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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda 5Jp@n .  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 /jC0[%~jV  
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, R5X<8(4p  
]Q-ON&/  
#PVgx9T=_  
IJD'0/R'c  
  class filler Axk p  
  { w)&]k#r  
public : |D$U{5}Mv  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} Sl:Qq!  
} ; N1\u~%AT"  
]8htJ]<|Q  
C;oP"K]4=  
这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决: )U>q><  
+VdYT6{p  
)Y\},O  
NlU:e}zGR  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); 16keCG\  
J}i$ny_3OB  
$T^O38$  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 8|dl t$  
j08 G-_Gjn  
:V HJD  
uB 6`e!Q  
二. 战前分析 tJUMLn?  
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。 U/&?rY^|  
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 $ZK4Ps -$  
GTYGm  
D(~6h,=m  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); |LcN_ ,}6  
  /* --------------------------------------------- */ 8/-GrdyE  
vector < int *> vp( 10 ); \kzxt/Ow  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); G( nT.\  
/* --------------------------------------------- */ LdU, 32  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); > 9JzYI^  
/* --------------------------------------------- */ _ Eq:Qbw#  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); \$VtwVQ,b  
  /* --------------------------------------------- */ |C=^:@}ri?  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); X3!btxa% t  
/* --------------------------------------------- */ bRLmJt98P  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); lR{eO~'~V  
jzI\Q{[m'  
~~;fWM '  
GJy><'J,!>  
看了之后,我们可以思考一些问题: 00%$?Fyk  
1._1, _2是什么? 1#(,Bq4  
显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。 >J3N,f  
2._1 = 1是在做什么? w]"Y1J(i  
既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。 [LL"86D  
Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。 zO9$fU  
M_T$\z;,  
"2'nLQ""q  
三. 动工 [uc;M6o}?  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: j &,vju  
'#4ya=Ww  
Z&s+*& TM  
;T"}dJel#  
template < typename T > 6IPhy.8  
class assignment ^KF  
  { $*xnq%A  
T value; Z #w1,n88  
public : I = qd\  
assignment( const T & v) : value(v) {} W5 fO1F  
template < typename T2 > R|$=Pfg~4  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } 6b-d#H/1Y  
} ; Z:,HB]&;9  
>P>.j+o/  
q}ZZqYk  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 "o<:[c9/  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment 9V.)=*0hp  
k#JFDw\  
I?4J69'  
V F6OC4 K  
  class holder 7T_g?!sdMh  
  { $Fc*^8$ryC  
public :  42Gr0+Mb  
template < typename T > qoB   
assignment < T >   operator = ( const T & t) const ^5 F-7R8Q  
  { {KeHqM}e  
  return assignment < T > (t); EK@yzJ%  
} #n{wK+lz  
} ; <C+ :hsS=  
{8@?9Z9R{  
.Z8 x!!Q*  
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: udp&U+L  
]v rpr%K  
  static holder _1;  YDi_Gl$  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 aZ*b"3  
~< Gs<c}z  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); 9s73mu`Twg  
而不用手动写一个函数对象。  R(k6S  
gBYL.^H^l  
_f|Au`7m  
D<L]'  
四. 问题分析 C(?>l.QGw  
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。 ;)0vxcMB  
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。 |]+m<Dpyr2  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 Arir=q^2  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 0Hff/~J  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 H",yVD  
73Mh65  
五. 问题1:一致性 r$k *:A$%  
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?| q{yz]H,  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 wE%v[q[*X  
JF: QQ\  
struct holder cp0>Euco=  
  { 8Dhq_R'r  
  // eJ'2 CM6  
  template < typename T > Jc`LUJT  
T &   operator ()( const T & r) const Ip.5I!h[Xb  
  { Q`5jEtu#,  
  return (T & )r; UQ'D-eK  
} %CF(SK2w  
} ; -T4?5T_  
C.8]~MP  
这样的话assignment也必须相应改动: ?.\ CUVK  
#q==GT7  
template < typename Left, typename Right > 4mNL;O  
class assignment n3isLNvIp  
  { ETSBd[  
Left l; Vfg144FG'  
Right r; &:akom8  
public : 0e q>  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} _m3PAD4  
template < typename T2 > s,K @t_J  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } +wD--24!(  
} ; iP|h];a+@  
G{+sC2  
同时,holder的operator=也需要改动:  B*Hp  
PS`)6yn{_  
template < typename T > *Z|!%C  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const #OJ^[Zi<  
  { S$BwOx3QF  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); /Wg$.<!5 }  
} g@MTKqs  
{n$9o  
好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。 eW\7X%I  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 ll[U-v{  
KDRIy@[e  
return l(rhs) = r; VH#]67  
在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。 rm2{PV<+d  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: OPwp(b  
z}8rD}BH  
template < typename Tp > G!XizhE  
class constant_t #jA|04w  
