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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda >~}}*yp  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 TxA%{0  
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, ;{j@ia  
5K#<VU*:  
)\PPIY>iP  
+T8h jOkC  
  class filler z*ly`-!  
  { D~Rv"Hh  
public : Tebu?bj  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} '/U%-/@  
} ; VX6M4<8  
'hNRIM1  
wn Q% 'Eo  
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: nN'>>'@>  
p3Z[-2I  
O-uf^ S4  
#&sw%CD  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); w+][L||4c  
N"[r_!  
oK@_  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 ,>3b|-C-  
Hfo/\\  
@v~<E?Un  
w,zm$s^  
二. 战前分析 BbG=vy8'l  
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>^ @s4t  
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 2=RQ,@s  
M2Zk1Z  
~P,@">}  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); n2N:rP  
  /* --------------------------------------------- */ #,S0uA  
vector < int *> vp( 10 ); =`EVg>+^  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); &BOG&ot  
/* --------------------------------------------- */ |'QgL0?  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); DR<=C`<4(  
/* --------------------------------------------- */ Hd ${I",  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); k vF[d{l  
  /* --------------------------------------------- */ W@t{pXwLv  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); OI)U c .  
/* --------------------------------------------- */ 1SG^g*mf  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); zbZN-j#  
g0M/Sv  
V8947h|&  
i Qa=4'9;  
看了之后,我们可以思考一些问题: ;mauA#vd  
1._1, _2是什么? c :u2a/Q?  
显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。 y{9<>28  
2._1 = 1是在做什么? [pzo[0G 'v  
既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。 \= G8  
Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。 # XeEpdE  
F*_ytL  
7hAc6M$h;  
三. 动工 A 6j>KTU  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: A3A"^f$$  
rrrn8b6  
#@Rtb\9  
'/GZ/$a_l  
template < typename T > 0 czEA  
class assignment BDcA_= ^R&  
  { h,x'-]q  
T value; O[5u6heNMr  
public : JL=s=9N;3  
assignment( const T & v) : value(v) {} &\5%C\0Z<  
template < typename T2 > A)HV#T`N  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } ;@/vKA3l.  
} ; iu+rg(*%  
iX6'3\Q3A  
#vPf$y6jCI  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 8C4v  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment m%.7l8vT  
UEH+E&BCC  
x}7`Q:k=  
X+'B*K$  
  class holder %&&;06GU}  
  {  MuP&m{  
public : ]-8yZWal  
template < typename T > _8s1Wh G  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const $@eFSA5k,7  
  { 6B&ERdoX  
  return assignment < T > (t); G0Wv=tX|  
} K&;;{~md.  
} ; FQO>%=&4  
HyJ&;4rf  
q/3 )yG6s  
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: Ji;R{tZ.R  
8+8P{_  
  static holder _1; (T8dh|  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 N6uKFQL:{  
VN >X/  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); Z:Nm9m  
而不用手动写一个函数对象。 k(R&`  
3sz?49tX  
i1-wzI  
 $&to(  
四. 问题分析 }x+s5a;!3/  
虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。 x>MY_?a  
1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。 ]7 2wv#-  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 hC2_Yr>N%  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 RrRE$g  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 )"H r3  
nhI1`l&  
五. 问题1:一致性 UO8./%'  
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?| [ |dQZ  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 .Eg[[K_iD  
"V:E BR  
struct holder 1ZRSeh  
  { ['\ u?m  
  // PP!} w  
  template < typename T > r  |JZU  
T &   operator ()( const T & r) const ZfSAXr "(  
  { Q+=D#x  
  return (T & )r; -:  8[  
} .>+jtp}  
} ; f}? q  
Ukg iSv+  
这样的话assignment也必须相应改动: '`/w%OEVC5  
U Y')|2y 5  
template < typename Left, typename Right > <"}WpT  
class assignment 3`> nQ4zC  
  { _sI\^yZd  
Left l; XE.Y?{,R$  
Right r; Q??nw^8Hi  
public : \ 0aa0=  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} "|%'/p  
template < typename T2 > `'}c- Q  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } +,A7XBn  
} ; :P: OQ[$  
 mIkc +X  
同时,holder的operator=也需要改动: vGI?X#w3  
[;qZu`n>  
template < typename T > 1,(uRS#bk  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const _do(   
  { DgRA\[c  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); G8Sx;Xi  
} h0n,WU/Kw  
)Qixde>]p  
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。 X)k+BJ  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 zx=AT  
drEND`,@6|  
return l(rhs) = r; Yn1CU  
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。 Fc.1)yh.  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: V.12  
u<a =TPAU  
template < typename Tp > sN9 SuQ  
class constant_t .qG*$W2f  
  { /{+77{# Qn  
  const Tp t; nN[gAM (  
public : fk  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} e+7x &-+  
template < typename T > {Wh7>*p{3  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const X/-u$c  
  { Q2HULz{  
  return t; U8s&5~IPn  
} &W:R#/|  
} ; HE>sZ;  
/;\{zA$uC=  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 YMTB4|{  
下面就可以修改holder的operator=了 { 0 vHgi  
6d# V  
template < typename T > (v$$`zh  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const 1pHt3Vc(G  
  { {rWFgn4Li  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); &0QtHcXpR  
} \`$RY')9|!  
