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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda SyL"Bmi  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 4:V +>Jt  
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, V;SfW2`)  
%S312=w  
.}dLqw  
Z518J46o  
  class filler uX7L1~s-  
  { ZX_QnSNZ?  
public : 392V\qtS  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} 7ZUN;mr  
} ; {\$S585  
Ab$E@H #  
G@s:|oe  
这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决: cj>@Jx}]M  
X_PzK'#m  
~A0AB `7  
2-F7tcya|  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); ?O 25k!7  
U N?tn}`!  
I"]E}nd)  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 2^XmtT  
/M5.Z~|/  
s.z)l$  
W 8<QgpV*  
二. 战前分析 '&CZ%&(Gw  
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。 dO D(<  
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 IsE&k2 SD  
~vF*&^4Vh  
ca=MUm=B  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); J.~@j;[2  
  /* --------------------------------------------- */ C?. ;3 h  
vector < int *> vp( 10 ); 9^Xndo]y  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); frbd{o  
/* --------------------------------------------- */ 6F^/k,(k4  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); W@}@5,}f>  
/* --------------------------------------------- */ $I5|rB/4?  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); jHq+/\  
  /* --------------------------------------------- */ q`AsnAzo&  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); pll5m7[  
/* --------------------------------------------- */ ~Dg:siw  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); Z@q1&}D!  
B)k/]vz)*D  
GUQ3XF\  
,5 ,r .  
看了之后,我们可以思考一些问题: []OS p&  
1._1, _2是什么? Va[&~lA)  
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。 mcwd2)  
2._1 = 1是在做什么? uJ"#j X  
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。 K*~xy bA  
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。 Xk:x=4u&  
# wn>S<  
E2hML  
三. 动工 .t ^1e  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: %m|BXyf]_B  
S?DMeZ{:  
uToi4]w"y  
xqT} 9,  
template < typename T > x+sSmW  
class assignment :CM2kh"Iu  
  { "<oR.f=0  
T value; +o.#']}Pl  
public : i [/1AI  
assignment( const T & v) : value(v) {} o/U}G,|G  
template < typename T2 > 9aID&b +  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } (>Sy,  
} ; _Wp, z`  
 X56.Y.  
\KEmfCx'n  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 ?:PF;\U  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment 0s4]eEXH  
c:DV8'fT  
RZvRV?<bR  
^]LWcJ?"^!  
  class holder ~@^pX*%i  
  { 8LtkP&Wx  
public : ?AQR\)P  
template < typename T > s 4 Uk5<  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const :2L-Nf  
  { l) Cg?9  
  return assignment < T > (t); 1 RyvPP  
} !;PKx]/&  
} ; btf]~YN  
Jl) Q #  
c"'JMq  
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: ;>p{|^X0D  
r-}C !aF]  
  static holder _1; ]gb?3a}A  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 &-.2P!t  
p6{8t}  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); dqL)q3  
而不用手动写一个函数对象。 &W y9%  
5DeAH ;  
ma2-66M~j  
ue6&)7:~  
四. 问题分析 Gy[m4n~Z5  
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。 ]+78 "(  
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。 {Ve_u  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 9&KiG* .  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 i\k>2df  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 )mXu{uowr  
&14Er,K  
五. 问题1:一致性 xCiq;FFR  
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?| ]$WwPDZ  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 jUX0sRDk  
B}p{$g!  
struct holder 4T:@W C  
  { ^5*9BwH`  
  // K@@[N17/8  
  template < typename T > p#(5 ;  
T &   operator ()( const T & r) const xrl!$xE GX  
  { 9r hl2E  
  return (T & )r; h}jE=T5Hc  
} f+W %X  
} ; m&8'O\$  
io(Rb\#"  
这样的话assignment也必须相应改动: /q>1X!Z  
&,~Oi(SX5  
template < typename Left, typename Right > jAb R[QR1%  
class assignment 3rw<#t;v  
  { 4XXuj  
Left l; hE>%LcP  
Right r; Z |CL:)h  
public : "_T8Km008  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} wLz@u$u?  
