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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda U]vNcQj  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 Y@eHp-[  
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, ]&/jvA=\l,  
ibzYY"D:  
CcY.8|HT  
md$[Bs9  
  class filler } Q1$v~  
  { n_Um)GI>  
public : u;J=g  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} \(T; @r  
} ; ?; )(O2p  
_Fl]zs<  
pE `Q4:<A  
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: 6$PfX.Fh  
gp-wlu4  
*XH?|SV  
) 2S0OY.  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); ""pJO 6bI  
$L</{bXW  
{(a@3m~a%  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 hN\E8"To  
w41#? VC/  
hph 3kfR  
1<\cMY6  
二. 战前分析 p00\C  
首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。 Rp`}"x9  
开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码 l^$:R~gS  
LV8,nTYvE  
d,<ctd  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); !LIWoa[ F.  
  /* --------------------------------------------- */ t ?bq ~!X  
vector < int *> vp( 10 ); /SMp`Q88  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); S\0"G*  
/* --------------------------------------------- */ ULU ]k#  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); #S<>+,Lk  
/* --------------------------------------------- */ }GkEv}~t  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); =1yUH9\,b  
  /* --------------------------------------------- */ BOwkC;Q[  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); ~Ag !wj  
/* --------------------------------------------- */ ,?&hqM\  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); (3]7[h7  
WDzov9ot  
7%7_i%6wP  
tm]75*?  
看了之后,我们可以思考一些问题: GQ8I |E  
1._1, _2是什么? Z?nMt  
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。 EXJ>Z  
2._1 = 1是在做什么? B/5C jHz  
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。 ev8 E.ehD  
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。 }1R k]$XC  
W!tP sPM  
I5x/N.  
三. 动工 &7@6Y{!/  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: ?Fi-,4  
@Wx_4LOhf  
TqQ>\h"&_  
0eQ5LG?)  
template < typename T > $~D`-+J  
class assignment :~T:&;q0  
  { uL-i>!"L!}  
T value; Hlz4f+#I  
public : +!_^MBkk  
assignment( const T & v) : value(v) {} ;U20g:K  
template < typename T2 > !5A nr  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } W{-N,?z  
} ; f2{4Y)  
:nwcO3~`  
GuDus2#+  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 J puW !I  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment >Y2Rr9  
/AMtT%91  
PKjA@+  
iicrRGp3  
  class holder ie$=3nZJ}  
  { ~!:F'}bj  
public : m2_&rjGz  
template < typename T > (b{ {B$O  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const {.!:T+'Xi\  
  { mDM]RAub)  
  return assignment < T > (t); }*R" yp  
} :m37Fpz&b  
} ; ^2mXXAQf7^  
}>Os@]*'^(  
N}dJ)<(2~  
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: pg>P]a{  
-9aht}Z  
  static holder _1; RisrU  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 *K+*0_  
G %#us3x  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); 2}}~\C}o+  
而不用手动写一个函数对象。 $iP#8La:Y  
ZnJnjW PQ  
t8P>s})[4  
55!9U:{  
四. 问题分析 ^ MddfBwk  
虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。 @8CD@SDv  
1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。 ;<MaCtDt  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 (O<lVz@8  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 ikxSWO_Y=  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 hG ]jm  
|Pj _L`G  
五. 问题1:一致性 Y/$SriC_+'  
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?| _8S).*  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 J@Orrz2q#  
H/L3w|2+  
struct holder Z2$-},i  
  { [j![R  
  // aoJ&< vl3  
  template < typename T > {;-$;\D  
T &   operator ()( const T & r) const RMvlA' c  
  { yGD0}\!n  
  return (T & )r; ]7VK&YfN  
} /S;?M\  
} ; }Ns_RS$  
>yWJk9h f  
这样的话assignment也必须相应改动: 9Q.j <  
zc2,Mn2  
template < typename Left, typename Right > /NkZ;<uxJ  
class assignment bX6*/N  