sCw X|  
同时也要修改assignment的operator() EABy<i  
 cnwpd%]o  
template < typename T2 > K^fH:pV  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } -+w^"RBV  
现在代码看起来就很一致了。 XVNJ3/  
GO=3<Q{;  
六. 问题2:链式操作 )OgQ&,#  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 _;yi/)-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。 N0 F|r8xS  
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。 I]OVzM  
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。 E]26a,^L  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct b+qdl`V d  
A-XWG9nL  
template < typename T > t:<dirw,o  
struct result_1 f*Dy>sw  
  { WG?;Z  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; soi.`xE  
} ; r7=r~3)  
g4fe(.?c,  
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: Z_Z; g]|!  
T6=q[LpsKN  
template < typename T > aO]FQ#l2b  
struct   ref =f*Wj\  
  { Z UCz-53  
typedef T & reference; HLml:B[F(  
} ;  >!7\Rx  
template < typename T > J SOgq/\  
struct   ref < T &> />E:}1}{  
  { Wu9))Ir  
typedef T & reference; E8Q Y6gKF  
} ; k yI-nE  
Rh.CnCbM  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: 5,n{-V  
3vK,vu q  
template < typename T > c5e  wG  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const ;[>g(W+  
  { hRWRXC 9  
  return l(t) = r(t); DRUvQf  
} Ar:ezA  
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。 2UGnRZ8:1Y  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 -g;cg7O#(  
KqH_?r`  
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 a1n j}1M%  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: S66. .sa  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 {~RS$ |  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 b\^q9fy  
最后的布局是: s wIJmA  
                Add KL}o%wfLy  
              /   \ Q1yj+)_  
            Divide   5 $JTQA  
            /   \ *He%%pk  
          _1     3 "o ^cv  
似乎一切都解决了?不。 erC)2{m  
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。 0nbQKoF  
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。 *>,CG:`D  
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: V<+= t{  
j~a"z40  
template < typename Right > 6YCFSvA#/  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const 1VD8y_tC  
Right & rt) const }&h* bim  
  { o : t z_5  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); M((]> *g  
} }#h>*+Q  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 Q5:8$ C}+  
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{| /"==  
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。 SpB\kC"K  
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|y^\  
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。 [`eqma  
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? FNyr0!t,  
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: 6mH --!j  
+"Ui @^  
template < class Action > <7;AK!BH  
class picker : public Action @\|W#,~  
  { =vaC?d3   
public : z :_o3W.E  
picker( const Action & act) : Action(act) {} =/b WS,=  
  // all the operator overloaded g;Lk 'Ky6  
} ; 7Ib/Cm0d|  
}}g.L|  
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。 I|#1u7X%]  
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: \~#$$Q-qtU  
;HOOo>%_K  
template < typename Right > ]tzO)c)w;  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const zL<<`u?  
