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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda pNKhc#-w  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 Ac<Phy-J  
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, tQBRA/  
, T8>}U(  
v uoQz\  
{\:{[{qF  
  class filler 6,0_)O}\b  
  { 5Er2}KZJv,  
public : L{8xlx`  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} !y@6Mm  
} ; CW,Wx:Y  
l\@)y4 +  
MpF$xzh  
这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决: %y@Hh=  
p{j.KI s7  
<psZQdH  
x;8A!8w  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); AD|2q M))  
ce7CcHQ?B  
Yo|,]X>/  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 w.\&9]P3~  
0Nnsjh  
`.i!NBA'6  
Kq;8=xP[  
二. 战前分析 yge,8i)c  
首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。 {o.FlX  
开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码 "-+\R}q$  
4#:W.]U8  
;{U@qQD7  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 );  O4og?h>  
  /* --------------------------------------------- */ y9>ZwYN  
vector < int *> vp( 10 ); Y\$ySvZ0  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); s=0BMPDgm  
/* --------------------------------------------- */  ~Hr}]  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); j'MO(ev  
/* --------------------------------------------- */ &3n~ %$#N  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); HBu[gh;b  
  /* --------------------------------------------- */ LdL/399<  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); Wwr;-Qa}g  
/* --------------------------------------------- */ w tiny,6  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); d'G0m9u2  
6jC`8l:  
Bg|5KOnd  
4X+ifZO  
看了之后,我们可以思考一些问题: !'cl"\h  
1._1, _2是什么? 5'X ]k@m_  
显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。 @T'i/}nl  
2._1 = 1是在做什么? kNobl  
既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。 Cd>WUw  
Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。 -)RH5WGS  
jAm3HI   
.K p  
三. 动工 >8qQK r\"  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: @ CZ T  
7r~~Y%=C|  
Lcg)UcB-#  
-T[lx\}  
template < typename T > [YUv7|\  
class assignment J /f  
  { WZ*ws[dVI  
T value; VCD:3U 8  
public : 8j=}u/T@F  
assignment( const T & v) : value(v) {} x6e}( &p*  
template < typename T2 > tX> G,hw  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } |4uWh  
} ; )C(? bR  
&I (#Wy3  
hNH'XQxO  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 rjp-Fw~1w  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment !U'QqnT  
L_wk~z  
nh!a)]c[  
'8{N e!y  
  class holder ck.w 5|$  
  { \v.C]{Gzc  
public : (K)]qNH  
template < typename T > Te<}*qvD  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const L>SjllY  
  { :n.f_v}6  
  return assignment < T > (t); j]aoR  
} :uK? 4  
} ; @jsDq Ln  
YW60q0:  
=Q+= f  
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: /7t>TYip!  
=1Oj*x@*4  
  static holder _1; eFL=G%  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 xx{PespNt  
%0,#ADCqOe  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); R}4So1  
而不用手动写一个函数对象。 2IKnhBSV3  
d+Ek%_  
T ^~5n6  
zY"1drE>G  
四. 问题分析 @M5#S7q";  
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。 9+{G8$Ai  
1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。 JSTuXW  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 O"c;|zCc>  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 y6[IfcN  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 "F.;Dv9V[0  
.R./0Ot tx  
五. 问题1:一致性 OG~6L4"  
首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?| RkBb$q9F]  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 V9dF1Hj  
R)RG[F#   
struct holder }5}.lJ:  
  { 7,lq}a8z  
  // .[3Z1v,  
  template < typename T > #7 q7PYG4  
T &   operator ()( const T & r) const 2gq9k}38  
  { @]-jl}:]  
  return (T & )r; @++.FEf  
} 1M 781  
} ; 4bw4cqY;  
VI'hb'2  
这样的话assignment也必须相应改动: & '}/f5s|  
>V*mr{/1  
template < typename Left, typename Right > 1][S#H/?  