  { K GI]W|T  
Left l; tjTF?>^6|  
Right r; [2FXs52  
public : F;_;lRAb  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} #15q`w  
template < typename T2 > [ wu%t8O2  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } ;J5oO$H+68  
} ; j2\G1@05  
3$kZu  
同时,holder的operator=也需要改动: &G"]v]V  
+L49 pv5  
template < typename T > 1/fvk  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const -~-2 g  
  { "Km`B1f`  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); K3Xy%pqR#  
} *Z0}0< D@Z  
Fj&vWj`*  
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。 %(e=Q^=  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 *FAg^G&1  
N&ddO-r[s  
return l(rhs) = r; HwGtLeB"  
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。 jxoEOEA  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: 9z-"JnM  
 ?Z!KV=  
template < typename Tp > sV+>(c-$  
class constant_t ^Gyl:hN  
  { "*T)L<G  
  const Tp t; -5qO}^i$a  
public : {otvJ |'N  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} ~Ep&:c4:D  
template < typename T > asJYGqdF  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const }.hBmhnZmI  
  { ;zOZu~Q|'  
  return t; Qz<-xe`o8]  
} Hc+<(g   
} ; E?zp?t:a  
+|0m6)J]  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 49#-\=<gt  
下面就可以修改holder的operator=了 iKK=A.g  
P*LcWrK  
template < typename T > dqkkA/1  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const |/s.PNP2  
  { 8jZYy!  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); $wN.~"T  
} O]Hg4">f  
?y '.sQ  
同时也要修改assignment的operator() U-k;kmaj  
|'J3"am'  
template < typename T2 > i3~!ofTb  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } iIT<{m&`  
现在代码看起来就很一致了。 "2h#i nS  
O3_Mrn(R  
六. 问题2:链式操作 ! of7]s  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 *[U:'o `67  
其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。 t.zSJ|T_&O  
事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。 z_H2 L"Z  
比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。 2Fh_  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct FFkG,XH  
jmb\eOq+~V  
template < typename T > Kzm_AHA)  
struct result_1 2ReulL8j  
  { d}G?iX;c}  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; U!'lc} 5  
} ; = MXF`k^}  
Cse0!7_T  
那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为: _E%[D(  
mSzwx/3"  
template < typename T > w iq{ Jo#  
struct   ref }iC~B}  
  { :@/fy}!  
typedef T & reference; pqs)ueu  
} ; W@G[ gS\T  
template < typename T > I*ej_cFQ^  
struct   ref < T &> }n.h)Oz  
  { pta%%8":  
typedef T & reference; |B n=$T]  
} ; ^4[\-L8Lpq  
izKk@{Md  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: pFK |4u  
GBQb({  
template < typename T > `%=Jsi0.Nq  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const bXW)n<y  
  { J.&q[  
  return l(t) = r(t); SUEw5qitB  
} 7HJv4\K  
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。 </%H'V@  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 ? vlGr5#  
9t[278B6  
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 WNx^Rg" >'  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: ZChY:I$<  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 e!8_3BE  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 R*y[/Aw  
最后的布局是: .~8+s.y  
                Add :+5afv}  
              /   \ gv,T<A?Z2  
            Divide   5 <\8   
            /   \ =oTYwU  
          _1     3 U&5zs r  
似乎一切都解决了?不。 W wE)XE  
你可以想象一下一个完整的Lambda库,它必然能够重载C++几乎所有的操作符。假设其重载了10个操作符,那么至少会有10个代表这些操作符的functor类。大体上来讲,每一种操作符所对应的functor都应当能够由链式操作产生别的任意一种操作符所对应的functor。(例如:*_1 = 2既是由operator*的functor产生operator=的functor)。可想而知这样一共能产生10*10=100种产生方式。这是对编码的一个大挑战。 WU4i-@Bm8  
如何简化这个问题呢?我们不妨假定,任意一种操作符的functor,都能够产生任意一种操作符的functor,这样,每一种操作符的functor都拥有一样的产生方案。如果某种转换确实是不合法的(例如:A/B=C无论如何也不可能合法),那么在试图产生新functor的时候会出现编译错误。幸好C++的模版是如果不使用就不编译的,因此这种编译错误不会干扰到正常的使用,这正是我们所要的。 sHuz10  
OK,我们的方法呼之欲出了。既然所有的functor都具有一样的产生方案,那么不如大家都不要实现,等到最后统一的在所有的functor里面加上这么一系列的产生代码吧。例如,如果要添加从某functor XXX到operator=的functor的产生代码: V588Leb?  