  { [ 4_JK  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); ;F;"Uw  
} JGB 9Z   
1Y-m=~J7  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > wCwJ#-z.=  
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。 C25r3bj  
{ eU_  
template < typename T >   struct picker_maker Qmk}smvH  
  { L`M.Htm8  
typedef picker < constant_t < T >   > result; ba-J-G@YW  
} ; 0gEtEH+  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > 8<VO>WA>E  
  { L:(>ON  
typedef picker < T > result; E(;V.=I  
} ; 1gTW*vLM\  
r[TTG0|  
下面总的结构就有了: 2K Um(B.I  
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。 ia!b0*<   
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。 Imi#$bF6  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 @4'bI)  
至此链式操作完美实现。 yz CQ  
6^oQ8unmS  
XU3v#Du  
七. 问题3 J*lKXFq7  
如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。 *,UD&N_)*6  
GomTec9.  
template < typename T1, typename T2 > QX'EMyK$  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const hSO(s  
  { *7ggw[~  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); a*pwVn  
} G9/5KW}-  
3y9K'  
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: h|MTE~   
lDQ'  
template < typename T1, typename T2 > Zw)*+> +FV  
struct result_2 Z]1=nSv  
  { eu]t.Co[X  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; Nf#8V|  
} ; P?y3YxS  
D};zPf@!p  
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? 7^fpbrj  
这个差事就留给了holder自己。 C{i9~80n  
    gm-I)z!tz  
vSt7&ec  
template < int Order > DRBRs-D  
class holder; +0,{gDd+  
template <> u]B15mT?  
class holder < 1 > =*AAXNs@3  
  { y}fF<qih'>  
public : yN0!uzdW*  
template < typename T > ,<^7~d{{3m  
  struct result_1 UogkQ& B  
  { c\n&Z'vK  
  typedef T & result; V>{G$(v$  
} ; \8~P3M":c  
template < typename T1, typename T2 > H9x,C/r,  
  struct result_2 "71,vUW  
  { w/L^w50pt  
  typedef T1 & result; |r]f2Mrm  
} ; fjE  
template < typename T > O:=%{/6&D  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const n9;z=   
  { p m4g),s  
  return (T & )r; v{N4*P.0T  
} $Vi[195]2  
template < typename T1, typename T2 > T,Bu5:@#  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const JH%^FF2  
  { [|=#~(yYQ  
  return (T1 & )r1; ,s%1#cbR  
} Y7vTseq  
} ; Nn"[GB  
IZ$7'Mo86  
template <> kHO2&"6  
class holder < 2 > "5KJ /7q!  
  { g1je':  
public :  t8 "*j t  
template < typename T > +s*OZ6i [  
  struct result_1 %TY;}V59b  
  { M  `QYrH  
  typedef T & result; cB;:}Q08#  
} ; 4@K9%  
template < typename T1, typename T2 > 6I$laHx?  
  struct result_2 LP{{PT.&X  
  { aUdbN&G  
  typedef T2 & result; \(nb >K  
} ; -/#VD&MJO=  
template < typename T > P9Gjsu #  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const &B^zu+J  
  { yqy5i{Y  
  return (T & )r; )yV|vn  
} 19Cs 3B\4  
template < typename T1, typename T2 > <Rs#y:  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const }~?B>vZS  
  { u,zA^%   
  return (T2 & )r2; x>>#<hOz[  
} [j6EzMN  
} ; x[mxp/ /P  
I9! eL4e  
K3jPTAw=#  
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> >。 c+6/@y  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: WjyuaAWY  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: E%eTjvvxus  
[79 eq=  
return l(i, j) = r(i, j); (,5oqU9s@  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) O'6zV"<P  
=!axQ[)A  
  return ( int & )i; thoAEG80  
  return ( int & )j; ")/TbT Vu  
最后执行i = j; hX-([o  
可见,参数被正确的选择了。 vv2N;/;I  
y_^w|  
^i"C%8  
9,?\hBEu  
Lx{bR=  
八. 中期总结 KGMX >t'  
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: `y&d  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 t/;@~jfr@  
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.ap+dFa  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor j@kL`Q\&I  
/`M> 3q[  
hEO#uAR^Z  
h'i8o>7  
W\(u1>lj  
+3HukoR(  
九. 简化 4?#0fK  
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。 u!k]Q#2ZR  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 <b-BJ2],k  
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: xwjim7# _:  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 1E(~x;*)  
  +-*/&|^等 N30w^W&  
2. 返回引用。 %+WIv+ <  
  =,各种复合赋值等 'Zq$ W]i  