template < typename T2 > .a`(?pPr,  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } DNl '}K1W  
} ; o79EDPX  
FpM0%   
同时,holder的operator=也需要改动: <^8&2wAkJ  
o\;cXu h  
template < typename T > i@p0Jnh|  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const ev;R; 0<  
  { wz=c#}0dB  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); -3On^Wj]  
} TY6Q ;BTU  
I[v6Y^{q  
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。 m]#oZVngy  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 Doj>Irj? 7  
qz<>9n@o  
return l(rhs) = r; Y(3X5v?[  
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。 8\/$cP"<^  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: ~dc~<hK  
hFp\,QSx  
template < typename Tp > ^>ICycJ  
class constant_t &3_.k  
  { K{WLo5HP  
  const Tp t; osdl dS  
public : >q7/zl  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} KrDG  
template < typename T > \x9.[?;=e  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const Uop`)  
  { ]Ll<Z  
  return t; Q^k\q  
} 3BzC'nplm  
} ; A5[iFT>  
Z_.xglq{  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 cA8A^Iv:0  
下面就可以修改holder的operator=了 _aj,tz  
}s++^uX6  
template < typename T > y1c2(K>tu  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const &kp`1kv":  
  { C!z7sOu  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); yJn<S@)VT:  
} *'ffMnSZ  
mx3p/p  
同时也要修改assignment的operator() ziTE*rNJ  
1@S(v L3a  
template < typename T2 > mo()l8  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } L }L"BY3$  
现在代码看起来就很一致了。 f5o##ia7:  
nc/F@HCB  
六. 问题2:链式操作 [wv;CUmgc  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 KqhE=2,  
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。 thK4@C|X4  
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。 ,|G~PC8  
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。 p%ZOLoc)Y  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct DT#F?@LG(  
G'IRqO *]  
template < typename T > Nm4 h  
struct result_1 ;*[ oi  
  { tx_h1[qi  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; Bb9/nsbE  
} ; l:- <CbG  
4IGn,D^  
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.VR9O]G  
4RyQ^vL  
template < typename T > >\4"k4d}  
struct   ref sX[k}=HCK  
  { 'gv ~M_  
typedef T & reference; caD)'FSES  
} ; ;5!M+nk  
template < typename T > 9gQ ]!Oq  
struct   ref < T &> AXT(D@sI=  
  { o_R_  
typedef T & reference; &<oJw TC  
} ; V_"UiN"o  
/ht-]Js$G  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: 1)v]<Ga~%1  
1 WUlBr/k  
template < typename T > ":W$$w<  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const P TMJ.;  
  { :F`"CR^,  
  return l(t) = r(t); G3${\'<  
} QA=mD^A  
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。 J u"K"  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 ' o(7@   
=.(~`ici~  
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 aW*8t'm;m'  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: ,-`A6ehg  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 d*R('0z{  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。  1 .Nfl@]  
最后的布局是: ^{g('BQx  
                Add hQ\W~3S55  
              /   \ [ XBVES8  
            Divide   5 Jk} Dj0o  
            /   \ 9CPr/q9'  
          _1     3 P-?R\(QYtR  
似乎一切都解决了?不。 |mF=X*  
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。 ZW%;"5uVm)  
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。 ;5&=I|xqe  
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: H>Q X?>j  
EYSBC",  
template < typename Right > r^T+ I3  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const s_ %LU:WC  
Right & rt) const iyTKy+3A  
  { 2bAH)=  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); M$Ow*!DfP  
} wo5fGQJ  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 -9; XNp  
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。  J;GYo|8  
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。 a\*_b2 ^n  
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。 8;$zD]{D1  
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。 N?v}\P U  
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? vVf%wei^#  
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: q);@iiJ-  
y`a]##1j$M  
template < class Action > _g%,/y 9y  
class picker : public Action S7(tGD  
  { eOZ"kw"uHu  
public : *:"p*qV*  
picker( const Action & act) : Action(act) {} cv"Bhql  
  // all the operator overloaded go?}M]c%7  
} ; @+yjt'B  
JnPwqIF1  
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。 "{x+ \Z\  
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: ?X@uR5?{  
u?SxaGEa  
template < typename Right > hH_\C.bL  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const YQ`88 z  
  { O #5`mo  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); wUKt$_]``  
} \kP1Jr  
IHwoG(A~<  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > 6+/BYN!&4  
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。 B4{F)Zb  
wRu\9H}  
template < typename T >   struct picker_maker eE" *c>I  
  { M3s:B& /  
typedef picker < constant_t < T >   > result; nZ4@g@e2  
} ; T/ P   
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > Ws:+P~8  
  { XGAR8=tic  
typedef picker < T > result; 7~H"m/;U&  
} ; Q1RUmIe_&  
@=qWwt4~  
下面总的结构就有了: +\RviF[+  
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。 Id{Ix(O  
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。 Cf.(/5X  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。  h 3V; J  
至此链式操作完美实现。 B~`:?f9ny5  
Z9 zsvg  
&{S@v9~IT  
七. 问题3 ;-VXp80J  
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。 o"g<Vz  
U]"6KS   
template < typename T1, typename T2 > bdj')%@n  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const r TK)jxklX  
  { J:l%  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); +oiuulA  
} UQq Qim  
!BR@"%hx  
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: !-tVt D  
QURpg/<U  
template < typename T1, typename T2 > &X)^G#  
struct result_2 |z`AIScT  
  { @!B% ynrG  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; v(l:N@L  
} ; ?zK\!r{  
"(yw(/  
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? HJ!P]X_J1  
这个差事就留给了holder自己。 1WAps#b.  