class assignment Gr^E+#;  
  { |(q9"  
Left l; 0^RXGN  
Right r; zBk'{[y9L  
public : BC&9fr  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} 8_ tK4PwP  
template < typename T2 > HY%i`]4X  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } ~R26  
} ; p%R  
LkK~%tY  
同时,holder的operator=也需要改动: Gq }U|Z  
'-"/ =j&d[  
template < typename T > j"'(sW-  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const 6Qy@UfB  
  { !=:$lzS^  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); /x[jQM\  
} +i2}/s@JJ  
@>)r}b  
好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。 }0X:F`Y-  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 "0cID3A$  
Wu_kx2h  
return l(rhs) = r; :"I E  
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 h;K>=h  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: iMP]W _  
e^[H[d.WMC  
template < typename Tp > }t%!9hr5D  
class constant_t ~ ArP9 K "  
  { cQ" ~\  
  const Tp t; YGPy@-,E  
public : 5wh|=**/  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} (C@~3!AVa  
template < typename T > Oms. e  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const dOoKLry  
  { Jh?dw3Ai^  
  return t; pD01,5/  
} _Gjk;|Sx<I  
} ; 70;Jl).\{  
4@ML3d/  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 frT]5?{  
下面就可以修改holder的operator=了 A' /KUi  
cdZ~2vk  
template < typename T > AG?dGj^  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const OI0;BBZ  
  { d~`x )B(  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); m:WyuU<  
} D*F4it.  
D6G oa(!9d  
同时也要修改assignment的operator() !H irhD N  
u( wGl_  
template < typename T2 > 846$x$G4  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } y?a Acn$  
现在代码看起来就很一致了。 3rcKzS7  
X90J!  
六. 问题2:链式操作 .D: Z{|.1  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 :h&fbBH  
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。 kLn i{IYN7  
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。 h0g:@ae%&  
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。 $d)ca9  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct 7~GB;1n  
B,@c; K  
template < typename T > ]):<ZsT  
struct result_1 C~N/A73gF  
  { %y|)=cm[  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; L_+k12lm  
} ; !>e5z|1   
}c`fW&  
那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为: # P?6@\  
i]|Yg$  
template < typename T > F;l$.9?.s  
struct   ref ,XIz?R>;c  
  { mysetv&5  
typedef T & reference; R&Jm +3N  
} ; /~Z?27F6@  
template < typename T > LK, bO|  
struct   ref < T &> Pp`*]Ib  
  { W'.s\e?gh  
typedef T & reference; %QKRFPYhS  
} ; k-HCeZ  
1}:bqI.<W  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: _:-ha?W$;y  
LX@/RAd vz  
template < typename T > '`XX "_k3  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const )d$glI+  
  { H N.3  
  return l(t) = r(t); 6C]1Q.f;  
} u9}1)9  
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。 B]Y}Hu  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 j^;I3_P  
jGEt+\"/QJ  
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 D!.+Y-+Xzu  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: -t2+|J*  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 -#2)?NkeE  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 _jNj-)RB_  
最后的布局是: v}tag#f5>?  
                Add @ W^| ?  
              /   \ P  '>SmQ  
            Divide   5 }p!HT6 tZ  
            /   \ /u0' 6V  
          _1     3 5fm?Lxr&?  
似乎一切都解决了?不。 NDs!a  
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。 niqN{  
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。 `xywho%/Y  
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: OnF3lCmu  
IZ =Mlu  
template < typename Right > HE'2"t[a  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const zD(`B+  
Right & rt) const 1 29q`u;  
  { h~p>re  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); o4%y>d)  
} g"?Y+j  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 >layJt  
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。 {.De4]ANh  
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。 CMCO}#  
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。 "bm  
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。 r4QxoaM  
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? $zyIuJN#  
正解,让picker做基类确实不是一个好主意。反过来,让picker继承functor却是一个不错的方法。下面是picker的声明: RheRe  
XvE9 b5}  
template < class Action > QR Ei7@t  
class picker : public Action 5Pd"h S  
  { *3&fqBg  
public : Ty<L8+B|  
picker( const Action & act) : Action(act) {} AN24Sf'`  
  // all the operator overloaded W3;#fa:[L  
} ; @EDs~ lPv  
Nof3F/2 N&  
Picker<T>继承自T,唯一的作用就是给T添加上了各种操作符的重载函数。 KGWyJ  
现在所有参与行动的functor都要套上一层picker, _1被声明为 picker<holder>, 并且holder中所重载的操作符除了operator()之外全部被移到了picker内。而picker中的操作符重载的返回的functor也必须套上一个picker: 9(L)&S{4K  
s.x&LG  
template < typename Right > g=]u^&  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const  k0  
  { X*,%&6O*  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); sL@U  
} KLL;e/Gf  
V h k _  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > 7yx$N n`(  
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。 >A<bBK#  
vk?skN@  
template < typename T >   struct picker_maker V`RNM%Y  
  { :pF_GkG  
typedef picker < constant_t < T >   > result; a?6a b+7#  
} ; gCN$}  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > Qed.4R:o  
  { 4mHvgnT!WA  
typedef picker < T > result; w 1Ec_y{  
} ; >^Yq|~[  
sk 2-5S  
下面总的结构就有了: h^*4}GU  
functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。 2l F>1vH  
picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。 2Y>~k{AN%  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 ~O]]N;>72"  
至此链式操作完美实现。 !Mu|mz=  
\|Ul]1pO8  
PNA\ TXT  
七. 问题3 \T\b NbPn  
如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。 2{Chu85   
3` #6ACF  
template < typename T1, typename T2 > (lGaPMEU}  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const N,f4*PQ  
  { !p[9{U->o;  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); g(Io/hyj  
} ZWm8*}3]7_  
!TP@- X;  
很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2: yY&3p1AxW]  
LS5vW|]w  
template < typename T1, typename T2 > Qq@G\eRo  
struct result_2 .(X lg-H,  
  { ]/!<PF  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; S<L.c  
} ; =1u@7Bh  
NFr:y<0>z  
显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢? M#4QQ} F.  
