe|8  
Xk/iyp/  
~y?Nn8+&f  
看了之后,我们可以思考一些问题: #oR`_Dm)P  
1._1, _2是什么? \XYidj  
显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。 g"k4Z  
2._1 = 1是在做什么? 2r ;h">  
既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。 a 9{:ot8,  
Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。 _aBy>=2c$  
u! &T}i:  
RRpY%-8M  
三. 动工 \yZVn6GVr  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: hlZ{bO 'f  
IC(:RtJ  
H  XFY  
jm@,Ihz=wI  
template < typename T > ];"40/X  
class assignment ecQ{ePoU  
  { r d-yqdJ  
T value; R\XS5HOE(  
public : P3n#s2o6y  
assignment( const T & v) : value(v) {} "}#%h&,  
template < typename T2 > \*'@F+  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } Kn<+Au_]L  
} ; a DXaQ  
O!^ >YvOh  
@}:E{J#g  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 ?qi~8.<w  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment K~2sX>l  
S3i p?9  
#oFyi @U  
9bM kP2w>  
  class holder 4c95G^dZ  
  { \uZ|2WG`  
public : 8|<</v8i  
template < typename T > =[&+R9s  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const 6)*B%$?x  
  { o ABrhK  
  return assignment < T > (t); _)~1'tCs}h  
} F'sX ^/;  
} ; ]uMZvAjb  
dP +wcl4  
U#]J5'i  
由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上: ,|3_@tUl  
?o$ t{AQ  
  static holder _1; WJu(,zM?G  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 /d,u"_=l  
!LM`2|3$  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); 4hLk+z<n  
而不用手动写一个函数对象。 @/ |g|4  
<#4""FO*  
4}k@p>5v'  
y`L.#5T  
四. 问题分析 hc[J,yG  
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。 }Hq3]LVE  
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。 Ez"*',(  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 Y]KHCY  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 `e~i<Pi  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 n6.Z{Q'b  
ZS wuEX  
五. 问题1:一致性 F'OO{nF  
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?| o $W@@aM  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 5>+@.hPX  
TfT^.p*  
struct holder r~YBj>}  
  { }$ySZa9  
  // 4H%#Sn#L^!  
  template < typename T > f<iK%  
T &   operator ()( const T & r) const &M<"Fmn  
  { TWGn: mi  
  return (T & )r; ~3M8"}X;L  
} {6GX ?aw'  
} ; 7M7Lj0Y)L  
8/(}Wet  
这样的话assignment也必须相应改动: ]u!s-=3s  
ZJU %&@  
template < typename Left, typename Right > yo->mD  
class assignment *$|f9jVh  
  { DbLo{mFEIj  
Left l; bGL}nPo  
Right r; R!QR@*N  
public : H"(#Tp ZTE  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} M!5=3>Z  
template < typename T2 > X-fWdoN @-  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } 8s2y!pn7Q  
} ; U5wh( vi  
ymqv@Byi8A  
同时,holder的operator=也需要改动: %K')_NS@  
n44 T4q  
template < typename T > Yj>4*C9  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const a>W++8t1 ;  
  { ,b -  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); Anu:  
} fdX|t "oz  
][tR=Y#&y5  
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。 B>>_t2IU  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 `|>]P"9yp  
dm[cl~[ Q  
return l(rhs) = r; b@8z+,_  
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。 R:&y@/JY8[  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: ]xMZo){[|  
z9 Ch %A{  
template < typename Tp > ^h2+""  
class constant_t 3^% 2,  
  { 2wB *c9~  
  const Tp t; %L- qAI&V  
public : p7-\a1P3  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} FXDB> }8  
template < typename T > Qs za,09  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const Y:O|6%00Y  
  { & [@)Er=  
  return t; %LP4RZ  
} }A@:JR+|  
} ; W)bSLD   
j3;W-c`5  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 &U?4e'N)T  
下面就可以修改holder的operator=了 b way+lh  
@@U  
template < typename T > f~\H|E8(  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const w^ z ftm  
  { :%J;[bS+  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); r>ed/<_>m;  
} 9v`sSTlSd  
$;G<!]& s  
同时也要修改assignment的operator() He'VqUw_  
5NUaXQ  
template < typename T2 > |yO%w#  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } /eH37H  
现在代码看起来就很一致了。 B E8_.>  
4]tg!ks  
六. 问题2:链式操作 wU!-sf;]y  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 BXU0f%"8U  
其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。 EK=0oy[  
事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。 (?8i^T?WP=  
比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。 yUJ#LDW  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct EC8Z. Uu  
8)?&eE'  
template < typename T > LH_H yP_  
struct result_1 r'#!w3*Cy  
  { u28$V]  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; \3^V-/SJf  
} ; aV|V C $  
cL*oO@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: 9#P~cW?  