  { |5e/.T$  
  const Tp t; -$dnUXFsj[  
public : RBt"7'  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} /}#z/m@bN  
template < typename T > ofcoNLX5c  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const #`y7L4V*o  
  { .H7"nt^  
  return t; d?b2jZ$r]  
} )l[ +7  
} ; UbY-)9==  
JY9Hqf  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 e#FaK^V  
下面就可以修改holder的operator=了 sw{EV0&>m  
`5[VO  
template < typename T > ^L]+e  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const 2NIK0%6  
  { ;oob TW{  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); 2#T|+mKxZM  
} r'{pTgm#  
kRSu6r9  
同时也要修改assignment的operator() 'PV,c|f>  
JS({au  
template < typename T2 > WQiEQ>6(t(  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } .LnXKRd{  
现在代码看起来就很一致了。 *% Vd2jW/  
s) V7$D  
六. 问题2:链式操作 KM< M^l_Q  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 si3i#l&.b_  
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。 UupQ* ,dJ  
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。 u"X8(\pOn  
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。 >@ h0@N  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct (;~[}"  
|],{kUIXO  
template < typename T > ""CJlqU  
struct result_1 I*6L`#j[  
  { 9co -W+  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; KW+^9&lA  
} ; F4kU) i  
&rcr])jg[  
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: W 86S)+h  
'qQ DM_+  
template < typename T > !Aunwq^  
struct   ref }-: d*YtK  
  { () b0Sh=  
typedef T & reference; =*8"ci $  
} ; !QcgTW)T  
template < typename T > lS XhHy  
struct   ref < T &> }! zjj\g^  
  { W!XFaA$  
typedef T & reference; 7D9R^\K  
} ; r-4I{GPb  
]y.,J  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: -_>c P  
$dorE ~T  
template < typename T > +-qD!(&-6  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const '~3( s?B  
  { cX *  
  return l(t) = r(t); "pMXTRb  
} la|#SS95  
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+8_et5T  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 R;I}#b cJ  
6<rc]T'|  
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 "i_tO+  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: iLv"ZqGrw  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 ^4 es  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 RDzL@xCcn  
最后的布局是: ' ["Y;/>  
                Add =wS:)%u  
              /   \ z-krL:A  
            Divide   5 PcDPRX!@  
            /   \ O}IS{/^7  
          _1     3 (z^2LaM `8  
似乎一切都解决了?不。 (:-DuUt  
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。 [m}x  
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。 D=9x/ ) *G  
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: ,!sAr;Rk`  
2S!=2u+7  
template < typename Right > g&_0)(a\  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const -bo0!@MK  
Right & rt) const d=lZhqY  
  {  ^B1vvb  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); {nj\dU  
} 8 hWQ  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 A4(^I u  
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。 %\:.rs^  
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。 4fP>;9[F  
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。 r10)1`[  
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。 mN@0lfk;  
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? :*}tkr4&eh  
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: ~a/yLI"'g  
!B-&I E?  
template < class Action > `DWzp5Ax  
class picker : public Action P d*}0a~  
  { B<:i[~`7t  
public : VMHiuBz:  
picker( const Action & act) : Action(act) {} $JX_e  
  // all the operator overloaded eYsO%y\I  
} ; H~x0-q<8  
I>9rfmmTI  
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。 ;YK^&!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: 6@Eip[e  
.z+QyNc:  
template < typename Right > )I!l:!Ij*D  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const 8MW|CM4Q  
  { Nm\I_wjX  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); }=XL^a|V  
} }o)GBWqHR  
(qohb0  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > tb0s+rb  
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。 L$7v;R3  
0{AVH/S  
template < typename T >   struct picker_maker 9dKrE_zK:  
  { BMFpkK9|  
typedef picker < constant_t < T >   > result; I"<~!krt%  
} ; ps<JKHC/c  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > wond>m 3  
  { I&>R]DV  
typedef picker < T > result; y1k""75  
} ; dzbzZ@y  
CHBCi) '6h  
下面总的结构就有了: b%|%Rek8  
functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。 8V~w3ssz  
picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。 XPWK"t0 1  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 mYa0_P%^  
至此链式操作完美实现。 W e9C9)0  
mE^6Zu  
''f  
七. 问题3 ^f3F~XhY3  
如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。 F Fg0}  
=( Gv_  
template < typename T1, typename T2 > `$MO.K{  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const C(W?)6?  
