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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda p2I9t|  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 Iss)7I  
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, ON-zhT?v  
"IuHSjP  
&WV&_z  
(M;jnQ0  
  class filler Zjq(]y  
  { eR|u']Em>T  
public : 5fjL  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} ;QS(`SK l  
} ; -`s_md0BM  
AbA_s I<;  
J`d_=C?J  
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: ah2L8jN"  
/JGET  
3vC"Q!J&  
( C~ u.  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); kes GwMr"e  
SsBiCctn  
G 5!J9@Yi  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 :v Do{My^1  
dc=}c/6x  
3 [r9v!l  
{"vTaY@  
二. 战前分析 Bbj%RF2,  
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。 !3;KC"o  
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 jM5w<T-2/  
MY w3+B+Jj  
2AdO   
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); +L hV4@zC  
  /* --------------------------------------------- */ 1@<PcQBp  
vector < int *> vp( 10 ); |x+g5~$  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); jxdX7aik  
/* --------------------------------------------- */ $_Kcm"oj  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); Yj{-|2YzL  
/* --------------------------------------------- */ E'iN==p_:  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); S9kA69O  
  /* --------------------------------------------- */ N?j#=b+D  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); AV]7l}-  
/* --------------------------------------------- */ ; nc3O{rU  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); LM2S%._cj;  
`P *wz<  
es!>u{8)  
X6-;vnlKN  
看了之后,我们可以思考一些问题: ESyb34T`  
1._1, _2是什么? e$l*s/"0t  
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。 8$~^-_>n/  
2._1 = 1是在做什么? 1a]QNl_x  
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。 UNF@%O4_T  
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。 wi-F@})f#  
>`=9So_J  
WvN{f*  
三. 动工 $, vX yZ  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: 0?Bv zfb  
>)*0lfxTZ  
TMw6 EM  
:x[SV^fw[  
template < typename T > H#:Aby-d}  
class assignment PR3&LI;B*  
  { PdqyNn=  
T value; ZE:!>VXa87  
public : vJ9IDc|[  
assignment( const T & v) : value(v) {} 4o3TW#  
template < typename T2 > =Y {<&:%(  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } _@@.VmZL  
} ; .X\9vVJ  
7fXta|eP0  
1{-yF :A  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 bZlKy`Z  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment K:q|M?_  
MRN=-|fV^  
:-tMH02c  
.r~M7 I  
  class holder xU;/LJ6  
  { (Tv~$\=  
public : d=eIsP'h  
template < typename T > :x3"Cj  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const F10TvJ U  
  { [9d4 0>e  
  return assignment < T > (t); =:*2t  
} +5"Pm]oRbx  
} ; N1yx|g:  
?p& ( Af)  
,B1~6y\b  
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: ?bGk%jjHXM  
:YCB23368"  
  static holder _1; 0BP Ubp(  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 2?nEHIUT  
cnz+%Y N  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); trz &]v=:  
而不用手动写一个函数对象。 |a!]Iqz"N  
`5 Iaz  
a`6R}|ZB  
Dg}$;PK  
四. 问题分析 $ww0$  
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。 8 k )i-&R  
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。 +'9E4Lpx  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 #+8G`  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 i\dd  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 #CRd@k ?  
s<{) X$  
五. 问题1:一致性 m[qW)N:w  
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?| >4&0j'z"  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 KsQn%mxS  
N(`XqeC*  
struct holder o&MOcy D  
  { *nSKIDw  
  // %[x PyqX  
  template < typename T > B &e'n<  
T &   operator ()( const T & r) const *~kHH  
  { +vIsYg*#2M  
  return (T & )r; cRv#aV  
} Z '~Ie~  
} ; j:7AVnt  
u;9a/RI  
这样的话assignment也必须相应改动: ^@f.~4P*I  
heScIe N^`  
template < typename Left, typename Right > p^)w$UL}}  
class assignment 'fPDODE  
  { u]Z;Q_=  
Left l; ^{a_:r"  
Right r; zs.@=Z"  
public : H;MyT Vl  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} +!mEP>  
template < typename T2 > d' l|oeS  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } CU@}{}Yl  
} ; mo"1|Q&  
y\_k8RqE^  
同时,holder的operator=也需要改动: ,</Kn~b  
&l0 ,q=T  
template < typename T > 3z% W5[E)  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const 4 q\&Mb3  
  { 3fxcH  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); IZBY*kr  
} 4{ [d '-H5  
5c$\DZ(  
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。 z) x.6  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 XD Q<28^  
;KgDVq5  
return l(rhs) = r; G7%f| Y  
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@*4!  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: 4"veqrC  
0ax ;Q[z2  
template < typename Tp > Nx"|10gC  
class constant_t M9Xq0BBu  
  { Of>2m<  
  const Tp t; \. a7F4h  
public : A<+1:@0  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} W'6sY@0m  
template < typename T > F+!9T  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const /[A#iTe  
  { K[S)e!\.  
