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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda . KSr@Gz  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 >0G}, 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, $y |6<  
s(DaPhL6Qm  
_J$p <  
6T aT_29  
  class filler mfi'>o#  
  { z4OR UQ  
public : - G2M;]Cn  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} X<bj2 w  
} ; ;Z<*.f'^fc  
{b8Y-  
Kps GQM  
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: w6%CB E2  
ur_"m+  
/Gu2@m[r  
)6S}O* 1  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); N4JL.(m){I  
(VF4]  
YuZ   
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 C{Xk/Er5<  
_-2n3py  
_|V+["IS  
V,%5 hl'&  
二. 战前分析 %)@(T ye -  
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。 7]+'%Uwu)  
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 t~=@r9`S  
G"R>aw  
`x^,k% :4  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); ?z36mj"`o  
  /* --------------------------------------------- */ i /U{dzZ  
vector < int *> vp( 10 ); Woy[V  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); ##\ZuJ^-  
/* --------------------------------------------- */ ~k_zMU-1  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); MnsWB[  
/* --------------------------------------------- */ 9YsO+7[  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); |a~&E@0c  
  /* --------------------------------------------- */ JqhVD@1{  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); ;eSf4_~  
/* --------------------------------------------- */ 761"S@tf$}  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); vxfh1B&  
#]hkQo  
9w<_XXQ  
]d;/6R+Vs  
看了之后,我们可以思考一些问题: RIpq/^Th  
1._1, _2是什么? I&@@v\$*  
显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。 tqk6m# @(  
2._1 = 1是在做什么? `v+O5  
既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。 {Q3#]Vu  
Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。 p{QKj3ov  
hA19:H=7R0  
M L_J<|,J  
三. 动工 -]MP,P%  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: tm#y `1-  
 JS.' v7  
g5HqU2  
`6F8Kqltr  
template < typename T > oU6g5  
class assignment ~Q\uP(!D  
  { { J%$.D(/  
T value; f3&//h8  
public : +f~3FXM  
assignment( const T & v) : value(v) {} ^]K)V  
template < typename T2 > zL{@LHP  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } g5'bUYsa  
} ; ^IZ0M1&W;  
AR2+W^aM3  
WkmS   
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 :Fk&2WsW:  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment U} h |Zk  
yU lQPrNX  
r>eXw5Pr7  
f}uCiV!?v  
  class holder Bnc  
  { 89dC bF3b  
public : c8W=Is`  
template < typename T > ;]ew>P)  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const P"VLGa  
  { 4r!40^:2  
  return assignment < T > (t); FNO lR>0e  
} Vp94mi#L }  
} ; 1T`"/*!  
q/ zdd3a  
~1!kU 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: : s3Vl  
9e6{(  
  static holder _1; mw%_ yDZ{  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 Z@u mbyM  
gQG iph |  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); eT?LMBn\  
而不用手动写一个函数对象。 . 2Q/D?a  
7K4%`O  
hY'%SV p  
;sJ2K"c  
四. 问题分析 t)+dW~g  
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。 &(7Io?  
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。 zYJxoC{  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 '^AXUb  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 (J#3+I  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 ?2Dz1#%D  
|U0@(H  
五. 问题1:一致性 Hn.UJ4V  
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?| yh!vl&8M  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 -|mRJVl8  
[G)Sq;  
struct holder #d(r^U#I  
  { ;I' ["k%  
  // )2hoO_l:  
  template < typename T > wkw/AZ{27  
T &   operator ()( const T & r) const tam/FzVw  
  { 7Kjq1zl;  
  return (T & )r; ^5F/=TtE G  
} i>}z$'X  
} ; e2F7G>q:5  
sP!qv"u  
这样的话assignment也必须相应改动: mer{Jy s  
Rl8-a8j$f.  
template < typename Left, typename Right > ~VKXL,.  
