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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda &-Zg0T&tZ  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 ;c>Rjg&[  
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, =mk7'A>l  
3?(||h{  
`S7${0e  
?+#E&F  
  class filler ?3i-wpzMp  
  { QPa&kl  
public : {GH 0 J"  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} 1z(y>`ZBq  
} ; >&9Iy"  
C>7k|;BvF  
g'b)]Q  
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: v4< x 4  
/SD2e@x{U  
: XZ  
A d7=JzV  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); 5G=CvGu  
QSy#k~  
0)lG~_q  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 UIv 2wA2  
#/1,Cv yj  
gasl%&  
"mE<r2=@  
二. 战前分析 Wc_Ph40C<_  
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。 8 YBsYKC  
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 F3a"SKMW  
$NWI_F4  
r).S/  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); Fx0<!_tY-  
  /* --------------------------------------------- */ [OsW   
vector < int *> vp( 10 ); >b/0i$8  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); L*VGdZ  
/* --------------------------------------------- */ ;z7iUke0%  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); 'bg%9}  
/* --------------------------------------------- */ 9W7H",wR  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); B)"WG7W E  
  /* --------------------------------------------- */ ~c3CyOab  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); ZA ii"F  
/* --------------------------------------------- */  o*QhoDjc  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); ziy~~J  
zn3i2MWS  
[w~1e)D  
e:.Xs  
看了之后,我们可以思考一些问题: _W*3FH  
1._1, _2是什么? ,[^P  
显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。 X;p,Wq#D'  
2._1 = 1是在做什么? PHD$E s  
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。 4oOe  
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。 58MBG&a%  
YKUs>tQ!  
]0dp^%  
三. 动工 R m *"SG  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: ou-5iH?  
D1lHq/  
bd<zn*H Z*  
Oy[t}*Ik  
template < typename T > J2H8r 'T  
class assignment J(-#(kMyf  
  { $X-,6*  
T value; Fu m1w  
public : ^yu^Du  
assignment( const T & v) : value(v) {} f=J#mmH w$  
template < typename T2 > qx53,^2  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } Z!|nc.  
} ; /)y~%0  
/{1xpR  
mrd(\&EhA  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 4k$BqM1  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment r"rID RQ"  
Mp$ uEi  
dmrM %a}W-  
#!y|cP~;I  
  class holder P67r+P,  
  { !Nl"y'B|  
public : Q.6pmaXrb  
template < typename T > f+$/gz  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const P/Sv^d5=e  
  { i' |S g  
  return assignment < T > (t); K#F~$k|1B  
} .6OE8w 1  
} ; o~^hsm[44J  
D@4hQC\  
CWI(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: '1r:z, o|  
[>?B`1;@  
  static holder _1; KY"W{D9ib  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 I%*o7"  
+5);"71  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); ;Cyt2]F  
而不用手动写一个函数对象。 w>VM--  
-oe&1RrdVg  
}N4=~'R  
oOe5IczS(  
四. 问题分析 AytHnp\H  
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。 &sWq SS  
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。 U#,2et6  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 ;U}lh~e11  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 31YzTbl[H  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 )Cyrs~  
}QG6KJh_%  
五. 问题1:一致性 HHoh//(\  
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?| Z:9"7^+  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 WRFzb0;01  
W/{HZ< :.  
struct holder +l&ZN\@0X  
  { WZ"x\K-;  
  // S4`uNB#Ht  
  template < typename T > MWsBZJRr  
T &   operator ()( const T & r) const V!3O 1  
  { kY4riZnm  
  return (T & )r; kV6T#RVob  
} *]O[ZjyOY  
} ; t~ Q {\!  
