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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda #h ud_  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 _Q:ot'(~0-  
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, -cUW,>E  
:] Wn26z)  
"]^U(m>f  
w !kk(QMV  
  class filler +sJ{9#6  
  { fe\'N4  
public : 8y<mHJ[B  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} I'D3~UI f  
} ; .(&6gB  
52^3N>X4X  
%X\J%Fj  
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: ,T;sWl  
wgDAb#Zuk  
VK4UhN2  
\;%D;3Au  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true );  [6@bsXiw  
T7YJC,^m  
.}E<,T  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 -/3h&g  
]Vf p,"op  
,!SbH  
6n:X p_yO  
二. 战前分析 Z=hn }QY.(  
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。 x ~l"'qsK  
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 0r@L A|P  
D _\HX9  
x8z6 <  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); ldG8hK  
  /* --------------------------------------------- */ ?n<sN"  
vector < int *> vp( 10 ); w8>lWgN  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); L9[m/(:y  
/* --------------------------------------------- */ ^`-Hg=d  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); %jUZc:06  
/* --------------------------------------------- */ 2+|r*2_glo  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); Gj#BG49g2  
  /* --------------------------------------------- */ [)Ia Xa  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); "6e3Mj\  
/* --------------------------------------------- */ >$<Q:o}^  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); zBrIhL]95  
tIA)LF  
r& RJ'z  
`,  |l  
看了之后,我们可以思考一些问题: 823y;  
1._1, _2是什么? | /-# N  
显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。 AED 9vDE  
2._1 = 1是在做什么? CE183l\  
既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。 yl<=_Q  
Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。 9<Zm}PE32  
VQ~eg wJL  
I%?M9y.u6  
三. 动工 1_~'?'&^  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: 7Aw <:  
J_ h\tM  
N}|1oQkjf  
Q<osYO{l  
template < typename T > <!u(_Bxw/  
class assignment G4F~V't  
  { #.j:P#  
T value; 4!glgEE*  
public :  z_C7=ga<  
assignment( const T & v) : value(v) {} Cn9MboXX  
template < typename T2 > */]1?M@P)  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } =0@o(#gM  
} ; Mi!ak  
OOsd*nX/  
3e[k9`  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 (_q&QI0{  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment d{^K8T3  
d[(%5pw~zL  
-mZ{.\9  
Erl@] P4  
  class holder or` "{wop  
  { @[(%b{TE;  
public : :Ea ]baM"  
template < typename T > wZ8LY;  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const  `Q^Vm3h  
  { k/xNqN(  
  return assignment < T > (t); BW)t2kR&  
} z Hj_q%A  
} ; Z}O0DfT;  
`O=LQ m`  
-}JRsQ+rgM  
由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上: atFu KYI  
!hPe*pPVV)  
  static holder _1; ^q~.5c|  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 (7aE!r\Ab  
Bq:: 5,v  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); [h :FJ  
而不用手动写一个函数对象。 I'cM\^/h  
DB1Y`l  
TLzcQ|  
E}w<-]8  
四. 问题分析 PI" )^`  
虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。 M7lMOG (\  
1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。 K[|d7e  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 M#>f:_`<  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 W/R-~C e  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 p&\x*~6u  
[26([H  
五. 问题1:一致性 785Y*.p  
首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?| 2|^bDg;W+u  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 ].w$b)G   
65A>p:OO  
struct holder e.g$|C^$m  
  { (3G]-  
  // K>$od^f%c  
  template < typename T > `Tf<w+H  
T &   operator ()( const T & r) const D&)gcO`\  
  { 0:Lm=9o  
  return (T & )r; cE= v566  
} IF*kLl?  
} ; hE/y"SP3  
1z(y>`ZBq  
这样的话assignment也必须相应改动: >&9Iy"  
C>7k|;BvF  
template < typename Left, typename Right > g'b)]Q  
class assignment eVWnD,'  
  { /SD2e@x{U  
Left l; e{9(9qE"  
Right r; A d7=JzV  
public : [ !:.9  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} Hv>Hz*s_I  
template < typename T2 > G#0 4h{  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } M:(k7a+[^  
} ; UIv 2wA2  
71w$i 4  
同时,holder的operator=也需要改动: \h"QgHzp  
Im_`q\i  
template < typename T > MgLz:2 :F  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const N|1k6g=0  
  { !'C^qrh  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); i_&&7.  
