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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda o"#TZB+k  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 K6v $#{$6  
在C++中,STL的很多算法都要求使用者提供一个函数对象。例如for_each函数,会要求用户提供一个表明“行为”的函数对象。以vector<bool>为例,如果想使用for_each对其中的各元素全部赋值为true,一般需要这么一个函数对象, inPE/Ux  
wD6!#t k  
|O(-CDQe  
t1w2u.]  
  class filler yS)- &t!;  
  { w}j6 .r  
public : kOAY@a  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} UXwB$@8  
} ; B)rr7B  
UW hn1N  
,rZn`9  
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: 5:%..e`T  
hqs$yb  
sq~+1(X  
}KA-t}8  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); T)(e!Xz  
"*w)puD  
j,=*WG  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 ?""\  
M'umoZmW0  
QJ#u[hsMFp  
tE]5@b,R  
二. 战前分析 uNe}"hs  
首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。 Nmp>UE,7[  
开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码 -@ZzG uS(  
\5'O.*pr  
%j *k  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); 8 "_Bq  
  /* --------------------------------------------- */ @ /UOSU  
vector < int *> vp( 10 ); h4aygc  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); g\o{}Q%X  
/* --------------------------------------------- */ .-SF$U_P*a  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); 4= Tpi`  
/* --------------------------------------------- */ .pM &jni Y  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); Z 7s;F}=  
  /* --------------------------------------------- */ -9OMn}w/*  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); (Qk&g"I  
/* --------------------------------------------- */ [,O`MU  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); Fn86E dFM  
d7"U WY^  
Ecxj9h,S  
{sC@N![  
看了之后,我们可以思考一些问题: )L |tn  
1._1, _2是什么? bZ>&QM  
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。 YH[XRUa  
2._1 = 1是在做什么? H]_WFiW-9  
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。 Nush`?]J"_  
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。 cQT1Xi  
+_qh)HX  
ytjK++(T5  
三. 动工 `'p`PyMt`  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: (2z%U  
m|]j'g?{}(  
>ik1]!j]Lv  
]3L@$`ys  
template < typename T > J3;Tm~KJ_  
class assignment h/I@_?k+  
  { I*D<J$ 9N  
T value; v%lv8Lar'  
public : $sEB'>:  
assignment( const T & v) : value(v) {} #P(l2(  
template < typename T2 > +D :83h{  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } 99^AT*ByY  
} ; -a  *NbH  
w`L~#yu  
W|ReLM\  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 pC*BA<?Rg  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment ^ED"rMI  
dh&W;zs  
2m_'z  
Ovv ny$  
  class holder `Kh]x9Z  
  { %_R$K#T^,  
public : *(k%MTG  
template < typename T > y7/PDB\he  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const }0QN[$H!  
  { BwC<rOU  
  return assignment < T > (t); bxAsV/j  
} ZA0i)(j*Mn  
} ; aH%ZetLNJ  
E;6~R M:  
!:(C"}5wM  
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: np\st7&f6  
dCE\^q[{  
  static holder _1; nO~b=qO  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 dM Y 0K  
%c]nWR+/  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); 8;TAb.r  
而不用手动写一个函数对象。 t)9]<pN%  
[s~JceUyX  
*4t-e0]j@w  
wW-Ab  
四. 问题分析 q(IZJGb  
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。 :$=|7v  
1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。 rFo\+//  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 }sv!=^}BY3  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 ejVdxVr\7  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 5MxH)~VQoM  
WSQ[.C  
五. 问题1:一致性 {O)YwT$`  
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?| MY!q%  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 \yNQQ$B  
lW p~t  
struct holder wX ,h< \7  
  { Y+g,pX  
  // .(|+oHg<  
  template < typename T > AH^e]<2-  
T &   operator ()( const T & r) const dIk' pA^d  
  { B/mYoK  
  return (T & )r; :G-1YA  
} F;u7A]H^  
} ; F?z<xL@  
s2%V4yy%  
这样的话assignment也必须相应改动: |zq4*  5  
Bz+.Qa+  
template < typename Left, typename Right > 2{-!E ^g  
class assignment p%F8'2)}  
  { 4U?<vby  
Left l; U/Wrh($ #4  
Right r; i'HPRY  
public : b6"}"bG  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} F.<L> G7{1  
template < typename T2 > bpW!iY/q3  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } 7:>sc]Z  
} ; pz 7H To;p  
I5qM.@%zB  
同时,holder的operator=也需要改动: Pt)S;6j   
~wOTjz  
template < typename T > %:3'4;jh%  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const ?6f7ld5  
  { 9@n diu[  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); |jT2W  
} %x2 uP9  
C/G]v*MBQ  
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。 aG(hs J)  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 f2yq8/J8.  