  return t; FuC \qF  
} TE6]4E*  
} ; -""(>$b 2  
;;+h4O )  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 og&-P=4O  
下面就可以修改holder的operator=了 zUq(bD  
pKU(4&BxX  
template < typename T > x@3cZd0j#  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const {DZ xK(  
  { P!I Lji!  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); >[l2KD  
} ]QGo(+  
\1hQ7:f;\  
同时也要修改assignment的operator() g3 Oro}wt6  
O8~RfB  
template < typename T2 > L{oG'aK4  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } 0Oa&vx  
现在代码看起来就很一致了。 "^)GnK +-  
b[J0+l\!"  
六. 问题2:链式操作 MT6"b  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 -Jt36|O  
其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。 biV NZdA  
事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。 gwr?(:?  
比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。 Bj GfUQ  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct q:=jv6T#  
GT\ yjrCd  
template < typename T > Ns]$+|  
struct result_1 jig3M N  
  { v3{%U1>}v  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; z[@i=avPG  
} ; \/b[V3<"  
F"1tPWn  
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: Bg}l$?S  
BkP4.XRI  
template < typename T > n6G&c4g<"  
struct   ref x~=Mn%Ew0  
  { Ze <)B *  
typedef T & reference; }I1j#d0.  
} ; (\o4 c0UzK  
template < typename T > =R"LB}>h}  
struct   ref < T &> P@D\5}*6  
  { tEt46]{  
typedef T & reference; j+e~ tCcN/  
} ; ,U)&ny  
z$L e,+  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: vK`HgRQ(C  
}=Xlac_U  
template < typename T > gAVD-]`  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const Q @[gj:w  
  { O<#8R\v  
  return l(t) = r(t); "$D'gS oYe  
} 'Lw8l `7  
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。 mn\A)R Q  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 Gpi_p  
,Xr`tQ<@  
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 KuW>^mF(I  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: )FPn_p#3]  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 3hxV`rb  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 eoXbZ  
最后的布局是: Bl^ BtE?-b  
                Add 6nR EuT'k  
              /   \ 3SI0etVr  
            Divide   5 5SZa, +]  
            /   \ |5ge4,}0  
          _1     3 3rd8mh&l  
似乎一切都解决了?不。 EJRkFn8XG'  
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。 Ke=+D'=  
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。 oz]&=>$1I  
OK,我们的方法呼之欲出了。既然所有的functor都具有一样的产生方案,那么不如大家都不要实现,等到最后统一的在所有的functor里面加上这么一系列的产生代码吧。例如,如果要添加从某functor XXX到operator=的functor的产生代码: \ \Tz'>[\  
tCm]1ZgRW  
template < typename Right > f/s"2r  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const 9|[uie  
Right & rt) const nA{yH}D4  
  { _!!Fg%a5"R  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); 9_?e, Q  
} e6bh,BwgQq  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 UvM4-M%2JN  
XXX指的是原来的functor的类型,picker_maker<T>是一个类型变换的trait,如果T是一个常量,那么他会返回constant_t<T>,否则返回T本身。 \WbQS#Z9  
因此如果该函数声明在assignment的内部,那么就实现了连等,如果声明在的dereference(解引用)的内部,就允许(*A = B)的行为发生。 DycXJ3eQ  
最后,如何把这些函数塞到各个functor的声明里边呢?当然可以用宏,但是。。。大家都知道这样不好。 Fn iht<  
除了宏之外还可以用的方式就是继承。我们可以写一个类叫做picker,该类实现了所有的如上的产生函数。然后让所有的functor继承自它。 AJE$Z0{q  
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? cA|vH^:  
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: z@w}+fYO  
JZ~wacDd  
template < class Action > k{=dV  
class picker : public Action +S[3HX7H  
  { Z[ &d2'  
public : 13w(Tf  
picker( const Action & act) : Action(act) {} 4T; <`{]  
  // all the operator overloaded # 5U1F[  
} ; M] +.xo+A  
T ,jb%uPcE  
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。 sHMO9{[7H  
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: tbiM>qxB  
17,mqXX>  
template < typename Right > +GL$[ 5G  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const aWH  
  { ;E[Q/ tr:w  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); XogCq?_m  
} v;U5[  
Gi#-TP\  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > gujP{Z  
使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。 &xhwOgI#,  
So8 Dwz?  
