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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda /=4 m4  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 ]'+PJdA  
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, Ldqn<wNnI  
j_YpkKh en  
{BB#Bh[  
=LLix . >  
  class filler wyG7SA   
  { 6_xPk`m  
public : JAEn 72  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} gT3i{iU  
} ; oTS/z\C"<u  
=@BVO @z@  
W>[0u3  
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: /~=W3lhY  
[H"\<"1o  
fviq}.  
).IB{+  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); NmbA~i  
vxN,oa{hf  
G!Gbg3:4e5  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 P[Q3z$I}  
~\ uI&S5  
R1A|g =kF  
]dvNUD   
二. 战前分析 m[l[yUw#  
首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。 8nKZ   
开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码 z _A]mJ  
F`C$F!GE  
-l)u`f^n|  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); Q:rQ;/b0/  
  /* --------------------------------------------- */ Xx)PyO  
vector < int *> vp( 10 ); b# v+_7  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); .lbo\v}2W  
/* --------------------------------------------- */ LHJ}I5zv  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); i"4&UJu1;  
/* --------------------------------------------- */ CSu}_$wC#  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); n*yVfI  
  /* --------------------------------------------- */ SLGo/I*  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); mEh([ZnY  
/* --------------------------------------------- */  :oN$w\A  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); jEa U;  
q-tm `t*7  
^}VAH#c  
Qg^Ga0Lf6  
看了之后,我们可以思考一些问题: [9c|!w^F  
1._1, _2是什么? c}$C=s5 h}  
显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。 l:'\3-2a  
2._1 = 1是在做什么? j2dptM3t{  
既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。 Wjf,AjL\  
Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。 J/T$.*X  
|:[ [w&R  
IXA3G7$)  
三. 动工 B:?MMXB  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: ; fOkR+  
N A`qC.K   
3$TU2-x;g  
}={TVs^  
template < typename T > Pjvzefp  
class assignment !=/wpsH  
  { K*"Wq:T;B  
T value; Y<vHL<G  
public : cM|!jnKm  
assignment( const T & v) : value(v) {} Tl/!Dn  
template < typename T2 > 8k.<xWDU  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } I=;.o>  
} ; 8gI f  
f$2DV:wuC  
r9\7I7z  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 _`Lv@T.  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment 16cc9%   
Qo%IZw$l  
/[<1D|f%  
F4R0A6HL  
  class holder k1h>8z.Tg  
  { @)^|U"  
public : X`s6lV%\  
template < typename T > <F%c"Rkh  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const t5M"M{V  
  { s+fjQo4  
  return assignment < T > (t); awC:{5R8v  
} 3<"!h1x5  
} ; 1+Z@4;fk  
$yoIz.?V  
&%=]lP]  
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: *mVQN1  
:4\=xGiY  
  static holder _1; exP:lO_0n  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 B3';Tcs  
aS $ J `  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); q RbU@o.3  
而不用手动写一个函数对象。 ~'.SmXZs  
 WBd$#V3  
EjF2mkA*  
f_m~_`m  
四. 问题分析 Uv|?@zy#  
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。 <0h,{28  
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。 {^ jRV@  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 FpYeuH%  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 4^IqHx;bj  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 J=`2{ 'l  
H'_v  
五. 问题1:一致性 nQm (UN  
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?| -TT{4\%s  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 1Z_2s2`p  
&W*do  
struct holder %p}xW V.  
  { |!?lwBs4  
  // ~:xR0dqx  
  template < typename T > `=.A]) >  
T &   operator ()( const T & r) const k>V~ iA  
  { 86f8b{_e"  
  return (T & )r; <t"KNKI  
} .Y*jL&!  