} D &wm7,  
V9m1n=r  
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。 |v{ a5|<E  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 ji2if.t@  
G>{;@u  
return l(rhs) = r; FyQ^@@  
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。 )P.|Xk:r  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: B|~\m ~  
Hp":r%)  
template < typename Tp > NLF{W|X  
class constant_t S?=2GY  
  { uoKC+8GA  
  const Tp t; { lLUZM  
public : U=%S6uL\bx  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} fr\UX}o  
template < typename T > Oox5${#^  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const !/$BXUrd  
  { 5,qfr!hN,  
  return t; ,[^P  
} X;p,Wq#D'  
} ; PHD$E s  
4oOe  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 _Oq (&I  
下面就可以修改holder的operator=了 g!%csf  
W#0pFofXw  
template < typename T > :h3 Gk;u  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const n4CzReG  
  { 7z6yn= B  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); /gHRJ$2|Sx  
} TZZ qV8  
w>rglm&  
同时也要修改assignment的operator() f.'o4HSj  
z0Gh |N@)  
template < typename T2 > diqG8KaK  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } P*(lc:  
现在代码看起来就很一致了。 }`  
`)H.TMI   
六. 问题2:链式操作 =J?<M?ugf  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 4- 6'  
其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。 DjL(-7'p  
事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。 #,  vN  
比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。 D9c8#k9Y.  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct ">voi$Kzey  
} ho8d+A  
template < typename T > z/rN+ ,  
struct result_1 Z)7 {e"5d  
  { Khw!+!(H  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; IEeh)aj[  
} ; 6576RT  
R_ 4600  
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: G m<t2Csn  
|2c'0Ibu  
template < typename T > Q9#$4  
struct   ref G*wn[o(^j  
  { kG,6;aVZ8  
typedef T & reference; u8N+ht@  
} ; 1/w['d4l!  
template < typename T > ]b<k%  
struct   ref < T &> 7,jh44(\=  
  { [>?B`1;@  
typedef T & reference; |TEf? <"c  
} ; \kWceu}H,  
Gz~P 0Z^w}  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: +\.gdL)  
%wvSD&oz  
template < typename T > /1tqTi  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const l!q i:H<=1  
  { "W:'cIw  
  return l(t) = r(t); =`vUWONn  
} &sWq SS  
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。 U#,2et6  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 ;U}lh~e11  
t]" 3vE>  
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 )Cyrs~  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: }QG6KJh_%  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 HHoh//(\  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 T92k"fBY  
最后的布局是: ZZFa<AK4  
                Add D,1S-<  
              /   \ uj;-HN)6  
            Divide   5 't^OIil  
            /   \ A@du*5> (  
          _1     3 S4`uNB#Ht  
似乎一切都解决了?不。 q^goi 1  
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。 ; >.>vLF  
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。 P",~8Aci(  
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: pt|u?T_+  
,uE WnZ"4  
template < typename Right > kV6T#RVob  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const *]O[ZjyOY  
Right & rt) const H-0A&oG  
  { Cq/*/jBM  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); 0rA&_K[#-<  
} i+T$&$b  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 Al' sY^B  
XXX指的是原来的functor的类型,picker_maker<T>是一个类型变换的trait,如果T是一个常量,那么他会返回constant_t<T>,否则返回T本身。 0sk*A0HX-  
因此如果该函数声明在assignment的内部,那么就实现了连等,如果声明在的dereference(解引用)的内部,就允许(*A = B)的行为发生。 )MW.Y  
最后,如何把这些函数塞到各个functor的声明里边呢?当然可以用宏,但是。。。大家都知道这样不好。 oXV  
除了宏之外还可以用的方式就是继承。我们可以写一个类叫做picker,该类实现了所有的如上的产生函数。然后让所有的functor继承自它。 ~n|*-rca  
且慢,也许立刻就有人跳出来说:这样的话那个XXX怎么写呢?这样不是会导致循环依赖么?这样不是会有downcast么? ],&WA?>G  
正解,让picker做基类确实不是一个好主意。反过来,让picker继承functor却是一个不错的方法。下面是picker的声明: hq$:62NYg  
vQ26U(7\>  
