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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda C^ ~[b o  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 %cq8%RT  
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, 5pxw[c53#  
~/Kqkhq+c  
*nY$YwHB  
S^SF!k=  
  class filler `{nzw$  
  { :1!k*5  
public : Rdy-6  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} B,{Q[  
} ; [g lhru=+  
W=!D[G R  
5e c T.  
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: };~I#X  
o{MmW~/o&  
g+ cH  
9 E  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); | Fk9ME  
8ao>]5Rs3  
4~0 @(3  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 2D{`AJ  
Y:5Gp8Vi  
X0]5I0YP  
v ,)vW5jGI  
二. 战前分析 SMHQh.O?5  
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。 {mB &xz:b  
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 x /?w1  
,mD{4 >7  
-Rr Qv(  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); M_#^zo "x  
  /* --------------------------------------------- */ S(5&%}QFQ  
vector < int *> vp( 10 ); f:/"OCig  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1);  @@+BPLl  
/* --------------------------------------------- */ )9V8&,  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); C,dRdEB>  
/* --------------------------------------------- */ @t,Y< )U  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); <Lfo5:.  
  /* --------------------------------------------- */  LhtA]z,m  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); G\H|\i  
/* --------------------------------------------- */ K]Z];C#)  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); MVe4[<  
\yA*)X+  
SQI =D8  
{'q(a4  
看了之后,我们可以思考一些问题: -ob1_0  
1._1, _2是什么? hkvymHaG  
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。 |6zx YuX  
2._1 = 1是在做什么? kntn9G  
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。 _{0IX  
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`\ 7h7K  
"5$2b>_UE  
[!>DQE  
三. 动工 ;cW9NS3:  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: q-d#bKIf  
{s~t>Rp+  
E9PD1ADR  
+dF/$+t  
template < typename T > G297)MFF  
class assignment eRvnN>L  
  { };nOG;  
T value; vo]$[Cp|4  
public : V=5v7Y3( j  
assignment( const T & v) : value(v) {} Qon>[<]B  
template < typename T2 > tLe"i>  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } ]MV=@T^8#  
} ; A$XmO}+  
5$"I Uq*  
'645Fr[lg  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 LP5@ID2G  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment Xe:e./@  
hG lRf_{  
~mu)Cw  
7& G#&d  
  class holder v L!?4k  
  { f!+G1z}iA  
public : ]sV) '-  
template < typename T > 3`DwKv `+  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const {x/)S*:Z  
  { =9cN{&qf  
  return assignment < T > (t); . I#dR*  
} dpI! {'"M  
} ; SW*Y u{  
(eF "[,z  
2sNV09id  
由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上: ($*R>*6<x  
VW *d*!  
  static holder _1; n~G-X  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 xBK is\b  
/&g~*AL  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); 137:T:  
而不用手动写一个函数对象。 D;WQNlTU  
\ q=Bbfzv  
Wd/m]]W8Q  
{{ /-v3n  
四. 问题分析 u(Y?2R  
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。 Y SD|#0  
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。 4WZ"8  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 O2C&XeB:4  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 $ jgEB+  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 )0p7d:%mV  
o<nkK+=Afm  
五. 问题1:一致性 >.f'_2#Z&  
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?| 8:)itYE  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 $g!~T!p=  
oBZzMTPe  
struct holder i4^1bd  
  { -|nHwSrCZ/  
  // Iji9N!Yx  
  template < typename T > %SlF7$  
T &   operator ()( const T & r) const B_#U|10et  
  { c6f[^Q%#j  
  return (T & )r; 'r_NA!R  
} ]9/{  
} ; 15tT%TC  
$g+q;Y~i0  
这样的话assignment也必须相应改动: ;Vh5nO  
3X A8\Mg  
template < typename Left, typename Right > "fX9bh^  
class assignment m03]SF(#3  
  { 7z^\}&  
Left l; t~@~XI5  
Right r; w*7BiZ{s<  
public : |>L|7>J{<d  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} QvjOOc@k~n  
template < typename T2 > y( uE  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } =%+o4\N,  
} ; #> @~3kGg  
!$5.\D  
同时,holder的operator=也需要改动: 'k(aZ"  
9 9S-P}xd  
template < typename T > 8KhE`C9z  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const oD>j2 6Q  
  { v<c@bDZ>  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); .S =^)  
} #Kd^t =k  
fKN&0N |^R  
好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。 i`)h~V|G  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 KaGG4?=V  
}"CX`  
return l(rhs) = r; S LSbEm  
在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。 }HC6m{vH(  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: +{F2hEYP  
vPbmQh ex  
template < typename Tp > 3 2MdDa  
class constant_t Fv(1A_~IS  
  { vq&u19iP  
  const Tp t; nNJMQb'K  
public : q" aUA_}\  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} 2IGoAt>V  
template < typename T > X[{tD#  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const /degBL+  
  { {j{H@rHuy  
  return t; a.O pxd  
} p^uX{!  