9_ZBV{   
return l(rhs) = r; llq*T"7  
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。 ,}0$Tv\1  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: #{$1z;i?f  
sw$2d  
template < typename Tp > fG&=Ogy  
class constant_t jY/ARBC}H  
  { URA0ey`  
  const Tp t; ! Z;T-3^.  
public : U\jb"  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} #op:/j  
template < typename T > fN)x#?  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const o@W_ai_  
  { {~N3D4n^  
  return t; Hz@h0+h  
} fW(/Loh  
} ; *KJB>W%@uM  
E9+HS  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 pYo=oI  
下面就可以修改holder的operator=了 KVR~jF%  
<sX VW  
template < typename T > K]/Od  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const h?Nek+1'  
  { *%!M4&  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); \\:|Odd  
} &nY;=Hv`WY  
r\2vl8X~  
同时也要修改assignment的operator() 5Fbs WW2  
2q PhLCe Z  
template < typename T2 > u5Up&QE!>q  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } 2-dh;[4  
现在代码看起来就很一致了。 /=)L_  
e[1>(l}Ss  
六. 问题2:链式操作 7Xg?U'X  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 Qz,|mo+  
其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。 Wd8R u/  
事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。 Gb2L }  
比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。 4^*,jS-9g}  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct *k [J6  
&|9.}Z8U  
template < typename T > h2~4G)J  
struct result_1 9b"MQ[B4#a  
  { UDEj[12S  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; tfYB_N  
} ; _=EKXE)&}  
F~HRME; Z  
那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为: 5o)Y$>T0  
8Pmdk1 ~  
template < typename T > SZhOm  
struct   ref h Dk)Qg  
  { ^/@jwZ  
typedef T & reference; w1 `QIv  
} ; T2FE+A]n9  
template < typename T > 6C [E  
struct   ref < T &> *?t%0){  
  { A"uULfnk  
typedef T & reference; pOT7;-#n  
} ; ' cBBt  
CnISe^h  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: uw AwWgl  
Ps4 ZFX  
template < typename T > wN=;i#  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const S($Su7g%_  
  { 3j Z6kfj  
  return l(t) = r(t); Y32 "N[yw  
} R=]d%L8  
可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。 F;q#&  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 Kibr ]w  
Hfym30  
有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么 N&,]^>^u  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: o!c] (  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象  ?K_ '@  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 p H@]Y+W  
最后的布局是: ][&9]omB  
                Add LWfqEL -  
              /   \ Gl}Qxv#$  
            Divide   5 O|kOI?f  
            /   \ 9?<{_'  
          _1     3 aUU7{o_Z  
似乎一切都解决了?不。 3g~'5Ao  
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。 Cbm\h/PXl  
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。 `aC){&AP(  
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: . pzC5Ah  
#,d I$gY  
template < typename Right > ntVS:F  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const vBcq_sbo  
Right & rt) const 2`G OJ,$  
  { 47K1$3P  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); tDg}Ys=4K>  
} R?o$Y6}5  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 c!K]J  
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。 l{j~Q^U})  
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。 *{ {b~$  
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。 b^0}}12  
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。 v\tEVhm  
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? PwB1]p=  
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: #_93f |  
06q(aI^Ch@  
template < class Action > -G7TEq)  
class picker : public Action s$D ^>0  
  { 7*5Z  
public : Jg}K.1Hs  
picker( const Action & act) : Action(act) {} BZ!v%4^9  
  // all the operator overloaded ;!!n{l$r'  
} ; (xHf4[[u  
h:Gu`+D>W  
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。 z`UhB%-?  