qh'BrYu*  
template < typename Right > JA}'d7yEa  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const ? 1{S_  
Right & rt) const @Otc$hj  
  { KC u6:)6'  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); ^ZlV1G;/W@  
} Rf^cw}jU  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 nsp K.*?  
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。 8.^U6xA  
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。 ;?!rpj  
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。 E oR(/*'  
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。 OT[m g4&  
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? .g#=~{A  
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: {Y"r]:5i  
-FR;:  
template < class Action > L8zqLD i&  
class picker : public Action a7|&Tbv  
  { ;40m goN  
public : <f6PULm  
picker( const Action & act) : Action(act) {} $.1'Ym  
  // all the operator overloaded HH#i.s2  
} ; PPPwDsJ  
}ELCnN  
Picker<T>继承自T,唯一的作用就是给T添加上了各种操作符的重载函数。 :U q]~e  
现在所有参与行动的functor都要套上一层picker, _1被声明为 picker<holder>, 并且holder中所重载的操作符除了operator()之外全部被移到了picker内。而picker中的操作符重载的返回的functor也必须套上一个picker: _e_%U<\4  
Sg$\ab$  
template < typename Right > T/;hIX:R  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const $te,\$&}  
  { 48Lmy<}*  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); }Yl=lc vw  
} #<PdZl R  
5Nb_K`Vp*  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > ehusI-q  
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。 +I n"OR%  
\Ji2u GT  
template < typename T >   struct picker_maker f ti|3c  
  { Q $0%~`t  
typedef picker < constant_t < T >   > result; 7 !.8#A':  
} ;  {Yk20Zn  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > mv?H]i`N  
  { y7-:l u$9  
typedef picker < T > result; J\+gd%  
} ; b6Hk20+B;  
<M?#3&5A  
下面总的结构就有了: mtQ{6u  
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。 $jm<' 4  
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。 $-?5Q~  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 }.cmiC  
至此链式操作完美实现。 Oc9>F\]_m  
U_;J.{n  
Sc$wR{W<:  
七. 问题3 DB%AO:8  
如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。 SWsv,  
Mgs|*u-5  
template < typename T1, typename T2 > V8$bPVps  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const u2B W]T]  
  { ,M&0<k\  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); Ti|++oC/&  
} >Mz|e(6  
J<#`IaV  
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: (OcNC/9  
)v{41sM+  
template < typename T1, typename T2 > -xu.=n@,  
struct result_2 R(83E B~_  
  { nvK7*-  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; <`_OpNxqW  
} ; niEEm`"  
fKz"z{\,0  
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? {kl{mJ*  
这个差事就留给了holder自己。 w1#jVcUQ  
    kr`BUW3  
, ."(Gp  
template < int Order > nl9Cdi]o  
class holder; : KP'xf.  