这个差事就留给了holder自己。 <d<mvXbw_@  
    3VUWX5K?  
^47PLLRP  
template < int Order > uU> wg*m  
class holder; u1~9{"P*  
template <> %\kOLE2`  
class holder < 1 > &tZG @  
  { ErT{(t7  
public : 7-~Q5Kr.  
template < typename T > .iQT5c  
  struct result_1 `-\/$M9s=  
  { Hi yc#-4  
  typedef T & result; +*n-<x5"  
} ; ;=9 >MS}  
template < typename T1, typename T2 > _6k*'aT~FK  
  struct result_2 2~*Ez!.3  
  { +e-,ST&w(  
  typedef T1 & result; e|rg;`AW  
} ; WH$e2[+Y  
template < typename T > AWjm~D-?  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const oM)h#8bq  
  { bO;(bE m@  
  return (T & )r; yg2uC(2  
} M@(^AK{mU  
template < typename T1, typename T2 > rFZrYm  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const `$YP<CJeq  
  { jr /lk  
  return (T1 & )r1; $v`afd y  
} _oB_YL;,*  
} ; ';G1A  
zi'Jr)n  
template <> S/`%Q2za4  
class holder < 2 > Ln.ZVMZ;  
  { Xwa_3Xm*Le  
public : Qe'g3z>  
template < typename T >  x-'~Bu  
  struct result_1 |T4kqW{  
  { ai'4_  
  typedef T & result; `$604+G  
} ; 8*SP~q  
template < typename T1, typename T2 > 3^ StIw{X  
  struct result_2 $3d}"D  
  { PU {uE[  
  typedef T2 & result; m))<!3  
} ; id?#TqD  
template < typename T > o3Vn<Z$/Cl  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const FkqQf8HB  
  { /_\#zC[  
  return (T & )r; #n  
} L!'k ! k  
template < typename T1, typename T2 > A;J MV+2N  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const >m'x8xB=  
  { 7$k8%lI;>  
  return (T2 & )r2; Pz_NDI  
} tQ~WEC  
} ; \]Dt4o*yZ  
o:Zd1"Z  
d vOJW".  
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> >。 i1oKrRv  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: M0c 9pE  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: o+?r I p  
 UkfB^hA  
return l(i, j) = r(i, j); +<.\5+  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) -#29xRPk  
w# * 1/N  
  return ( int & )i; sLcFt1  
  return ( int & )j; +jqj6O@Tjr  
最后执行i = j; ;$BdP7i:  
可见,参数被正确的选择了。 v8I{XU@%  
ibdO*E  
'+*-s7o{  
?G08NR  
n(lk dw  
八. 中期总结 p8+/\Ee]B  
目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事: oh#> 5cA8  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 -Y:ROoFOZ  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 q6wr=OWD  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor G_Ay   
S^f:`9ab9  
*o' 4,+=am  
ecX/K.8l  
m_!U}!  
*mBJ? { !  