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: :a ->0 l  
ngohtB^]  
template < typename Right > 2;a(8^n  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const myl+J;,]  
  { )G^ KDj"  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); ="wzq+U  
} *!s;"U  
#|&Sc_#4)  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > 1i[FY?6`dh  
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。 YG [;"QR  
#9-P%%kQ  
template < typename T >   struct picker_maker U4aU}1RKz  
  { 0Z[oKXm1p  
typedef picker < constant_t < T >   > result; ]vWKR."4  
} ; [I!6PGx  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > nD5 gP  
  { Qham^  
typedef picker < T > result; tg]x0#@s  
} ; 26&'X+n&  
l&iq5}[n&  
下面总的结构就有了: s7Ub@  
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。 n8*;lK8  
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。 "j;4 k.`h  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 h3LE>}6D  
至此链式操作完美实现。 +gtrt^:]l  
<:SZAAoIV  
\7Jg7*  
七. 问题3 35E_W>n  
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。 :8CvRO*<  
1$M@]7e+!+  
template < typename T1, typename T2 > wr[,  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const \b%kf99  
  { P"B0_EuR<T  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); ):i&`}SY  
} 8!Vl   
<Utnz)  
很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2: B2-V@06  
K+;e4_\  
template < typename T1, typename T2 > N"nd*?  
struct result_2 oD<kMK  
  { |<:vY  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; ZovW0Q)m  
} ; 4"gM<z  
B!vmQR*1  
显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢?  IiY/(N+J  
这个差事就留给了holder自己。 fQ#l3@in  
    ma"3qGy  
]IoUwgpI)  
template < int Order > emCM\|NQg&  
class holder; ek#O3Oz  
template <> S H!  
class holder < 1 > anXc|  
  { 0g0i4IV  
public : bbrXgQ`s+w  
template < typename T > c-B cA  
  struct result_1 ^$b Y,CE  
  { WZ.@UN,  
  typedef T & result; E[/\7 v\  
} ; {phNds%  
template < typename T1, typename T2 > Ney/[3 A  
  struct result_2 j'A_'g'^  
  { z^'gx@YD*v  
  typedef T1 & result; D9 g#F f6  
} ; :]\([Q+a  
template < typename T > eEuvl`&  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const <StN%2WQ1  
  { .&DhN#EN0  
  return (T & )r; +j< p \Kn>  
} ,6-:VIHQ  
template < typename T1, typename T2 > Wk)OkIFR  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const \O2Rhz  
  { 3B84^>U<  
  return (T1 & )r1; U4d:] z  
} IZpP[hov  
} ; vEJWFoeEFm  
vX/T3WV  
template <>  C uB`CI  
class holder < 2 > #ZB~ x6i6  
  { Yt;MV)  
public : <sBbT `  
template < typename T > ML|FQ  
  struct result_1 f&Gt|  
  { }H^+A77v  
  typedef T & result; KV(Q;~8"X  
} ; =ALTUV3/q  
template < typename T1, typename T2 > bbE!qk;hEP  
  struct result_2 ?l9XAW t\  
  { D]zwl@sRX:  
  typedef T2 & result; 8X[:j&@  
} ; U/!TKic+  
template < typename T > 37s0e;aF  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const ,J+}rPe"sf  
  { 'uBu6G  
  return (T & )r; 4y|BOVl  
} $g> IyT[  
template < typename T1, typename T2 > aAD^^l#  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const ]n6#VTz*  
  { ]s<[D$ <,  
  return (T2 & )r2; t'n pG}`tE  
} -XB/lnG  
} ; A^USBv+9`  
VK m&iidU  
'=b/6@&  
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> >。 ].-1v5  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: h`^jyoF"(  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: dYJ(!V&  
y [}.yyye  
return l(i, j) = r(i, j); UtoT  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) os=e|vkB*  
Te"ioU?.  
  return ( int & )i; k\5c|Wq|g  
  return ( int & )j; h9}+l  
最后执行i = j; Hj^1or3R]  
可见,参数被正确的选择了。 ]Sf]J4eQ  
-t!~%_WCv  
'jWr<]3  
O%Xf!4Z  
d; boIP`M;  
八. 中期总结 s6 uG`F"  
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: ztcp/1jIvS  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 jeoz* Dz  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 =$'6(aDH  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor f6hnTbJ  
I|qo+u)  
h4fJvOk|!  
p`olCp'  
y0L_"e/  
c"f-3kFv  
九. 简化 6' k<+IR  
很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。 oH97=>  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 y%"{I7!A  
首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种: DhKS pA  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 ;`0%t$@-  
  +-*/&|^等 C0T;![/4A  
2. 返回引用。 (KjoSN( K  
  =,各种复合赋值等 &6/[B_.  
