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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda fWF!%|L  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 %?8.UW\m  
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, vy>(?[  
h96<9L  
Qkw_9  
_p9 _Pg8  
  class filler q 1u_r  
  { >N}+O<Fc  
public : <xH! Yskc  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} s9fEx -!y  
} ; C/ ]Bx  
;$qc@)Uwp  
?}u][akM  
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: [d>2F  
{e0aH `me  
!thFayq  
'kg~#cf/+  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); U2\k7I  
H;Gs0Qi;  
2_Cp}Pj  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 Lg2PP#r  
y\dx \  
&hZ6CV{  
zhyf}Ta'  
二. 战前分析 2j1HN  
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。 ~i>'3j0@k  
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 |]-~yYqP3  
eQqCRXx  
|t#s h  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); &rc r>-  
  /* --------------------------------------------- */ 87KSV"IU8  
vector < int *> vp( 10 ); +]hc!s8  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); X [?E{[@Z  
/* --------------------------------------------- */ zNEN[  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); t!>0^['g4  
/* --------------------------------------------- */ qi8AK(v  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); ogya~/  
  /* --------------------------------------------- */ N2u4MI2  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); $ylxl"Y  
/* --------------------------------------------- */ +hlR  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); 4(,X. GVY/  
>F/E,U ]  
n~i^+pD@  
Ku3NE-)  
看了之后,我们可以思考一些问题: 7CX5pRNL  
1._1, _2是什么? a@?ebCE  
显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。 ma`sv<f4-!  
2._1 = 1是在做什么? _~*ba+{  
既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。 7&V3f=aj6  
Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。 OSC_-[b-  
ye| 2gH  
=Prz|   
三. 动工 E6-~  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: &G3$q,`H  
GB6(WAmr  
+>% AG&Pc  
'sk M$jr  
template < typename T > z34+1d  
class assignment Z_T~2t  
  { *r6v9  
T value; a3He-76  
public : Q"oJhxS  
assignment( const T & v) : value(v) {} %r:4'$E7|  
template < typename T2 > KkR.p,/  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } Lk-h AN{[  
} ; ;N _ %O  
9HlM0qE5b  
wFBSux$  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 4@M}5WJ7  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment B{V(g"dM  
%XXjQ5p  
aZ ta%3`)  
a6/ETQ  
  class holder l@@ qpaH  
  { )LBbA  
public : L|A1bxt  
template < typename T > q+XU Cnv  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const MLmv+  
  { F@ZB6~T~.  
  return assignment < T > (t); of`WP  
} 6(q8y(.`  
} ; yv> 6u7  
]:4\ rBR3  
g{m~TVm'  
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: X(C=O?A  
8BnsYy)j  
  static holder _1; YsRq.9Mr  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 A5G@u}YS5  
)/bv@Am  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); Ek '% % %  
而不用手动写一个函数对象。 )Qo^Mz  
}9+Vf'u|l  
Mo4igP  
mDA1$fj"  
四. 问题分析 pq]>Ep  
虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。 m2F+ 6G  
1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。 2o0WS~}5  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 S Fqq(K2u  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 9['>$ON  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 1Msc:7:L  
2j[; M-3  
五. 问题1:一致性 2(Nf$?U @0  
首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?| ;^8X(R  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 ,B,0o*qc{K  
=%;TVJk*a  
struct holder }y%mG&KSz  
  { XBTjb  
  // _+&/P&  
  template < typename T > \Iz-<:gA'  
T &   operator ()( const T & r) const F=;nWQ&  
  { DM{Z#b]  
  return (T & )r; t y%Hrw  
} 7t6TB*H  
} ; H*&!$s.  
}wGy#!CSza  
这样的话assignment也必须相应改动: ESkhCDU  
[iN\R+:  
template < typename Left, typename Right > kg$w<C@#"  
class assignment vVbS 4_  
  { er>@- F7w  
Left l; +3-f$/po  
Right r; FF30 VlJ  
public : |<LW(,|A  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} U{3Pk0rZ  
template < typename T2 > f5#VU7=1F2  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } %){)/~e&  
} ; t\-;n:p-  
sTECNY=l  
同时,holder的operator=也需要改动: EB5 ^eNdL  
(gUxS.zU  
template < typename T > oX6()FR  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const lZD"7om  
  { C)ebZ3  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); PtOYlZTe?  
