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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda Kx%Sku<F'  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 J.| +ID+  
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, Nj 00W1  
(V HL{rj  
y(xJT j  
]i)j3 WDz]  
  class filler H_QsNf  
  { 5;{H&O9Q  
public : @n": w2^B  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} "T- `$'9  
} ; piZJJYv t  
}3L@J8:D"  
A\.GV1  
这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决: 'Un " rts  
)[|3ZP`  
s4uhsJL V$  
@#-q^}3  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); <(-hx+^  
Vkc#7W(  
w/K_B:s  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 aVd,xl  
:]1 TGfS  
ziCHjqT  
,YMp<C  
二. 战前分析 NSDv ;|f  
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。 _zwUE  
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 'uxX5k/D@t  
) v,:N.@Q  
Ck|8qUz-  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); Ht4;5?/y  
  /* --------------------------------------------- */ 5kz)5,KjM  
vector < int *> vp( 10 ); ,c)uX#1  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); 2]ape !(  
/* --------------------------------------------- */ v7`HQvQEz=  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); d8x\  
/* --------------------------------------------- */ 7?%k7f  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); oGRhnP'PF+  
  /* --------------------------------------------- */ >L 0_dvr  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); h^o{@/2  
/* --------------------------------------------- */ A`}rqhU.{-  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); ^:Gie  
n= u&uqA*  
4zo5}L `Y  
% V ;?  
看了之后,我们可以思考一些问题: E!P yL>){  
1._1, _2是什么? y7i*s^ys{  
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。 K]9"_UnN  
2._1 = 1是在做什么? =HlQ36;*  
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。 X]dwX%:Z!j  
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。 w2'f/  
 pn5Q5xc  
K]0JC/R6(@  
三. 动工 LmnymcH  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: <fFTY130:  
dp*u9z~NA  
F;<xnC{[  
H?X|(r|+  
template < typename T > <>aw 1WM+  
class assignment <h'5cO  
  { OUNd@o  
T value; ^cz(}N 6&  
public : #Q`dku%V:  
assignment( const T & v) : value(v) {} $ . 9V&  
template < typename T2 > 3^6 d]f  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } ikSt"}/hd  
} ; -xA2pYz"  
PJL=$gBgKk  
Rw:*'1  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 Gnq?"</  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment } =]M2}  
3S}Pm2D2  
tyqT  
?pB>0b~3-  
  class holder 4Q6mo/=H  
  { d*%`!G  
public : &?yZv {  
template < typename T > VQS~\:1  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const ~15N7=wCM  
  { cbT7CG  
  return assignment < T > (t); Tap.5jHL  
} # a8B/-  
} ;  VN\W]jT  
@-!}BUs?  
LBa[:j2  
由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上: 3 C<L  
cZ2kYn 8  
  static holder _1; [CXrSST")E  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 ?3.b{Cq{-  
j?x>_#tIY  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); ]33>m|?@  
而不用手动写一个函数对象。 ?}U(3  
"\o+v|;  
-RvQB  
In<n&ib  
四. 问题分析 m~-K[+ya`D  
虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。 m1M t#@,$  
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。 1R1 z  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 n' q4  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 S9~ +c  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 &b%zQ4%d-`  
PC-"gi =h  
五. 问题1:一致性 +2&@x=xy  
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?| a+Kj1ix  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 `yH<E+   
tAv@R&W,  
struct holder e(GP^oK  
  { 9E"vN  
  // O%5 r[  
  template < typename T > [VsKa\9u  
T &   operator ()( const T & r) const HTS%^<u  
  { E4~<V=2l  
  return (T & )r; l^pA2yh|  
} li}1S  
} ; h1B16)  
r[b(I@T +  
这样的话assignment也必须相应改动: SfaQvstN  
$4 S@  
template < typename Left, typename Right > to DG7XN}  
class assignment dE4L=sTEsy  
  { sE Q=dcK  
Left l; rp!oO>F  
Right r; 1]@}|  
public : noml8o  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} HiR[(5vnf  
template < typename T2 > {^7Hgg  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } 5BlR1*  
} ; ?7.7`1m !v  
eOs)_?}  
同时,holder的operator=也需要改动: +~mA}psr  
/2=#t-p+  
template < typename T > GycSwQ ,  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const 0+kH:dP{  
  { I uMQ9 &  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); Pa V@aM~3  
} `\#B18eU  
`OXpU,Z 6U  
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。 B1>/5hV}  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 8TLgNQP  
z6jc8Z=O  
return l(rhs) = r; (nlvl?\d  