} ; R<GnPN:c  
G$)f5_]7{  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 >PBP:s1f4>  
下面就可以修改holder的operator=了 eVy>  
$x'p+&n\  
template < typename T > [hl8LP+~  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const sKK*{+,kh;  
  { bb ]r  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); ySEhi_)9^  
} Xi~%,~  
2l#c?]TA  
同时也要修改assignment的operator() +=Q/'g   
O ^+H:Y|  
template < typename T2 > yD-L:)@"  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } C=&rPUX{  
现在代码看起来就很一致了。 UHh7x%$n  
ipThw p9  
六. 问题2:链式操作 ,sqx xq  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 vTdJe  
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。 hN3*]s;/6z  
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。 X' ,0vK  
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。 e2 X\ll  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct CC8)yO  
bz1+AJG  
template < typename T > kU {>hG4  
struct result_1 5@kNvi  
  { oXxY$x*R1  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; \[57Dmo  
} ; ,R~{$QUl  
k)t_U3i  
那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为: 7l~d_<h  
J:!m49fF  
template < typename T > Hv~& RZpe  
struct   ref dN%*-p(  
  { Fzc8)*w  
typedef T & reference; 8`{)1.d5[  
} ; 'kC,pN{->  
template < typename T > N-9Vx#i  
struct   ref < T &> Sl!#!FGI  
  { /YLHg5n8+  
typedef T & reference; R|&Rq(ow"  
} ; '[z529HN  
Q/[g|"  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: ?m(]@6qa  
XDtMFig  
template < typename T > 1[g -f ,  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const @  gv^  
  { WE*L=_zDS  
  return l(t) = r(t); /qd5{%:  
} h| T_ k  
可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。 %tOGs80_{  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 C;UqLMrOI  
WP5QA8`3  
有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么 YcaomPo  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: e` QniTkT  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 p" ;5J+?(  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 'BiR ,M$mY  
最后的布局是: =Lc!L !(,b  
                Add Hrk]6*  
              /   \ \|gE=5!Am=  
            Divide   5 NR6wNz&81  
            /   \  l:i&l?>_  
          _1     3 RnaxRnXVR  
似乎一切都解决了?不。 J2BCaAwEP,  
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。 XsXO S8  
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。 tpY]Mz[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: $5]}]  
@|2L>N  
template < typename Right > 4!</JZX~$  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const bih%hqny  
Right & rt) const +QZ}c@'r  
  { H:k?#7D(  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); yZ:AJNb  
} ms]r1x"  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 6/5Xy69:h  
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。 =<;C5kSD  
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。 y v58~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。 I,lX;~xb  
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。 u^4$<fd  
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? (2J\o  
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: JqmxS*_P  
n6xJ  
template < class Action > HVHd@#pDZ  
class picker : public Action V'q?+p] a  
  { $SOFq+-T  
public : ;(3!#4`q(]  
picker( const Action & act) : Action(act) {} )z^NJ'v4(  
  // all the operator overloaded E^`-:L(_  
} ; ]wZlJK`K  
{M^BY,%*  
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。 [KMNMg  
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: w:VD[\h  
+L,V_z  
template < typename Right > +7KRoF|  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const 7@1GSO:Yf  
  { ]i:_^z)R  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); [2P6XoI#  
} Q;xJ/4 Z"  
(k^o[HF  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > ,6 IKkyD  
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。 @dyh: 2!  