} 9Ljd or  
-p20UP 1I  
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。 RG`eNRTQ%  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 ?#u_x4==e  
xx[l#+:c  
return l(rhs) = r; bm(.(0MI  
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。 }[By N).  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: p+:MZP -%(  
o@r~KFIe  
template < typename Tp > h.aXW]]}(P  
class constant_t r59BBW)M  
  { U5H5QW+  
  const Tp t; qmbhx9V   
public : oMF[<Xf  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} +J:wAmY4  
template < typename T > z;EDyd,O>  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const TiSV`V q  
  { ob7hNo#  
  return t; HJOoCf  
} S~.%G)R  
} ; :ZU-Vi.b  
tL S$D-  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 gnZc`)z  
下面就可以修改holder的operator=了 #80r?,q  
A{\!nq_~N  
template < typename T > UAtdRVi]M  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const r-c1_ [Q#  
  { ZG_iF#  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); r%` |kN  
} nbU?:=P  
>2LlBLQ  
同时也要修改assignment的operator() 4Kn)5>  
:&$ WWv  
template < typename T2 > wRQMuFGY  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } VJ|8 0?4h  
现在代码看起来就很一致了。 M7\KiQd  
a |0f B4G  
六. 问题2:链式操作 \.{ZgL5"  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 b@)nB  
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。 #e$vv!&}  
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。 Y q-7!  
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。 )F%zT[Auph  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct !+ ??3-q  
vN`JP`IBx  
template < typename T > $ Q*^c"&  
struct result_1 4XArpKA  
  { u$y5?n|  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; lgh+\pj  
} ; p(S {k]ZL@  
ci{WyIh  
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: xU$15|ny  
"$N 4S9U  
template < typename T > ug9]^p/)^  
struct   ref &,iPI2`O A  
  { EL1*@  
typedef T & reference; B3V+/o6  
} ; *^.OqbO[U  
template < typename T > fZrB!\Q  
struct   ref < T &> 5Q@4@b{C  
  { Ia*T*q Ju  
typedef T & reference; -v?)E S  
} ; ^uWj#  
n.xOu`gj  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: t$b{zv9C  
OT}^dPQe  
template < typename T > +&8'@v$  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const 1Et{lrgh f  
  { Xa/]} B  
  return l(t) = r(t); 6YYDp&nqEj  
} YC d  
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。 !_j6\r=  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 {A8w~3F  
<5sP%Fs)  
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 3Vb/Mn!k  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: Ky6 d{|H  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 -owap-Va  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 qre(3,VE5  
最后的布局是: ;&]oV`Ib  
                Add *Au[{sR  
              /   \ rd4mAX6@  
            Divide   5 a #Pr)H  
            /   \ gL6.,4q+1  
          _1     3 hC...tk  
似乎一切都解决了?不。 .*g^ i`  
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。 RWINdJZ  
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。 WO"<s{v  
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: E sx`UG|  
L$ ZZ]?7j  
template < typename Right > 8Hh= Sp^  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const )dZ1$MC[  
Right & rt) const wb/@g=` d  
  { J2Z? }5>  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); }tUr V   
} p#tbN5i[{7  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 2qfKDZ9f^  
XXX指的是原来的functor的类型,picker_maker<T>是一个类型变换的trait,如果T是一个常量,那么他会返回constant_t<T>,否则返回T本身。 v!%VH?cA8  
因此如果该函数声明在assignment的内部,那么就实现了连等,如果声明在的dereference(解引用)的内部,就允许(*A = B)的行为发生。 #kPsg9Y  
最后,如何把这些函数塞到各个functor的声明里边呢?当然可以用宏,但是。。。大家都知道这样不好。 =!P$[pN2  
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。 @1iH4RE*  
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? \6K1Z!*;  