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。 XF;ES3 d  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: Of[XKFn_  
3TY5;6  
template < typename Tp > l0PZ`m+;j  
class constant_t ;h*K}U  
  { i*Sqda $  
  const Tp t; 7 /VK##z  
public : b`~p.c%(  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} %t" CX5 n  
template < typename T > 7!EBH(,z  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const ~M7y*'oY  
  { =F]FP5V  
  return t; +wN^c#~7  
} ,y 2$cO_>  
} ; 7BK0}sxO  
jY% na HaI  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 s/q7.y7n{  
下面就可以修改holder的operator=了 p~BRh  
,!Z *5  
template < typename T > DRp~jW(\y  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const 1DE<rKI  
  { 2.l Z:VLN  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); ^Eb.:}!D6  
} $o0 iLFIX/  
d4>Z8FF|1B  
同时也要修改assignment的operator() Ay5i+)MD  
:y%/u%L  
template < typename T2 > *n 6s.$p)%  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } &eCa0s?mI  
现在代码看起来就很一致了。 )4<__|52"1  
W&& ;:Fr  
六. 问题2:链式操作 vd 0ljA  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 HkUWehVm  
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。 pgI^4h  
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。 Lvq>v0|  
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。 GT}F9F~  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct jV>raCK_  
B8V>NvE~o  
template < typename T > 4E]l{"k<  
struct result_1 aWWU4xe  
  { mKL<<L [  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; Li/O  
} ; rV R1wsaL  
Mc09ES  
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: 5Iy;oZ  
K]s[5  
template < typename T > C":32_q  
struct   ref Gb#Cm]  
  { >L;eO'D  
typedef T & reference; } z _  
} ; "$ Y_UJT7  
template < typename T > jkiFLtB@V  
struct   ref < T &> bx{$Y_L+p  
  { w)kNkD  
typedef T & reference; @eD):Y  
} ; tD(7^GuR  
+cgSC5nR  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: RrX[|GLSJ  
2ORNi,_I  
template < typename T > <lw` 3aa(  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const j9?}j #@  
  { EQb7 -vhg  
  return l(t) = r(t); 3DiLk=\~  
} \W1,F6&j  
可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。 R7$:@<:g  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 9[b<5Llt  
Q[vJqkgT  
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 wRcAX%n&  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: CFzNwgv]z  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 Rz bj  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 b J=Jg~&  
最后的布局是: TUV&vz{  
                Add ,SynnE68  
              /   \ -8:&>~4`  
            Divide   5 Ghx3EVqnx"  
            /   \ E^ P,*s  
          _1     3 q|o}+Vr  
似乎一切都解决了?不。 DoJ\ q+  
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。 J&[@}$N  
如何简化这个问题呢?我们不妨假定,任意一种操作符的functor,都能够产生任意一种操作符的functor,这样,每一种操作符的functor都拥有一样的产生方案。如果某种转换确实是不合法的(例如:A/B=C无论如何也不可能合法),那么在试图产生新functor的时候会出现编译错误。幸好C++的模版是如果不使用就不编译的,因此这种编译错误不会干扰到正常的使用,这正是我们所要的。 ,0*&OXt  
OK,我们的方法呼之欲出了。既然所有的functor都具有一样的产生方案,那么不如大家都不要实现,等到最后统一的在所有的functor里面加上这么一系列的产生代码吧。例如,如果要添加从某functor XXX到operator=的functor的产生代码: t2F _uCr  
8jd;JPz@\  
template < typename Right > WG6FQAo^8  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const tZ=E')!\  
Right & rt) const C${Vg{g7a  
  { @R/07&lBR  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); {sihus#Q  
} ?t/~lv  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 r@v,T8  
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。 K`iv c N"  
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。 i]Fp..`v~  
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。 Q1O}ly}JS  
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。 MBt9SXM  
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? UR7g`/  
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: BSYzC9h`  
9N9 L}k b  
template < class Action > S{PJUAu  
class picker : public Action {["\.ZS|  
  { ?u/@PR\D  
public : ??PC k1X  
picker( const Action & act) : Action(act) {} dx;Ysn0-  
  // all the operator overloaded o.w\l\  
} ; A?CcHw rT  
<j&DK2u=i  
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。 p2n0Z\2  
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: @hJ%@(  
|]J>R  
template < typename Right > l>Z5 uSG  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const .z)%)PVV  
  { w[9|cgCY  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); Bg&i63XL$$  
} /2UH=Q!x4E  
:*ing  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > 0y 7"SiFY  
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。 -BRc8 /  
bSfpbo4(  
template < typename T >   struct picker_maker 6|aKL[%6  
  { jGXO\:s O  
typedef picker < constant_t < T >   > result; ofPHmh`  
} ; UUzYbuS>&l  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > =NnNN'}  
  { m@"QDMHk.  