九. 简化 x7RdZC  
很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。 hxC!+ArVe  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 qUf)j\7"Fn  
首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种: =f:(r'm?r.  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 ACV ek  
  +-*/&|^等 ~]8p_;\  
2. 返回引用。 ^ft]b2i  
  =,各种复合赋值等 l[/q%Ca'>  
3. 返回固定类型。 fw{,bJ(U  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) d `j?7Z  
4. 原样返回。 {5Eyr$  
  operator, !U BVPR*  
5. 返回解引用的类型。 5]7&IDA]]9  
  operator*(单目) WA LGIW  
6. 返回地址。 >WM3|  
  operator&(单目) ?z"KnR+?Q  
7. 下表访问返回类型。 `<j_[(5yb  
  operator[] 1.R kIB  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 X^< >6|)  
  operator<<和operator>> GJ}.\EaAJ  
w}M3x^9@  
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。 y67uH4&Vm  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: kd;'}x=5yP  
P 4;{jG  
template < typename Left > Q-zdJt  
struct value_return l_v*7d  
  { 1. SkIu%  
template < typename T > H/+{e,SW"  
  struct result_1 E '%lxr  
  { * Zd_ HJi  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; _2jw,WKr  
} ; z};ZxN  
kb|eQtH  
template < typename T1, typename T2 > bZ# X 9fT  
  struct result_2 'Kis hXOn]  
  { IM ad$AKc  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; JJl7JwSTW  
} ; 2q %K)h  
} ; *=vlqpG  
3$"/>g/  
\8"QvC]  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait ;aK.%-s-Z  
W@B7yP7Rz  
下面我们来剥离functor中的operator() Q#WE|,a  
首先operator里面的代码全是下面的形式: Sl.o,W^  
Ko}2%4on  
return l(t) op r(t) :pd&dg!5  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) Bp0bY9xLg_  
return op l(t) <lOaor c  
return op l(t1, t2) id?_>9@P  
return l(t) op 4uX(_5#j  
return l(t1, t2) op f[qPG&  
return l(t)[r(t)] ypA:  P  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] EDN(eh(_  
IT1P Pm  
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: nC~fvyd<P  
单目: return f(l(t), r(t)); :l~EE!  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); ~|R[O^9B  
双目: return f(l(t)); >I-g[*  
return f(l(t1, t2)); S\|^ULrH  
下面就是f的实现,以operator/为例  E&%jeR  
\Hs|$   
struct meta_divide ~JE|f 7  
  { 79z)C35~  
template < typename T1, typename T2 > j@ C0af  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) UE)fUTS  
  { ~Oh=   
  return t1 / t2; g+9v$[!  
} !BRcq~-.  
} ; @*_ZoO7{  
& zgPN8u  
这个工作可以让宏来做: q2!'==h2i  
dwp: iM  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ )nnCCR S6  
template < typename T1, typename T2 > \ L*O>IQh2  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; qG^_c;l6a  
以后可以直接用 k6J\Kkk(  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) +=, u jO:  
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 OMd# ^z  
(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。。。) =yh3Nd:u  
( 2zeG`  
~@YQ,\Y  
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 \[T{M!s  
.Qfnd#  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > tzNaw %\  
class unary_op : public Rettype t{=i=K 3  
  { M@~ o6^  
    Left l; V5X i '=  
public : =z-5  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {}  0dh#/  
A|C_np^z2  
template < typename T > M*H< n*  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const %|jzEBz@  
      { /=trj5h  
      return FuncType::execute(l(t)); bqjr0A7{  
    } ,|iy1yg(  
jnDQ{D  
    template < typename T1, typename T2 > 3q CHh  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const wDZ  
      { ~B*~'I9b*  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); *N'hA5.z  
    } RnSm]}?  
} ; {Ve D@  
SJOmeN}4)  
:K;T Q  
同样还可以申明一个binary_op zS?n>ElI  
#~1wv^  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > $vqU|]J`  
class binary_op : public Rettype JE9>8+  
  { wlL8X7+:  
    Left l; FbBX}n  
Right r; 1XGG.+D  
public : 3!bK d2"  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} u&tFb]1@)  
+:!ScG*  
template < typename T > wH#-mu#Yl<  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const N)P((>S;  
      { e^Aa!  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); %GS\1 Q%  
    } yFi6jN#~  
n_u`B|^Pj  
    template < typename T1, typename T2 > j,4,zA1j|  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const `>\4"`I  
      { U81;7L8  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2));  'X|v+ ?  