  { `[o^w(l:5@  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); +T UtVG  
} /*D]4AK  
6PJ0iten  
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: /!7m@P|&D  
W.0dGUi*  
template < typename T1, typename T2 > c#CX~  
struct result_2 xx9qi^  
  { qx`*]lX  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; |y;+xEl6  
} ; "d.qmM  
! daXF&q  
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? NGS/lKz  
这个差事就留给了holder自己。 %)q5hB  
    b/O~f8t  
vK2L"e  
template < int Order > q[dls_  
class holder; 5^P)='0*  
template <> w6#hsRq[C  
class holder < 1 > i ]F,Y;&|  
  { /=Q7RJ@P  
public : D ZLSn Ax  
template < typename T > s "*Cb*  
  struct result_1 <VgnrqF6:  
  { ze,HN Fg@>  
  typedef T & result; ,|T   
} ; s(wbsRVP8  
template < typename T1, typename T2 > t ;y>q  
  struct result_2 Dc BTW+  
  { 3G5i+9Nt.L  
  typedef T1 & result; Ij{{Z;o3  
} ; WERK JA  
template < typename T > rxm!'.+  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const vco:6Ab$  
  { )v ['p  
  return (T & )r; ZH~m%sA  
} Hyq| %\A  
template < typename T1, typename T2 > CQ3;NY=o  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const qZA?M=NT?  
  { Ibpk\a?A{  
  return (T1 & )r1; G9}[g)R*  
} /r}t  
} ; =_Qt&B)  
WR~uy|mX  
template <> G%rK{h  
class holder < 2 > =%$ _)=}J  
  { 52-^HV  
public : bl}$x/  
template < typename T > ~?[@KK  
  struct result_1 F(@|p]3*  
  { E: XzX Fxx  
  typedef T & result; #7gOtP#{  
} ; `iQyKZS/+  
template < typename T1, typename T2 > wm@1jLjrQ  
  struct result_2 WWq)Cw R  
  { 0W]Wu[k  
  typedef T2 & result; d [K56wbpx  
} ; 9[$g;}w  
template < typename T > Kw925@W  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const `db++Z'C  
  { S>cT(q_&  
  return (T & )r; =X-$k k  
} 0~n= |3*P  
template < typename T1, typename T2 > CBi V':;  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const 8+gSn  
  { G ytI_an8  
  return (T2 & )r2; > -k$:[l  
} \ m 2[  
} ; 97$y,a{6  
^B]M- XG  
p3sz32RX  
新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。 iM}cd$r{  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: 3tOnALv  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: zjVb+Z\n  
q(a6@6f"kD  
return l(i, j) = r(i, j); YZ/mTQn_D  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) rQ~%SUM7  
NaAq^F U  
  return ( int & )i; |$6Gp Aq!  
  return ( int & )j; PT>,:zY  
最后执行i = j; #pOW2 Uj8\  
可见,参数被正确的选择了。 Sy8o/-  
5+,&9;'Y^  
{N7,=(-2=  
S }fIZ1  
6=|Q>[K  
八. 中期总结 @8V8gV? zm  
目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事: Z>Sv[Ec  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 2+y4Gd 7  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 RZDZ3W(;h  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor iCz,|;w%  
=o+t_.)N  
Lqwc:%Y:_  
g($y4~#  
N2q'$o  
~-'nEATE  
九. 简化 aD%")eP%&  
很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。 srg#<oH|{c  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 ~#(bX]+A  
首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种: mufF_e)  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 6;5}% B:#h  
  +-*/&|^等 xr.fZMOh4  
2. 返回引用。 }bjTb!  