typedef picker < T > result; v@Gl|29_  
} ; "} q@Y=  
OK{quM5  
下面总的结构就有了: tSVc|j  
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。 qQA}Z*( m  
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。 q*F{/N **  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 dRj|g  
至此链式操作完美实现。 LV\DBDM  
GB>QK  
rs,2rSsg!  
七. 问题3 +V m}E0Ov  
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。 2q3+0Et8  
)Y2{_ bx4"  
template < typename T1, typename T2 > Gnfd;. (.  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 4US"hexE<  
  { #0ETY\}ZD  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); S{;sUGcu  
} c0%"&a1]]V  
f0X_fm_q  
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: bn^{c  
PV9pa/`@  
template < typename T1, typename T2 > `S6x<J&T\/  
struct result_2 Sx?ua<`:d  
  { JHz [7  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; pQshUm"_  
} ; <\NY<QIwFw  
B$b +Ymu  
显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢? in~D  
这个差事就留给了holder自己。 '+osf'&  
    )3~{L;q  
V'kX)$  
template < int Order > zUKmxy@  
class holder; p3 w  
template <> ptDY3n~'  
class holder < 1 > BRlT7grgq  
  { y^%n'h{  
public : ?YZ- P{rTS  
template < typename T > Q^ pmQ  
  struct result_1 B[V+ND'(  
  { U<CTubF  
  typedef T & result; p1&b!*o-&  
} ; 7g%E`3)"  
template < typename T1, typename T2 > Z?%zgqTXb  
  struct result_2 `&D|>tiz  
  { (vb SM}P  
  typedef T1 & result; }o L'8-y  
} ;  ~ ip,Nl  
template < typename T > QV {}K  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const #a<Gxj  
  { VH+%a<v"  
  return (T & )r; cIav&Zko  
} $u9K+>.  
template < typename T1, typename T2 > ,wIONDnLZ  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const rcMwFE?|xq  
  { +n#V[~~8AI  
  return (T1 & )r1; $e*ce94  
} $Hj.{;eC/k  
} ; }HY-uQ%@g  
TNGU6j}oq  
template <> BsEF'h'Owh  
class holder < 2 > hS)'a^FV  
  { huJ&]"C  
public : jg.QRny^  
template < typename T > Y8o)FVcyNy  
  struct result_1 Qk,I^1w?7  
  { ch0{+g&  
  typedef T & result; t0IEaj75c  
} ; Cq%IE^g<  
template < typename T1, typename T2 > )rekY;  
  struct result_2 D|Q#gcWpo  
  { ,6om\9.E@  
  typedef T2 & result; 3wC' r  
} ; :.$3vaZ@  
template < typename T > s;3={e.  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const <Dwar>}  
  { ;\=M; Zt  
  return (T & )r; [N/"5 [  
} h&--,A >  
template < typename T1, typename T2 > /(iFcMT  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const =zKhz8B(  
  { jV4\A  
  return (T2 & )r2; :E:38q,hG  
} yt.F\[1  
} ; PK0%g$0  
*XT/KxLa7  
FQqI<6;  
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> >。 D^=J|7e  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: Pmh8sw  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: wS%Q<uK  
eA#;AQm  
return l(i, j) = r(i, j); T3k#VNH  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) vvKEv/pN7  
MP!d4  
  return ( int & )i; PX<J&rx  
  return ( int & )j; a=hxJ1O  
最后执行i = j; ~])t 6i  
可见,参数被正确的选择了。 @Ub"5Fl4  
J/[=p<I)  
0cJWJOj&  
yuat" Pg  
R}q>O5O  
八. 中期总结 r\/9X}y4z  
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: Hm%;=`:'  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 rvnT6Ve  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 xHz[t6;4;  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor gqu?o&>9  
z@B=:tf  
Fsif6k=4  
m<j8cJ(  
tE]= cTSV  
IW@PF7  
九. 简化 2vAQ  
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。 =o&>fw  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 K':K{ee>  
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: YKO){f5  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 ;#oie< Vit  
  +-*/&|^等 `Ye\p6v!+  
2. 返回引用。 ;|vpwB@B  
  =,各种复合赋值等 <gJU?$  
3. 返回固定类型。 ?kB2iU_f+  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) N4L|;?  