,p>=WX  
这样的话assignment也必须相应改动: .azdAq'r&\  
Y R#_<o  
template < typename Left, typename Right > S1;#5 8  
class assignment R^fVw Dl\  
  { 1|n,s-  
Left l; SukRJvi  
Right r; RNp3lXf O  
public : #th^\pV  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} $0sU h]7y  
template < typename T2 > e/F=5_Io  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } Q6kkMLh  
} ; nP4jOq*H  
pz@_%IUS  
同时,holder的operator=也需要改动:  g5X+iV  
y$#mk3(e~t  
template < typename T > HDA!;&NRS  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const I6'U[)%  
  { gn#4az3@e>  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); ^0A'XCULG  
} mTYEK4}  
r/+ <_3  
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。 (?I8/KYR  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 #U(dleT8  
8GV$L~i  
return l(rhs) = r;  [L] ca*  
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。 qnv9?Xh  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: 7oh6G  
 ]6W#P7  
template < typename Tp > B.;/N220P  
class constant_t -`FTWH  
  { KE&Y~y8O\  
  const Tp t; \ d+&&ns  
public : mn?< Zz  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} %{5mkO&,2  
template < typename T > FSIV\ u  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const d1D{wZ3g  
  { RAR"9 N .  
  return t; $2 ~RZpS  
} `8KWZi4 ]  
} ; ) #9/vIQ  
b,$H!V *  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 #ZRQVC;b;  
下面就可以修改holder的operator=了 QOcB ]G  
Y)g7 E"  
template < typename T > ,X)0+DNsq  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const |wKZ-6  
  { ~z^VMr  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); iO,0Sb <y  
} z#SBt`c  
Pj8s;#~u  
同时也要修改assignment的operator() TfDx> F$  
7y&Fb  
template < typename T2 > |\*7J!Liv  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } RN]4Is:  
现在代码看起来就很一致了。 kNMhMEez  
Se%FqI  
六. 问题2:链式操作 j^"Z^TEBT  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 mBhG"0:  
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。 ="P 3TP  
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。 e 9U\48  
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。 T8JM4F  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct peY(4#  
W0K&mBu  
template < typename T > n1a;vE{!  
struct result_1 ~*ZB2  
  { kb Fr  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; $oHlfV/!  
} ;  ^GB9!d.  
89Svx5S  
那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为: k 9R_27F  
S92'\2  
template < typename T > Bi ]`e_(}  
struct   ref 8G?'F${`  
  { 68kxw1xY  
typedef T & reference; !O-q13\Y  
} ; Ultx|qU  
template < typename T > z%Op_Ddp  
struct   ref < T &> <=/v%VXPm  
  { Ny /bNQS  
typedef T & reference; Hz`rw\\Xq  
} ; /x"gpKwsB  
{l-,Jbfi`  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: KN'l/9.  
Vrf2%$g  
template < typename T > eOt T*  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const no?TEXp*  
  { f"~+mO  
  return l(t) = r(t); +M/04  
} A=o p R  
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。 &kB[jz_[A  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 >r2m1}6g"  
L~cswG'K  
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 2fT't"gw  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: S)p{4`p%  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 &n|#jo(gS  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 h6c8hp.  
最后的布局是: ?C(Z\"IX  
                Add Ro*$7j0!Hf  
              /   \ 4tz8^z[Kw  
            Divide   5 =3?t%l;n  
            /   \ t48(,  
          _1     3 i,NN"  
似乎一切都解决了?不。 N'+d1  
你可以想象一下一个完整的Lambda库,它必然能够重载C++几乎所有的操作符。假设其重载了10个操作符,那么至少会有10个代表这些操作符的functor类。大体上来讲,每一种操作符所对应的functor都应当能够由链式操作产生别的任意一种操作符所对应的functor。(例如:*_1 = 2既是由operator*的functor产生operator=的functor)。可想而知这样一共能产生10*10=100种产生方式。这是对编码的一个大挑战。 L[)+J2_<  
如何简化这个问题呢?我们不妨假定,任意一种操作符的functor,都能够产生任意一种操作符的functor,这样,每一种操作符的functor都拥有一样的产生方案。如果某种转换确实是不合法的(例如:A/B=C无论如何也不可能合法),那么在试图产生新functor的时候会出现编译错误。幸好C++的模版是如果不使用就不编译的,因此这种编译错误不会干扰到正常的使用,这正是我们所要的。 2T<QG>;)j  
OK,我们的方法呼之欲出了。既然所有的functor都具有一样的产生方案,那么不如大家都不要实现,等到最后统一的在所有的functor里面加上这么一系列的产生代码吧。例如,如果要添加从某functor XXX到operator=的functor的产生代码: iOm~  
ps[TiW{q;  
template < typename Right > g2l|NI#c^  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const c@1C|  
Right & rt) const C"PN3>x}j  
  { hun L V8z  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); a5{CkM&,(  
} #m1e_[   
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 UB@>i3  
XXX指的是原来的functor的类型,picker_maker<T>是一个类型变换的trait,如果T是一个常量,那么他会返回constant_t<T>,否则返回T本身。 6|r` k75.  