3. 返回固定类型。 j3Ng] @N  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) r52X}Y  
4. 原样返回。 '~dE0ohWb  
  operator, K3eYeXV  
5. 返回解引用的类型。 w#?@ulr]d  
  operator*(单目) 8q)wT0A~  
6. 返回地址。 4Xna}7  
  operator&(单目) <OKzb3e  
7. 下表访问返回类型。 x+kP,v  
  operator[] :<-,[(@bR  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 CYr2~0<g  
  operator<<和operator>> G1; .\i  
S(7_\8 h  
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。 DzZ)a E  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: tEz6B}  
P;&rh U^[  
template < typename Left > <Tq&Va_w  
struct value_return jzuOs,:R  
  { /PP\L](  
template < typename T > Rp~#zt9:  
  struct result_1 =1dU~B:Lm  
  { OSQt:58K  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; 5K1WfdBX7)  
} ; %5X}4k!p  
go, Hfb  
template < typename T1, typename T2 > N4 O'{  
  struct result_2 rm7$i9DH2  
  { &&iZ?JteZ  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; 8\Y/?$on  
} ; xy@1E;  
} ; IAr  
HaP0;9q  
eqt+EiH   
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait e*O-LI2O  
3Lxk7D>0c  
下面我们来剥离functor中的operator() +39Vxe:Oy  
首先operator里面的代码全是下面的形式: -Yaw>$nJ  
x+V;UD=mH  
return l(t) op r(t) a:C'N4K  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) >*xa\ve  
return op l(t) }*!7 Vrep  
return op l(t1, t2) 5xZ*U  
return l(t) op u$%>/cv  
return l(t1, t2) op ,`7;S,f  
return l(t)[r(t)] `aFy2x`3  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] <1(:W[M  
j@c fR  
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: M@a?j<7P,m  
单目: return f(l(t), r(t)); zu<8%  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); lYlU8l5>  
双目: return f(l(t)); stnyJ9  
return f(l(t1, t2)); lO/<xSjNd  
下面就是f的实现,以operator/为例 20hF2V  
h&7]Bp  
struct meta_divide `{g8A P3  
  { ^}XKhn.S'  
template < typename T1, typename T2 > AL.zF\?  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) /o =V (  
  { K\ww,S  
  return t1 / t2; 2Wlk]  
} {~g(WxE  
} ; kl.)A-6V  
+):t6oX|  
这个工作可以让宏来做: +"Pt?k  
RU!j"T 5  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ G"CV S@  
template < typename T1, typename T2 > \ K 7)1wiEj  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; 0G/VbS  
以后可以直接用 _(J7^rN  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) {mPalo A  
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 }?,Gn]]  
(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 At;?4  
Cc:4n1|]>  
/^~3Ib8Fw+  
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 lAsDdxB`  
,63hO.4M  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > t&UPU&tY  
class unary_op : public Rettype /#Y)nyE  
  { M.K-)r,  
    Left l; 73/kyu-0%  
public : s)$N&0\  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} -Iz&/u*}f  
EAQg4N:D7L  
template < typename T > nG;wQvc  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const LOyL:~$  
      { xq:.|{HUk  
      return FuncType::execute(l(t)); s8| =1{  
    } so|5HR|  
;dl>  
    template < typename T1, typename T2 > @ViJJ\  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const \oF79   
      {  ^o+}3=  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); LTu cs }  
    } .s 31D%N  
} ; aG7QLCL  
%iWup:  
-UaUFJa8K&  
同样还可以申明一个binary_op )SZt If  
- |mWi  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > !|`G<WD  
class binary_op : public Rettype ]trVlmZXH}  
  { ReOp,A/y  
    Left l; 2= X2M  
Right r; -ea>}S  
public : 8P r H"pI  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} @ NGK2J  
0uzm@'^  
template < typename T > Ec| Gom?  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const q10gKVJum  
      { V,bfD3S3  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); THirh6  
    } b:.aZ7+4  
&eV& +j  
    template < typename T1, typename T2 > W)jO 4,eO  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const Ktg{-Xl  
      { 9I8{2]  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); >N>WOLbb7(  
    } 9l2,:EQ*  
} ; M:|Z3p K  
H8~<;6W  
J#B% #X  
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 {S(d5o8  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 E4RvVfA0F  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) C.V")D=  
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。 [-!   