4. 原样返回。 ^eR%N8Z  
  operator, h-Fn?  
5. 返回解引用的类型。 >(?9?  
  operator*(单目) p; tVn{u  
6. 返回地址。 mR}6r2O2\Q  
  operator&(单目) DGAX3N;r6{  
7. 下表访问返回类型。 }Ub6eXf(2  
  operator[] kH]yl 2  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 %we u 1f  
  operator<<和operator>> +eFFSt  
y5do1Z  
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。 n~A%q,DmF  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: x)rM/Kq  
K)Q]a30  
template < typename Left > <xgTS[k  
struct value_return PzA|t;*  
  { ~~SwCXZ+b^  
template < typename T > >i5acuth  
  struct result_1 b0Kc^uj5  
  { &:, dJ  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; jF=gr$  
} ; 1Dv R[Lx%  
{`K m_<Te!  
template < typename T1, typename T2 > QrYpZZ;  
  struct result_2 'J6 M*vO  
  { D (h18  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; YEj8S5"Su\  
} ; X!m9lV<  
} ; t5#rps\;  
0o9 3i u=&  
qL6 |6-?  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait Y@b.sMg{  
BI $   
下面我们来剥离functor中的operator() m3mp/g.>  
首先operator里面的代码全是下面的形式: !!`!|w  
't6V:X  
return l(t) op r(t) /)4I|"}R0I  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) [$ejp>'Ud  
return op l(t) |b|&XB_<]Z  
return op l(t1, t2) ) *,5"CO  
return l(t) op k[HAkB \{  
return l(t1, t2) op xYhrO  
return l(t)[r(t)] brdmz}  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] 0 0 M@  
`.x Fiyc  
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: A@sZ14+f  
单目: return f(l(t), r(t)); 4Qo]n re!  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); R +WP0&d'  
双目: return f(l(t)); ,B0_MDA +  
return f(l(t1, t2)); ^Nmg07_R  
下面就是f的实现,以operator/为例 *7h!w!LN~  
Up,vD)tG  
struct meta_divide D,g1<:<  
  { nSkPM 5\TI  
template < typename T1, typename T2 > qUOKB6  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) C@bm  
  { o]p|-<I Q  
  return t1 / t2; |Tm!VFd  
} DBT&DS  
} ; '*?WU_L(g  
-*m+(7G\  
这个工作可以让宏来做: FxVZ[R  
kn>$lTHQ  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ 9\]^|?zQ`  
template < typename T1, typename T2 > \ yq NzdzX  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; Wh%ucX&  
以后可以直接用 T+<A`k: -  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) `/~8}Y{  
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 &'DU0c&  
(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。。。) ngat0'oa  
/l<<_uk$  
1$81E.  
下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体 V 2i@.@$j  
;\\@q"n%<  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > * ;Cy=J+  
class unary_op : public Rettype ltD37QZQ  
  { &bp=`=*  
    Left l; e`v`XSA[p  
public : @$2))g`  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} K"[AxB'F  
q7-L53.x  
template < typename T > ~I799Xi  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ZG du|  
      { 6'RrQc=q  
      return FuncType::execute(l(t)); gF5a5T,  
    } Tp9- niW  
|)K]U  
    template < typename T1, typename T2 > IrWD%/$H  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const S-'fS2  
      { qq1-DG  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); mBG=jI "xh  
    } [_.5RPJP8  
} ; mUz\ra;z  
lME)?LOI  
@;H,gEH^  
同样还可以申明一个binary_op A6pjRxg  
y:v xE8$Q  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > DANw1 _X\  
class binary_op : public Rettype )h8\u_U  
  { QtJg ^2@  
    Left l; *s>BG1$<  
Right r; 't9hXzAfW  
public : L   
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} ~2zM kVH  
0sh/|`\  
template < typename T > zWb4([P;  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const Xj5~%DZp  
      { XFh>U7z.  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); DmBS0NyR7Y  
    } ZKOXI%~Mc  
{ vN}<f`  
    template < typename T1, typename T2 > YNBHBK4;  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const EgDQ+( -  
      { H=\!2XS  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); )5.C]4jol  
    } W{rt8^1  
} ; &%_& 8DkG  
@j4U^"_QB  
T1r3=Y4  
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 jh.@-  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 kee|42E  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) f7'q-  
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。 a+9 *@z2  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! j$7Xs"  
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。。。 F|HJH"2*&q  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 %Jf<l&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) |K^"3`SJ  
下面是修改过的unary_op H-xFiF  
W7\&~IWub  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > Cb_oS4vM  
class unary_op \AC|?/sH  
  { brZ sA Q+k  
Left l; S#-tOj U*  
  wV)}a5+  
public : o8Z[+;  
B=@ jWz"  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} bLnrbid  
c.A|Ir  
template < typename T > & BvZF  
  struct result_1 [*Z`Kc  
  { ,= &B28Qe)  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; IB`>'~s&A  
} ; "aFhkPdWn  
Hku!bJ  
template < typename T1, typename T2 > fbkd"7u  
  struct result_2 ,\aUq|~  
  { !gmH$1w  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; 7HHysNB"w  
} ; 0ilCS[`b  
fof2 xcH!  