  =,各种复合赋值等 .5_w^4`b  
3. 返回固定类型。 7\5 [lM  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) K<\TF+  
4. 原样返回。 >f}rM20Vm  
  operator, <3ovCqa  
5. 返回解引用的类型。 mlIc`GSI  
  operator*(单目) =`.9V<  
6. 返回地址。 |bB..b  
  operator&(单目) b\6w[52m  
7. 下表访问返回类型。 MUVp8! *@  
  operator[] <qv:7@  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 M62V NYt  
  operator<<和operator>> . VWH  
S@T> u,t'  
OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。 L3i\06M  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: U .G*C  
5RZAs63t  
template < typename Left > <R_3; 5J%  
struct value_return e$Md ?Pq  
  { E)>6}0P  
template < typename T > ]$KH78MTW  
  struct result_1 /5zzzaj {  
  { kw?RUt0-V  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; |p3]9H  
} ; /I".n]  
Neey myW  
template < typename T1, typename T2 > sF(U?)48  
  struct result_2 K;S&91V)=  
  { %~$4[,=  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; va#~ \%`  
} ; %qN8u Qx  
} ;  EMJio\  
1 5rE|m^  
.KK"KO5k  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait :t9(T?2  
H6e ^" E  
下面我们来剥离functor中的operator() e|]g ?!  
首先operator里面的代码全是下面的形式: _khQ  
7|"11^q  
return l(t) op r(t) -XD\,y%zi  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) RI-whA8+  
return op l(t) o$Hc5W([Z  
return op l(t1, t2) DHm$gk  
return l(t) op Vv6xVX  
return l(t1, t2) op "52wa<MV J  
return l(t)[r(t)] pOw4H67  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] ,]20I _  
x$6-7<p  
很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式: X9zTz2 Fy  
单目: return f(l(t), r(t)); >8jDW "Ua  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); :n>:*e@w%  
双目: return f(l(t)); r\_aux^z  
return f(l(t1, t2)); 'VR5>r  
下面就是f的实现,以operator/为例 l.b  
)M^;6S  
struct meta_divide b]CJf8'u  
  { M`iJ6L  
template < typename T1, typename T2 > R)G'ILneV  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) 9Q].cDe[  
  { YQe @C  
  return t1 / t2; LOe!qt\&  
} 4Mg09  
} ; ;2%3~L8?V  
[y>Q3UqN  
这个工作可以让宏来做: WV?iYX!  
c( gUH  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ "ve?7&G7U  
template < typename T1, typename T2 > \ -7;RPHJs  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; qF( ]Ce  
以后可以直接用 vad" N  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1)  <}B|4($  
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 5F&i/8Ib  
(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。。。) {`l]RIig  
I caIB)  
f{^n<\Jh  
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 @yobT,DXi  
x{Gih 1  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > zM[WbB+"m  
class unary_op : public Rettype |oO0%#1H  
  { bu@Pxz%_  
    Left l; *GD 1[:  
public : 2NE/ZqREg  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} -cIc&5CS  
yf_<o   
template < typename T > '_(oa<g  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const QZQ@C#PR;  
      { ;|9VPv/  
      return FuncType::execute(l(t)); o)1wF X  
    } q_HD`tW  
9n9/[?S  
    template < typename T1, typename T2 > QF-.")Z  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 1mA)=hu  
      { Ig$5Ui  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); n>Zkx+jLj<  
    } =U|J{^ >I  
} ; EKwS~G.b!  