因此如果该函数声明在assignment的内部,那么就实现了连等,如果声明在的dereference(解引用)的内部,就允许(*A = B)的行为发生。 : FF:{&d  
最后,如何把这些函数塞到各个functor的声明里边呢?当然可以用宏,但是。。。大家都知道这样不好。 'm# -)R!  
除了宏之外还可以用的方式就是继承。我们可以写一个类叫做picker,该类实现了所有的如上的产生函数。然后让所有的functor继承自它。 j wlmWO6  
且慢,也许立刻就有人跳出来说:这样的话那个XXX怎么写呢?这样不是会导致循环依赖么?这样不是会有downcast么? ;TD<\1HJT=  
正解,让picker做基类确实不是一个好主意。反过来,让picker继承functor却是一个不错的方法。下面是picker的声明: >V;JI;[  
+^{;o0kcx  
template < class Action > M@UkXA}  
class picker : public Action ez%RWck  
  { udX4SBq-pC  
public : CsS0(n(x  
picker( const Action & act) : Action(act) {} y4$UPLm  
  // all the operator overloaded _tS<\zy@y  
} ; KOv ar0  
, d ?4"8_  
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。 %4Ylq|d  
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: @Ytsb!!  
.Ej `!  
template < typename Right > }r3, fH  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const ?d%+85  
  { KYD,eVQ  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); oOy@X =cw  
} E,JDO d}  
>^ 0JlL`XG  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > 8X][TJG$  
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。 V=Iau_  
B9KY$^J  
template < typename T >   struct picker_maker Z7"8dlb  
  { #M&rmKv)g  
typedef picker < constant_t < T >   > result; @g(N!n~  
} ;  HUr;ysw  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > 64z9Yr@  
  { L.$9ernVY  
typedef picker < T > result; MI0'ou8l  
} ; s<5q%5ix3  
SE)_5|k*  
下面总的结构就有了: =H.l/'/Z  
functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。 z11;r]VI  
picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。 S,fMGKcq  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 hi"[R@UG  
至此链式操作完美实现。 "Y }f"X|  
?t$sju(\  
X?z5IL;rt  
七. 问题3 @4^5C-  
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。 -`n>q^A7e  
quN7'5ZC[  
template < typename T1, typename T2 > Ij(S"P@  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const p<?~~7V  
  { 4,tMaQ  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); d%Jl9!u  
} \O/" F;  
,*Y*ov23aQ  
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: 7)O?jc  
vnMt>]w-}  
template < typename T1, typename T2 > 3hab51J  
struct result_2 TyD*m$`y  
  { $"0 t1  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; Q~G+YjM3  
} ; Gg|'T}0X  
J0a]Wz%  
显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢? Z2)f$ c  
这个差事就留给了holder自己。 Q2cF++Q1  
    B)O=wx  
NoO>CjeFb  
template < int Order > I.r &;   
class holder; iC?s`c0B  
template <> P0~3<h?U8  
class holder < 1 > <Q/^[  
  { O*d&H;;  
public : ~QFD ^SoK  
template < typename T > C$){H"#  
  struct result_1 hhlQ!WV2  
  { /|t vGC.#  
  typedef T & result; BF<7.<,  
} ; *yKsgH  
template < typename T1, typename T2 > nMx0+N1  
  struct result_2 jFM8dl n  
  { >F8&wh'BjY  
  typedef T1 & result; _s><>LH~  
} ; D@uw[;Xb5  
template < typename T > `Gx"3ZUn  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const 4q/E7n  
  { Fkuq'C<|Y  
  return (T & )r; D;Fvd:  
} >9a%"<(2#  
template < typename T1, typename T2 > H$KE*Wwq  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const Fx4C]S  
  { pP68jL  
  return (T1 & )r1; aO.'(kk8  
} ;!, ]}2w*X  
} ; /O|!Sg{  
r(yJE1Wz  
template <> )b m|],'  
class holder < 2 > E"!9WF(2t5  
  { ?=jmyDXH!  