DP8%/CV!*  
template < typename T >   struct picker_maker 6KRC_-  
  { ogvB{R  
typedef picker < constant_t < T >   > result; }1#prQ0F  
} ; Z_h-5VU-  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > j2RdBoCt  
  { 0sA+5*mdM  
typedef picker < T > result; KSAE!+  
} ; ;I/ A8<C  
i,B<k 0W9  
下面总的结构就有了: dJjkH6%}  
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。 M-8`zA2  
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。 7C9_;81_Dt  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 /os,s[w  
至此链式操作完美实现。 L"tzUYxg  
zMXQfR   
|[Rlg`TQ;*  
七. 问题3 SaIY-PC  
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。 |E9'ii&?B  
^)UX#D3b  
template < typename T1, typename T2 > 6Vj=SYK  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const %6W%-`  
  { {[)n<.n[g  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); !+u K@z&G  
} }0Ie Kpu5  
= inp>L  
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: o/6VOX  
ri%j*Kn  
template < typename T1, typename T2 > Am!OLGG4  
struct result_2 U38~m}c  
  {  :Y Ki  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; +# 3e<+!F  
} ; '.wb= C  
q-s(2C  
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? `=$p!H8  
这个差事就留给了holder自己。 i IM\_<?  
    ;pw9+zo ^M  
fKW)h?.Kd  
template < int Order > =NmW}x|n  
class holder; .b? Aq^i8  
template <> 5P{[8PZxbV  
class holder < 1 > cLf<YF  
  { `W:z#uNG]  
public : ~1&WR`U  
template < typename T > Ew JNpecX  
  struct result_1 TM5 Y(Q*  
  { EsS$th)d  
  typedef T & result; $^_6,uBM[  
} ; CTS1."kx1  
template < typename T1, typename T2 > q B IekQT  
  struct result_2 ed2r<H$  
  { !QpOrg  
  typedef T1 & result; }xry  
} ; NBL%5!'  
template < typename T > H:)_;k  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const @^R l{p  
  { UM/!dt}DnF  
  return (T & )r; {;N2 &S o  
} u M\5GK  
template < typename T1, typename T2 > -xG6J.S  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const Bi2 c5[3  
  { G c \^Kg^#  
  return (T1 & )r1; gyb99c,)  
} UiVGOQq  
} ; :dqZM#$d  
h*R w^5,c  
template <> {a__/I>)  
class holder < 2 > S:XsO9:{  
  { 7 =D,D+f  
public : jfiUf1Mj  
template < typename T > B 6z 'Q  
  struct result_1 ! B92W  
  { ]}kw'&  
  typedef T & result; 'J$@~P  
} ; 9GRQ^E  
template < typename T1, typename T2 > eyuyaSE  
  struct result_2 ):_@i  
  { vz~Oi  
  typedef T2 & result; @mJ~?d95v  
} ; Mg2e0}{  
template < typename T > ?;_*8Doq-a  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const 1BEs> Sm  
  { '$c9S[  
  return (T & )r; `yP`5a/  
} Vef!5]t5  
template < typename T1, typename T2 > 2kt0Rxg  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const aL_/2/@X8  
  { Z+u.LXc|c  
  return (T2 & )r2; 51`&%V{daL  
} }h=PW'M{  
} ; M\/hK2J# #  
*`rfD*  
uIbAlE  
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> >。 ZSs@9ej  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: q-+:1E  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: Rpv[rvK'  
0QT:@v2R  
return l(i, j) = r(i, j); `IEA  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) 7FJ4;HLQ  
%S"85#R5E  
  return ( int & )i; tRpY+s~Fq  
  return ( int & )j; k qL.ZR  
最后执行i = j; 4g"%?xN  
可见,参数被正确的选择了。 h=0a9vIXF  
P%)r4+at  
6Iqy"MQuq  
pr,,E[  
)A xD|A  
八. 中期总结 I/XSW#  
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\[qeF@  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 Q#G xo  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 i6KB\W2  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor ccrWk*tr  
) $_1U!z  
[gpO?'~  
gHp*QL\?9  
N<8\.z5:<  
@lF?+/=$  
九. 简化 t^KQ*8clG  
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。 . }/8 ]  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 $L 8>Ha}  
首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种: (jA5`4>u  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 L2,2Sn*4i  
  +-*/&|^等 Z3weFbCH  
2. 返回引用。 gu!!}pwV9  
  =,各种复合赋值等 4`,7 tj  
3. 返回固定类型。 DtFHh/X  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) #|ts1lD#ah  
4. 原样返回。 ",.f   
  operator, Sz@z 0'  
5. 返回解引用的类型。 T{k_3[{0o  
  operator*(单目) Gk{ 'U  
6. 返回地址。 VaY#_80$s  
  operator&(单目) k9f|R*LM  
7. 下表访问返回类型。 5, ,~k=  
  operator[] |y[I!JdR  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 V:Gy pY)  
  operator<<和operator>> A4!X{qUT-  
`VKFA<T  
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。 b9RHsr]V  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: }q`9U!v  
X'jyR:ut#  
template < typename Left > {KNaJ/:>W  
struct value_return Vf&U`K  
  { D9[19,2r`  
template < typename T > 1oej<67PdJ  
  struct result_1 tkT,M,]?9  
  { v*?8:>:}  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; ea"X$<s>-  
} ; lG\uJxV  
AN Fes*8j  
template < typename T1, typename T2 > IQ @9S  
  struct result_2 q* p  
  { B{`adq?pW  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; Q?i_Nl/|  
} ; Qdq;C,}Ai.  