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: @RFJe$%  
u13v@<HGc  
template < class Action > _$BH.I  
class picker : public Action 5WU ? Km  
  { SyCa~M!}>  
public : 95hdQ<W  
picker( const Action & act) : Action(act) {} yc3i> w`  
  // all the operator overloaded W)fh}|.5  
} ; DyPb]Udb:  
QN OA66  
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。 K{[N.dX(  
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: Q804_F F#  
Q[UYNQ0w  
template < typename Right > 8PwPI%Pb  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const 2)47$eu  
  { o&U/e\zy  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); Cy'! >  
} G.sf>.[  
3IDX3cM9  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > <;':'sW  
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。 NM&R\GI  
&xMQ  
template < typename T >   struct picker_maker \s">trXwX  
  { W#lt_2!j  
typedef picker < constant_t < T >   > result; fW8whN  
} ; rEG!A87Zz  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > EawtT  
  { PHQ99&F1  
typedef picker < T > result; 8I,/ysT:  
} ; X UcM~U-  
j`ybzG^  
下面总的结构就有了: tboc7Hor4  
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。 =y WHm  
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。 f`"@7-N  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 n`2LGc[rP  
至此链式操作完美实现。  $qyST  
f,QBj{M,  
S# sar}-I  
七. 问题3 ]O.Z4+6w  
如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。 kCZxv"Ts  
5Int,SX  
template < typename T1, typename T2 > t6a$ZN;  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const Trt1M  
  { >*S ;z+!&  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); 8/`ij?gn  
} 1OW#_4w/  
8u4FagQ,  
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: pQ yH`  
B{\qYL/~  
template < typename T1, typename T2 > @86?!0bt  
struct result_2 QPJz~;V2  
  { ^A' Bghy  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; ;J&9 l >  
} ; <A@qN95m  
.YxcXe3#  
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? '(!U5j  
这个差事就留给了holder自己。 ;iT ZzmB  
    );oE^3]f  
+N:=|u.g  
template < int Order > eL{6;.C  
class holder; 5;Q9Z1 `  
template <> (|U|>@  
class holder < 1 > dId&tTMmC  
  {  dPCn6  
public : Rg6/6/ IN  
template < typename T > J\c\Ar :  
  struct result_1 gzeTBlXg  
  { Lm"zW>v  
  typedef T & result; 2<33BBlWA  
} ; gtlyQ _V  
template < typename T1, typename T2 > ?)L X4GY  
  struct result_2 ]q CCCI`  
  { vfPIC!  
  typedef T1 & result; wH N5H  
} ; RI#o9d"x}  
template < typename T > Zia<$kAO  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const ~5sH`w~vQ  
  { c&;Xjy  
  return (T & )r; [ %:%C]4  
} XL!^tMk  
template < typename T1, typename T2 > pCt0[R;?  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const Z2^B.r#  
  { `=JGlN7  
  return (T1 & )r1; Ch,%xs.)G  
} 8lfKlXR78  
} ; 2(iv+<t  
u RPvo}!=1  
template <> %% A==_b  
class holder < 2 > *e}1KcJ  
  { -G@:uxB  
public : jpRC6b?  
template < typename T > 6qH^&O][  
  struct result_1 d gRTV<vM  
  { o=ULo &9  
  typedef T & result; 3?:?dy(3z  
} ; <`WtP+`  
template < typename T1, typename T2 > #8;#)q_[u  
  struct result_2 WpPI6bd  
  { MMS#Ci=Lj  
  typedef T2 & result; U Rb  
} ; [&h%T;!Qii  
template < typename T > g&`[r6B  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const AAPfU_: ^  
  { 2"C,u V@F!  
  return (T & )r; /Vy,6:$H3  
} &L`yX/N2  
template < typename T1, typename T2 > WSV[)-=:  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const `;H3['~$  
  { iyr'9BA  
  return (T2 & )r2; [y(AdZ0*  
} s ad[(|  
} ; :Co+haW  
 3JcI}w  
$1b x\  
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> >。 ->Bx>Y  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: =]<JkWSk  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: L$4nbOu\~  
\bzT=^Z;2  
return l(i, j) = r(i, j); }Asp=<kCc  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) 5B,HJax  