template < class Action > qeSxE`E"  
class picker : public Action fkyj&M/  
  { hU+sg~E  
public : i4v7x;m_p  
picker( const Action & act) : Action(act) {} [D?RL `ZF  
  // all the operator overloaded )iluu1,o  
} ; *V3}L Z  
K )1K ]  
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。 <+" Jh_N#  
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: 4wMKl6mL  
+'hcFZn(T  
template < typename Right > p@NE^aMn  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const qS|bpC0x  
  { *#+XfOtF  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); |AuN5|obI  
} ?fc({zb  
a` 95eL}  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > .0cm mpUNq  
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。 wp-*S}TT  
-GDX#A-J  
template < typename T >   struct picker_maker >j_,3{eJ  
  { 4U~[ 8U}g  
typedef picker < constant_t < T >   > result; 4=>/x90y  
} ; C B=H1+  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > XQ%*U=)s  
  { a@lvn/b2  
typedef picker < T > result; tlQ3 BKp  
} ; kdITh9nx<r  
AnfJyltS  
下面总的结构就有了: W(1p0|WQ:  
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。 Fla,#uB  
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。 {SbA(a?B  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 6*/0 yGij  
至此链式操作完美实现。 "<t/*$42  
yx4B!U  
$F`jM/B6  
七. 问题3 j{0_K +B  
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。 ;Pnz4Y4|eU  
\NDSpT<Z  
template < typename T1, typename T2 > 7y&Fb  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const |\*7J!Liv  
  { E@7";&\-8  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); |/Am\tk#13  
} q4|TwRx~  
0:@:cz=#*  
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: Nf%jLK~  
$A9!} `V  
template < typename T1, typename T2 > i_)j K  
struct result_2 88$G14aXEk  
  { 1K"``EvNB  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; 's8NO Xlj  
} ; w t? 8-_  
gk"S`1>  
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? 6cb;iA  
这个差事就留给了holder自己。 kb Fr  
    $oHlfV/!  
L/1?PM  
template < int Order > s{2BG9s  
class holder; WhMr'l/e  
template <> #^" \WG7{  
class holder < 1 > -:Nowb  
  { 6I.N:)=  
public : MP-A^QT  
template < typename T > Ultx|qU  
  struct result_1 ]m{;yOQdsC  
  { <=/v%VXPm  
  typedef T & result; Ny /bNQS  
} ; F=EAD3  
template < typename T1, typename T2 > -ytSS:|%\  
  struct result_2 #9,!IW]l  
  { 9qc1^Fs~  
  typedef T1 & result; @`t)ly#N  
} ; gz;().{  
template < typename T > yYkk0 3  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const OziG|o@I  
  { d7g/s'ZHt6  
  return (T & )r; @sO*O4os>  
} \5BI!<  
template < typename T1, typename T2 > U{q6_z|c  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const aEW Z*y  
  { 2[}^ zTtA  
  return (T1 & )r1; 9TjAEeU  
} .Kv>*__-Q  
} ; c (O+s/  
mR,p?[P  
template <> IvTtQq  
class holder < 2 > /tikLJ  
  { |xG|HJm,  
public : a.v$+}+.[,  
template < typename T > YQG[8I  
  struct result_1 X4>c(1e  
  { h `d(?1  
  typedef T & result; su<_?'uH  
} ; i DO`N!  
template < typename T1, typename T2 > ,--/oP  
  struct result_2 &THM]3:  
  { )NGBA."t  
  typedef T2 & result; /ZlW9|  
} ; 8)&H=#E  
template < typename T > IJ3[6>/ M0  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const w6y?D<  
  { :W<ag a;J  
  return (T & )r; $g$~TuA w  
} [CGvM {  
template < typename T1, typename T2 > j01.`G7Q  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const KW+ps16~  
  { Xw!eB?A  
  return (T2 & )r2; 8RbtI4  
} g><u (3  
} ; !!E_WDZ#9  
[ -bL>8  
xojy[c#  
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> >。 w:I^iI .  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: sTU]ntoQqR  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: 6cp x1y]~6  
+j_Vs+0  
return l(i, j) = r(i, j); EB)j&y_  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) k2sb#]-/}  
WM}:%T-  
  return ( int & )i; )zlksF  
  return ( int & )j; -iGt]mbJkP  
最后执行i = j; j 9XY%4.  