template < typename T >   struct picker_maker T:zM]%Xh  
  { i;s;:{cn  
typedef picker < constant_t < T >   > result; kU=U u>  
} ; m(}}%VeR"z  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > `C C=?E  
  { &6 <a<S  
typedef picker < T > result; h_+  
} ; 7S&$M-k  
D4{KU%Xp&  
下面总的结构就有了: -u4")V>  
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。 +4 Pes  
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。 {7c'%e  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 #^Pab^Y3r-  
至此链式操作完美实现。 #p55/54ZI  
x#N_h0[i  
yjMN>L'  
七. 问题3 -`eB4j'7  
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。  y1T(R#  
g>;@(:e^/  
template < typename T1, typename T2 > vp.?$(L^@/  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ah_ >:x  
  { J|DZi2o  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); OXbShA&1  
} 5E"^>z  
EwU)(UK  
很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2: k.K#i /t  
;b~\ [  
template < typename T1, typename T2 > EG|dN(qh  
struct result_2 '6WS<@%}  
  { QIevps*  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; 'L-DMNxBr  
} ; 0Ci/-3HV!  
{>9ED.t  
显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢? *B}O  
这个差事就留给了holder自己。 3 V>$H\H  
    e0(aRN{W  
Cl9nmyf   
template < int Order > 3Jlap=]68S  
class holder; ]d@>vzCO  
template <> 6hv.;n};  
class holder < 1 > R3l{.{3p2  
  { 7`&ISRU4  
public : l v hJ  
template < typename T > Xa.8-a"hz  
  struct result_1 S\< i`q  
  { ^.\O)K {h  
  typedef T & result; mfaU_Vo&  
} ; n=C"pH#  
template < typename T1, typename T2 > b=_k)h+l  
  struct result_2  fFqYRK  
  { *|Er;Thw  
  typedef T1 & result; .#$2,"8  
} ; D\9-/ p  
template < typename T > UO@K:n  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const \3^ue0  
  { 25-h5$s  
  return (T & )r; megTp  
} 0kOwA%m  
template < typename T1, typename T2 > ow{.iv\,u  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const Z%:>nDZV  
  { $Oy&PO e  
  return (T1 & )r1; BLO ]78  
} ?z&%VU"  
} ; 7 [1|(6$  
iW>^'W#  
template <> G%t>Ll``C  
class holder < 2 > wN4#j}C  
  { qJrKt=CE  
public : $=N?[h&4  
template < typename T > /B~[,ES@1  
  struct result_1 ?X6}+  
  { ix4]^  
  typedef T & result; XDPgl=~  
} ; (H !iK,R  
template < typename T1, typename T2 > l[ $bn!_ e  
  struct result_2 HdI)Z<Krp  
  { 9%iQ~   
  typedef T2 & result; N\ !  
} ; /}m*|cG/  
template < typename T > o!":mJy  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const o#,^7ln  
  { yvoz 3_!  
  return (T & )r; 7\,9Gcv1  
} bC1G5`v_D  
template < typename T1, typename T2 > !LwHKCj  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const ~Q]5g7k=&  
  { ,Q7;(&x~  
  return (T2 & )r2; ?V^7`3F  
} qz>R"pj0g  
} ; GgG #]a!_f  
pcwYgq#5  
uoI7' :Nv  
新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。 +lqGf  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: ufL<L;Z\;  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: tj[E!  