class assignment $T0[  
  { sP7(1)\  
Left l; n!nv.-n  
Right r; qa6up|xUnn  
public : -t?G8,,  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} c^%k1pae(  
template < typename T2 > +UtK2<^:o  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } egvWPht'_  
} ; 9IV WbJ  
?i"FdpW  
同时,holder的operator=也需要改动: pj6Cvq4bD  
M IJ~j><L  
template < typename T > Sq QB>;/p  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const I&c#U+-A'  
  { on$a]zx'@  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); l|{<!7a  
} [OSUARm v  
hd' n"  
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。 N0f}q1S<-A  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 \8ZNXCP  
-D(!B56_  
return l(rhs) = r; =\.|'  
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。 w8Yff[o  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: |Sq>uC)  
?9cy5z[  
template < typename Tp > b :00w["  
class constant_t ~r3g~MCHS  
  { E%N]t} }[  
  const Tp t; )ej8vm  
public : `1gsrHi4N  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} lVHJ}(<'p  
template < typename T > WP9=@X Z  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const :C5N(x  
  { o-_ a0j  
  return t; -u{:39y{n  
} Z)~ 2{)  
} ; _JS'~ JO3{  
$9/r*@bu8d  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 $}@l l^  
下面就可以修改holder的operator=了 Yc}b&  
WD:5C3;  
template < typename T > 9)qx0  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const V'B 6C#jT  
  { $6N. ykJ  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); +]X^bB[  
} yI)2:Ca*  
U<x3=P  
同时也要修改assignment的operator() RD^o&VXO  
P%c<0y"O:>  
template < typename T2 > 9^n ]qg^  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } ;A_QI>>  
现在代码看起来就很一致了。  <_~`)t  
cl:YN]BK  
六. 问题2:链式操作 &x3y.}1  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 _wMz+<7bY  
其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。 lq~n*uwO}t  
事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。 gd*\,P  
比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。 !TcjB;q'  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct 4-MA!&  
+?8nY.~,'  
template < typename T > o,L!F`W  
struct result_1 Kfh"XpWc$  
  { 6 S8#[b  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; Y`wi=(  
} ; 4Hw8w7us:  
(`&g  
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: #X+)  
6m9Z5:xG  
template < typename T > g?ft;kR6S  
struct   ref uv$y"1'g  
  { >}iYZ[ V  
typedef T & reference; 51A>eU|  
} ; GZ"O%: d  
template < typename T > iiu\_ a=0b  
struct   ref < T &> No?pv"  
  { Kxq~,g=t  
typedef T & reference; d;z`xy(C  
} ; 8mi IlB  
+q1@,LxN  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: ]du pU"VV  
"-9YvB#  
template < typename T > .._wTOSq  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const ?Gb 18m  
  { li'#< "R?'  
  return l(t) = r(t); =8]'/b  
} \6o ~ i  
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。 d%<Uh(+:  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 W \"cp[b  
<B)lV'!Bd  
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 QS[%`-dR2  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: n%Fa;!S  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 \(Iy>L.  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 a}yJ$6xi  
最后的布局是: {x+jFj.  
                Add %!@Dop/<  
              /   \ 1.+MX(w  
            Divide   5 qhogcAvE  
            /   \ E7N1B*KI  
          _1     3 fgNEq  
似乎一切都解决了?不。 9%x[z%06  
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。 \ZA%"F){  
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。 pJqayzV  
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: )|:|.`H  
qYE-z( i  
template < typename Right > :)+cI?\#  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const +m"iJW0  
Right & rt) const QDU^yVa_  
  { :Z<-J`  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); jYU#] |k~  
} VB Ce=<  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 yCwQ0|  
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。 | #,b1|af  
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。 +!X^E9ra  
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。 sGV%O=9?2  
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。 :g Ze>  
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? Ih.o;8PpK  
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: aFLm,  
%;gD_H4mm  
template < class Action > ce@(Ct  
class picker : public Action -IPc;`<  
  { il*bsnwpZv  
public : 9khD7v   
picker( const Action & act) : Action(act) {} sx6` g;  
  // all the operator overloaded ='~C$%  
} ; es.`:^A  
2lQ'rnqS)  
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。 ~(}zp<e|  
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: +_+}^Nf]Y3  
R!:1{1  
template < typename Right > x ha!.&DO  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const .*8.{n5   
  { na<g /&  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); |g@1qXO3  
} MLUq"f~N  
\i{=%[c  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > {W@Y4Qqq  
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。 mI}'8 .  
@L`t/OD  
template < typename T >   struct picker_maker GeE|&popO  
  { B;^7Yu0,  
typedef picker < constant_t < T >   > result; oSxHTbp?  