[>wvVv  
  return ( int & )i; "R9^X3;  
  return ( int & )j; {u_2L_  
最后执行i = j; 19# A7  
可见,参数被正确的选择了。 XbMAcgS  
8@J5tFJ&%  
5_~QS  
9d1 G u"  
7UA|G2Zr  
八. 中期总结 j3yz"-53e  
目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事: ZK8I f?SD  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 Cv;\cI"&  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 ga+Z6|t  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor w\2yippI  
qk=0ovUzg  
%eDJ]\*^X  
K}1eQS&$a  
Sw^-@w=!U5  
]`GDZw`  
九. 简化 *, RxOz2=  
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。 **L3T3$)  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 8w]>SEGFs  
首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种: g{%2*{;i  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 _rjLCvv-  
  +-*/&|^等 r]'Q5l4j6"  
2. 返回引用。 I!uGI  
  =,各种复合赋值等 1?5UVv_F  
3. 返回固定类型。 1l`$.k  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) q26%Z)'nf  
4. 原样返回。 xFy%&SKHg  
  operator, 08JVX'X-mr  
5. 返回解引用的类型。 @!zT+W&  
  operator*(单目) cA]Ch>]A%  
6. 返回地址。 >( :b\*C  
  operator&(单目) qc6eqE  
7. 下表访问返回类型。 EU@XLm6  
  operator[] 2W]y9)<c  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 qtLXdSc  
  operator<<和operator>> jYi{[* *  
iJD_ qhd7  
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。 6*r3T:u3  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: Q($aN-   
2lm{:tS  
template < typename Left > *N|s+  
struct value_return y/}ENUGR  
  { a{%]X(';  
template < typename T > oHI/tS4 _  
  struct result_1 sB>ZN3ptH^  
  { YMEI J}  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; ,H+LE$=  
} ; &}/h[v_#'  
oy!Dm4F  
template < typename T1, typename T2 > ZFsJeF'"  
  struct result_2 A7X-),D  
  { |~I-  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; A}cGag+sp  
} ; |L"!^Y#=D  
} ; byUz  
qn4jy6  
<dA1n:3o  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait 7 /$s!pV  
A"8"e*  
下面我们来剥离functor中的operator() rt7]~W-  
首先operator里面的代码全是下面的形式: P Zc{wbjp&  
>HH49 cCo  
return l(t) op r(t) 1S26Y|L)  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) SWGD(]}uz  
return op l(t) %: .{?FB_  
return op l(t1, t2) Oor&1  
return l(t) op t%f6P  
return l(t1, t2) op wWNHZ v&  
return l(t)[r(t)] |,wp@)e6h  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] vHz]-Q-|9  
m+m,0Ey5H  
很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式: A/4HR]  
单目: return f(l(t), r(t)); )|@ H#kv?  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); [# '38  
双目: return f(l(t)); 0u'qu2mV  
return f(l(t1, t2)); +Eh^j3W  
下面就是f的实现,以operator/为例 [Nn ?:5"  
@Ja8~5:  
struct meta_divide VY9|8g/  
  { Aj;F$(su  
template < typename T1, typename T2 > G`HL^/Z*  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) IO\ >U(:vx  
  { W l+[{#  
  return t1 / t2; VYZkHjj)2i  
} #+- /0{HT  
} ; Aey*n=V4#F  
G} &{]w@  
这个工作可以让宏来做: :uD*Q/  
#*<*|AwoW|  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ AGN5=K*D  
template < typename T1, typename T2 > \ d:"]*EZ [  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; $`emP Hel  
以后可以直接用 }(r%'(.6  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) DP D%8a)?  
来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数 07_ym\N  
(ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。) 6DFF:wrm&  
.kO;9z\B  
TFWx(}1  
下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体 vNhi5EU  
s=+,F<;x.U  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > aJC,  
class unary_op : public Rettype %Hk9.1hn5  
  { HCI|6{k  
    Left l; xnW3,:0  
public : \p-3P)U  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} |@x^5Ab$T  
to1{7q  
template < typename T > >_Dq)n;%  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const D9;2w7v  
      { DJ)z~W2I*  
      return FuncType::execute(l(t)); 4X@ <PX5  
    } ?Sq?f?  