y7:f^4  
template < typename T > K/Yeh<_&  
struct   ref ![ce }  
  { R|8L'H+1x  
typedef T & reference; 467"pqT  
} ; (0Br`%!F  
template < typename T > )#M$ov  
struct   ref < T &> )#i"hnYpQ  
  { %i3[x.M  
typedef T & reference; %.f%Q?P  
} ; X$ \CC18  
mxF+Fp~  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: J5Zz*'av'  
%G 2g @2  
template < typename T > [<U=)!Swg  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const y `FZ 0FI  
  { Q njK<}M9  
  return l(t) = r(t); W[DoQ @q  
} 1aS:bFi`  
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。 nlhv  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 WgR%mm^  
@OT$* Qh  
有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么 >Tl/3{V  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: @d~]3T  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 :Ob^b3<t  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 u9v,B$ S  
最后的布局是: +J C"@  
                Add '@+q_v@Jl  
              /   \ 9-{+U,3)  
            Divide   5 d9S?dx  
            /   \ w=(dJ(7gu  
          _1     3 BNjMq  
似乎一切都解决了?不。 H.XyNtJ  
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。 "}1cQ|0a  
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。 OqMdm~4B!j  
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: /KC^x= Xv:  
BNE:,I*&  
template < typename Right > s?m_zJh  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const C4ktCN  
Right & rt) const 4Ol1T(J#  
  { Hs8JJGXWB  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); 3=oxT6"k  
} fA<os+*9i  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 =J)-#|eZG  
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。 SC%HHu\l  
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。 hM!g6\ w  
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。 /~WBqcl  
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。 z7XI`MZN^  
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? oXh t$Q  
正解,让picker做基类确实不是一个好主意。反过来,让picker继承functor却是一个不错的方法。下面是picker的声明: ~Azj Y8  
Ig?9"{9p  
template < class Action > *a\x!c"  
class picker : public Action bXOM=T  
  { eP:\\; ;  
public : q1L>nvE  
picker( const Action & act) : Action(act) {} g|| q 3  
  // all the operator overloaded hNYO+LrI)  
} ; ;:oJFI#;  
<5j%!6zo  
Picker<T>继承自T,唯一的作用就是给T添加上了各种操作符的重载函数。 Ws0)B8y,|  
现在所有参与行动的functor都要套上一层picker, _1被声明为 picker<holder>, 并且holder中所重载的操作符除了operator()之外全部被移到了picker内。而picker中的操作符重载的返回的functor也必须套上一个picker: !mqIq} h  
 U&  
template < typename Right > ._j?1Fw`  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const |P& \C8h  
  { G#`  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); <>$CYTb  
} gV9bt ~  
cy? #LS  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > `?[,1   
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。 q'y< UyT6  
J9tV|0  
template < typename T >   struct picker_maker A9]& w  
  { \}n_Sk  
typedef picker < constant_t < T >   > result; J Bq6Qg  
} ; 'J0I$-QYk  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > XPdqE`w=$p  
  { CF-tod  
typedef picker < T > result; l?_Fy_fBt  
} ; 2{BS `f  
7D>_<)%d=  
下面总的结构就有了: s{7bu|0  
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。 <6;@@  
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。 #b)`as?!1  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 |N6.:K[`  
至此链式操作完美实现。  `5(F'o  
iT| 7**+3  
sd B(sbSF  
七. 问题3 S?JGg.)  