} ; eelkK,4  
c`agrS:P  
这样的话assignment也必须相应改动: b+tm[@|,v  
9cJ1J7y  
template < typename Left, typename Right > t wr-+rm2  
class assignment 6$5?%ZLJ  
  { 0/4"Jh$t  
Left l; cGUsao  
Right r; }xb?C""q^q  
public : i[O{ M`Z%  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} 14S_HwX  
template < typename T2 > {=Z _L?j  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } x T{s%wE  
} ; I*`;1+`  
%c-T Gr,  
同时,holder的operator=也需要改动: `#c36  
FE4P EBXvu  
template < typename T > PZYVLUw `  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const u$Ty|NBjn  
  { HU47 S  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); (p!w`MSv  
} y py  
=}OcMM`f  
好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。 3T)_(SM"  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 5STk"  
+]$c+!khj  
return l(rhs) = r; <HXzcWQ$  
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。 4%"Df1 U  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: 4V7=VZ, @3  
iw=~j  
template < typename Tp > l<8+>W`_  
class constant_t ,\'E<O2T  
  { y.,li<  
  const Tp t; XQI!G_\+C  
public : &S9O:>=*  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} ,b,t^xX>)  
template < typename T > Y0;66bfh}  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const ZO*?02c  
  { r3mmi5   
  return t; I2^@>/p8\(  
} xO 6$:o-  
} ; i@o'Fc  
Mq Q'Kjo  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 NhRKP"<CO  
下面就可以修改holder的operator=了 t+IrQf,P[  
W@p27Tiq  
template < typename T > Dwbt^{N ^  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const |,lw$k93  
  { n^2'O:V s  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); =j^wa')  
} rL23^}+^`  
`-yiVUp1:z  
同时也要修改assignment的operator() l % 0c{E~  
0kxe5*-|  
template < typename T2 > iM +p{ /bN  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } K [R.B!;N  
现在代码看起来就很一致了。 .gs:.X)TG9  
n,*E s/\  
六. 问题2:链式操作 ^2-+MWW.  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 LLU]KZhtY|  
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。 z *~rd2  
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。 HbMD5(  
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。 ' )~G2Ys  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct jm&PGZ#n=R  
9ohO-t$XkY  
template < typename T > ot; ]?M  
struct result_1 %h4|$  
  { D22jWm2  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; UYkuz  
} ; ur JR[$p  
VX,@Gp_'m  
那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为: Sp./*h\}  
"Ax#x  
template < typename T > ofy)}/i  
struct   ref wY{!gQ  
  { 6>F1!Q  
typedef T & reference; .,&6 x.  
} ; IiZXIG4H  
template < typename T > *zl-R*bM$  
struct   ref < T &> <hB~|a<#  
  { G`R_kg9$  
typedef T & reference; l *]nvd_  
} ; U!i@XA%P  
$&KiN82,  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: m=qyPY  
GK[[e~#u  
template < typename T > nna boD  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const [WN2ZQ  
  { ,'a[1RN  
  return l(t) = r(t); a{+;&j[!  
} NUM+tg>KM  
可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。 ;s!GpO7+  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 , %$Cfu  
fk'DJf[M  
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 Q|tzA10E  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: 6UAw9 'X8  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 jM;?);Dd  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 CQI\/oaO  
最后的布局是: ucX!6)Op  
                Add ~NZ}@J{00_  
              /   \ QR(j7>+J^  
            Divide   5 szas(7kDS  
            /   \ ,Lr}P  
          _1     3 =fcRH:B:  
似乎一切都解决了?不。 j38>5DM6L  
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。 ^9`~-w  
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。 }-%:!*bLj  
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: i?IV"*Ob1N  
mL3 Q  
template < typename Right > 3Nk )  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const ?7Skk  
Right & rt) const Gn>~CoFN  
  { '$Fu3%ft  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); :Nl.< 6+  
} mL]5Tnc  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 by* v($  
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。 G ;  
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。 Z.3*sp0 yv  
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。 d;E (^l  
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。 YfJQ]tt 1  
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? D~r{(u~Ya  
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: "= >8UR  
*FC26_pH  
template < class Action > EQ2HQz ]  