} ; _,5(HETE2  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > p 3X>  
  { #\w~(Nm-  
typedef picker < T > result; Rf7py)  
} ; DI+kO(S  
-B R&b2  
下面总的结构就有了: *K!V$8k=99  
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。 Q&yfl  
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。 QGfU:  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 'H+pwp"M@  
至此链式操作完美实现。 fY\QI =  
_uL m!ku  
*Bc= gl$  
七. 问题3 (G:$/fK  
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。 R:=i/P/  
X)`? P*[  
template < typename T1, typename T2 >  y!!p:3  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const V+_L9  
  { 'H:lR1(,  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); Z?X ^7<  
} <Cm:4)~  
)t0t*xu#  
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: jRzR`>5  
.BZw7 YV  
template < typename T1, typename T2 > l1a=r:WhH  
struct result_2 ~,.Agx  
  { 8\/E/o3  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; ^KmyB6Yg  
} ; BT >8  
$f_Brc:n {  
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? ACc.&,!IZ  
这个差事就留给了holder自己。 taw #r  
    vuA';,:~  
|0BmEF  
template < int Order > ,0;E_i7  
class holder; (',G Ako  
template <> ;DBO  
class holder < 1 > o1 QK@@}  
  { -_v[oqf$  
public : -fn["R]  
template < typename T > sLPFeibof5  
  struct result_1 {^5r5GB=*  
  { <5G*#0gw  
  typedef T & result; $D1Pk  
} ; *[k7KG2_U  
template < typename T1, typename T2 > _"Y;E  
  struct result_2 (WX,&`a<$  
  { dyD =R  
  typedef T1 & result; I"y=A7Nq  
} ; OiZPL"Q(K  
template < typename T > t :sKvJ  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const hBO I:4u[  
  { &K|<7Efx  
  return (T & )r; oe# :EfT  
} 8 }nA8J  
template < typename T1, typename T2 > }r9f}yX9Q  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const 3;@t {rIin  
  { 6(VCQ{  
  return (T1 & )r1; iE0A-;:5  
} FX4](oM  
} ; RV.*_FG  
52,pCyU  
template <> wqK>=Ri_  
class holder < 2 > [-=PK\ B  
  { Rq<T2}K  
public : Atzp\oO  
template < typename T > dq[j.Nmq  
  struct result_1 JY~s-jxa  
  { /)e&4.6  
  typedef T & result; \M'b %  
} ; J+kxb"#d  
template < typename T1, typename T2 > ;a[56W  
  struct result_2 2(Vm0E  
  { !i2=zlpb[  
  typedef T2 & result; ?yU|;my  
} ; &Dgho  
template < typename T > Jr==AfxyT  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const j"7 z  
  { L Lm{:T7  
  return (T & )r; w%g@X6  
} Q_x/e|sd  
template < typename T1, typename T2 > ebcGdC/%>  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const X )$3sTj  
  { ;Z%ysLA  
  return (T2 & )r2; AM#VRRTU  
} fr4#< 6,  
} ; }b\e2ZK  
#db8ur3?  
@q}.BcSg  
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> >。 j_H{_Ug  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: 2X&~!%-  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: V#'sH  
-"UK NB!  