l  4~'CLi  
MY1 tYO  
同样还可以申明一个binary_op ?Vt$  
`b9oH^}n j  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > 0Dh a1[=  
class binary_op : public Rettype ;zz"95X7  
  { LnR3C:NO k  
    Left l; +wT,dUin_<  
Right r; 7 yF#G9,  
public : Z<ke!H  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} oJXZ}>>iT  
tDIzn`$ z  
template < typename T > B-M|}T  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const hhYo9jTHW  
      { |a^ydwb  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); hRc\&+#/  
    } QZ9 )uI  
`.[hOQ7  
    template < typename T1, typename T2 > r!Mr\  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const Q9W*)gBv n  
      { UP,0`fh(y  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); T_YN^za(q  
    } UPJgTN*  
} ; Q5ohaxjF  
S5bk<8aPP  
KHF5Nt  
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 <<n8P5pXt  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 F!aYK2  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) ~{+J~5!;<H  
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。 t7)Y@gRy  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! S :(1=@  
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。。。 qJISB7F[%O  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 ^Ko0zz|R/  
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) .fQDj{  
下面是修改过的unary_op TzX>d<x  
#9 } Oqm  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > M c@p~5!M  
class unary_op D8Ni=.ALL  
  { }14.u&4  
Left l; i<%(Z[9Lk  
  u45e>F=  
public : V|b?H6Q  
zRf]SZ(t O  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} 5!y3=.j  
W>1\f0'  
template < typename T > rEddX  
  struct result_1 S93NsrBbY  
  { C"0gAN  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; bS0^AVA  
} ; QouTMS-b  
/B}]{bcp$  
template < typename T1, typename T2 > Fb-NG.Z#  
  struct result_2 LM*9b  
  { CR, Y%0vQ  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; a?+) K  
} ; RsrZ1dhPvV  
?%;uR#4  
template < typename T1, typename T2 > Xwx;m/  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const  hi.{  
  { ;B1}so1]  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); lkw[Z}\  
} Li<c  
k$I[F<f  
template < typename T > Dw.>4bA.  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const B5tJ|3!  
  { eeL%Yp3+  
  return OpClass::execute(lt(t)); ~r>WnI:vg  
} gb@!Co3  
<u^41  
} ; ! '2'db  
u# %7>=  
}Pw5*duq  
该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug !$_mWz  
好啦,现在才真正完美了。 k W-5H;>  
现在在picker里面就可以这么添加了: #!, xjd  
,pAMQ5  
template < typename Right > [ >vS+G  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const y& Dd  
  { 8mCr6$|%  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); %*jpQOw  
} XWB>' UDQ#  
有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。 tQ|b?3  
]JhtO{  
a"WnBdFZ  
~vF.k,  
q*'hSt@+D  
十. bind sPd5f2'  
既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。 gHox{*hb[  
先来分析一下一段例子 mZq*o<kTA  
=8tdu B  
W^y F5  
int foo( int x, int y) { return x - y;} L`"cu.l  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 f_z2d+  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 czHO)uQ?d`  
可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。 G~m(&,:Mu  
我们来写个简单的。 V8,$<1Fi;-  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: pw(`+x]  
对于函数对象类的版本: kWoy%?|RRa  
/>f`X+d  
template < typename Func > Nwu#,f=X  
struct functor_trait mTs[3opg  
  { ^[ id8  
typedef typename Func::result_type result_type; 4|XE f,  
} ; hs/nM"V  
对于无参数函数的版本: +x+H(of.  
"bw4 {pa+  
template < typename Ret > m6 IZG l7%  
struct functor_trait < Ret ( * )() > kSI,Q!e\  
  { j l7e6#zu  
typedef Ret result_type; M5%xp.B  
} ; 7Y!^88,f.  
对于单参数函数的版本: lezdJ  
[n< U>up  
template < typename Ret, typename V1 > TmQ2;3%  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > Wt4!XV  
  { %!eK"DKG^  
typedef Ret result_type; x "N,oDs  
} ; wI`uAZ="  
对于双参数函数的版本: { ! FrI@  
_ H@pYMNH  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > H M76%9!  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > bk>M4l61  
  { y:v0& 9L  
typedef Ret result_type; #z5'5|3  
} ; {AcKBi b  
等等。。。 *qq%)7  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy MJ7!f+!5  
J@R+t6$3O  
template < typename Func > SSH/q/  
struct func_return G=b`w;oL:  
  { AE<AEq  
template < typename T > hl# 9a?  