可见,参数被正确的选择了。 P1]ucu_y,  
d i`}Y&  
;XSRG*3j~4  
_SjS^z~  
?|Fu^eR%X  
八. 中期总结 N6=cqUM wt  
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: m{`O.6#O  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 P.$U6cq  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 #!u P >/  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor G5egyP;  
3Zs|arde2  
zL5r8mD3  
TD].*9  
JXUnhjB,B  
/xJ,nwp7  
九. 简化 d*khda;Vj  
很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。 z[b,:G  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 %+|k>?&z7  
首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种: .qi$X!0  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 aCcBmc  
  +-*/&|^等 S&}7jRH1  
2. 返回引用。 EShc1KPqc  
  =,各种复合赋值等 *E+2E^B  
3. 返回固定类型。 }OJ*o  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) `sQ\j Nu  
4. 原样返回。 @4^5C-  
  operator, L^yQb4$&M  
5. 返回解引用的类型。 9G` 2t~%  
  operator*(单目) h']R P  
6. 返回地址。 YN_#x  
  operator&(单目) RQWVjF#  
7. 下表访问返回类型。 \ v44Vmfz  
  operator[] "B*a| 'n!  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 ,w,>pO'[  
  operator<<和operator>> #R4Mv(BG  
I: U/%cr,  
OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。 7f8%WD)  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: H[@uE*W  
TyD*m$`y  
template < typename Left > 8jd<|nYnfc  
struct value_return KGxF3xS*7  
  { J5)e 7  
template < typename T > 91r9RG>  
  struct result_1 &eQzfx=|km  
  { C6,GgDH`  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; p18-yt; 1  
} ; D-9zg\\'`  
?aEBS  
template < typename T1, typename T2 > 'Y(#Yxc  
  struct result_2 gP/[=:  
  { D QP#h5O  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; 2!\y0*}K  
} ; >&TSz5Q  
} ; wXPNfV<(2  
FXV=D_G}  
bM;yXgorU  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait q -M&f@Il  
>"jV8%!sM  
下面我们来剥离functor中的operator() /*`BGNkYY  
首先operator里面的代码全是下面的形式: ~"\sL;B  
Ziu f<X{  
return l(t) op r(t) nQdNXv<(  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) k(C?6Gfj  
return op l(t) '!Ps4ZTn_  
return op l(t1, t2) `IOp*8  
return l(t) op MVg`6&oH  
return l(t1, t2) op >hoIJZP,  
return l(t)[r(t)] M$ep.<Z1|  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] .{k(4_Q?I  
TP{lt6wws(  
很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式: a3?Dtoy'  
单目: return f(l(t), r(t)); -b~MQ/, 2  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); nT` NfN  
双目: return f(l(t)); </t_<I0{  
return f(l(t1, t2)); 1 iS9f~  
下面就是f的实现,以operator/为例 `]\4yTd  
N?Mmv|  
struct meta_divide 7U:,:=  
  { 2_vE  
template < typename T1, typename T2 > (9';zw   
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) E}lU?U5i  
  { a({qc0+UK  
  return t1 / t2; _DMj )enH"  
} c=I!?a"  
} ; |2CW!is  
(6A>:_)  
这个工作可以让宏来做:  twz  
l~Kn-S{  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ '[-gK n  
template < typename T1, typename T2 > \ %2^C  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; "M v%M2'c  
以后可以直接用 h#zx^F1  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) &YO5N4X~o  
来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数 !s.G$ JS<  
(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。。。) ABNsi$]r0  
*0{MAm  
#I%< 1c%XA  
下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体 d%1S6eYa'  
}!0,(<EsV  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > \-GV8A2:k  
class unary_op : public Rettype aBr%"&Z.MG  
  { *D~@xypy  
    Left l; DG8$zl5  
public : uQ&&? j  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} ^%M!!wlUH  
-2v|d]3qG  
template < typename T > y 97QqQ^  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const \4K8*`$  
      { lcJ`OLG  
      return FuncType::execute(l(t)); ll1?I8}5|  
    } J4j?rLR3p  
[Qy]henK  
    template < typename T1, typename T2 > *Zt)J8C  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ;PaB5TT(  
      { TmKO/N@}  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); BS*cG>T  
    } XT{1!I(  
} ; 6]T02;b>/,  
r NU,(htS  
20^F -,z  
同样还可以申明一个binary_op  8czo#&  
o|]xj'  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > j2qDRI  