3. 返回固定类型。 9+Np4i@  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) Cio 1E-4  
4. 原样返回。  -*1d!  
  operator, f,U.7E  
5. 返回解引用的类型。 PxvyN_B#>  
  operator*(单目) P) Jgs  
6. 返回地址。 ]C!gQq2'a  
  operator&(单目) /6)<}#  
7. 下表访问返回类型。 V(H1q`ao9  
  operator[] BtkOnbz8X  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 Ua:}Vn&!  
  operator<<和operator>> t% d Z-Ym  
P78g /p T  
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。 h0g8*HY+}  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: 94'&b=5+  
>FeX<L  
template < typename Left > bV^rsJm  
struct value_return Ouk ^O}W6  
  { uy>q7C  
template < typename T > x[ SDl(<@;  
  struct result_1 4>wP7`/+y  
  { 7r6.n61F  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; j*|VctM  
} ; {5Q!Y&N.%  
=*oJEy"  
template < typename T1, typename T2 > R)c?`:iUB  
  struct result_2 1KU! tL  
  { u+9hL4  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; LP.]9ut  
} ; cn3#R.G~  
} ; fBU`k_  
`}p0VmD{NE  
%Hu5K>ZNYp  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait z<MsKD0Q  
xVw9v6@`h  
下面我们来剥离functor中的operator() akmkyrz'&  
首先operator里面的代码全是下面的形式: D, k6$`  
?>VLTp8]  
return l(t) op r(t) '6DBs8>1  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) })'B<vq  
return op l(t) V.U| #n5  
return op l(t1, t2) =7?4eYHC  
return l(t) op 9=s<Ld  
return l(t1, t2) op R|'ybW'Y  
return l(t)[r(t)] y#`tgJ:  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] ,<.V7(|t)  
&j;wCvE4+  
很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式: xw.A #Zb\_  
单目: return f(l(t), r(t)); W<'m:dq  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); b]e"1Y)D-  
双目: return f(l(t)); (|2t#'m  
return f(l(t1, t2)); q9B$" n  
下面就是f的实现,以operator/为例 ::`HQ@^  
,Co|-DYf}  
struct meta_divide s9 mx  
  { P1!qbFDv8  
template < typename T1, typename T2 > &bS ,hbDt  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) X;$+,&M"  
  { ?4YGT  
  return t1 / t2; ?d*z8w  
} xR~h wj  
} ; cTifC1Pf  
-E[Kml~U  
这个工作可以让宏来做: fuW\bo3  
!t"4!3  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ hW<%R]^|  
template < typename T1, typename T2 > \ =nHUs1rKn  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; gt) I(  
以后可以直接用 }{Pp]*I<A  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) 4Z3su^XR  
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 }CSDV9).S  
(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。。。) 2DA]i5  
 m!!/Za  
<sbu;dQ`  
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 kdiM5l70  
: $1?i)  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > ,)cM3nu  
class unary_op : public Rettype #~]zhHI  
  { #^0R&) T  
    Left l; b=C*W,Q_#  
public : `v!urE/gg%  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} WCZjXDiwJ  
iQ67l\{R  
template < typename T > >58YjLXb  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const NWESP U):w  
      { ;fTKfa  
      return FuncType::execute(l(t)); ;?Tbnn Wn  
    } l\H=m3Bg  
,&A7iO  
    template < typename T1, typename T2 > XT%nbh&y  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 8 /]S^'>  
      { N{!i=A  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); a=_g*OK}D  
    } 1ba~SHi  
} ; y-b%T|p9  
1t~G|zhX  
HVCe;eI  
同样还可以申明一个binary_op ! I:%0D  
4"(Bu/24  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > _yx>TE2e  
class binary_op : public Rettype O/(`S<iip  
  { NR6#g,+7  
    Left l; r|8d 4  
Right r; QVT5}OzMt  
public : wU36sCo  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} 79j+vH!zh  
_.Nbt(mz  
template < typename T > PdFKs+Z`  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const (8DC}kckE  
      { :S83vE81WK  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); :pY/-Cgv  
    } ^)S;xb9  
 DPxM'7  
    template < typename T1, typename T2 > bH9kj/q\b  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 558V_y:  
      { 1=c\Rr9]  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); f}ji?p  
    } #G|RnV%t$~  
} ; f*% D$Mqg  
[!uG1GJ>  
4B1v4g8}  
很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮 LmrfN?5  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 P )"m0Lu<  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) TER=*"!  