class picker : public Action v0,&wdi  
  { O^<\]_l  
public : 3y]rhB  
picker( const Action & act) : Action(act) {} cPg$*,]  
  // all the operator overloaded  H;Cv] -  
} ; k*o>ZpjNH  
2br~Vn0N  
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。 BTa#}LBZ+  
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: &d&nsQ  
eZ;DNZK av  
template < typename Right > W=zp:6Z~  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const dY'>'1>P 9  
  { W kSv@Y,  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); eN-lz_..7  
} S\W&{+3  
t2#zQ[~X!  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > 3?-2~s3gp  
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。 GdtR  /1  
Vho^a:Z9}W  
template < typename T >   struct picker_maker :my@Oxx4@  
  { ZY-mUg  
typedef picker < constant_t < T >   > result; V(<(k,8=  
} ; .tt=\R  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > wZ\% !# }7  
  { CpdQ]Ai[  
typedef picker < T > result; A^@,Ha  
} ; >&l{_b\k  
K])| V  
下面总的结构就有了: X2to](\% X  
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。 -`d(>ok  
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。 *D;VZs0O  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 \aB"D=P\ok  
至此链式操作完美实现。 <n)R?P(or  
]]lM)  
e3x;(@j  
七. 问题3 73tWeZ8rvx  
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。 NK|m7 (  
HQtUNtZ  
template < typename T1, typename T2 > o!}/& '(  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const {p M3f  
  { Uiu9o]n  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); V SUz+W  
} kq=tL@W`0}  
Fa A7m  
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: GN ?1dwI  
qwDoYy yu  
template < typename T1, typename T2 > ]WZi +  
struct result_2 2Wq/_:  
  { u}BN)%`B  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; k ks ?S',  
} ; :j( D&?ao  
Z=CY6Zu7  
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? "i/3m'<2  
这个差事就留给了holder自己。 s&~.";b  
    d&5GkD.P  
O!.mc=Gx7  
template < int Order > 3:G94cp5  
class holder; u@$pOLI  
template <> 0fU^  
class holder < 1 > X]AbBzy  
  { } P/ x@N  
public : DU.[Sp  
template < typename T > R22P ol  
  struct result_1 U&<w{cuA  
  { "f3KE=cUm  
  typedef T & result; )uIH onXU  
} ; 8et.A  
template < typename T1, typename T2 > TLiA>`r=  
  struct result_2 fE&wtw{gi  
  { 8GFA}_(^R  
  typedef T1 & result; O4w:BWVsn  
} ; ; #^Jy#)  
template < typename T > }^ G&n';J  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const ufWd) Q  
  { }%I)bU  
  return (T & )r; 9\[A%jp#K@  
} HnmByn\j  
template < typename T1, typename T2 > <u85>x  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const kFF)6z:2  
  { W_z?t;  
  return (T1 & )r1; ^7&0P m  
} yyVv@  
} ; 2gbMUdpp  
~TEKxgU  
template <> kN,WB  
class holder < 2 > _Q3Ad>,U  
  { WmT(>JBO  
public : Z,bvD'u  
template < typename T > |`yzH$,F  
  struct result_1 ewb/ Z[4  
  { p$A`qx<M_  
  typedef T & result; U?:<clh  
} ; IRW%*W#  
template < typename T1, typename T2 > jboQ)NxT!,  
  struct result_2 M=aWL!nJ  
  { >J[Wd<~t  
  typedef T2 & result; B[rxV  
} ; m+/-SG  
template < typename T > (G:K?o)  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const 8FY/57.W  
  { OY/sCx+c  
  return (T & )r; L?5OWVX!v  
} >f*[U/{ K  
template < typename T1, typename T2 > a>{b'X^LV  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const |.zotEh  
  { ]Ak@!&hyak  
  return (T2 & )r2; -j 6U{l  
} _F1{<" 4  
} ; }uE8o"q  
Ghgo"-,#  
! B_?_ a  
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> >。 <NO?B+ ~]  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: #e:*]A'I  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: &i~AXNw  
De*Z UN|<  
return l(i, j) = r(i, j); n|oAfJUk,  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) Jy X7I,0  
>r"~t70C~]  
  return ( int & )i; ]8XY "2b  
  return ( int & )j; vQ}'4i8(  
最后执行i = j; S6sw)  
可见,参数被正确的选择了。 \KaWR  
Q(2X$7iRq  
{m/\AG)1I  
hL,+wJ+A  
_ .%\czO  
八. 中期总结 M7(vI4V  
目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事: U&mJ_f#M  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 %q@eCN  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 icf[.  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor C||A[JOS  
eiF!yk?2  
*eO@<j?  
EMe6Z!k  
Gd~Xvw,u  
U$`)|/8  
九. 简化 t_q`wKDE  
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。 nJ|8#U7  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 QJ ueU%|  
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: <~}t;ji  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 Hize m!  