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。 vN_ 8qzWk  
*fj]L?,  
template < typename T1, typename T2 > YZ:C9:S6X  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const m}D;=>2$  
  { Q;z!]hjBM  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); {0a\<l  
} Vh=U/{Rp1  
4,R"(ej  
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: *CQZ6&^  
xj8z*fC;  
template < typename T1, typename T2 > ^jRX6  
struct result_2 ` s+kYWg'Z  
  { j$ lf>.[I  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; WPpO(@sn  
} ; f<rn't{  
Q1yXdw  
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? | X#!5u  
这个差事就留给了holder自己。 stW G`>X  
    {fV$\^c  
0k5uqGLXe  
template < int Order > \JR^uJ{Y  
class holder; 4:**d[|1  
template <> e9/Mjq\  
class holder < 1 >  tKh  
  { %;u"2L0@  
public :  W{Z 7=  
template < typename T > W?kJ+1"(  
  struct result_1 1k)pJzsc  
  { bd}[X'4d  
  typedef T & result; q=`n3+N_H~  
} ; #rr!A pJ  
template < typename T1, typename T2 > 0J466H_d{  
  struct result_2 nnT#S  
  { +%klS `_  
  typedef T1 & result; I7=A!C"  
} ; ="vg/@.>i  
template < typename T > E>5p7=Or;"  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const |dqESl,2  
  { 1 \aTA,  
  return (T & )r; dXM8iP  
} 1/;E8{  
template < typename T1, typename T2 > ;34p [RT  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const yVXVHCB  
  { y4IQa.F  
  return (T1 & )r1; j6k"%QHf  
} uH'?Ikx"  
} ; 8L_OH  
S|@/"?DC  
template <> N`?/kubD  
class holder < 2 > 0T(+z)Ki  
  { 3>MILEY^  
public : ,3-^EfccW  
template < typename T > @b.,pwZF  
  struct result_1 4]p#9`j  
  { ,:'JJZg@  
  typedef T & result; ?ILjt?X8  
} ; nsVLgTbx  
template < typename T1, typename T2 > jC}HNiM78  
  struct result_2 E11C@%  
  { |=,jom  
  typedef T2 & result; (5th   
} ; MXEI/mDYK  
template < typename T > I 2OQ  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const `T1bY9O.  
  { =6=:OId  
  return (T & )r; 's5rl  
} ~QPTs1Vk8  
template < typename T1, typename T2 > B B69U  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const gdqBT]j  
  { ]yqE6Lf9  
  return (T2 & )r2; BaIuOZ@,  
} s]kzXzRC?  
} ; c[ 0`8s!  
P,-5af*;  
8>x' . 8  
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> >。 L1g0Dd\Ox  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: bE2O[B  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: I"3C/ pU2  
6H  U*,  
return l(i, j) = r(i, j); ZADMtsk  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) ZS]Z0iZv9  
a:HN#P)12  
  return ( int & )i; ]W2#8:i  
  return ( int & )j; aL90:,V  
最后执行i = j; >D~8iuy]8.  
可见,参数被正确的选择了。 |%F4`gz8KP  
7D:rq 8$\  
0pEM0M  
(&v|,.c^)1  
ly6zz|c5  
八. 中期总结 <BZC5b6  
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: MY c&  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 (F.w?f4B3  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 #<e D  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor ceCO*m~  
qS!N\p~>  
zG9D Ph  
=VZ_';b h  
e?+-~]0  
m$v >r\*X  
九. 简化 \>lA2^E f  
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。 yOKzw~;0%  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 zP2X}VLMo  
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: zYY]+)k?  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 G?XA",AC  
  +-*/&|^等 Mb\(52`)Q  
2. 返回引用。 <Y1 Plc  
  =,各种复合赋值等 GtZ.' ?-  
3. 返回固定类型。 cYC^;,C &|  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) } -;)G~h/"  
4. 原样返回。 4Nt4(3Kf  
  operator, es#6/  
5. 返回解引用的类型。 7'i{JPm  
  operator*(单目) z,SI  
6. 返回地址。 2; ,8 u  
  operator&(单目) &}2@pu[S?7  
7. 下表访问返回类型。 >,3uu}s  
  operator[] to&,d`k=-  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 o}/|"(K  
  operator<<和operator>> Ma$~B0!;s  
l*&N<Yu  
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。 "qR, V9\  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: Kn@#5MC rU  
2=8PA/  
template < typename Left > Q25VG5 G  
struct value_return u)o-H!a  
  { KZZY9  
template < typename T > lA/-fUA  
  struct result_1 vBF9!6X.  