return l(i, j) = r(i, j); (&=-o(  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) SL? ! RQ  
TwqyQ49  
  return ( int & )i; x@;XyQq  
  return ( int & )j; &gw. &/t  
最后执行i = j; z;xp1t @  
可见,参数被正确的选择了。 `_N8A A  
;^^u_SuH  
u`xmF/jhQ  
DvKM[z3j  
dw5.vXL`  
八. 中期总结 |K YONQ  
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: pn{Mj  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 h7)^$Hd  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 .DMeW i  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor R#"kh/M  
zQMsS  
)!SVV~y  
7<<pP  
;O}%_ef@  
bjmUU6VLT  
九. 简化 Ia=wf"JS)  
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。 Xw(e@ :  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 Z2_eTC u  
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: ),(ejRP'r  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 cZuZfMDM  
  +-*/&|^等 4_ztIrw  
2. 返回引用。 !h4S`2oZ/  
  =,各种复合赋值等 q.yS j  
3. 返回固定类型。 &cV$8*2b^  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) VLQDktj&  
4. 原样返回。 y)X;g:w  
  operator,  Jx9S@L`  
5. 返回解引用的类型。 M}k )Ep9  
  operator*(单目) mL?9AxO  
6. 返回地址。 < N}UwB&  
  operator&(单目) "WdGY*r  
7. 下表访问返回类型。 2Vxr  
  operator[] @NWjYHM[`  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值  oJ ~ZzW  
  operator<<和operator>> ,B(UkPGT  
/J]Yj,  
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。 };o6|e:2E  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: *]nha1!S  
7L|w~l7R~  
template < typename Left > UO47XAO  
struct value_return TG8QT\0G  
  { UTGR{>=>  
template < typename T > OkGg4X|9  
  struct result_1 7Vr .&`l  
  { G(~d1%(  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; M=HW2xn  
} ; "^u  
DmEmv/N=  
template < typename T1, typename T2 > &W:Wv,3  
  struct result_2 c9/w-u~j  
  { *v)JX _  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; 7h?PVobe  
} ; 7(rTGd0  
} ; =u QCm#  
g dT3,8`#[  
f50qA;7k  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait O&.^67\|  
oUIa/}}w5  
下面我们来剥离functor中的operator() <"{Lv)4  
首先operator里面的代码全是下面的形式: aR6?+`6<  
O@{ JB  
return l(t) op r(t) :0$(umW@I"  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) yw^t6E  
return op l(t) mf=,6fx28  
return op l(t1, t2) =K I4  
return l(t) op RXh0hD  
return l(t1, t2) op kbJ/7  
return l(t)[r(t)] "(PJh\S>S  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] I~\j%zD  
bAms-cXm  
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: -%*>z'|{  
单目: return f(l(t), r(t)); g6o-/A!Q3  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); *M\Qt_[  
双目: return f(l(t)); U>7"BpC  
return f(l(t1, t2)); hSSF]  
下面就是f的实现,以operator/为例 0kS[`a(}J  
M;OY+ |uA  
struct meta_divide Vh$~]>t:f  
  { I~H:-"2  
template < typename T1, typename T2 > pXL_`=3Q  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) ; 29q  
  { !SEHDRp  
  return t1 / t2; W-<E p<7{  
} }@=m[Zx#  
} ; Un@B D}@\  
x^^;/%p  
这个工作可以让宏来做: O9wZx%<  
-U)6o"O_CV  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ an={h,  
template < typename T1, typename T2 > \ 1v!Xx+}  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; +6@".<  
以后可以直接用 I~y[8  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) 3C 84b/A  
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 ,uqSq  
(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。。。) vNlYk  
gm~Ka%O|F  
NX&mEz  
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 km,}7^?F0r  
mV^+`GWvo  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > y5B4t6M(  
class unary_op : public Rettype v/=O:SM}  
  { jCqs^`-  
    Left l; _;3xG0+  
public : 6 DqV1'  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} &MsnQP  
34_:.QK-  
template < typename T > ,pE{N&p9  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const L^3~gZ  
      { ,u7: l  
      return FuncType::execute(l(t)); !q=ej^(S  
    } |0:< Z(  
S~0 mY} m  
    template < typename T1, typename T2 > Ta`=c0  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ,2q LiE>  
      { )%Z<9k  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); o7<pI8\  
    } = zW}vm }  
} ; gfG Mu0FjB  
G/>upnA{w  
5VdF^.:u  
同样还可以申明一个binary_op hd1(q33  
iI ji[>qz  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > Tn,'*D@l  
class binary_op : public Rettype 0FD#9r  
  { 4CVtXi_Y  
    Left l; 1.U5gW/3L  
Right r; $Q*h+)g<  
public : K.4t*-<`[  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} +pp|Qgr 3  
=UYZ){rt9E  
template < typename T > ?ORG<11a  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const dPgN*Bdv  
      { Jj4!O3\I  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); S"0<`{Gv  
    } 3<sYxA\?w  
pE<dK.v6  
    template < typename T1, typename T2 > pe$" nUy|  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const \)'s6>58|  
      { F+ qRC_C>O  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); 1^^<6e  
    } V`qHNM/t  
} ; iV;X``S  
8gWifx #N  
CIAHsbn.A  
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 Lb;:<  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 SVWtKc<  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) 4%>iIPXi.(  
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。 d6,SZ*AE  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! .E}fk,hLB  
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。。。 k44s V.G4L  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 W m\HZ9PN  
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) unu%\f>^4  
下面是修改过的unary_op $}RBK'cr}  
gBb+Q,  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > 3* C9;Q}  
class unary_op |pxM8g1w  
  { L]I ;{Y  
Left l; r(-`b8ZE  
  0m k-o  
public : ?4v&TB@  
Jk=E"I6  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} :E'uV" j%  
]FV,}EZ  
template < typename T > k)j, ~JH  
  struct result_1 W@U<GF1  
  { w:%3]2c  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; `%_yRJd|;  
} ; gFlUMfKh  
`Mx&,;x  
template < typename T1, typename T2 > at"-X?`d  
  struct result_2 e]F4w(*=  
  { A (z lX_  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; @H[)U/.  