  +-*/&|^等 d/GP.d  
2. 返回引用。 C'hI{4@P  
  =,各种复合赋值等 $+<X 1  
3. 返回固定类型。 =$g8"[4   
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) gnoV>ON0  
4. 原样返回。 Y'n TyH  
  operator, ]rDf3_!m(  
5. 返回解引用的类型。 ,$habq=;  
  operator*(单目) N1KYV&'o  
6. 返回地址。 1WPDMLuN  
  operator&(单目) Wx&AY"J  
7. 下表访问返回类型。 Oah}7!a)  
  operator[] 6-#f1D 6  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 -uiZp !  
  operator<<和operator>> r6Z&i^cMe  
)}?'1ciHI  
OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。 | zj$p~  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: \qAMs^1-  
2|o6~m<pE  
template < typename Left > ,SJB 3if  
struct value_return !cLX1S  
  { A0M)*9 f  
template < typename T > ,:-S<]fS{_  
  struct result_1 V5K!u8T  
  { 9p(s FQ [  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; ]}F_nc2L  
} ; mY.[AIB  
!1dCk/D&)8  
template < typename T1, typename T2 > _U$d.B'*)z  
  struct result_2 Iq_cs '  
  { i}RxTmG<  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; B{QY-F~  
} ; E/LR(d_  
} ; /g'F+{v  
hH{&k>  
E$f.&<>T  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait %\[LM$f{z  
R |8)iW^  
下面我们来剥离functor中的operator() /bVU^vo  
首先operator里面的代码全是下面的形式: +"T?.,  
Yv9(8  
return l(t) op r(t) 1d|+7  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) 1I KDp]SN  
return op l(t) A;w,m{9<  
return op l(t1, t2) j$zw(EkN  
return l(t) op ,jbj-b(  
return l(t1, t2) op BG~h9.c  
return l(t)[r(t)] uFb&WIo1  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] _i:yI-jA  
O~-#>a  
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: j,Qp*b#Qo  
单目: return f(l(t), r(t)); 8@Xq ,J  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); KCDEMs}}zM  
双目: return f(l(t)); 3yDa5q{  
return f(l(t1, t2)); s{KwO+UW  
下面就是f的实现,以operator/为例 6I72;e ^!  
4'?kyTO~  
struct meta_divide Fc7mAV=  
  { @xB"9s  
template < typename T1, typename T2 > kfg9l?R$I<  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) ` *8p T  
  { z`xdRe{QP  
  return t1 / t2; ed2QGTgR  
} ~DhYiOSo  
} ; uOs 8|pj,  
%Ox*?l _  
这个工作可以让宏来做: =c M\o{ q  
,K6s'3O(LW  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ \NS\>Q+d  
template < typename T1, typename T2 > \ S*IF/ fu  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; ]gHw;ry  
以后可以直接用 %-i2MK'A  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) QgC  
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 ,F.\z^\{  
(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。。。) $=TFTSO  
3rTYe6q$U  
-2w\8]u  
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 F.?^ko9d  
9Rzu0:r.,  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > K]oFV   
class unary_op : public Rettype n4Ry)O[.  
  { gE0k|Z(RF  
    Left l; dMQtW3stY  
public : ((N<2G)  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} C\j|+s  
c# U!Q7J  
template < typename T > ^|Of  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const |(*ReQ?=  
      { 5<GC  
      return FuncType::execute(l(t)); - ~T LI&[  
    } V"#ie Y n  
),mKEpf  
    template < typename T1, typename T2 > +tkDT@ `  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ,sn ?V~)  
      { BEx? bf@|]  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); \&`S~cV9  
    } H.hF`n  
} ; mMS%O]m,|  
kTT!gZP$  
/G9wW+1  
同样还可以申明一个binary_op 7;) T;X  
'mp@!@_  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > 8Sd<!  
class binary_op : public Rettype ?gY^,Ckj  
  { {k%*j 4  
    Left l; A/|To!R  
Right r; c]v $C&FX  
public : (xBS~}e  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} (Gp/^[.%&  
TIbiw  
template < typename T > t4/d1qW0  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const A7 qyv0F  
      { ']WS@MbJ  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); u K6R+a  
    } 7](,/MeGG  
B+#!%J_  
    template < typename T1, typename T2 > mFw`LvH?*  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const KbQ UA$gL=  
      { 2%'{f  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); <La$'lG4J  
    } -hiG8%l5  
} ; uPr'by  
@#hd8_)A.  