那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。 _/$Bpr{R  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! 2#]#sZmk  
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。。。 l/ GGCnO/  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 (Z 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) "Yv_B3p   
下面是修改过的unary_op qJs<#MQ2  
Y_IF;V\  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > bHYy}weZ  
class unary_op 4r#= *  
  { 8 +/rlHp  
Left l; |bHelD|  
  _ QI\  
public : l`{\"#4  
%6,SKg p  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} (O?.)jEW(.  
81F/G5  
template < typename T > zpZm&WC  
  struct result_1 Lc,Pom  
  { ,j{,h_Op  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; YeL#jtC  
} ; t;Sb/3  
:yr+vcD?  
template < typename T1, typename T2 > jDfC=a])  
  struct result_2 y/{fX(aV  
  { )JLdO*H  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; 7 :xfPx  
} ; W=><)miQ@  
KIf dafRL  
template < typename T1, typename T2 > =,=A,kI[;  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const Gbr=+AT  
  { 5h-SCB>P  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); F=e8IUr  
} 9gDkTYkj  
NZLxHD]mp  
template < typename T > 9igiZmM  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const _Xc8Yg }`  
  { ]"hFC<w  
  return OpClass::execute(lt(t)); Vpz\.]  
} kR-SE5`Jk  
QUc= &5 %  
} ; Lv;^My  
-`kW&I0  
^e_hLX\SW  
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 JN-y)L/>  
好啦,现在才真正完美了。 |O|V-f{l  
现在在picker里面就可以这么添加了: 3 *"WG O5  
]?kZni8j_  
template < typename Right > 8B K(4?gC  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const 5h=}j  
  { $aDVG})  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); *=/ { HvJ  
} ooj,/IEQ  
有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。 9k '7832u  
.\ULbN3Z  
}%ojw |  
r1`x=r   
ICx#{q@f,  
十. bind MDZ640-Y  
既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。 h6D<go-b56  
先来分析一下一段例子 ArI2wM/v  
&ZlVWK~v  
6 6EV$*dRL  
int foo( int x, int y) { return x - y;} jKAEm  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 +ZaSM~   
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 #C74z$  
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。 m<T%Rb4?@  
我们来写个简单的。 <sGVR5NR  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: Jy`B!S_l  
对于函数对象类的版本: Ct<udO  
Pe_W;q.  
template < typename Func > VX0 %a@ur  
struct functor_trait #?U}&Bd  
  { ?4#Li~q  
typedef typename Func::result_type result_type; ;s= l52  
} ; i4Q@K,$  
对于无参数函数的版本: b5dD/-Vj  
X Swl Tg  
template < typename Ret > 7?!d^$B  
struct functor_trait < Ret ( * )() > #_ ;lf1x!  
  { x/I%2F  
typedef Ret result_type; 4<w.8rR:A  
} ; }#RakV4  
对于单参数函数的版本: b;B%q$sntC  
:gv{F} ##  
template < typename Ret, typename V1 > <y('hI'  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > y4 #>X  
  { vFzRg5lH  
typedef Ret result_type; `!3SF|x&  
} ; _2Zx?<] 2E  
对于双参数函数的版本: 2. NN8PPD"  
xf\C|@i  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > u OmtyX  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > gS!:+G%  
  { a_^\=&?'  
typedef Ret result_type; kr^P6}'  
} ; ^KnU4sD  
等等。。。 ,a{P4Bq  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy ;>U2|>5V  
_P#|IAq*  
template < typename Func > rQ{7j!Im  
struct func_return U|H=Y"pL  
  { g>E LGG |Q  
template < typename T > G=s}12/Z"{  
  struct result_1 6fE7W>la  
  { 4B8 oO  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; hIYNhZv  
} ; x xHY+(m  
B {n,t}z  
template < typename T1, typename T2 > ,i ^9 |Oeq  
  struct result_2 t4."/ .=+  
  { p#ZCvPE;uH  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; ]\-A;}\e  
} ; <`8n^m*  
} ; ;>%r9pz ~  
h"B+hu  
o"s)eh  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 <)C#_w)-  
v4a8}G  
template < typename Func, typename aPicker > Ye%~I`@?  