public : b5Rjn1@  
template < typename T > $Rv}L'L  
  struct result_1 ?Pw# !t  
  { r/HKxXT  
  typedef T & result; cE 8vSQ%  
} ; ?u"(^93f  
template < typename T1, typename T2 > 7IBm(#  
  struct result_2 l~Kn-S{  
  { )PL'^gR r  
  typedef T2 & result; , M/-lW  
} ; pWSYbN+d  
template < typename T > 8H./@~_ =  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const Ox?LVRvxI  
  { E87/B%R  
  return (T & )r; iN*d84KTP  
} to[EA6J8l  
template < typename T1, typename T2 > +1Si>I  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const BS;rit:  
  { |~8\{IcZ  
  return (T2 & )r2; '97)c7E  
} LnZ*,>1 Z  
} ; /4#.qq0\{c  
F) {f{-@)  
M$FXDyr  
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> >。 vxUJ4|Qz  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: {-^>) iJqt  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: }E]`ly<Z  
aBr%"&Z.MG  
return l(i, j) = r(i, j); ,Ot3N\%yn  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) H`-%)c=  
BT 98WR"\  
  return ( int & )i; t"2WJ-1k}  
  return ( int & )j; @_Aqk{3  
最后执行i = j; ^4Tr @g#]"  
可见,参数被正确的选择了。 }CsUZ&*&  
5U|f"3&8  
ijr*_=  
[4kx59J3b  
:|<D(YA  
八. 中期总结 T=VVK6Lc:  
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: )jR:\fe  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 vMzR3@4e  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 L45&O *%  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor YM3oqS D  
}n 6BI}n  
dmP*2  
zN].W\("\  
P{(m:`N  
4dMwJ"V  
九. 简化 20^F -,z  
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。 -ud~'<k  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 <^R\N#  
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: mb0${n~fz  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 \VHi   
  +-*/&|^等 >gFF>L>  
2. 返回引用。 _ H$ Cm  
  =,各种复合赋值等 T fzad2}^  
3. 返回固定类型。 i.cSD%*  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) uFSgjWJ#~  
4. 原样返回。 %!(6vm>8  
  operator, U~Ni2|}\C9  
5. 返回解引用的类型。 L$ ]D&f8:  
  operator*(单目) X-Xf6&Uz  
6. 返回地址。 Bf1GHn Xv  
  operator&(单目) &wNN| fH  
7. 下表访问返回类型。 A!fjw  
  operator[] hx)Ed  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 VQPq+78  
  operator<<和operator>> rcxV ,<[B  
eX?o 4>  
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。 kt[#@M!}  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: sN-5vYfC*  
TQ=\l*R(A  
template < typename Left > lqX]'gu]\  
struct value_return Rr%]/%  
  { :U ?P~HI  
template < typename T > VxjHB?)  
  struct result_1 &9o @x]) @  
  { AKa{C f  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; #A:I|Q1$g  
} ; xd(AUl4qY  
k]R O=/ ?M  
template < typename T1, typename T2 > L4Nk+R;  
  struct result_2 zG [-n.  