7IB<0  
很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮 WUm8 3"  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 }A\s`H m  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) Q0K2md_%x  
那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。 N_rz~$|@9  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! ?n)d: )Ud"  
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。。。 ~1]4 J(+  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 ijEMS1$=7  
这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan) _CO?HX5ek  
下面是修改过的unary_op ?`bi8 Ck  
N DZ :`D  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > 1@rI4U@D  
class unary_op v;AsV`g  
  { }:<`L\8q\  
Left l; 4$#nciAe  
  tgSl (.  
public : Anr''J&9`H  
UmUw>+A  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} SR)G!9z_/  
>?aPX C  
template < typename T > {AUhF}O  
  struct result_1 mSF>~D1_  
  { VW:WB.K$  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; (KtuikJ32^  
} ; iZ}Afj  
cH%qoHgx  
template < typename T1, typename T2 > rp^= vfW  
  struct result_2 ~~>`WA\G5,  
  { bnHQvCO3$  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; :>4pH  
} ; ]CHO5'%,$  
1BK!<}yI{  
template < typename T1, typename T2 > h+=xG|1R[5  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const v EppkS U1  
  { -< D7  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); yw2Mr+9I  
} ]^j:}#R  
R+{QZ'K.qg  
template < typename T > Wi7!J[ B  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const +yYxHIOZ(  
  { OH.^m6Z  
  return OpClass::execute(lt(t)); W%&t[ _21  
} {9?++G"\  
`#@#e Z  
} ; 7QV@lR<C2R  
)aSj!X'`;  
.)=T1^[hI  
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 &U*MLf83`  
好啦,现在才真正完美了。 a7$-gW"Z(,  
现在在picker里面就可以这么添加了: (zbV-4C  
BNi6I\wa  
template < typename Right > 7Z%EXDm4/c  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const }_Y&kaM  
  { ~5`p/.L)ZD  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); vge4&H3a&  
} 2L!s'^m-  
有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。 Ao?y2 [sE  
QFekj@  
ox:m;-Ml?_  
pHKcKqB*13  
<[.{aj]QV  
十. bind P:D@ 5  
既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。 qZQB"Q.*  
先来分析一下一段例子 , e^&,5b  
~dc o  
9;2{=,  
int foo( int x, int y) { return x - y;} hA=.${uIO  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 ;ctPe[5  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 *<HA])D,  
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。 m[aBHA^g  
我们来写个简单的。 VT ikLuH  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: ;]gj:6M  
对于函数对象类的版本: +az=EF  
!AR@GuQPE  
template < typename Func > Z$*m=]2  
struct functor_trait ,c]<Yu  
  { IKo,P$ PE  
typedef typename Func::result_type result_type; \d-H+t]  
} ; vw~=z6Ka  
对于无参数函数的版本: ~ eNKu  
Q*jNJ^IW  
template < typename Ret > `@<>"ff#F  
struct functor_trait < Ret ( * )() > y@XE! L  
  { M{GT$Q  
typedef Ret result_type; ]g] ]\hS  
} ; }BYs.$7  
对于单参数函数的版本: . E8Gj'yO  
DXF>#2E^+  
template < typename Ret, typename V1 > My6a.Kl  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > {!0f.nv  
  { !l9i)6W  
typedef Ret result_type; q"LE6?hs  
} ; :,Zs {\oI3  
对于双参数函数的版本: R6m6bsZ`  
"!S7D >2y#  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > %+pF4f8]  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > )L+>^cJI<  
  { J;DTh ]z?:  
typedef Ret result_type; bVxbQ$  
} ; !kW~s_gUb*  
等等。。。 ;$.^  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy F[q)ME+`)  
Vq&}i~  
template < typename Func > * lo0T93B  
struct func_return #i;y[dQ  
  { MSqW {  
template < typename T > U{,:-R  
  struct result_1 b?U2g?lN:  
  { }'`iJ b\  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; Mg~62u  
} ; V}aZ}m{J  
*-eDU T|O  
template < typename T1, typename T2 > $V870 <  
  struct result_2 Mni@@W  
  { Zjkg"  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; 50`=[l`V  
} ; vJ?j#Ch  
} ; [gaB}aLn  
j&-<e7O=  
)NLjv=ql  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 P. Kfoos  
Oh=E!  
template < typename Func, typename aPicker > *<ILSZ  
class binder_1 o}b_`O  
  { WSxE/C|[  
Func fn; 6s.>5}M!  