    B1va]=([)W  
w%~Mg3|  
template < int Order > F+9(*|x%  
class holder; vgN%vw pL  
template <> Z8o8>C\d9/  
class holder < 1 > 7w?N-Q$y  
  { uM2 .?>`X  
public : Q\aC:68  
template < typename T > w5q'M  
  struct result_1 bE b+oRI  
  { Ki\J)l  
  typedef T & result; P=.T|l1  
} ; :)kWQQ+,  
template < typename T1, typename T2 > GE}>{x=^x  
  struct result_2 '19kP.  
  { dyt.( 2  
  typedef T1 & result;  #{zF~/Qq  
} ; 2Jqr"|sw  
template < typename T > j!K{1s[.y  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const 8xYeaK  
  { x n}HB  
  return (T & )r; Cf3<;Mp<  
} 9O-*iK  
template < typename T1, typename T2 > mf\@vI  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const Ee'wsL  
  { tF!-}{c"k  
  return (T1 & )r1; ]GXE2A_i;  
} Q`BB@E  
} ; /}=cv>S5V  
]%[.>mR  
template <> L4{+@T1A[  
class holder < 2 > yOyuMZo6  
  { e.]k4K  
public : qnnP*15`  
template < typename T > HQ^:5 XH  
  struct result_1 >/y+;<MZ  
  { qIk( ei  
  typedef T & result; \0z<@)r+AJ  
} ; X,`e1nsR  
template < typename T1, typename T2 > PRN%4G  
  struct result_2 8v\^,'@  
  { Q&e*[l2M6  
  typedef T2 & result; P;ovPyoO  
} ; y@\J7 h:  
template < typename T > k Hh0&~ (  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const -\M;bQV[C  
  { G/&Wc2k  
  return (T & )r;  y-)5d  
} #LfoG?k1K  
template < typename T1, typename T2 > |%fM*F^7/  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const Mgg m~|9)  
  { M(<.f}yZQ  
  return (T2 & )r2; qfyuq]  
} AHn Yfxv_  
} ; 2E0$R%\  
;%PI  
I5w> *F   
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> >。 ^(1S`z$  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: b!z kQ?h  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: r*t\F& D  
@fI 2ZWN|  
return l(i, j) = r(i, j); wQN/MYF[  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) .a `ojT  
a fUOIM  
  return ( int & )i; 2Z*^)ZQB  
  return ( int & )j; 5VGr<i&A  
最后执行i = j; X5c)T}pyv  
可见,参数被正确的选择了。 u51Lp  
48n7<M;I  
=\i{dj  
2q%vd =T  
z#\YA]1  
八. 中期总结 wak'L5GQE  
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: 'Sjt*2blq  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 b1-'q^M  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 GJn ~x  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor Q a3+9  
(z IIC"~5  
\Qei}5P,  
poVtg}n  
x4;ndck%U  
31~Rs?~f(  
九. 简化 =x} p>#o,J  
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。 \* SEj&9  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 nsyeid*  
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: ~?uch8H  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 Kp%:\s,lO  
  +-*/&|^等 C}(9SASs%  
2. 返回引用。 Qs;MEt1  
  =,各种复合赋值等 s)j3+@:#  
3. 返回固定类型。 i[m-&   
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) n$y@a? al  
4. 原样返回。 A!^gF~5  
  operator, -9^A,vX  
5. 返回解引用的类型。 9O\N K:2  
  operator*(单目) SB =%(]S  
6. 返回地址。 ~oE@y6Q  
  operator&(单目) ?qR11A};tG  
7. 下表访问返回类型。 1eMz"@ Q9  
  operator[] sL\W6ej  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 :V^|}C#  
  operator<<和operator>> zM!2JC  
)m.U"giG++  
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。 )_\q)t"=  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: <}bF49z  
`u#N  
template < typename Left > i'`[dwfS  
struct value_return a474[?  