template <> B=bI'S8\  
class holder < 1 > F2`htM@,  
  { '#i]SU&*  
public : AOx3QgC^NO  
template < typename T > FT/5 _1i  
  struct result_1 o-=d|dWG  
  { FNm6/_u3  
  typedef T & result; XVDd1#h  
} ; +%qSB9_>N{  
template < typename T1, typename T2 > QiE<[QP{g  
  struct result_2 rK QASRF5*  
  { px }7If  
  typedef T1 & result; U?F^D4CV\  
} ; d6@jEa-  
template < typename T > c`i=(D<  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const oUvk2]H  
  { <%>n@A  
  return (T & )r; 7{^4 x#NO  
} XBQ<  
template < typename T1, typename T2 > ;IuK2iDt<  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const CxA\yG3L&  
  { 7vpN 6YP  
  return (T1 & )r1; -j`!(IJ  
} Wbn[Q2h5  
} ; ( OyY_`  
f>)Tq'  
template <> QPe9s[Y  
class holder < 2 > ]fADaw-R  
  { .5!sOOs$P  
public : %-ZR~*  
template < typename T > 45)ogg2  
  struct result_1 Ku/H=  
  { : \:~y9X0  
  typedef T & result; Wz-3?EQ  
} ; s"=F^#  
template < typename T1, typename T2 > B221}t  
  struct result_2 |)?aH2IL  
  { K Z!N{.Jk  
  typedef T2 & result; g| ._n  
} ; - Y8ks7  
template < typename T > S#h'\/S  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const (~7m"?  
  { Z<N&UFw7QJ  
  return (T & )r; P~\a)Szy  
} ].-J.  
template < typename T1, typename T2 > up &NCX  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const d{2 y/  
  { Im?= e  
  return (T2 & )r2; tt7PEEf  
} gVa+.x]  
} ; 3|K=%jr[  
:m* !?QGdL  
G9i&#)nWr  
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> >。 $m:2&lU3  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: &Mhv XHI  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: [+%d3+27  
{1Ju} =69  
return l(i, j) = r(i, j); 1 ;\]D9i  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) ']IT uP8  
KUp   
  return ( int & )i; T/GgF&i3  
  return ( int & )j; \)^,PA3  
最后执行i = j; 0q[p{_t`  
可见,参数被正确的选择了。 cuQ7kECV  
29a_ZU7e6  
hJw |@V  
FQk_#BkK  
Mhb '^\px  
八. 中期总结 H@%7\g,`  
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: vo(g0Au)  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 pcI&  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 M<{5pH(K  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor !fi &@k  
9h:jFhsA9  
Lp:Nw4_  
nDHHYp  
5)d,G9  
sf |oNOz  
九. 简化 YN,y0t/cQ  
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。 >JKnGeF  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 xvwD3.1  
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: ),cQUB  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 V[o7J r~  
  +-*/&|^等 UAsF0&]  
2. 返回引用。 MAE7A"l a  
  =,各种复合赋值等 {D_++^  
3. 返回固定类型。 xSpMyXrQ  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) g08*}0-k  
4. 原样返回。 Mx O W)$f  
  operator, 3>-[B`dD(  
5. 返回解引用的类型。 y|q@;*rGNa  
  operator*(单目) jlu`lG*e&  
6. 返回地址。 (NH8AS<  
  operator&(单目) @-'/__cgt  
7. 下表访问返回类型。 ^M`>YOU2+  
  operator[] xwTijSj  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 `zdH1p^w  
  operator<<和operator>> N]1V1c$G*  
1YOg1 n+k  
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。 $}qDV> qo  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: %f3c7\=C  
*QbM*oH  
template < typename Left > Pm$F2YrO3  
struct value_return #4vV%S   
  { `Y\gSUhzS  
template < typename T > yGb a  
  struct result_1 F&=I7i  
  { ; cGv] A+  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; U91 &|  
} ; k2EHco0BG  
K :1g"  
template < typename T1, typename T2 > D:=t*2-Iv  
  struct result_2 )l`1)Ea~  
  { 't +"k8  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; r_b8,I6{]  
} ; v6wRME;JA  
} ; JB&G~7Q85  
'e}uvbK  
=yl4zQmg$  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait v1 LKU  
`wNm%*g  
下面我们来剥离functor中的operator() ).pO2lLF4  
首先operator里面的代码全是下面的形式: /8f>':zUb  
an3~'g?  