  { 'G-VhvM v  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; .vG6\U7  
} ; Bq R;d  
} ; l,6="5t  
hH"3Y}U@  
)/ s 9ty  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait rxP^L(q0*  
5uDQ*nJ|  
下面我们来剥离functor中的operator() S`0@fieOf  
首先operator里面的代码全是下面的形式: jq.@<<j|$  
,e.y4 vnU  
return l(t) op r(t) N:L<ySJ7  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) eDaVoc3  
return op l(t) akd~Z  
return op l(t1, t2) %*|XN*iXC  
return l(t) op .]r[0U  
return l(t1, t2) op _ esFx  
return l(t)[r(t)] aMv  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] 'd(}bYr)  
cB -XmX/  
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: EVb'x Zr  
单目: return f(l(t), r(t)); f$2lq4P{  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); kZz;l(?0  
双目: return f(l(t)); i"JF~6c<  
return f(l(t1, t2)); c?q#?K aF  
下面就是f的实现,以operator/为例 s<<vHzm  
ReSP)%oW  
struct meta_divide ,0-   
  { 4RTEXoXs  
template < typename T1, typename T2 > Yn J=&21  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) ?_HTOOa  
  { (B$2)yZY  
  return t1 / t2; X+&@$v1  
} diTzolY7  
} ;  sGdt)  
'7Te{^<FQ$  
这个工作可以让宏来做: c (\-7*En  
OmU.9PDg-  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ ;y HA.}  
template < typename T1, typename T2 > \ s?0r\cc|:  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; QQC0uta`  
以后可以直接用 .Z/"L@  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) Nkv2?o>l  
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 A\4 Gq  
(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。。。) &p=~=&g=  
*l7 ojv  
7RdL/21K  
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 E(u[?  
+?mZ_sf8w  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > VJ;'$SYx  
class unary_op : public Rettype u=ENf1{ $>  
  { o &Nr5S  
    Left l; Oh8;YE-%  
public : W >B:W0A  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} =q6yb@  
|W#^L`!G  
template < typename T > {?5EOp~  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const (q +Q.Q  
      { Qz<v. _  
      return FuncType::execute(l(t)); ](T*f'LN  
    } 2H]&3kM3X  
B623B HwS  
    template < typename T1, typename T2 > &<!I]:Y  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const >TL0hBaaR  
      { VaQ}XM  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); *RuUf  
    } ky!'.3yoI  
} ; /j S  
Cs*u{O  
{BKI8vy  
同样还可以申明一个binary_op :j9;P7&"?  
[=LQ,e$r7  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > mg#+%v  
class binary_op : public Rettype 2RM0ca _F  
  { +j`*?pPD(.  
    Left l; "]JS,g {m  
Right r; )0UQy#r  
public : O"Xjv`j:  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} @Vb-BC,  
M ?F({#]  
template < typename T > T_\GvSOI  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const T}4RlIZF  
      { yq;gBIiZ  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); lIOLR-:4j  
    } h?$4\^/  
uV%7|/fD  
    template < typename T1, typename T2 > m _:ib}  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const D$ `yxc  
      { M4')gG;  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); !JrVh$K  
    } /u#uC(Uwl  
} ; }dB01Jl '  
s6KZV@1  
iCw~4KG  
很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮 _jnH!Mw  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 zeR!Y yt!  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) w/Q'T&>b/  
那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。 gy*N)iv%  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! (( t8  
如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。 t@!oc"z}@  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 HYpB]<F  
这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan) eOLS  
下面是修改过的unary_op *K0CUir|  
[QL)6Xr  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > vT[%*)`  
class unary_op D+"5R5J",  
  { /4=O^;   
Left l; e'7!aysj  
  #M8"b]oh6  
public : eR5swy&  
2;6p2GNSh  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} "CLd_H*)c  
h^[K= J  
template < typename T > Zx`hutCv  
  struct result_1 5$zC,g*#  
  { t|%iW%m4  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; lm@<i4%$F  
} ; b]*9![_  
T_I"Tsv  
template < typename T1, typename T2 > c t,p?[Q  
  struct result_2 tJg   
  { yQCfn1a)  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; @^%zh   
} ; 6'?Y]K  
(5'qEi ea  
template < typename T1, typename T2 > #PtV=Ee1  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ,hX03P-X  
  { J6::(0HM  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); HfmTk5|/  
} L6U[H#3(  
(MbI8B>  
template < typename T > {)jQbAr(G  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const tQUp1i{j\  
  { G~YV6??  