HD(4Ms  
    template < typename T1, typename T2 > 3K/32Wi  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const zw`T^N#  
      { c7[<X<yk  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); <#s=78 g.3  
    } 1 XAXokxj  
} ; Gyak?.@R  
:K ^T@F5n  
=7JvS~s  
同样还可以申明一个binary_op MqBA?7  
!TH3oLd"  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > *Op;].>E  
class binary_op : public Rettype fAu^eS%>7  
  { ^ 2"r't  
    Left l; nVF?.c  
Right r; JM-spi o  
public : cY|?iEVs)  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} pcd*K)  
cuO)cj]@e  
template < typename T > ,&$+ {3  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const WB2An7i@"{  
      { IcM99'P(  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); L7*,v5  
    } R^PPgE6!$  
)T1U!n?^x  
    template < typename T1, typename T2 > -kh O4,  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const v+ NdO$o  
      { T[}A7a6g_  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); X|}yp|  
    } /STFXR1@.u  
} ; 4!pMZ<$3  
}Km+5'G'U  
cnQ;6LtFTz  
很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮 c/Fy1Lv\  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 l,n0=Ew  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) jP?YV  
那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。 T5; zgr  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! }fps~R  
如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。 CbmT aEaP  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 b ^wL{q  
这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan) &_-,Nxsf  
下面是修改过的unary_op Y40`~  
&@tD/Jw3  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > :a M ZJm  
class unary_op *f%uc  
  { si:p98[w  
Left l; G_GV  
  %#xdD2oN  
public : tC0:w,C)  
p^|IN'lx,  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} ]Ek6EuaK  
< j}n/G]  
template < typename T > sN`2"t/s  
  struct result_1 k e'aSD  
  { e6E{l  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; +gZg7]!Z  
} ; {tUjUwhz(  
8$k`bZ  
template < typename T1, typename T2 > _l`d+ \#  
  struct result_2 UF3g]>*  
  { ~=$0=)c  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; >WfkWUb  
} ; xbbQ)sH&m  
y0!-].5UH  
template < typename T1, typename T2 > d5zv8?|X+  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const snPM&  
  { xq`mo  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); OF[y$<jM  
} MKqMH,O  
,/?7sHK-0  
template < typename T > Y>Oh]?  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const k9>2d'Q  
  { ETt7?,x@  
  return OpClass::execute(lt(t)); bXSsN\:Y@[  
} xLxXc!{J5  
=L,s6J8_'  
} ; i2. +E&3v  
%gK@ R3p  
!GB\-(  
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 > -P UY  
好啦,现在才真正完美了。 asDk@G cu  
现在在picker里面就可以这么添加了: 0GEM3~~D.?  
q"Ct=d  
template < typename Right > nitKX.t8  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const EL*OeyU1l  
  { 7ojU]ly  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); IUB#Vdx  
} >3{#S:  
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。 q1rBSlzN  
DRp h?V\  
Mnj\t3:  
9|kc$+(+6  
V*xo3hU  
十. bind Hz?C9q3BX  
既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。 g+g0iS  
先来分析一下一段例子 D8Ntzsr6  
Ll" Kxg  
>XTDN  
int foo( int x, int y) { return x - y;} ,\YlDcl':0  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 <+7]EwVcn^  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 BHmmvbM#Qm  
可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。 qDG{hvl[1r  
我们来写个简单的。 y {&"g  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: r#8t @W  
对于函数对象类的版本: %y7&~me  
.A(QqL>  
template < typename Func >  Ptt  
struct functor_trait (d9G`  
  { 54X=58Q  
typedef typename Func::result_type result_type; *$%ch=  
} ; ld*W\  
对于无参数函数的版本: h/'b(9fS  
CcGE4BB  
template < typename Ret > sBN"eHg  
struct functor_trait < Ret ( * )() > QcW6o,  
  { , %8keGhl  
typedef Ret result_type; LS"_-4I}  
} ; Ox| ?  
对于单参数函数的版本: O4)'78ATp  
}u3Q*oAGl  
template < typename Ret, typename V1 > ; 9n}P@  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > %4bGI/\/  
  { z%FBHj  
typedef Ret result_type; Z<P?P`  
} ; |M8FMH[_  
对于双参数函数的版本: ;u:A:Y4V  
L1H k[j]X|  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > Zqo  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > o\TXW qt  
  { /$EX -!ie  
typedef Ret result_type; $,b1`*  
} ; g1!ek  
等等。。。 0mt lM(  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy UFE# J  
OON]E3yy  
template < typename Func > *KMW6dg;  
struct func_return =,MX%-2  
  { 8;%F-?  
template < typename T > 1<9=J`(H  
  struct result_1 b0(bL_,  
  { `>HM<Nn-0  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; @IXvp3r  
} ; "dkDT7  
/JqNiqvh  
template < typename T1, typename T2 > >'eY/>n{  
  struct result_2 0Z.X;1=  
  { MH0xD  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; O:% ,.??<%  
} ; q0m> NA   
} ; b] EC+.  
{)CN.z:O  
T{CCZ"Fv  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 9Sb[5_Q  
e) \PW1b  
template < typename Func, typename aPicker > n<)gS7  
class binder_1 yQ [n7du  
  { bMA\_?  