return l(t) op r(t) AXz-4,=xX  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) *:a'GC%/  
return op l(t) %lN2n,AK  
return op l(t1, t2) !\QeBd+  
return l(t) op wk" l[cH>  
return l(t1, t2) op hHcJN  
return l(t)[r(t)] P+[QI U  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] TqIAWbb&  
"gFxfWIA  
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: s(Z(e %  
单目: return f(l(t), r(t)); YTQ5sFuGM  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); ZB-QABn  
双目: return f(l(t)); Fj S%n$  
return f(l(t1, t2)); ,mBZ`X@N  
下面就是f的实现,以operator/为例 =v.{JV#  
he"L*p*H  
struct meta_divide `,+#!)  
  { ~|h lE z  
template < typename T1, typename T2 > ODm&&W#*  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) Sa L"!uAk  
  { +}P%HH]E/p  
  return t1 / t2; <"<Mbbp  
} 85'nXYN{d  
} ; *P`v^&  
xdPcsox~  
这个工作可以让宏来做: YQ; cJ$  
N1%p"(  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ f0vJm  
template < typename T1, typename T2 > \ WP}ixcq#  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; C@1CanL@3  
以后可以直接用 Bp :~bHf  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) tE@FvZC'=  
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 l';pP^.q  
(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。。。) <j;]!qFR  
',GV6kt_k  
o7.e'1@  
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 $*k)|4  
^ oYPyk`9  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > -LTKpN`[@  
class unary_op : public Rettype k}GjD2m  
  { 62Mdm3  
    Left l; </= CZy5w  
public : 5y]io Jc9-  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} NetYg]8`  
^=^$tF  
template < typename T > _K'7(d0z  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const JBz}|M D  
      { 9RH"d[%yc}  
      return FuncType::execute(l(t)); BWh }^3?l  
    } >L gVj$Z  
xRlYr# %  
    template < typename T1, typename T2 > B@ {&<  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ,of]J|  
      { I.1D*!tz  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); Y6A;AmM8  
    } t0q_>T-kt  
} ; OiF{3ae(  
i\)3l%AK]T  
Ql8bt77eI-  
同样还可以申明一个binary_op b._m8z ~  
m[spn@SF  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > #n3ykzoqIX  
class binary_op : public Rettype dy<27=  
  { >.e+S?o  
    Left l; \7Qb229?  
Right r; 'f+NW &   
public : )s)_XL  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} ; DDe.f"  
| f\D>Y%)  
template < typename T > Zsj`F9*e  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const e`iEy=W  
      { :lgi>^  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); Ow@v"L;jF!  
    } EiWd+v,QJQ  
$ KB  
    template < typename T1, typename T2 > )T1iN(Z  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const }^Gd4[(,g  
      { :_xh(W+2<  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); &$=!dA  
    } .IgRY\?Q  
} ; K*Ks"Vx  
'H|~u&?  
qM",( Bh  
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 ]]2k}A[-I  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 5dl,co{q  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) QB&BTT=!  
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。 T_LLJ}6M  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! $'{=R 45Z  
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。。。 jn JZ# =)  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 GS;%zdH~  
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) x GH1epf  
下面是修改过的unary_op )*|(i]  
ut_pHj@  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > iidT~l  
class unary_op /7/0x ./{  
  { FJ54S  
Left l; Mzkkc QLK  
  bcH_V| 5}  
public : U]R~gy}#  
Zgamd1DJ[l  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} })Yv9],6  
P`(Mk6gE  
template < typename T > DMn4ll|  
  struct result_1 $ 4m*kQ  
  { $SY]fNJQ  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; I4t*?  