} ; !iKW1ks  
ID2->J  
(vO3vCYeQ  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait ]]PNYa  
7b[s W|{  
下面我们来剥离functor中的operator() SG)Fk *1  
首先operator里面的代码全是下面的形式: C '( Y  
PGJh>[ s  
return l(t) op r(t) z3uR1vF'  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) S-S%IdL  
return op l(t) C P}fxDW  
return op l(t1, t2) A7Ql%$v7^  
return l(t) op ICN>kJ\;M  
return l(t1, t2) op q*UHzE:LI  
return l(t)[r(t)] rJpr;QKf%  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] \Nt 5TG_  
y>y2,x+[  
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: ?Ts]zO%%Z  
单目: return f(l(t), r(t)); Gk*u^J(  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); IQPu%n{0v  
双目: return f(l(t)); R^.PKT2E  
return f(l(t1, t2)); &))d],tJX  
下面就是f的实现,以operator/为例 YCD |lL#  
%]_: \!  
struct meta_divide 7H Dc]&z  
  { HLW_Y|QaFo  
template < typename T1, typename T2 > + +}!Gfc?s  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) $Y|OGZH8E  
  { |reA`&<q  
  return t1 / t2; !FL"L 9   
} ;#85 _/  
} ; ojy^ A  
i wgt\ux.  
这个工作可以让宏来做: e,xL~P{|  
z< L2W",  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ EfEgY|V0  
template < typename T1, typename T2 > \ LS[o7!T(  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; \#HW.5  
以后可以直接用 JD$g%hcVZa  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) YGo?%.X  
来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数  4u:SE   
(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。。。) }gkLO TJ/,  
tn5%zJ#+  
$xWwI( SaB  
下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体 eL}w{Hlk T  
CT[9=wV)m%  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > rtuaU=U  
class unary_op : public Rettype y(J~:"}7)  
  { _"1RidhH  
    Left l; [<#j K}g  
public : Op%OQ14$  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} xJCx zJ  
:*}Q/]N  
template < typename T > =x8[%+  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 61S;M8tNv  
      { Y"mFUW4  
      return FuncType::execute(l(t)); % "(&a'B  
    } ~bZ$ d{o^  
G4@r_VP\  
    template < typename T1, typename T2 > k`:zQd^T  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ..} P$  
      { y!=,u  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); 7[1Lh'u  
    } SboHo({5VA  
} ; 1C<cwd;9  
CeYhn\m5K0  
4-yK!LR  
同样还可以申明一个binary_op CVfV    
e34>q:#5l  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > :0r,.)  
class binary_op : public Rettype Z=]SAK`  
  { zKd@Ab  
    Left l; XDY]LAV  
Right r; U!(.i1^n  
public : Hh% !4_AMw  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} /pj[c;aO  
J~2SGXH)^?  
template < typename T > 9hA`I tS  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const Z mJ<h&  
      { !/}3/iU  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); %+~\I\)1  
    } v)+g<!  
jKq*@o~}  
    template < typename T1, typename T2 > $%~ JG(  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const }^&S^N 7  
      { izl6L  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); 'S_i6K  
    } %hVR|K|J  
} ; h!w::cV  
8}0wSVsxV$  
<O1R*CaP  
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 sy"}25s  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 3k1e  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) 17s~mqy  
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。 '`2KLO>!  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! %>m.Z#R(  
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。。。 AQ'%}(#0  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 I){4MoH.  