    } mHHzCKE,  
} ; s1Okoxh/!V  
m'SmN{(t  
%Dra7B%  
很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮 *i%.{ YH  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 N tO?  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) )X~#n  
那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。 ^aT;aP^l  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! cP, ;Qbe  
如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。 PlF!cr7:4  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 ^ ~, ndH{  
这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan) BL0 |\&*1  
下面是修改过的unary_op 2J)74SeH  
/<6ywLD  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > \ U Ax(;  
class unary_op ^J0zXe -d  
  { l`G(O$ct  
Left l; =p5?+3" @  
  rQn{L{  
public : "NJ ,0A  
9ptZVv=O  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} a6k(9ZF  
6EZ1YG}  
template < typename T > yV8-  
  struct result_1 r7RU"H:j8  
  { Z6NJ)XQy6F  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; Ew>~a8! Fq  
} ; Oq[i &  
\Oz,Qzr|  
template < typename T1, typename T2 > m';#R9\Fz  
  struct result_2 EZ..^M3  
  { iwB8I^  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; 0Y[*lM-  
} ; ~Vwk:+):  
#>@<n3rq  
template < typename T1, typename T2 > <Kh?Ad>N  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const gH5CB%)  
  { ]c5DOv&  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); -g9^0V`G  
} mMV2h|W   
dFx2>6AZt  
template < typename T > f V*}c`  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const Go-wAJ>  
  { Y+!Ouc!$  
  return OpClass::execute(lt(t)); wH+FFXGJs  
} 4=~ 9v  
W)|c[Q\  
} ; Z+r%_|kZ  
mVa?aWpez  
_yiR h:  
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 1% asx'^  
好啦,现在才真正完美了。 ;gEp!R8  
现在在picker里面就可以这么添加了: 7t ZW^dF  
| A3U@>6  
template < typename Right > (W7;}gysh  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const i5.?g<.H  
  { G(:s-x ig6  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); *Kp}B}}J  
} g[m3IJzq  
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。 -,FK{[h]ka  
6#-6Bh)>4  
oSN8Xn*qr  
,2RC|h^O,  
1P+Mv^%I  
十. bind *~"zV`*Q  
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。 oG+K '(BB  
先来分析一下一段例子 AGl|>f)  
zhuy ePn  
c"sj)-_  
int foo( int x, int y) { return x - y;} rny@n^F  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 q1U&vZ3]c  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 m$7x#8gF  
可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。 .Ln;m8  
我们来写个简单的。 FYp|oD2=1  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: gsLr=  
对于函数对象类的版本: ov?.:M  
I/^q+l.=`{  
template < typename Func > )w Z49>Y  
struct functor_trait a];BW)  
  { cSY2#u|v  
typedef typename Func::result_type result_type; u(8_[/_B  
} ; nu;} S!J  
对于无参数函数的版本: 30A`\+^f  
kyy0&L  
template < typename Ret >  QpdujtH`  
struct functor_trait < Ret ( * )() > bc `UA  
  { T g3:VD  
typedef Ret result_type; <I>%m,  
} ; =@Q#dDnFu%  
对于单参数函数的版本: m Y$nI -P  
%y~`"l$-  
template < typename Ret, typename V1 > >W>##vK  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > X*TuQ\T  
  { L{cK^ ,  
typedef Ret result_type; DkDw>Nx<rs  
} ; 70'} f  
对于双参数函数的版本: Bv2z4D4f+  
+L^A:}L(  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > (iHf9*i CV  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > B@ZqJw9J[  
  { v(qV\:s}m  
typedef Ret result_type; `V]egdO  
} ; u&1j>`~qJ  
等等。。。 =nJOaXR0  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy g2+l@$W  
.'l.7t  
template < typename Func > Zk~nB}Xw  
struct func_return 0t5Q9#RY  
  { s,1pZT <E  
template < typename T > DCEvr"(  
  struct result_1 GCcwEl!K^  
  { e#l*/G*,  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; c'4>D,?1  
} ; @?<N +qdH>  
&/B2)l6a  
template < typename T1, typename T2 > yf `.%  
  struct result_2 3S[w'  
  { Fv?R\`52u  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; 8vz_~p9%j  
} ; r!{w93rPX  
} ; LL|_c4$Ky  
4q\.I +r^  
qWRNHUd  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 %00k1 *$  