template < typename T1, typename T2 > Ol')7d&  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const o1/lZm{\~n  
  { uyF|O/FC  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); n6(.{M;  
} ^o !O)D-q  
QQpP#F|w  
template < typename T > HSIvWhg?p  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ]O:N-Y  
  { >z`,ch6~  
  return OpClass::execute(lt(t)); 34QfgMyH  
} }elH75[64  
nSCWg=E^  
} ; R <"6ojn  
oQ7]= |  
zLD|/`  
该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug O3.C:?;x  
好啦,现在才真正完美了。 A`u$A9[  
现在在picker里面就可以这么添加了: '?Jxt:<  
e\b`n}nC  
template < typename Right > PjIeZ&p  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const =D^TK-H  
  { s6 }X t=j  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); SjEdyN#  
} !4rPv\   
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。 RAjkH`  
vLO&Lpv  
/"ymZI!k\  
F#{gfh  
(Bo bB]~a  
十. bind ;p ]y)3  
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。 w&BGJYI  
先来分析一下一段例子 E&B{5/rv  
b59{)u4F  
R1-k3;v^  
int foo( int x, int y) { return x - y;} J@9}`y=K  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 ~^vC,]hU  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 C#w]4$/  
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。 ofW+_DKB?l  
我们来写个简单的。 &)pK%SAM  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: fB+b}aoV  
对于函数对象类的版本: ap}5ElMR  
MbXq`%  
template < typename Func > lr2 rQo >  
struct functor_trait c {I"R8  
  { +3,|"g::  
typedef typename Func::result_type result_type; #~ Q8M*~@  
} ; WjMS5^ _  
对于无参数函数的版本: OSzjK7:  
2BzqY`O  
template < typename Ret > $cVi;2$p  
struct functor_trait < Ret ( * )() > @1R8 -aa-r  
  { w.N,)]h  
typedef Ret result_type; }xlKonk  
} ; X-B8MoG|  
对于单参数函数的版本: nB5Am^bP  
wE).>  
template < typename Ret, typename V1 > M@p"y q  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > (P==VZQg  
  { 1'G8o=~  
typedef Ret result_type; %q_Miu@  
} ; 9YF$CXonE=  
对于双参数函数的版本: s T3p>8n  
MjaUdfx  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > D*vm cSf  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > Pj7gGf6v  
  { CQODXB^  
typedef Ret result_type; FyG6 !t%  
} ; `dJDucD  
等等。。。 V)D-pV V  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy I"xWw/Ec  
&C-;Sa4  
template < typename Func > Q1>zg,r  
struct func_return <E':[.zC  
  { _ ^7|!(Sz  
template < typename T > LEh)g[  
  struct result_1 i=v]:TOu  
  { fY2wDD  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; |ZU#IQVQfn  
} ; ,2WH/"  
m%QqmTH  
template < typename T1, typename T2 > |ia@,*KD  
  struct result_2 ykq'g|  
  { i ilyw_$H  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; ;Mj002.\G  
} ; yZSvn[f  
} ; oTOfK}  
6T^lS^  
Uq X1E  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 vW' 5 ` %  
b2h":G|s  
template < typename Func, typename aPicker > >uHS[ _`nM  
class binder_1 F ,G,b  
  { Fc0jQ@4=  
Func fn; pH9HK  
aPicker pk; /~}_hO$S  
public : ZHy><=2  
?gV'(3 !  