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) ,Pa*; o\  
下面是修改过的unary_op X!]v4ma`  
9nG^_.}|  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > `==l 2AX  
class unary_op XO <0;9|  
  { h5P_kZJ  
Left l; ;XN|dq  
  K7RAmX  
public : gQeQy  
8<L{\$3HP|  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} &r1(1<  
d/; tq  
template < typename T > "`% ,l|D  
  struct result_1 [M\ an6h6O  
  { 3x[C pg,  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; t7]j6>MK3q  
} ; F rc  kA  
& P-8_I  
template < typename T1, typename T2 > *JJ8\R&P0  
  struct result_2 jYp!?%!  
  { Jq/itsg  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; {+67<&g  
} ; 1iF=~@Nz_  
Pe _O(  
template < typename T1, typename T2 > "V p nr +6  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 9B0ON*`  
  { .!o]oM U/  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); N68mvBe  
} ng%[yY  
p>tkRA?lk  
template < typename T > A*OqUq/H`;  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const .iy4 (P4  
  { ^+>*Y=fl  
  return OpClass::execute(lt(t)); cB uuq  
} ^-"Iw y  
"9caoPI0~  
} ; AT&K>NG  
eAlOMSL\  
\;&;K'   
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 &E&~9"^hQL  
好啦,现在才真正完美了。 Blxa0&3  
现在在picker里面就可以这么添加了: od)TQSo  
&s".hP6  
template < typename Right > zH]oAu=H  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const e0P[,e*0  
  { q/b+V)V  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); IhNX~Jg'^  
} 5MnP6(3$  
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。 l2Sar1~1  
JQ%hh&M\0  
cACIy yQ  
[^"*I.Z_  
^C'S-2nGH  
十. bind KqG b+N-@  
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。 ~[Tcl  
先来分析一下一段例子 GQbr}xX. #  
On*I.~  
ga +, P  
int foo( int x, int y) { return x - y;} ]d1'5F][H  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 "-&K!Vfs  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 y RxrfAdS  
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。 jSp&\Wjb  
我们来写个简单的。 Qf~>5(,h  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: M {jXo%C  
对于函数对象类的版本: uMQI Aapb  
L3%frIUd  
template < typename Func > {xZY4b2  
struct functor_trait B/ 4M;G~  
  { `]5qIKopL  
typedef typename Func::result_type result_type; $)#orZtzr  
} ; x$d[Ovw-  
对于无参数函数的版本: uz!8=,DFw  
({E,}x  
template < typename Ret > u !BU^@P  
struct functor_trait < Ret ( * )() > rCw 4a?YS  
  { 6BV 6<PHJ  
typedef Ret result_type; $\u\ 4 n  
} ; pq) =  
对于单参数函数的版本: .) Ej#mk  
@6 "MhF  
template < typename Ret, typename V1 > b=EI?XwJ  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > sOLh'x f.  
  { 2_w pj;E  
typedef Ret result_type; *HD(\;i-$  
} ; M`&t=0D  
对于双参数函数的版本: ZN}`A7  
l!,tssQ  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > ZD&F ,2v  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > $V87=_}  
  { 6u"wgX]H  
typedef Ret result_type; 6(QfD](2}  
} ; p(RF   
等等。。。 wH|%3 @eJ  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy cP?GRMX@}  
y[i}iT/~  
template < typename Func > ) f~;P+  
struct func_return |.c4y*  
  { %NkiYiA  
template < typename T > fS"u"]j*e  
  struct result_1 Nw. )O  
  { ] 0R*F30]  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; Y!M0JSaM  
} ; % G!!0V!  