  { e_KfnPY   
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; `\\s%}vZ*T  
} ; N5sVRL"7  
GxG~J4  
template < typename T1, typename T2 > Tjrb.+cua  
  struct result_2 G&1bhi52  
  { "uIaKb  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; '&Y_,-i  
} ; Fc\]*  
} ; FE,mUpHIR  
?jlz:Z4  
E JuTv%Y8  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait <y^_&9  
@/^mFqr2  
下面我们来剥离functor中的operator() zN]%p>,)HB  
首先operator里面的代码全是下面的形式: _[Imwu}  
a4 N f\7  
return l(t) op r(t) ][?J8F  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) F5/,S   
return op l(t) ; xp-MK  
return op l(t1, t2) ZnI15bsDx  
return l(t) op id5`YA$  
return l(t1, t2) op gz[3xH~  
return l(t)[r(t)] _\tv ${  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] (,QWK08  
!\BZ_guz  
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: YJ"D"QD  
单目: return f(l(t), r(t)); j"h/v7~  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); [*zg? ur  
双目: return f(l(t)); $;q }j vo  
return f(l(t1, t2)); Y01! D"{\  
下面就是f的实现,以operator/为例 e]88 4FP  
o#f"wQH;p  
struct meta_divide pUqC88*j  
  { LAxN?ok9gD  
template < typename T1, typename T2 > OQ?N_zs,  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) &5b 3k[K"  
  { msfE;  
  return t1 / t2; J({D~  
} 0]c&K  
} ; ll X `  
r W[;3yMf  
这个工作可以让宏来做: `DgK$QM  
C2v_] ,]  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ !aF~5P7%  
template < typename T1, typename T2 > \ V27RK-.N!  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; S}%z0g<  
以后可以直接用 +c<iVc|  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) +@3+WD  
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 %wOkp`1-  
(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。。。) b1 w@toc  
1s=Q~*f~d  
!KK`+ 9/  
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 Y 2ANt w@  
I)FFh%m<}a  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > ur'<8pDb$  
class unary_op : public Rettype Kh$"5dy  
  { #Iz)Mu  
    Left l; J}xM+l7uY  
public : {E Ay~lo  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} eZT8gKbjJ)  
1a{3k#}  
template < typename T > &Z]}rn  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const Z@+nkTJ9&t  
      { <YFDS;b|  
      return FuncType::execute(l(t)); ,*6K3/kW  
    } l|gi2~ %Y  
mXyP;k  
    template < typename T1, typename T2 > ;i6~iLY  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const \M\7k5$  
      { [C6ba{9 B  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); n Ab~  
    } ?}s;,_GH  
} ; MBA?, |9Q#  
5>f"  
ZJBb% d1;  
同样还可以申明一个binary_op tjXg  
ktTP~7UVi  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > xE?KJ  
class binary_op : public Rettype zs#-E_^%M  
  { e3;D1@  
    Left l; \Yr*x7!  
Right r; xo'!$a}I2  
public : |@JTSz*Or  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} x0Loid\f  
lF!PiL  
template < typename T > vNs%e/~vj  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const <<MpeMi  
      { gp`@dn';  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); mk1R~4v  
    } m1%rm-M  
Yt(FSb31H  
    template < typename T1, typename T2 > E! NtD).=S  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const *FC8=U2\X  
      { C 6 \  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); C][hH?.  
    } Y%"$v0D  
} ; bOr11?  