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! I_@\O!<y}  
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。。。 4g]Er<-P  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 ?Y2ZqI  
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) ~vnG^y>%  
下面是修改过的unary_op +MPM^m  
m "\jEfjO  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > b7g\wnV8z  
class unary_op DGr{x}Kq  
  { mD-qJ6AM  
Left l; %3scz)4$  
  ^'i(@{{o\  
public : egboLqn  
zu&5[XL  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} k|Vq-w  
Zh`lC1l'  
template < typename T > ~\`lbGJ7?  
  struct result_1 !s#25}9zX5  
  { qd"1KzQWO  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; Z`nHpmNM  
} ; 5R}Qp<D[^  
-4`Wkkhu  
template < typename T1, typename T2 > VO3&!uOd  
  struct result_2 kA?a}   
  { Yu-e |:  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; #+HLb  
} ; ZB GLwe  
Xn-GSW3{  
template < typename T1, typename T2 > \y^Od7F  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const F+Rtoq|  
  { 8*3o 9$Pj  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); pDb5t>  
} 'gk.J  
B PTQm4TN  
template < typename T > e>~g!S}G  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const b{<qt})  
  { q}>1Rr|U`  
  return OpClass::execute(lt(t)); ?D-1xnxep  
} y0cHs|8  
;NH 5 L,  
} ; 9Y!N\-x`  
/ pzdX%7  
S-{[3$  
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 c^vP d]Ed  
好啦,现在才真正完美了。 /e :V44  
现在在picker里面就可以这么添加了: >f#P(  
w~a^r]lPW  
template < typename Right > PVHJIB  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const *LpEH,J  
  { )z-)S  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); zvV<0 Z  
} CI"7* z_  
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。 "OF4#a17  
!s pp*Q)#\  
Ig75bZz   
occ^bq  
T%~w~stW  
十. bind 01N "  
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 naP?|/  
先来分析一下一段例子 CY#|VE M  
/ylO["<Q  
1ael{b!  
int foo( int x, int y) { return x - y;} rF:C({y  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 z(2pl}  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 <+UEM~)  
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。 bh|M]*Pq  
我们来写个简单的。 s.I%[kada  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: >(mp$#+w  
对于函数对象类的版本: WZO8|hY  
q`z/ S>  
template < typename Func > V(_OyxeC{2  
struct functor_trait `s5<PCq  
  { X.hU23w  
typedef typename Func::result_type result_type; iSu7K&X9q  
} ; w>Iw&US  
对于无参数函数的版本: W1'F)5(?7  
uKc x$  
template < typename Ret > IvGQ7 VLr  
struct functor_trait < Ret ( * )() > "s!!\/^9C  
  { 52?zBl`|  
typedef Ret result_type; 1=(jpy  
} ; c*2 U'A  
对于单参数函数的版本: n% zW6}  
OE' ?3S  
template < typename Ret, typename V1 > }U3+xl6g  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > {T4F0fu[eR  
  { O 4zD >O  
typedef Ret result_type; zaWy7@?  
} ; Klfg:q:j+b  
对于双参数函数的版本: VuA7rIF$66  
k7JE{(Ok  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > 0$)s? \  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > EdFCaW}""  
  { >KHR;W03  
typedef Ret result_type; gY\X?  
} ; abiZ"?(  
等等。。。 P^V,"B8t  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy ;6S,|rC ]  
XN9s!5A<L)  
template < typename Func > Y~\71QE>  
struct func_return su;u_rc,  
  { R<. <wQ4I  
template < typename T > ~hK7(K  
  struct result_1 F. 5'5%  
  { Z(DCR/U=(>  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; d: D`rpcC  
} ; 9A_{*E(wd  
S3#NGBZ/  
template < typename T1, typename T2 > B1<:nl  
  struct result_2 D.d(D:  
  { ZrY #B8  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; p}q27<O*/  
} ; D![42H+-Qd  
} ; !5,>[^y3  
|^fubQs;2  
<xM$^r)  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 DfYOGs]@  
3ARvSz@5  
template < typename Func, typename aPicker > Gk_%WY*  
class binder_1 Z] ?Tx2|7  
  { N(i%Oxp1  
Func fn; .Zo%6[X  
aPicker pk; \:]  
public : "Tw4'AY'P  
EmrUzaGD  
template < typename T > _)|_KQQu  
  struct result_1 BGM5pc (ei  
  { .*XELP=BT  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; EUBJnf:q  
} ; CTawXHM  
Q{%2Npvq  
template < typename T1, typename T2 > dRw O t  
  struct result_2 @z $,KUH  
  { GX2aV6}  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; 48%-lkol)  
} ; o95)-Wb  
i%BrnjX  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} cr GFU?8  
 1B}q?8n  
template < typename T > 6,C2PR_+  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const xPBSJhla  
  { (al.7VA;9  
  return fn(pk(t)); $+(Df|)  
} Mdk(FG(  
template < typename T1, typename T2 > <Q57}[$*)  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const M)v\7a  
  { ++O L&n  
  return fn(pk(t1, t2)); OJ#eh w<  
} j,<3[  
} ; W,sU5sjA  
D5]AL5=Xt2  
-64@}Ts*?  