} ; @MbVWiv  
fThgK;Qy'U  
template < typename T1, typename T2 > n?xTkkr0  
  struct result_2 tU@zhGb  
  { "35A/V  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; ]*N1t>fb  
} ; W\cjdd  
,SUT~oETP  
template < typename T1, typename T2 > )d`mvZBn1  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const Da.G4,vLh  
  { Ak@Dyi?p  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); 86 .`T l;  
} r.yK,  
Z>P*@S,6G  
template < typename T > $_Nf-:D*  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const C vDxq:x  
  { 6RoAl$}'  
  return OpClass::execute(lt(t)); =qu(~]2(  
} w7TJv4_  
h8{(KRa6  
} ; B&0; 4  
=&nW~<- v  
ZZxk]D<  
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 vFv3'b$;G  
好啦,现在才真正完美了。 I&VTW8jB  
现在在picker里面就可以这么添加了: )[Z!*am  
li oc`C:  
template < typename Right > KP]"P*? ?  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const 0~Gle:  
  { WFTvOFj  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); eiVC"0-c}  
} 'b&yrBFD  
有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。 zM#sOg  
H t(n%;<  
j5$GFi\kB  
o\VUD  
(s<s@`  
十. bind >ut" OL9J  
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。 }baR5v  
先来分析一下一段例子 UL$}{2N,_  
j<<3Pr  
`G9 l  
int foo( int x, int y) { return x - y;} W?woNt'n  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 4rg2y]  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 Xf[kI  
可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。 ^teq[l$;  
我们来写个简单的。 6%G-Vs]*2  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: ~`ny @WD9  
对于函数对象类的版本: };L ^w :  
^h' Sla  
template < typename Func > $g0+,ll[6  
struct functor_trait <ABX0U[*  
  { u\yVR$pQ  
typedef typename Func::result_type result_type; w;6bD'.>;  
} ; Lh.b 5Q|  
对于无参数函数的版本: M5357Q  
g4p  
template < typename Ret > ] }|byo  
struct functor_trait < Ret ( * )() > SRIA*M.B}  
  { 2Os1C}m  
typedef Ret result_type; q?qC  
} ; H,unpZ(  
对于单参数函数的版本: I#F!N6;  
w8S!%abl1  
template < typename Ret, typename V1 > k <iTjI*N  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > n{*D_kM(H  
  { "*1 f;+\  
typedef Ret result_type; fxaJZz$o  
} ; Rhc-q|Lz8  
对于双参数函数的版本: 4`m~FNVS   
G 2bDf-1ew  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > x!LQxoNF  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > t]jFo  
  { *g}Yw  
typedef Ret result_type; 8BOZh6BV  
} ; ,l YE  
等等。。。 W!Hm~9fz  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy ^&@w$  
>@xrs  
template < typename Func > &Mq~T_S  
struct func_return \>LnLH(  
  { L!0OC''C  
template < typename T > ULrr=5&8  
  struct result_1 V&8Vw F^-  
  { klg25#t  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; gxz-R?.  
} ; m7a#qs; ,  
hI%bjuq  
template < typename T1, typename T2 > ^bg2[FV  
  struct result_2 7w,FX.=;cv  
  { DI+]D~N  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; d@`M CchCB  
} ; JWvjWY2+P  
} ; x3jb%`o#!  
%VYAd)gC  
{"oxJ`z4  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 "Ve.cP,7(  
CYYkzcc^  
template < typename Func, typename aPicker > `ps)0!L L`  
class binder_1 u H/w\v_I  
  { Y}#h5\  
Func fn; UcBe'r}G  
aPicker pk; \PDd$syDA  
public : NI#X @  
NH$r Z7$  
template < typename T > \^ghdU  
  struct result_1 Dd;Nz  
  { (?_S6H E  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; qmO6,T-|  
} ; @1*ohdHH  
Y<1QY?1sd  
template < typename T1, typename T2 > <N\v)Ug`  
  struct result_2 W;bu2ym&Q  
  { 3)-/`iy#  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; 2gO2jJlv  
} ; L}@c6fHG  
,'[<bP'%_  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} ,0x y\u  
xX*H7#  
template < typename T > !x!07`+^u  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const t]7&\ihZi~  
  { i4^o59}8  
  return fn(pk(t)); !r# ?C9Sq  
} aLIBD'z  
template < typename T1, typename T2 > pZ/>[TP(%F  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const N<QXmgqx  
  { 8_T6_jL<  
  return fn(pk(t1, t2)); EwOV;>@T?  