  { &M*f4PeXb  
template < typename T > WC`x^HI  
  struct result_1 zHk7!|%Y  
  { %3mh'Z -[f  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; ayh= @7*  
} ; d .t$VRO  
`F4gal^ ^  
template < typename T1, typename T2 > #D|n6[Y'.t  
  struct result_2 g~]?6;uu  
  { \TnRn(Kw  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; %#iu  
} ; 0*XCAnJ^_  
} ; t(:w):zE  
aYws{Vii  
^!sIEL  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait bW^JR,  
*5d6Q   
下面我们来剥离functor中的operator() dBEm7.nh  
首先operator里面的代码全是下面的形式: *m*sg64Zw  
N Nw0 G&  
return l(t) op r(t) /[+%<5s  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) osZ] R  
return op l(t) XN}^:j_2  
return op l(t1, t2) LZ<^b6Dxk  
return l(t) op }0idFotck  
return l(t1, t2) op qA5 Ug  
return l(t)[r(t)] 'ZAl7k .  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] )%vnl~i!  
jzd)jJ0M  
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: ?,^ Aoy  
单目: return f(l(t), r(t)); 3{9d5p|\i  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); :s>x~t8g#n  
双目: return f(l(t)); 5&TH\2u  
return f(l(t1, t2)); f[wxt n'r  
下面就是f的实现,以operator/为例 6|Xe ],u  
|&U{ z?  
struct meta_divide do:IkjU~  
  { ~Xz?H=}U+  
template < typename T1, typename T2 > vW4n>h}]  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) _)[UartKx  
  { k8z1AP  
  return t1 / t2; >)+N$EN  
} 0sI7UK`m  
} ; K/M2L&C  
.zv BV_I  
这个工作可以让宏来做: W_lXY Z<  
#p2`9o  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ ~3Y4_b5E  
template < typename T1, typename T2 > \ vwAtX($  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; ^.PCQ~Ql  
以后可以直接用 _$i)bJ  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) X}H?*'-  
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 <.&84c]/&  
(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。。。) i!)\m0Wm  
Up5|tx7  
 "3/&<0k  
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 %~L"TK`?  
es<8"CcP  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > Rqr>B(|  
class unary_op : public Rettype ty'/i!/\  
  { </2 aQn  
    Left l; VS>xvF  
public : j4I ~  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} aK/fZ$Qc  
 QJ!2Vw4K  
template < typename T > SEVB.;  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const GSW%~9WBa  
      { OY8P  
      return FuncType::execute(l(t)); 2T(7V[C%9  
    } :C2 @!W z  
U~USwUzgY  
    template < typename T1, typename T2 > :$0yp`k  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const [:uHe#L  
      { w!'y,yb%  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); qw1W }+~g  
    } )FNn  
} ; @JGFG+J}  
|<'6rJ[i>  
7hTpjox2  
同样还可以申明一个binary_op h ,n}=g+?  
S`$%C=a.  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > t+_\^Oa)  
class binary_op : public Rettype t<ZBp0  
  { QO^V@"N  
    Left l; +(PUiiP'"v  
Right r; D<|$ZuB4  
public : D,Gv nfY  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} (Ldvx_  
}xBDyr63  
template < typename T > O-[  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ?|98Y"w  
      { y0`; br\X  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); a"X h  
    } } C:i0Q  
3&CV!+z  
    template < typename T1, typename T2 > Z,O* p,Gzn  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const j#~~_VA~  
      { TY'c'u,  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); L9N }lH  
    } ;mT}Q;F#  
} ; g$^-WmX\m  
1ANFhl(l  
=yz"xWH  
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 (' 7$K  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 jU~ x^Y  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) (WJ)!  