class binder_1 WMDl=6  
  { j.[.1G*("  
Func fn; aL\PGdgO  
aPicker pk; ~gJwW+  
public : :I]Mps<  
w0 M>[ 4  
template < typename T > 4Co6(  
  struct result_1  \{_q.;}  
  { ql Ax  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; +uF>2b6'  
} ; TIqtF&@o4  
#Qw0&kM7I  
template < typename T1, typename T2 > 3GYw+%Z]  
  struct result_2 o+iiST JEe  
  { kM l+yli3c  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; >a<.mU|#  
} ; a@K%06A;'  
P7bMIe  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} 3)wN))VBX  
3Y4?CM&0v  
template < typename T > ^]Y> [[  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const l+K'beP  
  { gT{Q#C2Baw  
  return fn(pk(t)); FW;?s+Uyx  
} >{n,L6_ t  
template < typename T1, typename T2 > .^33MWu6  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const kOrZv,qFG[  
  { ;vR4XHl|  
  return fn(pk(t1, t2)); Vi$~-6n&  
} ?/E~/;+7=  
} ; +zN-!5x  
 R Z?jJm$  
edq4D53  
一目了然不是么? oAVnK[EMq`  
最后实现bind PcMD])Z{G  
GT.,  
MTh<|$   
template < typename Func, typename aPicker > w$iX.2|9%u  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) `:fZ)$sY  
  { ./Zk`-OBT  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); *!t/"b  
} /N10  
)T2Caqs2  
2个以上参数的bind可以同理实现。 :gibfk]C  
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。 3AtGy'NTp  
OX7M8cmc+  
十一. phoenix [ -K&R  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: A2Ed0|By  
{*" |#6-  
for_each(v.begin(), v.end(), UYJZYP%r  
( K#d`Hyx  
do_ ORw,)l  
[ ,AFu C <  
  cout << _1 <<   " , " BoWg0*5xb  
] + .[ <%  
.while_( -- _1), bl;1i@Z*M  
cout << var( " \n " ) b94DJzL1z  
) %p=M;  
);  skViMo  
I;|B.j  
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: j{A y\n(  
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@xRu7|  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 \'D0'\:vz  
那么我们就照着这个思路来实现吧: K=k"a  
mxC;?s;~  
osAd1<EIC  
template < typename Cond, typename Actor > Y"aJur=`  
class do_while ,m:.-iy?  
  { 7,o7Cf2z  
Cond cd; 0R'?~`aTt  
Actor act; +gtbcF@rx  
public : pJ"qu,w  
template < typename T > ]Ie 0S~  
  struct result_1 l'.VKh\C  
  { "$^ ~!1~  
  typedef int result_type; m8hk:4Ae  
} ; [!#L6&:a8  
VU]`&`~J  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} X *"i6 *  
h2]P]@nW;W  
template < typename T > dOH &  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const :>f )g  
  { 6}Ci>_i4#  
  do BG]#o| KW  
    { f+)L#>Gl?  
  act(t); WO>nIo5Y  
  } e\zm7_+i{  
  while (cd(t)); u^I|T.w<r6  
  return   0 ; {]@= ijjf  
} /{n-Y/j p  
} ; O;jrCB  
O-hAFKx  
<=/hi l  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). y/7\?qfTk  
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。 S g![Lsj  
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。 #r\4sVg  
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。 A]oV"`f  
下面就是产生这个functor的类: AH7}/Rc  
J<h $ wM  
rw JIx|(  
template < typename Actor > bwMm#f  
class do_while_actor <<5(0#y#  
  { 2uW; xfeY  
Actor act; 3bH'H*2  
public : qfm|@v|De5  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} ?NsW|w_  
vXZOy%$o  
template < typename Cond > %l[( Iw  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; +\ .Lp 5  
} ; U!\.]jfS  
n;Vs_u/Nx  
Kis"L(C  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 &}B|"s[  
最后,是那个do_ tg4pyW <  
JL{VD /f  
)Y{L&A  
class do_while_invoker ;iL#7NG-R  
  { YUy0!`!`  
public : /@TF5]Ri  
template < typename Actor > <R=Zs[9M1  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const R!gEwTk  
  { h J)h\  
  return do_while_actor < Actor > (act); >!1-lfa8  
} i$ 6ypuc  
} do_; -X2Buz8  
M!D3}JRm  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? T}v4*O.,  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 !wh8'X*  
最后来说说怎么处理break和continue =W!/Z%^*8  
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。 ^o&. fQ*  
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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