  struct result_1  nbOMtK  
  { &Nec(q<  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; QDgOprha  
} ; _`;6'}]s  
QY{f=  
template < typename T1, typename T2 > b[u_r,b  
  struct result_2 ,:,c kul  
  { 9OTw6  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;  0J_Np  
} ; 40:YJ_n  
} ; #}B~V3UD  
KIuYWr7&  
rW1 > t+  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 \!631FcQ   
:jUd?(  
template < typename Func, typename aPicker > %n-LDn  
class binder_1 yyiZV\ /  
  { [F6=JZ  
Func fn; 3z5,4ps  
aPicker pk; /,B"H@ J  
public : 0dnm/'L  
no;Yu  
template < typename T > !E$S&zVMQ  
  struct result_1 P}aJvFlmP  
  { T!/$ @]%\7  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; =fRP9`y  
} ; y`\/eX  
.oSKSld  
template < typename T1, typename T2 > @NV$!FB<  
  struct result_2 S'?XI@t[  
  { Z0-W%W  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; OS \co :  
} ; -@i2]o  
X?1 :Z|pJ  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} /] R]7  
Fl|u0SY  
template < typename T > gNxnoOY  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const wN*e6dOF  
  { N5~g:([k  
  return fn(pk(t)); M g;;o  
} .$?s :t  
template < typename T1, typename T2 > *D|6g| Hb  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const h`5au<h<  
  { P;A"`Il  
  return fn(pk(t1, t2)); N\xqy-L9  
} D* Vr)J  
} ; * y`^Fc  
?+dI/jB4X  
 {kmaMP  
一目了然不是么? )"f>cYF  
最后实现bind Q&n|tQ*4  
iv56zsR  
KiCZEA  
template < typename Func, typename aPicker > 2-{8+*_'  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) JU"!qXQr  
  { (*hA0&n  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); Jk(b=j  
} 5 bMVDw/  
6,oi(RAf  
2个以上参数的bind可以同理实现。 a2x2N_\=/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。 mu:Q2t^  
hbN*_[  
十一. phoenix nY(jN D  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: ]C]tLJ!M  
{_Ke'" k  
for_each(v.begin(), v.end(), XrBLw}lD`N  
( (o e;p a  
do_ <Oy%  
[ ~tz[=3!1H  
  cout << _1 <<   " , " DhB: 8/J  
] drN^-e  
.while_( -- _1), 8zZR %fZ  
cout << var( " \n " ) lOZ.{0{f,  
) A0&~U0*(~  
);  V+(  
@ZT25CD  
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: KnU"49  
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 EmY8AN(*  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 jixU9]  
那么我们就照着这个思路来实现吧: MR8-xO'w  
x}F.<`  
{V:?r  
template < typename Cond, typename Actor > qr6WSBc  
class do_while %s<7|,  
  { E%+V\ W%  
Cond cd; `[Lap=.' .  
Actor act; 'v\!}6  
public : Sgr<z d'b  
template < typename T > &Vl,x/  
  struct result_1 0Z9jlwcQ  
  { rytizbc  
  typedef int result_type; )(?s=<H  
} ; xG<S2R2VQh  
S;*,V |#QD  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} }V9146  
kv)LH{  
template < typename T > S,Oy}Nv  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const )5]z[sE  
  { I,?bZ&@8  
  do }eB\k,7L  
    { ZZlR:D  
  act(t); [i&z_e)  
  } 9E (>mN  
  while (cd(t)); cL=P((<K?  
  return   0 ; RV&2y=eb  
} E1VCm[j2  
} ; a9D 5qj  
M: `FZ}&L  
_+^3<MT  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). 4N#0w]_,>Y  
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。 6x -PGq  
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。 5X~ko>  
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。 b6]M}ixK  
下面就是产生这个functor的类: Z$[A.gD4  
BH*vsxe  
*TMg.  
template < typename Actor > {\0R[+d  
class do_while_actor L@G)K  
  { SHwl^qVk[  
Actor act; q2,@>#  
public : +ES.O]?>  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} 9|'bPOKe  
VgoQz]z  
template < typename Cond > E$Ge# M@dM  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; KAUYE^  
} ; 9:BGA/?  
7<NX;Fx  
A"9aEOX-?i  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 uj8]\MY  
最后,是那个do_ .+B!mmp  
Fs&m'g  
TF3Tha]  
class do_while_invoker vTB*J,6.  
  { q F}5mUcZ4  
public : rj{'X  /  
template < typename Actor > hO(HwG?8t  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const [ BN2c  
  { #XmN&83_  
  return do_while_actor < Actor > (act); ~oaVH.[e=  
} gc(1,hv  
} do_; fWLsk  
%%-kUe  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? qo}kwwWN;  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 [N$@nA-d  
最后来说说怎么处理break和continue *nC<1.JW  
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。 7 s[ ATu  
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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