*P' X[z  
template < typename T1, typename T2 > p7YYAh@x\  
  struct result_2 k1z`92"  
  { @K]`!=vUk  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; v`oilsrc  
} ; bD,21,*z  
} ; v\w*VCjoV  
xdO3koE:  
7g*!6-W[  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 q?LOtN? o  
1`?o#w  
template < typename Func, typename aPicker > j& 7>ph  
class binder_1 r%;|gIky  
  { Y7S1^'E 3  
Func fn; dz@+ jEV  
aPicker pk; nq_$!aB_K  
public : 9fX0?POG  
ZRjM^ d;  
template < typename T > aA?Qr&]M  
  struct result_1 7u"Q1n(h/  
  { %i\rw*f  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; CNRSc 4Le  
} ; XgxO:"B  
W<q<}RSn  
template < typename T1, typename T2 > % i?  
  struct result_2 Py*WHHO  
  { ,It0brF  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; .M:&Aj)x16  
} ;  (7X  
QI[WXx p  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} uT]$R  
_EMX x4J  
template < typename T > ?Q_ @@)  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const \8#[AD*@s2  
  { o+x%q<e;c  
  return fn(pk(t)); pS8\B  
} E#P#{_BR^  
template < typename T1, typename T2 > ;C-ds  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const }h1BAKg  
  { {eU>E /SQ  
  return fn(pk(t1, t2)); p@78Xmu?q  
} UG.:D';3,  
} ; v^eAQoFLhN  
>C,0}lj  
rZ,qHM  
一目了然不是么? MZ%J ]Nd  
最后实现bind FqJd  
yPmo1|'X>d  
3F, M{'q  
template < typename Func, typename aPicker > dkg`T#}  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) ` u3kP  
  { r~=+>, _  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); 4(, .<#  
} GQg 2!s(  
DvhF CA}z  
2个以上参数的bind可以同理实现。 1[OY- G  
另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。 MVM Jl">  
M"]?'TMfXc  
十一. phoenix <]?71{7X  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: g Nz  
Hva!6vwO%O  
for_each(v.begin(), v.end(), JAHmmNlW  
( hg12NzbK  
do_ y:\<FLR}j  
[ T} \>8EEG  
  cout << _1 <<   " , " !=30s;-  
] ,w"cY?~<  
.while_( -- _1), Sy?^+JdM/  
cout << var( " \n " ) trwo(p  
) c2V_|oL  
); )Fd)YJVR  
]pNM~,  
是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧: oBmv^=cH  
首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor mmwc'-jU:  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 idBd aZg  
那么我们就照着这个思路来实现吧: n jd2  
1f3g5y'z5  
k4&adX@Y  
template < typename Cond, typename Actor > lYe2;bu  
class do_while @}jg5}  
  { &pl)E$Y  
Cond cd; <.g)?nj1  
Actor act; <Y /3U  
public : DaH4Br.2  
template < typename T > :M;|0w*b  
  struct result_1 MuO(%.H  
  { j^/<:e c.  
  typedef int result_type; >WO;q  
} ; y-@`3hYM@  
^Zpz@T>m  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} $lB!Q8a$  
mr[1F]G  
template < typename T > V B ^1wm  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 4Tuh]5  
  { k'.cl^6Z8  
  do 'n{=`e(}cI  
    { e8SAjl"}  
  act(t); Q$Qr)mcC  
  } :V"e+I  
  while (cd(t)); xz:  
  return   0 ; "@ZwDg`  
} U&^(%W#  
} ; S41S+#7t*  
<F}j;mX  
Lz9|"F"V  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). iMM9a;G+  
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。 /5 KY6XxR  
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。 oeVI 6-_S  
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。 0<-A2O),  
下面就是产生这个functor的类: rk+s[Qi~  
9-# =xE9'U  
ty;a!yjC  
template < typename Actor > }q_Iep  
class do_while_actor G"J 8i|~  
  { <YG 42,N  
Actor act; /L`qOr2E  
public : i @M^l`w  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} 0kp{`3ce  
" u]X/ {L  
template < typename Cond > }lkU3Pf1U  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; A;xH{vo{  
} ; ktY  
DBfq9%J _  
&4t=Y`]SL  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 }P!:0w3  
最后,是那个do_ $*fEgU% c  
TD;u"  
OS~Z@'Eg  
class do_while_invoker YFcMU5_F  
  { m 2%  
public : 41C6ey  
template < typename Actor > gf;B&MM6  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const N mNj0&  
  { T~lHm  
  return do_while_actor < Actor > (act); % y` tDR  
} 74A&#ecb{  
} do_; ~!fOl)F  
QF.M%she+  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? _Pw5n mH c  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 R,hwn2@B  
最后来说说怎么处理break和continue gfXit$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。 FYaBP;@J%  
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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