)9yQ C  
6J,h}S  
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 a pa&'%7  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 iLSUz j`  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) <7J3tn B  
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。 2w7$"N  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! 3/n?g7B  
如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。 ?Xypn#OPt  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 Y`ip. Nx  
这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan) Bzwll  
下面是修改过的unary_op \T_ZcV  
f~mwDkf?L  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > 6P _+:Mf  
class unary_op :P_h_Tizv  
  { 8+oc4~!A@n  
Left l; 7w) 8s  
  Ljz)%y[s  
public : 2T2<I/")O  
G^)]FwTs  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} (v/L   
,Lp"Ia  
template < typename T > }VJ>}i*  
  struct result_1 ,g7O   
  { (]'wQ4iQ  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; tB>!1}v  
} ; z]8Mv(eL  
JE9v+a{7  
template < typename T1, typename T2 > ZNw|5u^N  
  struct result_2 )m7%cyfC  
  { D|ze0A@  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; o!UB x<4  
} ; /(s |'"6  
Q"FN"uQ}x  
template < typename T1, typename T2 > -"nkC  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ZzE(S  
  { wd*B3  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); 9y6u&!PZ\  
} LD[\eJ _  
qLL rR,:  
template < typename T >  <Y"RsW9  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const F(`|-E"E;  
  { np^&cY]  
  return OpClass::execute(lt(t)); +&G(AW  
} |"LHo  H  
fU$Jh/#":  
} ; P I"KY@>H  
3 twA5)v  
zS;ruK%2  
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 k)>H=?mI  
好啦,现在才真正完美了。 'Jf LTG.  
现在在picker里面就可以这么添加了: 85&7WAco"B  
;?HP/dZLz  
template < typename Right > _?"y1 L.  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const X:Z3R0  
  { p)B /(%  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); J(#6Cld`c  
} G;cC!x<  
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。 O"~[njwkE  
MS""-zn<  
%^lD  
Gf.ywqE$Y$  
72~L  ?  
十. bind F*U(Wl=  
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。 }b54O\,  
先来分析一下一段例子 ~|=D.}#$  
Q9OCf"n$  
B`eK_'7t  
int foo( int x, int y) { return x - y;} cL#-vW<s3  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 *RS/`a;,  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 Fya*[)HBo  
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。 A;rk4)lij  
我们来写个简单的。 $BehU  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: c9Et Uv~  
对于函数对象类的版本: _$$.5?4  
}w4OCN\1  
template < typename Func > F,S)P`?  
struct functor_trait u=nd7:bv  
  { K.QSt  
typedef typename Func::result_type result_type; zl8M<z1`1  
} ; 26aDPTP$<  
对于无参数函数的版本: YNV, dKB  
&'^.>TJ\  
template < typename Ret > )@DDs(q=i  
struct functor_trait < Ret ( * )() > 9oc_*V0<  
  { If'2 m_  
typedef Ret result_type; L3\#ufytb  
} ; LI.WcI3uS  
对于单参数函数的版本: <Mvni z  
k^ZP~.G  
template < typename Ret, typename V1 > W6>t!1oO+  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > .:&`PaMt  
  { RP{0+  
typedef Ret result_type; c?CfM>  
} ; P x Q]$w  
对于双参数函数的版本: !a UYidd  
v*Gd=\88  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > >Du=(pB  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > | U0s1f  
  { K!\v ?WbF  
typedef Ret result_type; FW8Zpr!u  
} ; (]cL5o9  
等等。。。  ( y!o  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy TsT5BC63  
1LS1 ZY  
template < typename Func > f$^wu~  
struct func_return qZF&^pCF}  
  { X[ Ufq^fyA  
template < typename T > /v9qrZ$$  
  struct result_1 R /" f  
  { RgV3,z  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; bj@sci(1?  