Jo6~r-  
template < typename Func, typename aPicker > ]I{qp~^#n  
class binder_1 cJU!zG  
  { p{A}p9sjx  
Func fn; uB5h9&57  
aPicker pk; qT4I Y$h  
public : zznPD%#Sc  
K$MJ#Zx^  
template < typename T > ;whFaQi 4  
  struct result_1 pr0@sri@  
  { c[wQJc  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; OoAr%  
} ; JVJ1Ay/be  
j33P~H~  
template < typename T1, typename T2 > *=-__|t  
  struct result_2 WmT}t  
  { $$2S*qY  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; pm'@2dT  
} ; QOkE\ro  
Z$OF|ZZQ  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} E3CiZ4=5  
"TBQNWZ  
template < typename T > iF#}t(CrH  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 9#Aipu\  
  { }@ O|RkY  
  return fn(pk(t)); O84v*=uA  
} !1a|5 xrn  
template < typename T1, typename T2 > &;6|nl9;  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const r 85Xa'hh  
  { ,? 0-=o  
  return fn(pk(t1, t2)); <FUqD0sQ  
} 9A/Kn]s(jj  
} ; /%ODJ1M  
/ K_e;(Y_  
lRF_ k  
一目了然不是么? 48 c D3w  
最后实现bind wzHjEW  
%468s7Q[Mi  
#lBpln9  
template < typename Func, typename aPicker > t_dw}I   
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) ?l\gh1{C  
  { %# Wg^l '  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); 5CY@R  
} YA^wUx  
*!r\GGb  
2个以上参数的bind可以同理实现。 :Fi%Cef|  
另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。 IS0HV$OI  
h30QCk  
十一. phoenix DJ mQZ+{2  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: Y2=Brtc[@  
Oi kU$~|  
for_each(v.begin(), v.end(), jM3Y|}+  
( !_XU^A>  
do_ DuO%B  
[ V 9QvQA r  
  cout << _1 <<   " , " dVsAX(  
] 4,w{rmj  
.while_( -- _1), 0TuOY%+  
cout << var( " \n " ) ctc`^#q  
) Z!*8JaMT  
); JGSk4  
}l]3m=)  
是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧: pU:C =hq4  
首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor A/$KA'jX  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 A1k&` |k   
那么我们就照着这个思路来实现吧: PNxVW  
[/+dHW|  
#U!(I#^3  
template < typename Cond, typename Actor > s_ GK;;  
class do_while BuEQ^[Ex  
  { @R'g@+{I  
Cond cd; 9U}MXY0  
Actor act; Mk'n~.mb  
public : \c9t]py<.h  
template < typename T > 48~m=mI  
  struct result_1 l# !@{ <  
  { 9aF..  
  typedef int result_type; :bM$;  
} ; /v bO/Mr  
RXx?/\~yd;  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} qa0JQ_?o]  
r_g\_y7ua  
template < typename T > Cb@S </b  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ohc/.5Kl  
  { <PfPh~  
  do CYFas:rPLT  
    { < ;%q  
  act(t); !0. 5  
  } pzt Zb  
  while (cd(t)); px [1#*  
  return   0 ; #>=/15:  
} 5&rCNi*\  
} ; YzhN|!;!k  
@KW+?maW  
_~w V{ yp  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). QN}3S0  
代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。 +3o)L?:g  
其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。 =qS^Wz.  
因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。 {o5K?Pb  
下面就是产生这个functor的类: 9A} kkMB:  
j0pvLZjM  
:_~PU$%0  
template < typename Actor > H%NLL4&wu  
class do_while_actor 9$Pl'>5  
  { F'5d\v  
Actor act; :`>+f.)  
public : Z z; <P  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} {Jw<<<G  
W &0@&U  
template < typename Cond > XJxs4a1[t  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; zFdz]z3  
} ; 3U9+l0mBa  
B 1d%#  
}d~FTre  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 @8<uAu%  
最后,是那个do_ L"[wa.<  
1&@wb'MBs.  
"mP*}VF  
class do_while_invoker p=`x  
  { hml\^I8Q>F  
public : se n{f^U  
template < typename Actor > ~gi( 1<#  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const '9p5UC  
  { mk`cyN>m  
  return do_while_actor < Actor > (act); 9Pob|UA  
} F&L?J_=  
} do_; { Sliy'  
aD/,c1  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? <R~~yW:H  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 *Xt c`XH  
最后来说说怎么处理break和continue 0p>:rU~  
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。 6B;_uIq5  
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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