template < typename T > !=[uT+v  
  struct result_1 Z|^MGyn  
  { CKTrZxR"  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; qmmv7==  
} ; BV9*s  
qtSs)n  
template < typename T1, typename T2 > 9y"TDo  
  struct result_2 MWq$AK]  
  { Vdvx"s[`m  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; w)S;J,Hv  
} ; jXEGSn  
I$N7pobh  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} k]I*:'178  
sT<{SmBF  
template < typename T > $P?{O3:V  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const - 8syjKTg  
  { <q7s`,rG  
  return fn(pk(t)); \7E`QY4  
} 0~xaUM`  
template < typename T1, typename T2 > 4/L>&%8V  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const umDtp\  
  { #J+\DhDEPO  
  return fn(pk(t1, t2)); jA2ofC  
} rh$1-Y  
} ;  ,o&<WMD  
96W4 c]NT  
md6*c./Z  
一目了然不是么? 3%NE/lw1  
最后实现bind K<,Y^3]6?  
w2 )/mSnu  
5X;?I/9  
template < typename Func, typename aPicker > DyI2Ye  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) h}6b&m  
  { y@9Y,ZR*  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); 5c~'!:7  
}  EW5]!%  
v,\93mNp[  
2个以上参数的bind可以同理实现。 SY6r 8RK  
另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。 J%4HNW*p  
K%<GU1]-]  
十一. phoenix 2nx8iA  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: tG 7+7Z =  
zZYHc?Z  
for_each(v.begin(), v.end(), -ddOh<U>  
( s1@@o#r  
do_ ew"m!F#  
[ B_@7IbB  
  cout << _1 <<   " , " 6 ZHv,e`?  
] |Y4q+sDW  
.while_( -- _1), dKe@JQ+-z  
cout << var( " \n " ) x=3I)}J(kn  
) Ij$)RSPtH  
); ]xB6cPdLu  
{Vl"m 2  
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: SbJh(V-pr  
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 ]1Qi=2'  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 ;5RIwD  
那么我们就照着这个思路来实现吧: ;7 "Y?*{  
oF&IC j0  
Z`"n:'&  
template < typename Cond, typename Actor > *C/KM;&  
class do_while lDU#7\5.  
  { </hR!Sb]  
Cond cd; 67 O<*M  
Actor act; &`sR){R  
public : W[ "HDR  
template < typename T > jrdtd6b}  
  struct result_1 HtS#_y%(  
  { M[vCpa  
  typedef int result_type; _pW 'n=}R  
} ; G%`cJdM  
V"U~Q=`K  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} `NoCH[$!+  
q\G{]dz?R  
template < typename T > j>g9\i0O1  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const +9}' s{  
  { `~KAk  
  do wJr/FE 7c  
    { ~{Ua92zV9  
  act(t); (77Dif0)'  
  } X?_v+'G  
  while (cd(t)); ^1vq{/ X  
  return   0 ; L`JY4JM"  
} ;lkf+,;  
} ; 6%z`)d  
t.u{.P\Md\  
x6~Fb~aP  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). #m_\1&g  
代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。 X~#@rg!"  
其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。 `;T? 9n  
因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。 td`wNy\  
下面就是产生这个functor的类: *ig5Q(b*N  
ur`V{9g  
9cbB[c_.  
template < typename Actor > hAYQ6g$A  
class do_while_actor &,Uc>L%m  
  { RDJ82{  
Actor act; np&HEh 6  
public : $&NbLjeS  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} >0ssza  
g;ct!f=U  
template < typename Cond > OC`QD5  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; H.f9d.<W%  
} ; g')?J<z   
8Y]u:v  
w`"W3(  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 OHQ3+WJ  
最后,是那个do_ F}\[eFf[  
a#>t+.dd  
~ 6TfW~V  
class do_while_invoker xDNw /'  
  { 6pS Rum  
public : 78\\8*  
template < typename Actor > #NSaY+V  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const mfUKHX5  
  { %Ud.SJ 3  
  return do_while_actor < Actor > (act); jWz|K  
} &<m WA]cAL  
} do_; RN sJ!or  
Q9SPb6O2  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? pZW}^kg=  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 T`j  
最后来说说怎么处理break和continue >2*6qx>V  
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。 ?m`R%>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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