} ; GFLat  
=$4I}2  
template < typename T1, typename T2 > f@YdL6&d-  
  struct result_2 iwM xTty  
  { A'`F Rx(  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; =| T^)J  
} ; mOj; 0 R  
} ; tgG 8pL  
BNJ0D  
Z:^#9D{  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 M>5OC)E  
o}QP+  
template < typename Func, typename aPicker > =5*Wu+S4r  
class binder_1 N{bg-%s10i  
  { 8<}=f4vUj5  
Func fn; AJ6l#j-  
aPicker pk; Kw"e4 a  
public : rzHBop-8  
rK'Lvt@w  
template < typename T > .?s jr4   
  struct result_1 o@gceZuk  
  { #pPOQv:~  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; .*YF{!R`h  
} ; octQ[QXo#  
7~+Fec`Ut*  
template < typename T1, typename T2 > mvH8hvD9  
  struct result_2 ?3K~4-!? /  
  { $\*Z   
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; glCpA$;VPu  
} ; Gn4b*Y&M]3  
(N&i4O-I  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} py7Zh%k  
w( SY  
template < typename T > [err$  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const !%M,x~H  
  { }0\SNpVN  
  return fn(pk(t)); 5B|.cOE  
} s"#N;  
template < typename T1, typename T2 > 4vi?9MPz  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const %dnpO|L  
  { r e zp7  
  return fn(pk(t1, t2)); [;IEZ/ZX  
} L&s~j/ pR  
} ; {1Cnrjw  
75p9_)>96  
mZB:j]T  
一目了然不是么? 7"2BZ  
最后实现bind 0 cKsGDm  
2;T?ry7  
WqefH{PB  
template < typename Func, typename aPicker > +o4o!;E)  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) TYD( 6N  
  { !m:WoQ/  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); ;"IWm<]h;-  
} Uv[a ~'  
($`IHKF1.l  
2个以上参数的bind可以同理实现。 $+J39%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。 /9kxDbj  
XdThl  
十一. phoenix 7.VP7;jys  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: ]tu OWR  
M887 Q'HSi  
for_each(v.begin(), v.end(), k-3;3Mq  
( Q8Ek}O\MC  
do_ 5@1h^w v  
[ *JX$5bZsI  
  cout << _1 <<   " , " &Qda|  
] ]\K?%z  
.while_( -- _1), l=9D!6 4  
cout << var( " \n " ) tH;9"z# ~  
) <2@t ~ 9  
); (BtU\f#d  
Pq<43:*?  
是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧: 9~j"6wS  
首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor i_m& qy<v  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 V0m1>{  
那么我们就照着这个思路来实现吧: w uY-f4  
:_i1gY)  
xib}E[-l#  
template < typename Cond, typename Actor > T_2'=7  
class do_while <<S4l~"o  
  { cd,'37pZ  
Cond cd; yx`@f8Kr  
Actor act; ='D%c^;O8'  
public : bE% Hm!  
template < typename T > 'X+aYF }Ye  
  struct result_1 >CKa?N;  
  { 5K9W5hA:D  
  typedef int result_type; (9( xJ)  
} ; %P1zb7:8  
*IbDA  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} Y<POdbg  
z5({A2q  
template < typename T > vh"';L_*37  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const #]+BIr`  
  { 4d@0v n{  
  do FEhBhv|m  
    { rMWvW(@@D  
  act(t); }` `oojz  
  } PT,*KYF_O"  
  while (cd(t)); +Q_xY>ej  
  return   0 ; _3wJ;cn.  
} bZWR. </  
} ; YdvXp/P:|  
X)]>E]X  
EhO\N\p(Q=  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). pHVDug3  
代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。 /oe0  
其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。 W'k&DKhTqF  
因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。 5[zr(FuE  
下面就是产生这个functor的类: A<H]uQ>  
nUONI+6Z/  
9VaSCB  
template < typename Actor > |af<2(d  
class do_while_actor ;QuxTmWp^  
  { 6k,@+ @]t.  
Actor act; 24InwR|^  
public : OdyL j  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} "o;%em*Bc  
,agkV)H  
template < typename Cond > Yy[=E\z  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; ^+~$eg&js  
} ; uq:'`o-1  
uJ=&++[  
`$ bQ8$+Ci  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 jc6~V$3  
最后,是那个do_ nC/T$ #G  
\K9Y@jnr  
X+emJ&Z$@  
class do_while_invoker '%Oo1:wJ  
  { $?: -A  
public : RToX[R;1E  
template < typename Actor > &C,]c#-+  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const  H!y@.W{_  
  { @AG=Eq9<o  
  return do_while_actor < Actor > (act); Tz& cm =  
} BI#(L={5  
} do_; ?b^<Tny  
2 (ux  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? Vas Q/  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 cv_O2Q4,@  
最后来说说怎么处理break和continue cP/(h  
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。 ZMyd+C_P2  
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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