KRC"3Qt  
return l(i, j) = r(i, j); oIj=ba(n1  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) Nb`qM]&  
U*$xR<8v  
  return ( int & )i; @i;)`k5b  
  return ( int & )j; ?e<2'\5v  
最后执行i = j; }ARA K^%  
可见,参数被正确的选择了。 K8_v5  
>9dD7FH  
! I0xq"  
7}UG&t{  
6_bL<:xtY  
八. 中期总结 =zcvR {Dkp  
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: CC`_e^~y=F  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 \toU zTT  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 kygw}|, N  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor g=56|G7n  
i#`q<+/q  
\H@1VgmR;  
c_D(%Vf5  
_b~{/[s  
aLGq<6Ja  
九. 简化 Lr$M k#'B  
很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。 {4G/HW28  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 K%? g6j  
首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种: j fY7ich  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 Ey|_e3Lf[  
  +-*/&|^等  Qw}1q!89  
2. 返回引用。 TB! I  
  =,各种复合赋值等 -$Hu $Y}>  
3. 返回固定类型。 wgS,U }/i  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) yQD>7%x  
4. 原样返回。 SXm%X(JU  
  operator, RDp  
5. 返回解引用的类型。 (O5Yd 6u  
  operator*(单目) *{DTxEy  
6. 返回地址。 ZP<<cyY  
  operator&(单目) .+/d08]  
7. 下表访问返回类型。 d}[cX9U/  
  operator[] ro{!X,_$,  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 +1!iwmch>  
  operator<<和operator>> Kf[d@ L  
rR> X<  
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。  S=(O6+U  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: o[Jzx2A<  
@i1e0;\  
template < typename Left > &Vz$0{d5  
struct value_return 3S:Lce'f  
  { :hX[8u  
template < typename T > qq| 5[I.?  
  struct result_1 ukW&\  
  { FQDf?d5  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; [X.bR$>  
} ; -)`_w^Ox  
?FQ#I~'<  
template < typename T1, typename T2 > esqmj#G  
  struct result_2 Fz%;_%j  
  { e"nm<&  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; lT^su'+bk  
} ;  8s0+6{vW  
} ; MEiP&=gX!  
Xo34~V@(  
|`5 IP8Z  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait j<B9$8x&  
vwU1}H  
下面我们来剥离functor中的operator() >.iF,[.[F<  
首先operator里面的代码全是下面的形式: a[-!X7,IU  
69g{oo  
return l(t) op r(t) `t~jHe4!Y  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) 2s\ClT  
return op l(t) f2i:I1 p("  
return op l(t1, t2) 08`|C)Z!  
return l(t) op #Vq9 =Q2  
return l(t1, t2) op :aesG7=O  
return l(t)[r(t)] E#B-JLMGl  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] ?l0eU@rwQ  
E7:xPNU  
很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式: =:- fK-d  
单目: return f(l(t), r(t));  )(G9[DG  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); HC%Hbc~S_Q  
双目: return f(l(t)); .A2$C|a*  
return f(l(t1, t2)); =&WIa#!=  
下面就是f的实现,以operator/为例 'a ['lF  
5?kfE  
struct meta_divide ?h= n5}Y  
  { v`HE R6  
template < typename T1, typename T2 > nI\6a G?`  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) Y}:~6`-jj  
  { k{}> *pCU  
  return t1 / t2; gxv^=;2C  
} m\L`$=eO8  
} ; b2m={q(s  
Zse&{  
这个工作可以让宏来做: $9)os7H7  
jf~](TK  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ k?+ 7%A]  
template < typename T1, typename T2 > \ l|P"^;*zq  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; Yj/afn(Jt  
以后可以直接用 'NEl`v*<P  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) u^" I3u8$  
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 \Z[1m[{  
(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。。。) d1<";b2Jt^  
r;#"j%z  
!6!)H8rX  
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 _fHC+lwN  
B/twak\  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > sdFHr4  
class unary_op : public Rettype `H+"7SO  
  { yqT!A  
    Left l; j / 5  
public : tn]nl!_@  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} U'fP  
{q-&!l|  
template < typename T > J2bvHxb Rd  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const j#l=%H  
      { t#k]K]  
      return FuncType::execute(l(t)); z*\_+u~u  
    } 7o E0;'  
2}hJe+#v  
    template < typename T1, typename T2 > A3jxjQ  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const Pe`(9&iT.  
      { C8U3+ s  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); T+kV~ w{  
    } IPQRdBQ  
} ; mq`/nAmt  
6_CP?X+T  
Npp YUY  
同样还可以申明一个binary_op 4&iQo'  
m2(>KMbi  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > S,#1^S  
class binary_op : public Rettype OW7  
  {  YKyno?m  
    Left l; ;J%:DD  
Right r; s|=lKa]d!"  
public : Q Be6\oq  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} 380`>"D  
@) Qgy}*5  
template < typename T > I'/3_AX  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const K d&/9<{>  
      { d)o5JD/  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); n(: <pz  
    } _D '(R  
5 \mRH  
    template < typename T1, typename T2 > uYh!04u  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 02;jeZ#z  
      { /0s1;?  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); 3$|/7(M&DA  
    } Pvxb6\G&d  
} ; -`O{iHfM|P  
f1 ;  
VD;*UkapZx  
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 ^HKXm#vAB  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 oaIk1U;g  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) ~k"+5bHa*  
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。 '6so(>|  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! g'"~'  
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。。。 #}`sfaT  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 ~6G `k^!  