aPicker pk; 7`J= PG$A  
public : !sVW0JSh  
nPR*mbW  
template < typename T > cI\&&<>SlG  
  struct result_1 Oil~QAd,  
  { oiRrpS\T.  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; ^Lc, w  
} ; fB= j51Lw  
4^GIQEjx  
template < typename T1, typename T2 > ]G}:cCpd+a  
  struct result_2 .b|!FWHNS  
  { fR&x5Ika0  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; X1XmaO% A  
} ; ">FuCvQ  
qFE(H1hy  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} Mi<l;ZP  
N{&Hq4^c  
template < typename T > je;|zfe]  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const cU_:l.b  
  { cqG&n0zb  
  return fn(pk(t)); /0YO`])"  
} :h8-y&;  
template < typename T1, typename T2 > Gp0yRT.  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const cT|aQM@iW  
  { :>-&  
  return fn(pk(t1, t2)); EkpM'j=  
} KY+BXGW*  
} ; h4E[\<?  
a}g <<{  
24I\smO  
一目了然不是么? +>QD4z#  
最后实现bind )}to7r7 `  
9P& \2/ {  
63SmQsv  
template < typename Func, typename aPicker > !BDJU  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) R*O<(  
  { PUEEfq!%  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); 4Z0Y8y8)  
} wCt!.<, .  
'M35L30  
2个以上参数的bind可以同理实现。 f {j`d&|  
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。 ]D<3y IGS  
J'C%  
十一. phoenix #k t+ )>  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: bScW<DZJ-  
/s Bs eI  
for_each(v.begin(), v.end(), Zvkb=  
( !@T5](zV  
do_ `zOn(6B;U  
[ :Izdj*HL;A  
  cout << _1 <<   " , " (9KiIRN   
] TJ>$ ~9&Sy  
.while_( -- _1), : ~Ppv5W.  
cout << var( " \n " ) 6& KcO:}-  
) A>C8whx  
); 7g.3)1  
@DuSii#.S  
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: !h70<Q^  
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 Ap!Y 3C  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 'wjL7P I  
那么我们就照着这个思路来实现吧: W[qQDn!r  
s:*" b'  
s >7(S%#N  
template < typename Cond, typename Actor > -] `OaL!  
class do_while ^]TYS]C  
  { zh Vkn]z~*  
Cond cd; \+>g"';f  
Actor act; .9!?vz]1  
public : -J^t#R^$`  
template < typename T > ZDr&Alp)o  
  struct result_1 Rv|X\Wm  
  { }TG=ZVi  
  typedef int result_type; (tQ0-=z  
} ; PDhoCAh !  
'7UIzk|  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} - aQf( =  
[ Mp8"  
template < typename T > V%JG :'6L  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const kZNVUhW6S  
  { lO=~&_  
  do hw 0u?++  
    { sJ7ZE-v]h  
  act(t); GI)eq:K_U8  
  } t&H3yV  
  while (cd(t)); KVp3 pUO  
  return   0 ; e2"gzZ4;g  
} n0opb [?  
} ; E\vW>g*W  
/yFs$t >9  
s]2_d|Y  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). ,Kwtp)EX  
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。 e#s-MK-Q  
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。 O_^t u?x  
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。 rf YFS96  
下面就是产生这个functor的类: siD/`T&  
9;tY'32/  
aLO'.5 ~^  
template < typename Actor > ?(>fB2^  
class do_while_actor %>E M ^Z  
  { %SJFuw"  
Actor act; P:fcbfH+  
public : ~'#,*kA:6  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} I3d!!L2ma  
s> JWNP  
template < typename Cond > WO{E T  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; L<Q>:U.@\  
} ; nP#|JRn=  
Q8^g WBc  
DgODTxiX  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 Z&Xp9"j,@;  
最后,是那个do_ 3h`_Qv%g  
t>JPK_b0  
 r0,XR  
class do_while_invoker @w73U; 9\  
  { H,0Io  
public : oP_}C[  
template < typename Actor > /<Yz;\:Jy  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const D"8?4+  
  { ][1 iKT  
  return do_while_actor < Actor > (act); @ ('/NjTZ  
} ZiaHLpk  
} do_; f]48>LRE8  
XB;C~:  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? rObg:(z&\  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 3NSX(gC%  
最后来说说怎么处理break和continue >*Ctp +X@  
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。 &9F(C R  
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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