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。 EQ ee5}  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! $y&W:  
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。。。 VnVBA-#r|  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 #Tei0B7  
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) ch :rAx  
下面是修改过的unary_op %~x?C4L8  
q)L4*O  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > ;Mo_B9  
class unary_op tT>LOI_z  
  { {0w2K82  
Left l; ||>4XDV#  
  )ds]fvMW]N  
public : ^!\AT!OT  
S4`X^a}pY  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} &>C+5`bg  
+^+'.xQ  
template < typename T > h{iuk3G`h6  
  struct result_1 "A"YgD#t  
  {  ?bVIH?  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; D<d, 9S,)  
} ; 4r7F8*z  
On}1&!{1]  
template < typename T1, typename T2 > YB7n}r23  
  struct result_2 & H%/.4la  
  { - [h[  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; Qgj# k  
} ;  e|!'  
U%s@np  
template < typename T1, typename T2 > 0(wu  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const m..ajYSQ  
  { q+\<%$:u  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); P?/JyiO }  
} =yZq]g6Q  
F-wAQ:  
template < typename T > h;jO7+W  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const `!Z?F]):G  
  { kEnGr6e  
  return OpClass::execute(lt(t)); H5x7)1Ir|  
} T,/rC{  
]|tg`*l!>  
} ; aE5-b ub c  
O'wmhLa"W  
XQ}J4J~Vm  
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 i`2SebDj'w  
好啦,现在才真正完美了。 MSQ^ovph  
现在在picker里面就可以这么添加了: l;_IH|A  
*^|\#UIk  
template < typename Right > g77M5(ME  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const ~dr,;NhOLJ  
  { U_"!\lI_yg  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); XeI2 <=@%  
} VQHB}Y@^  
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)hj\aHm k  
# -luE  
|ZH(Z}m  
ZX:rqc  
r)5xS]  
十. bind &|Duc} t  
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。 :E.a.-  
先来分析一下一段例子 losqc *|  
60!%^O =  
Sk|e#{  
int foo( int x, int y) { return x - y;} xc#t8`  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 6h>#;M  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 WT ;2aS:  
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。 r& a[ ?  
我们来写个简单的。 Qjfgxy]  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: BI`)P+K2  
对于函数对象类的版本: G{} 2"/   
4]U=Y>\Sr  
template < typename Func > d.vNiq,`  
struct functor_trait fIoc)T  
  { $v@$C4  
typedef typename Func::result_type result_type; @-)?uYw:r  
} ; *lSu=dk+  
对于无参数函数的版本: 0A) 0Zw  
src9EeiV  
template < typename Ret > A7X a  
struct functor_trait < Ret ( * )() > P5<9;PPbZ  
  { [Y](Y3/.N  
typedef Ret result_type; ZW [&7[4  
} ; +06{5-,  
对于单参数函数的版本: epiviCYC  
1nAm\/&  
template < typename Ret, typename V1 > ?wB_fDb}  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > AZ3T#f![L@  
  { $ ZI ]  
typedef Ret result_type; "] V\Y!  
} ; Mr)t>4  
对于双参数函数的版本: x fb .Z(  
Y#9W]78He  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > s>J5.Z7"'j  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > k77IXT_7u  
  { D m0)%#  
typedef Ret result_type; w6V/Xp][U  
} ; /yG7!k]Eg  
等等。。。 I<D#   
然后我们就可以仿照value_return写一个policy \AwkK3  
u}nSdZC  
template < typename Func > Gm B&TD m  
struct func_return wo0j/4o  
  { "&2 F  
template < typename T > c*ueI5i  
  struct result_1 rE m/Q!  
  { QR&e~rks  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; %'iJVFF  
} ; \|0z:R;X  
qYA~Os1e  
template < typename T1, typename T2 > "QnYT3[l"  
  struct result_2 E]mm^i`|  
  { 4QA~@pBX^{  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; eNd&47lJ  
} ; @}4aF|  
} ; M^Sa{S*?  