一目了然不是么? /<[S> ;!kr  
最后实现bind &6]+a4  
'?| (QU:)F  
?:StFlie  
template < typename Func, typename aPicker > +_^Rxx!XA  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) 0e./yPTT  
  { 2_S%vA<L  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); 2MT_5j5[N  
} 05sWN0  
Z_b^K^4  
2个以上参数的bind可以同理实现。 1XfH,6\8i  
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。 {u!Q=D$3  
L'i0|_  
十一. phoenix eAqSY s!1  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: E} Ir<\  
X;2I' Kg  
for_each(v.begin(), v.end(), Za,MzKd=  
( @8keLrp  
do_ g%C!)UbT  
[ K4T#8K]aZF  
  cout << _1 <<   " , " $}&r.=J".  
] cnJL*{H<2  
.while_( -- _1), S8=Am7D]1  
cout << var( " \n " ) $ghAC  
) V[9#+l~#  
); * SAYli+@  
bx!uHL=  
是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧: 4Vv~  
首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor u_kcuN\Sq  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 ceiUpWMu,  
那么我们就照着这个思路来实现吧: kXj rc  
T >pz/7gb  
[cJQ"G '  
template < typename Cond, typename Actor > )gX7qQ  
class do_while CMQlxX?  
  { bxxazsj^  
Cond cd; | aAu 4   
Actor act; :ik$@5wp  
public :  (~59}lu~  
template < typename T > aJ!(c}N~97  
  struct result_1 Drn{ucIs  
  { #sHA!@ |  
  typedef int result_type; "o| f  
} ; |)%]MK$;  
#=}dv8  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} / 7i>0J]  
7z.(pg=  
template < typename T > ;Avz%2#c`  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 3Jt7IM!9[  
  { os :/-A_m  
  do ]^f7s36  
    { 8|-j]   
  act(t); bHJKX>@{  
  } M-#OPj*  
  while (cd(t)); Lg;b17  
  return   0 ; YN=dLr([<  
} [>P9_zID  
} ; $A4rdhvd  
jb~W(8cj  
tEU}?k+:j)  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). NZu\ Ae  
代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。 `&3hfiI}  
其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。 For`rfR  
因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。 |E& F e8  
下面就是产生这个functor的类: @Feusprs  
I "8:IF  
b 8vyJb,K  
template < typename Actor > YsX&]4vzm  
class do_while_actor 2yB@)?V/  
  { 5hhiP2q  
Actor act; /*V:Lh  
public : p"xti+2,  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} o {W4@:Ib  
R*"31&3le4  
template < typename Cond > Qkk3>{I  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ;  +*W9*gl  
} ; uTWij4)a  
y v$@i A  
|8QXjzH  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 <yoCW?#  
最后,是那个do_ FW~{io]n  
.Mn_T*F  
z~O#0Q !  
class do_while_invoker v?s]up @@h  
  { t K $r_*  
public : N5ph70#y3  
template < typename Actor > 3SI~?&HU!/  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const "7> o"FQ  
  { .5S< G)Ja  
  return do_while_actor < Actor > (act); rE&` G[(b  
} T<jo@z1UL  
} do_; D.!ay>o0#  
5B|&+7dCw  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? P!6 v0ezN  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 G{ |0}  
最后来说说怎么处理break和continue *A^j>lV  
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。 S= NGJ 0  
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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