} ; .`qw8e}y#'  
x&>zD0\ :\  
template < typename T1, typename T2 > Q${0(#Nu  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const =yo?]ZS  
  { M ^gva?{  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); "cSH[/  
} V ':?rEN|  
zzOc # /  
template < typename T > nP`#z&C  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const @vzv9c[  
  { 9XtR8MH  
  return OpClass::execute(lt(t)); w5zr Ek#  
} pIcvsd  
HUUN*yikj  
} ; &("HH"!  
D >ax<t1K  
Hw[(v[v  
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 1N8gH&oF  
好啦,现在才真正完美了。 TY,5]*86I&  
现在在picker里面就可以这么添加了: }i,LP1R  
o"h* @.  
template < typename Right > aVTTpMY  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const ~2 aR>R_nT  
  { ZH6#(;b  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); 4rkj$  
} 1=Npq=d  
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。 +pDZ,c,  
K??(>0Qr}r  
n:QFwwQ`Q;  
^yLiyRe\  
IJX75hE0g  
十. bind 'Pk1 4`/  
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。 F?"#1j e  
先来分析一下一段例子 |VC|@ Q  
g=iPv3MG  
]M2<b:yo  
int foo( int x, int y) { return x - y;} 2e~ud9,  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 HCj/x<*F  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 J* V@huF  
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。 rqa?A }'  
我们来写个简单的。 f0 iYP   
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: @N^?I*|u  
对于函数对象类的版本: ~+ _|J"\  
$'m&RzZ  
template < typename Func > vm,/?]P  
struct functor_trait _g{*;?mS  
  { k Qm\f  
typedef typename Func::result_type result_type; N0UL1[ur  
} ; 7,vvL8\NHu  
对于无参数函数的版本: >v1E;-ZA  
B_Qi  
template < typename Ret > F"2rX&W  
struct functor_trait < Ret ( * )() > !{On_>` ,  
  { ^)-* Ubzz  
typedef Ret result_type; P|M#S9^]  
} ; v(Vm:oK,  
对于单参数函数的版本: ]<y _ =>  
g$=y#<2?  
template < typename Ret, typename V1 > *c"tW8uR  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > 2oL~N*^C  
  { snU $Na3  
typedef Ret result_type; & QO9/!  
} ; Y"eR&d  
对于双参数函数的版本: sT&O%(  
UC@ &! kM  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > 42 6l:>D(  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > gZ{q85C.>  
  { UD.&p'^ /{  
typedef Ret result_type; sqKLz  
} ; h5@v:4Jjo~  
等等。。。 R.ZC|bPiD  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy 6:PQkr  
;4E(n  
template < typename Func > ds> V|}f[  
struct func_return # MpW\yX  
  { pS [nKcyj  
template < typename T > >LqW;/&S<  
  struct result_1 :i{$p00 G  
  { L H>oG$a  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; L p(6K  
} ; }Z^r<-N  
4[q'1N6-  
template < typename T1, typename T2 > ^Ob#B!=  
  struct result_2 W PDL$y  
  { *^h$%<QI  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;  D I` M  
} ; `EFPY$9`D  
} ; 8[2.HM$Y  
SLCV|@G  
P.8CFl X  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 'a&(r;  
CuS"Wj  
template < typename Func, typename aPicker > A4C4xts]N  
class binder_1 FrPpRe%!  