class binary_op : public Rettype lADi  
  { \VHi   
    Left l; .{7?Y;_(  
Right r; oVoTnGNM6  
public : uz>s2I}B  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} m{pL< g^M  
(oq(-Wv  
template < typename T > @WhcY*R2  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const G8QJM0VpS  
      { GPP~*+n  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); >+u5%5-wr  
    } W}Nd3  
2r?g|< :  
    template < typename T1, typename T2 > q5lRc=.b[  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const =_%:9FnQ0  
      { wIx Lr{  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); K_]LK  
    } rM[Ps=5  
} ; ~rpYZLH/:0  
XZd !c Ff  
F!pUfF,&  
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 F__DPEAc_  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 WHbvb3'  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) ?aSL'GI  
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。 Lrq+0dI 65  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! jt3s;U*  
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。。。 Mu Z\<;W$  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 c1|o^eZ  
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) #A:I|Q1$g  
下面是修改过的unary_op xd(AUl4qY  
k]R O=/ ?M  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > (4M#(I~cE  
class unary_op JB+pd_>5  
  { bn<&Xe  
Left l; T:; e73  
  J'@ I!Jc  
public : <+_OgF1G  
B'yN &3  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} gQ?>%t]  
r+m8#uR  
template < typename T > WgE~H)_%  
  struct result_1 VrF]X#\)  
  {  `Yoafa  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; bnD>/z]E  
} ; bI]1!bi]i  
YLPiK  
template < typename T1, typename T2 > @D0Ut9)  
  struct result_2 -uv1$|  
  { 'd(}bYr)  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; N1LR _vS"  
} ; f$2lq4P{  
ZR..>=  
template < typename T1, typename T2 > OE4 2{?)  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const y;<jE.7>  
  { ]~ec] Y  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); ?)]sfJG  
} guwnYS  
3D<P [.bS  
template < typename T > 2jx""{  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const /^4)V8D_S  
  { 4`Fbl]Q   
  return OpClass::execute(lt(t)); ~0/=5 dC  
} _;'}P2&Q  
`awk@  
} ; rzqCQZHL5  
vja^ O  
CZ]+B8Pl(x  
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 /3Se*"u  
好啦,现在才真正完美了。 xg3G  
现在在picker里面就可以这么添加了: $#t&W&  
3l4k2  
template < typename Right > ]j1BEO!Bg  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const &p=~=&g=  
  { *l7 ojv  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); <~:  g  
} l8^^ O   
有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。 m1+DeXR_g  
W9eR3q  
!>>$'.nb@~  
Q|pz].0  
E"V|Plf c  
十. bind [=V8  
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。 {`J7>K  
先来分析一下一段例子 \;P Bx &  
o<C~67o_  
]t #,{%h  
int foo( int x, int y) { return x - y;} 4<lZ;M"  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 1%1-j  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 3FNj~=N  
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。 OsC1('4@  
我们来写个简单的。 4[Oy3.-c  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: `0 .5aa  
对于函数对象类的版本: [bGdg  
Q^mJ_~  
template < typename Func > Nb B`6@r  
struct functor_trait Kx<bVK4"  
  { 8(g:i#~  
typedef typename Func::result_type result_type; hP 9+|am%  
} ; :UScbPG  
对于无参数函数的版本: *a$z!Ma3h  
V2.MZ9  
template < typename Ret > { 0Leua  
struct functor_trait < Ret ( * )() > DM>j@(uWF  
  { XqJ@NgsY  
typedef Ret result_type; :k(aH Ua  
} ; ["@K~my~D*  
对于单参数函数的版本: lHP[WO  
8.9S91]=  
template < typename Ret, typename V1 > 1h)I&T"kZ  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > ,Zs-<e"  
  {  : [AW  
typedef Ret result_type; 0eUsvzz 15  
} ; B}*xrPj  
对于双参数函数的版本: }1(F~6RH  
L\n_q6n  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > 6.K)uQgjmv  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > vk[Km[(U'  
  { 1}V_:~7  
typedef Ret result_type; #]:nQ (  
} ; 4'X^YBm  
等等。。。 fmloh1{4  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy }|A%2!Q}  
_jnH!Mw  
template < typename Func > zeR!Y yt!  