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) &7L7|{18  
下面是修改过的unary_op @X==[gQ  
q+ax]=w  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > :U6` n  
class unary_op e4z`:%vy  
  { Q6h+.  
Left l; PL/g| ;  
  bi<<z-q`wJ  
public : M\ATT%b:  
k<gH*=uXY'  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} J'44j;5&  
56v G R(  
template < typename T > OVg&?fiP  
  struct result_1 ;%tFi  
  { odv2(\  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; 0vY_  
} ; [+ud7l  
$8tk|uh  
template < typename T1, typename T2 > D"7}&Ry:  
  struct result_2 55Ss%$k@  
  { `TrWtSwv  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; 9LR=>@Z  
} ; C6!F6Stn]g  
9`in r.:  
template < typename T1, typename T2 > .#[ 9q-  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const N} EKV  
  { 0TU3 _;o  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); _CwTe=K}  
} at uqo3  
4~fYG|a  
template < typename T > c-w #`  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const K;F1'5+=D  
  { 01cBAu   
  return OpClass::execute(lt(t)); Q\Ek U.[I  
} gx&es\  
y|`-)fY  
} ; RGW@@  
.9~j%] q  
,H=k5WA4m  
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 !KHgHKEW^  
好啦,现在才真正完美了。 2 bc&sU)X  
现在在picker里面就可以这么添加了: hU?DLl:bXF  
MAh1tYs4D  
template < typename Right > I)rnF  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const 09kR2(nsW/  
  { y`I>|5[ `  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); ztp|FUi  
} e@D_0OZ  
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。 wh$bDT Cj  
: auR0FE  
*`>BOl+ro  
;[<(4v$  
xyL"U*  
十. bind Z.VKG1e}  
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。 tv#oEM9esl  
先来分析一下一段例子 $xO8?  
m:@y_:X0  
8Qvs\TY  
int foo( int x, int y) { return x - y;} lM-9J?j  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 !%>RHh[  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 {_9O4 + &  
可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。 =?5)M_6)  
我们来写个简单的。 ,!orD1,'  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: F!+1w(b:  
对于函数对象类的版本: n !)$e;l  
3H2~?CaJ  
template < typename Func > S<Dbv?  
struct functor_trait qb>ULP0  
  { r:*G{m-  
typedef typename Func::result_type result_type; zxR]+9Zh  
} ; j=r1JV @  
对于无参数函数的版本: IeYYG^V<A  
g~hMOI?KK^  
template < typename Ret > 2` o @L  
struct functor_trait < Ret ( * )() > B+W7zv  
  { oE ' P  
typedef Ret result_type; 10S I&O  
} ; ?I+L  
对于单参数函数的版本: 8dE0y P  
qTJhYxm  
template < typename Ret, typename V1 > (&}[2pb!  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > 1wFu3fh@  
  { z,,"yVk`,  
typedef Ret result_type; >|taU8^|G}  
} ; JFT$1^n  
对于双参数函数的版本: z; GQnAG@  
g=Z52y`N<  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > 25>R^2,LiE  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > * %D_\0;  
  { n`,  <g  
typedef Ret result_type; )vW'g3u_  
} ; *Fy6 -CC1  
等等。。。 "Zp&7hI  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy z\ZnxZ@  
DY2*B"^  
template < typename Func > / VYT](  
struct func_return "&6vFmr  
  { ^/C\:hw  
template < typename T > }3 xkA  
  struct result_1 h/EIFve  
  { EGXvz)y  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; x^ `/&+m  
} ; u)@:V)z  
$qD\ku;'  
template < typename T1, typename T2 > m23"xnRB  
  struct result_2 NLy4Z:&{  
  { X4%uY  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; ]?6wU-a  
} ; 8iIp[9~=  
} ; \U:OQ.e  
g5y+F]'I  
ajSB3}PN  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 M@[W"f Wq  
8~Kq "wrbu  
template < typename Func, typename aPicker > Ci`o;KVj  
class binder_1 DNGyEC  
  { O#)1 zD}  
Func fn; AjK5x@\  
aPicker pk; Ohm{m^VD"  
public : a_b#hM/c;  
VrIN.x  
template < typename T > HVa9b;  
  struct result_1 V0;"Qa@q  
  { o GuAF q  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; $;^|]/-  
} ; WARiw[  
[Hh*lKg  
template < typename T1, typename T2 > iT'doF  
  struct result_2 VhO+nvd*W  
  { ^yW['H6V  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; d6n_Hpxw^  
} ; xJ>5 ol  
D!.c??   