  return OpClass::execute(lt(t)); HH[?LKd<  
} 3pq&TYQU  
~fQ#-ekzqk  
} ; Z&/;6[  
(wvDiW5  
)zen"](cze  
该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug 9-)oA+$  
好啦,现在才真正完美了。 Xt9?7J#\T  
现在在picker里面就可以这么添加了: %.[GR  
>dZ x+7  
template < typename Right > | \Qr cf  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const G|X1c}zAL  
  { ly6?jVJ  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); b ~v  
} Q{mls  
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。 f'R^MX2  
~@L$}Eu  
PZH]9[H  
[)9bR1wh  
Dth<hS,2J  
十. bind ^=Up U B  
既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。 7uxy<#Ar  
先来分析一下一段例子 Z.VVY\  
%n!s{5:F  
sx(yG9  
int foo( int x, int y) { return x - y;} hwkol W  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 UGr7,+N&w  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 Bz!ddAvlK  
可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。 'du:Bxl`d4  
我们来写个简单的。 (q3(bH~T)  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: f{5)yZ`J*  
对于函数对象类的版本: N.BD]_C  
i>0I '~V  
template < typename Func > U3%!#E{  
struct functor_trait ^vo^W:   
  { USe"1(|E  
typedef typename Func::result_type result_type; K3'`!Ka*  
} ; PX(Gx%s|  
对于无参数函数的版本: {"'W!WT b  
RH>b,  
template < typename Ret > Wu:vO2aw8  
struct functor_trait < Ret ( * )() > ZYrd;9zB  
  { AUxLch+"5K  
typedef Ret result_type; l0[jepmpiT  
} ; u`K+0^)T`  
对于单参数函数的版本: gwR ^Z{  
~D<o}ItRF  
template < typename Ret, typename V1 > K'n^, t  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) >  {EZ ;  
  { ]@M$.msg@  
typedef Ret result_type; -4Y}Y5 9\  
} ; w doA>a?q  
对于双参数函数的版本: j:$2 ,?|5  
xzIs,i}U  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > -Qqb/y  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > op&,&  
  { yIqsZJj  
typedef Ret result_type; NfS0yQPx  
} ; b 3D:w{l  
等等。。。 GEIMCg(TRj  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy kB"Sh_:m  
g8!!:fdu  
template < typename Func > QBY7ZT05Gt  
struct func_return o<@2zhuhrx  
  { 6+m)   
template < typename T > %|oY8;0|A>  
  struct result_1 )^g}'V=vIr  
  { K'N\"Y?>  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; HC}D<FX |  
} ; 8~\Fpz|Og  
7Dom[f  
template < typename T1, typename T2 >  +6uun  
  struct result_2 hG&RGN_<6+  
  { $* 8c0.{U  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; W[j =!o  
} ; RYS]b[-xZz  
} ; JB''Ujyi  
9v 0.]  
=5I1[p;  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 6DR@$fpt  
_(J- MCY\  
template < typename Func, typename aPicker > Pw hs`YGMF  
class binder_1 R 5bt~U  
  { *Rr,ii  
Func fn; X1#D}  
aPicker pk; {3`#? q^o'  
public :  U7tT  
w&`gx6?-na  
template < typename T > q;tsA"l  
  struct result_1 (fm\kV  
  { = J).(E89  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; ^7F!>!9Ca  
} ; uSM4:!8  
>UWL T;N/W  
template < typename T1, typename T2 > \*!g0C 8 o  
  struct result_2 @Mt6O _V  
  { .'5yFBS  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; 2~Gcoda  
} ; 8X5;)h   
n*@^c$&P  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} /o+, =7hY  
J>] ' {!+  
template < typename T > NVeb,Pf  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const  @*%Q,$  
  { jr" yIC_  
  return fn(pk(t)); <s]K~ Vo  
} ,^:Zf|V  
template < typename T1, typename T2 > Xdq2.:\  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const v?fB:[dG  
  { $axaI$bE  
  return fn(pk(t1, t2)); zd>[uIOR  
} ] A9Vh  
} ; h7[VXE  
:v1'(A1t  
+=$]fjE?  