struct func_return w/Q'T&>b/  
  { gy*N)iv%  
template < typename T > ii~~xt1  
  struct result_1 N^`F_R1Z  
  { {){i ONd  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; 8[zP2L!-  
} ; ]1p&*xX:Bj  
%} \@Wk~  
template < typename T1, typename T2 > \UN7lDH  
  struct result_2 c()F%e:n  
  { r0S"}<8O  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; #M8"b]oh6  
} ; eR5swy&  
} ; 2;6p2GNSh  
"CLd_H*)c  
'MsxZqW"~  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 4pA(.<#A  
5GpR N  
template < typename Func, typename aPicker > ]A!Gr(FHQ  
class binder_1 w"A'uFXLc  
  { 5N ' QG<jE  
Func fn; <$7*yV  
aPicker pk; c t,p?[Q  
public : tJg   
IURi90Ir  
template < typename T > =DF7l<&km  
  struct result_1 [n66ZY#U]  
  { +KD~/}C%-  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; u^V`Ucd"R  
} ; vp-)$f&  
Pk*EnA)  
template < typename T1, typename T2 > 5z#>>|1>#  
  struct result_2 -*tP_=-Dg  
  { \.Q"fd?a_D  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; a"hlPJlG  
} ; WO_cT26Y  
&a-:ZA@  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} 6)DYQ^4y  
Z mYp!B_~  
template < typename T > n;!t?jnf.  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const t5e%"}>7H  
  { XlB`Z81j  
  return fn(pk(t)); kGX`y.-[  
} O7q-MeMM  
template < typename T1, typename T2 > tS`fG;  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const xB 4A"|  
  { &.Yh_  
  return fn(pk(t1, t2)); U7 Z_  
} %:((S]vAi  
} ; qb "H&)aHw  
R+, tn,<<  
v#D9yttO{  
一目了然不是么? SAXjB;VH6  
最后实现bind f'R^MX2  
~@L$}Eu  
PZH]9[H  
template < typename Func, typename aPicker > [)9bR1wh  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) Dth<hS,2J  
  { {w{|y[[d~  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); v)J6}H}e  
} UAH} ])U  
`@=}5 9+|  
2个以上参数的bind可以同理实现。 Lsuc*Ps  
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。 lusINILc  
1 !OQxY}f  
十一. phoenix m.S@ e8kS  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: &*L:4By)]  
#p*OLQ3~  
for_each(v.begin(), v.end(), hIPDJ1a  
( ^K&& O {  
do_ 'J]V"Z)  
[ >l 'QX(  
  cout << _1 <<   " , " _Z5l Nu  
] uVOOw&q_  
.while_( -- _1), fl+ [(x<  
cout << var( " \n " ) C6O1ype  
) Z]oa+W+  
); (zye Ch  
!^G+@~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: H9nZ%n  
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 9 `J`(  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 s`GSc)AI  
那么我们就照着这个思路来实现吧: *F~"4g  
u`K+0^)T`  
gwR ^Z{  
template < typename Cond, typename Actor > ~D<o}ItRF  
class do_while u[PO'6Kzd  
  { WB $Z<m :  
Cond cd; jcFh2  
Actor act; <E6]8SQE  
public : QoI@/ jLj  
template < typename T > :NS;y-{^^y  
  struct result_1 MdZ7Yep  
  { mNm 8I8  
  typedef int result_type; GeZwbJ/?B  
} ; g#5g0UP)V  
kn`KU.J.  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} fy9{W@E3p  
d<(1^Rto  
template < typename T > @wZ`;J%  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const \f0I:%-  
  { duV|'ntr  
  do tCtR(mG=A  
    { 0xIr:aFF  
  act(t); C6CX{IA]  
  } @QVAsNW:O  
  while (cd(t)); IS]03_uQ  
  return   0 ; >Mrz$ z{x  
} $* 8c0.{U  
} ; ;^O^&<  
09%q/-$  
dg/7?gV  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). (!DH'2I[  
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。 9v 0.]  
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。 =5I1[p;  
因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。 6DR@$fpt  
下面就是产生这个functor的类: _(J- MCY\  
hFj.d]S  
j$&k;S  
template < typename Actor > 9BNAj-Xa  
class do_while_actor [WX+/pm7>  
  { noh3mi  
Actor act; tNmH*"wR<  
public : B;hc|v{(  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} 0%`\ 8  
8Tv;,a  
template < typename Cond > 9"_qa q  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; f+%J=Am  
} ; $vlgiJ&f  
uSM4:!8  
SECL(@0(^  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 BAdHGwomh  
最后,是那个do_ f(?>z!n0  
z`>a,X  
9! gmS?f  
class do_while_invoker JR'Q Th:z  
  { \TC&/'7}  
public : 0ydAdgD  
template < typename Actor > =u${2=  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const #e+%;5\  
  { bN<c5  
  return do_while_actor < Actor > (act); Nd^9.6,JU  
} '1=/G7g  
} do_; 0f;L!.eP  
 @*%Q,$  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? jr" yIC_  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 <s]K~ Vo  
最后来说说怎么处理break和continue ,^:Zf|V  
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。 Xdq2.:\  
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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