} LpR3BP@At  
} ; 3p0LN'q]A  
&f&z_WU  
. 'Y]R3\M+  
一目了然不是么? \ Y"Wu  
最后实现bind #1>X58I^  
gx%|Pgd  
R {-5Etv  
template < typename Func, typename aPicker > DGzw8|/(  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) ,"B+r6}EF  
  { `Od5Gh  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); 6R=W}q4  
} 7)s^8+  
d/i`l*  
2个以上参数的bind可以同理实现。 ;qrB\j"  
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。 ;[fw]P n  
`ho1nY$)CE  
十一. phoenix o865 (<p  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: ]CoeSA`j  
,_Z+8  
for_each(v.begin(), v.end(), {)-aSywe  
( [7[0^ad  
do_ )E~ 79!  
[ /iX+R@  
  cout << _1 <<   " , " 0{= `on;  
] ,T2G~^0  
.while_( -- _1), -;'1^  
cout << var( " \n " ) R) c'#St  
) gvL f|+m  
); nw-I|PVTNa  
 ]C) 4  
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: ?mwD*LN3o  
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 3`k;a1Z#O'  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 {~F4WjHJp  
那么我们就照着这个思路来实现吧: B[KJR?>  
aoXb22]{  
B'fb^n<  
template < typename Cond, typename Actor > l,kUhZ@W  
class do_while #FNcF>3>  
  { E2m8UBS  
Cond cd; h=:Q-?n-  
Actor act; VY3&  
public : wu)w   
template < typename T > ~J P=T  
  struct result_1 1R,:  
  { l(02W  
  typedef int result_type; zzyHoZJP  
} ; ~-I +9F  
ll C#1  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} :53)N v  
_ ]Z s,Hy  
template < typename T > q#s,- uu  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const R=|{n'n$0|  
  { ;1a~pF S  
  do !1ED~3 /X  
    { Z /9>  
  act(t); CO`_^7o9(  
  } t]YC"%[S  
  while (cd(t)); 0|a(]a}V*j  
  return   0 ; '#&os`mQ  
} T3^GCX|!@  
} ; ^_f+15]D  
`|/<\  
|6$p;Aar  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). 0:T|S>FsAm  
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。 }nL7T'$>  
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。 lR(+tj)9uO  
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。 svq<)hAf<  
下面就是产生这个functor的类: TTKs3iTXz  
PF53mUs4  
FAj)OTI2S  
template < typename Actor > +1D+]*t_?[  
class do_while_actor 3nhXZOO1  
  { HBMhtfWW  
Actor act; \Rp-;.I@6  
public : *cgI.+  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} ?W)A   
vMm1Z5S/  
template < typename Cond > lGOgN!?i  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; Vb= Mg  
} ; ;NHt7p8SE  
RR]CW  
tfGHea)M  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 !s&NT @ S  
最后,是那个do_ yI"6Da6|y  
!Y[lQXv  
XR;eY:89  
class do_while_invoker eb=D/  
  { #':fkIYe'  
public : 7BJzM lJ1Y  
template < typename Actor > QC9eUYe  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const fP(d8xTx2y  
  { m+Rv+_R  
  return do_while_actor < Actor > (act); W;,C_   
} s[w6FXt  
} do_; ;oc&Hb  
"\3B^ e,  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? "t~  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 ;oy-#p>N%  
最后来说说怎么处理break和continue  7*?}:  
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。 !K'}K>iT  
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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