Func fn; 3+<f7  
aPicker pk; r(ZMZ^  
public : cv=H6j]h |  
j7XUFA  
template < typename T > kB! iEoIBA  
  struct result_1 dED&-e#  
  { iB XS   
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; {Mv$~T|e7  
} ;  LBIsj}e  
Ya*<me>`  
template < typename T1, typename T2 > r%uka5@  
  struct result_2 V* I2  
  { )N'-A p$g  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; ev4f9Fhu  
} ; XU*4MU^'  
` it<\r[=  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} w(N$$  
"\~d!"n|2  
template < typename T > 8XG|K`'u  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ;CtTdr  
  { 1$S`>M%a  
  return fn(pk(t)); 2v\<MrL  
} lD-HQd  
template < typename T1, typename T2 > sK/Z 'h{|  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const VkD}gJY  
  { Q`zW[Y&]  
  return fn(pk(t1, t2)); =K;M\_k%y  
} (7 O?NS  
} ; 2[X\*"MQ2  
G_E \p%L>]  
"nA~/t=  
一目了然不是么? 8dUP_t~d#q  
最后实现bind OnND(YiX  
4XNdsb  
CQns:.`$`  
template < typename Func, typename aPicker > T(z/Jm3  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) ..fbRt  
  { Vpe\Okt:  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); %0_}usrsk  
} #JYH5:*  
?m\? #  
2个以上参数的bind可以同理实现。 K 9tr Iy$v  
另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。 -%ftPfm  
F T$x#>  
十一. phoenix 0x2[*pJ|IW  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: 1EHL8@.M  
7?p>v34A  
for_each(v.begin(), v.end(), Vv_lBYV  
(  V$fn$=  
do_ s?7"iE  
[ `9& ~fWu  
  cout << _1 <<   " , " y[DS$>E  
] oC~+K@S  
.while_( -- _1), VT2f\d[Q  
cout << var( " \n " ) mIW/x/I  
) pC/13|I  
); aXgngw q  
7U2?in}?Qi  
是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧: / _! Ed]  
首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor +lhnc{;WJv  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 /2x@Z>  
那么我们就照着这个思路来实现吧: y7T<Auue`  
NI85|*h  
:I(d-,C  
template < typename Cond, typename Actor > sEHA?UP$<F  
class do_while t8f:?  
  { >9Z7l63+}  
Cond cd; zI$'D|A  
Actor act; YZZog6%  
public : jL0=a.;  
template < typename T > eZ|_wB'r  
  struct result_1 lQqP4-E?  
  { 6B!v;93U  
  typedef int result_type; & R,QJ4L  
} ; 6$&%z Eh  
-u^f;4|u  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} OV/ &'rC  
H+5S )r  
template < typename T > 4O7 {a  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ?>DwNz^.!  
  { W.^R/s8O%5  
  do [e7nW9\l  
    { PM3fJhx  
  act(t); o]aMhSol  
  } jGEmf<q&u  
  while (cd(t)); |F49<7XB[~  
  return   0 ; fS]Z`U"  
} /kV5~i<1S  
} ; U"535<mR  
,!QtViA7  
xm0(U0 >  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). ~Z}DN*S  
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。 I_is3y0  
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。 q"u,r6ED  
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。 7`SrqI&  
下面就是产生这个functor的类: c!a1@G  
_Jn@+NoO  
fF^A9{{BS  
template < typename Actor > XBm ^7'  
class do_while_actor C1x(4&h  
  { kZ'wXtBYe  
Actor act; S\sy] 1*?$  
public : <_yy0G  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} scPvuHzl  
!X\aZ{}Q  
template < typename Cond > kd OIL2T  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; N>IkK*v  
} ; BeFXC5-qat  
sMcN[r  
U nS|""  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 tja7y"(]  
最后,是那个do_ bO+ e?&vQ%  
LY2QKjgP  
W?gelu]  
class do_while_invoker lz4M)pL^  
  { #ds@!u+&  
public : 7 b 8pWM  
template < typename Actor > M%2w[<-8c  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const co*XW  
  { j/uzsu+  
  return do_while_actor < Actor > (act); a*qc  
} i2!0bY  
} do_; GpCjoNcW{  
.RPh#FI6J  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? .$xTX'  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 A5~OHmeK  
最后来说说怎么处理break和continue nTHCb>,vM  
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。 LZ8xh  
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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