一目了然不是么? V:QfI  
最后实现bind kh^AH6{2  
qSkt }F%'  
OA4NXl'  
template < typename Func, typename aPicker > RvYew!n  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) 0wAZ9AxA{  
  { ruB&&C6)v  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); sZ]O&Za~  
} mZ ONxR6q$  
(U/6~r'.L  
2个以上参数的bind可以同理实现。 ;9=9D{-4+  
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。 )&se/x+  
c^A3|tCi  
十一. phoenix uC 5mxZ  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: s-k~_C>Fw  
6jPaS!E  
for_each(v.begin(), v.end(), (gl CTF9v  
( C.%iQx`   
do_ W(~G^Xu  
[ tojJQ6;J  
  cout << _1 <<   " , " Z9~~vf#  
] >F Z6\  
.while_( -- _1), 0pBlmPafY  
cout << var( " \n " ) j=PQoEtU'<  
) q,QMvUK:  
); T/)$}#w0i  
i3rvD ch  
是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧: =f.f%g6  
首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor JEU?@J71O  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 E)#3*Wlu$  
那么我们就照着这个思路来实现吧: D'|#5>G  
-58r* [=8  
}I; =IYrN  
template < typename Cond, typename Actor > aNv6 "  
class do_while }Jjq]lW  
  { K )KE0/ n  
Cond cd; x%vt$dy*8  
Actor act; b0m1O.&I_  
public : YAC=V?U-#  
template < typename T > _GI [SzD  
  struct result_1 VqVP5nT'=  
  { h9>~?1$lz  
  typedef int result_type; YPf&y"E&H  
} ; %DgU  
XH1so1h  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} 04WKAP'c N  
qNC.|R  
template < typename T > Rj^bZ%t  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const |~8iNcIS  
  { ~Jp\'P7*  
  do 8 E.u3eS  
    { lv&<kYWY  
  act(t); ]1abz:  
  } 31Zl"-<#-  
  while (cd(t)); +%UXI$v  
  return   0 ; VP0wa>50!  
} ? Yy[8_(tN  
} ; 7EQ |p  
ra_`NsKF}  
Zhz.8W  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). ~Jmn?9 3  
代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。 I&Yu=v/_  
其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。 3::DURkjf  
因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。 w/h?, L|  
下面就是产生这个functor的类: } Yj ic4?  
xJ^Gtq Um  
SobK<6  
template < typename Actor > Fg5>CppH  
class do_while_actor {B\ar+9>  
  { 9oc.`-e\?  
Actor act; ?Xh=rx_  
public : j= ]WAjT  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {}  {hZ_f3o  
~iEH?J%i1r  
template < typename Cond > SZK~<@q5  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; .CQ IN]iD  
} ; 0qw,R4YK  
N}>`Xm 5'  
/G G QO$'  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 Ur?a%]  
最后,是那个do_ `Qaw]&O  
'WxcA)z0cQ  
l_>^LFOA  
class do_while_invoker 8 yB  
  { ;u!>( QQ  
public : Mm^o3vl  
template < typename Actor > 3MNo&0M9  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const ]*ZL>fuD|  
  { B=u@u([.  
  return do_while_actor < Actor > (act); sJw3o7@pg  
} oBifESJ  
} do_; i7mT<w>?  
`<b 3e(A  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? q`"gT;3S  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 qD7# q]  
最后来说说怎么处理break和continue `[VoW2CLH+  
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。 3xp%o5K  
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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