  { l~cT]Ep  
Func fn; %Fb4   
aPicker pk; m\h. sg&  
public : +a@:?=hc  
Yh^~4S?  
template < typename T > jg,oGtRz  
  struct result_1 dV~yIxD}C*  
  { , [ogh  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; Y(:.f-Du  
} ; O(P ,!  
="M7F0k  
template < typename T1, typename T2 > 0O_acO 4  
  struct result_2 \I3={ii0  
  { x+mf QcSD&  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; wF@mHv  
} ; .bwKG`F  
Hh|a(Zq,  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} |G!PG6%1  
^+v6?%m  
template < typename T > rXortK#\%  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const bU(H2Fv  
  { QvPG 6A]T  
  return fn(pk(t)); OJ2O?Te8  
} d&!ZCq#_e  
template < typename T1, typename T2 > m{~p(sQL  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const Ax'jNol  
  { hM": ?Rx  
  return fn(pk(t1, t2)); W ix/Az  
} &n|S:"B  
} ; Y<A593  
h3B s  
ISp'4H7R+N  
一目了然不是么? G:n,u$2a<  
最后实现bind /^BaQeH?R  
9PpPAF  
c(]NpH in  
template < typename Func, typename aPicker > !W^b:qjJ  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) !!WSGZUR  
  { ^p'iX4M  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); <Z8I#IPl  
} ;OE=;\  
Q%x |  
2个以上参数的bind可以同理实现。 2N,<~L`FX'  
另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。 Cfz020u`g  
`0]kRA8=  
十一. phoenix EQ;,b4k?&g  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: >:2Br(S  
z x7fRd$  
for_each(v.begin(), v.end(), ~Sr`Tlp  
( (|(#W+l~  
do_ )^G&p[G  
[ s'4S,  
  cout << _1 <<   " , " W?*]' 0  
] %B;e 7 UJ  
.while_( -- _1), [c{/0*  
cout << var( " \n " ) }s0?RH  
) iMrNp  
); R4?OFhN9  
"zT#*>U  
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: ~6:<OdQ  
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 q. %[!O  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 sQBl9E'!be  
那么我们就照着这个思路来实现吧: yAge2m]<B  
rPk=9I  
|_=o0l f  
template < typename Cond, typename Actor > q- U/JC  
class do_while D"5uN0Z  
  { ?1r>t"e5  
Cond cd; "R"7'sJMI  
Actor act; S\qYw(G  
public : HJ&|&tT  
template < typename T > UR/l M,N;  
  struct result_1 O Oa}+^-j  
  { U~,~GU=X  
  typedef int result_type; ypoJ4EZ(  
} ; J9tQ@3{f  
dy4! >zxF  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} AWp{n  
;NyX9&@  
template < typename T > n1X.]|6'  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const QQ+?J~  
  { |j[=uS  
  do =Ws-s f]  
    { Y#'?3  
  act(t); l P4A?J+Q  
  } sCX 8  
  while (cd(t)); rA/jNX@S  
  return   0 ; |@}Yady@C  
} Ha U6`IP  
} ; :RJ=f  
5`$.GV  
H#/}FoBiS  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). +1K9R\  
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。 $"+ahS<?tC  
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。 '?q \mi  
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。 SA5 g~{"  
下面就是产生这个functor的类: _L?`C  
U!GG8;4  
O23dtH  
template < typename Actor > e}Y|' bG  
class do_while_actor t%<@k)hd~G  
  { cU,]^/0Y  
Actor act; A4}6hG#  
public : gAy,uP~,  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} K_@[%  
KL2#Bm_  
template < typename Cond > 6K/j,e>L  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; bt=%DMTn  
} ; hf2Q;n&V  
vJX3fE }F  
x Z 3b)j2D  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 }Q7 ~tu  
最后,是那个do_ 8 |2QJ  
mL!)(Bb  
O-rHfIxY  
class do_while_invoker +doZnU,  
  { 29]T:I1d[  
public : H /E.R[\+x  
template < typename Actor > F`l r5  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const F,Ls1  
  { n'<FH<x  
  return do_while_actor < Actor > (act); vT*z3  
} MuzlUW]  
} do_; [m>kOv6>^  
l]BIFZ~  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? ]!yuD/4A  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 6 ufF34tA  
最后来说说怎么处理break和continue 3JB?G>\!  
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。 D^(Nijl9U  
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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