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} Y(UK:LZ'  
,`f]mv l  
template < typename T > ,C,nNaW  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const k[f2`o=  
  { f&<+45JI  
  return fn(pk(t)); R+HX'W  
} }H ~-oYMu  
template < typename T1, typename T2 > j|KDgI<0  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const -,y p?<  
  { 5aaM;45C  
  return fn(pk(t1, t2)); m!ZY]:)$  
} a3 }V/MY  
} ; gvI!Ice#  
l`"?K D  
bTJ<8q  
一目了然不是么? p8'$@:M\  
最后实现bind qur2t8gnxq  
lie,A  
f#z:ILG=  
template < typename Func, typename aPicker > Ch]d\GM  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) +zh\W9  
  { UVux[qX<  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); 4EM+Ye  
} xt}.0dC!/%  
O}i+ 1  
2个以上参数的bind可以同理实现。 _eGYwBm  
另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。 C:J frg`  
YrnC'o`  
十一. phoenix V/#Ra  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: '8]p]#l  
a,w|r#x]  
for_each(v.begin(), v.end(), ;`oK5  
( fg LY{  
do_ M P8Sd1_=  
[ Hs)Cf)8u  
  cout << _1 <<   " , " e,|gr"$/  
] /3M8 ;>@u  
.while_( -- _1), 5n?P}kca)  
cout << var( " \n " ) 4x6n,:;  
) *QQeK# $s  
); /0}Z>i K  
x=cucZ  
是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧: i D9 */  
首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor ]In7%Qb  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 V8/4:Va7 s  
那么我们就照着这个思路来实现吧: M{ncWq*_j  
<&m50pq  
jfG of*  
template < typename Cond, typename Actor > {wC*61@1  
class do_while OKh0m_ )7  
  { +ydd"`  
Cond cd; Xqw}O2QQ1  
Actor act; ?9t4>xKn  
public : u"&?u+1j  
template < typename T > hEHd$tH06  
  struct result_1 PIU@ }:}  
  { ]A2E2~~G  
  typedef int result_type; B>nj{W<o  
} ; X$5  
( unmf,y  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} <\O+  
- )(5^OQ  
template < typename T > X&WP.n)  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const Z5Lmg  
  { fHd[8{;P:  
  do :|n[zjK/S  
    { HF0G=U}i  
  act(t); JaUzu3*=  
  } '^TeV=  
  while (cd(t)); :EOai%i  
  return   0 ; Jw _>I  
} 'Ou C[$Z  
} ; qHZDo[  
s|WwB T  
P] *x6c^n  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). U> lf-iI2B  
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。 8)>x)T  
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。 @ZU$W9g  
因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。 9:p-F+  
下面就是产生这个functor的类: ,gw9R9 x_  
<7]HM5h  
KAnV%j  
template < typename Actor > jh/,G5RM9  
class do_while_actor BP9#}{kE  
  { %rb$tKk  
Actor act; 9nN1f@Y  
public : qt}M&=}8Q  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} kQmkS^R  
&Pb:P?I  
template < typename Cond > J$51z  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; N`Q.u-'  
} ; 8</wQ6&|  
=dPokLXn  
Kkp dcc  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 0Ncpi=6  
最后,是那个do_ V~/G,3:0y%  
Bh&pZcm|  
K ~mUO  
class do_while_invoker ~uc7R/3ss  
  { ?C[?dg{n  
public :  E4eX fu  
template < typename Actor > 14 & KE3`  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const ^i%S}VK  
  { 2yK">xYY@  
  return do_while_actor < Actor > (act); ]^C 8Oh<  
} ??"_o3  
} do_; YHEn{z7  
i#V(oSx  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? KzVi:Hm  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 ]QaKXg)3q  
最后来说说怎么处理break和continue 7,SQz6]  
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。 _P.I+!w:x  
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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