DquL r+s~  
kkjugm{D7  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 Vc9rc}  
}nlS&gew^  
template < typename Func, typename aPicker > e\V -L_  
class binder_1 a$=~1@  
  { kO\ O$J^S  
Func fn; 5sT3|yq  
aPicker pk; ,-Hj  
public : 5GM-*Ak@  
.P 1WY  
template < typename T > I> ;{BYPV  
  struct result_1 #s{^fUN6  
  { "Wj{+ |f  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; bG]0|  
} ; +cH>'OXoB  
 tKV,  
template < typename T1, typename T2 > PuJ3#H T  
  struct result_2 8%K{lg"  
  { bA)nWWSg=  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; 3Z?ornS  
} ; dx@dnWRT,  
f8;?WSGyD2  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} GTR*3,rw  
2K9X (th1  
template < typename T > gML8lu0)  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const _{jC?rzb  
  { F1.Xk1y%  
  return fn(pk(t)); ;M.Q=#;E  
} WK6,K92  
template < typename T1, typename T2 > tpGT~Y(  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const _8.TPB]no  
  { =6~  
  return fn(pk(t1, t2)); fn,n'E]  
} 5f7id7SI  
} ; 8_}t,BC  
A&M_ J  
~LuGfPO^  
一目了然不是么? .zgh,#=  
最后实现bind VNTbjn]  
x#`p.sfVo  
B/;> v  
template < typename Func, typename aPicker > @/:4beh  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) <J<"`xKL  
  { I#2$CSJ  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); WJD2(el  
} Sh(ys*y>  
, Wd=!if  
2个以上参数的bind可以同理实现。 x eFx!$3  
另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。 ;d}>8w&tfy  
1gV?}'jq  
十一. phoenix sMMOZ'bT  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: ESB^"|9  
7n#-3#_mG  
for_each(v.begin(), v.end(), W^8  
( DP),~8  
do_ nriSVGi  
[ R5ra*!|L)  
  cout << _1 <<   " , " Hl}lxK,]  
] b,+Sa\j)(  
.while_( -- _1), v)Y)tu>  
cout << var( " \n " ) #$Zx].[lc  
) ;D~#|CB  
); D \i]gfu8W  
S9!KI)  
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: dE"_gwtX  
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 Zp/+F(  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 4m< ]qw  
那么我们就照着这个思路来实现吧: 8e-nzc,]  
 [p6:uNo  
F:m6Mf7L  
template < typename Cond, typename Actor > Ibz9j uY  
class do_while 8vuTF*{yZ  
  { ,^G+<T6  
Cond cd; T{ @@V  
Actor act; / ]8e[t>!f  
public : {A==av  
template < typename T > B}TY+@  
  struct result_1 ~qqxHymc  
  { dI\_I]  
  typedef int result_type; #; !@Pf  
} ; 48 wt  
4tm%F\Izy  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} "9P @bA  
~T;:Tg*  
template < typename T > ^>an4UJ t  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const lPR^~&/  
  {  +#,J`fV%  
  do -ZE YzZqY  
    { nT> v  
  act(t); !AXLoq$SY  
  } [ifw}(  
  while (cd(t)); QD0x^v8  
  return   0 ; {v0r'+`  
} /%;J1 {O  
} ; G%HG6  
/x@aAJ|  
O^!ds  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). L E\rc A  
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。 %JDQ[%3qY  
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。 lt-3OcC  
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。 N4;g"k b  
下面就是产生这个functor的类: ez32k[eV!  
>N al\  
%ud-3u52M8  
template < typename Actor > 33<{1Y[Q6E  
class do_while_actor +JYb)rn$^  
  { Zq&'a_  
Actor act; [<,7LG<  
public : Vj4 h#NN$  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} .'o=J`|  
Ba?1q%eG  
template < typename Cond > /1Gmga5  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; :q3w;B~  
} ; } O+xs3Uv  
A5F (-  
GXm#\)  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 f|(9+~K/7&  
最后,是那个do_ ;76+J)  
<_8b AO8\  
6h5g!GQD  
class do_while_invoker P7W|e~]Yq  
  { +x{o  
public : i/*)1;xsk  
template < typename Actor > G^ k8Or2  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const F&uiI;+zJ  
  { [2xu`HT02  
  return do_while_actor < Actor > (act); nHeJ20  
} kjPf%*3  
} do_; Cxq |N]E  
68GH$ji  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? ZDaHR-%Y  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 5\zR>Tg".  
最后来说说怎么处理break和continue l8(9?!C  
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{ani/bt  
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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