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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda 8&t3a+8l  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 `v) :|Q  
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, VB=$D|Ll  
#6* j+SX^  
%PW_v~sg  
2)cq!Zv  
  class filler bh V.uBH  
  { #2{H!jr  
public : i-Er|u; W  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} }RvinF:5  
} ; -q'G]}  
X?kw=x{2P  
KsVN<eR{  
这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决: 7.}Vvg#G  
s_:7dD  
yUd>EnQna  
9 M>.9~  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); &![3{G"+>l  
^V,?n@c!  
JiH^N!  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 p^J=*jm)x  
~*NG~Kn"s  
#s% _ L  
&pCa{p  
二. 战前分析 ;@/^hk{A  
首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。 9+S$,|9  
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 KUD&vqx3  
C ^QpVt-T  
jTHgh>n  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); wX/0.aZ|  
  /* --------------------------------------------- */ z'"e|)  
vector < int *> vp( 10 ); Es]:-TR  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); EnW}>XN  
/* --------------------------------------------- */ ,r_%p<lOFu  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); ?/3'j(Gk  
/* --------------------------------------------- */ b}<?& @  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); yVZLZLm  
  /* --------------------------------------------- */ `|&#=hl~  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); ^?<gz!(-  
/* --------------------------------------------- */ \%BII>VS  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); }o,-@R~  
\k 9EimT}  
+V Oczl=  
v0q(k;Ya  
看了之后,我们可以思考一些问题: 6~b)Hc/  
1._1, _2是什么? ^GL>xlZ(  
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。 sx1w5rj.Y0  
2._1 = 1是在做什么? JiN>sEAM  
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。 W *.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。 >a%C'H.A9  
0)Nu  
+%sMd]$,n  
三. 动工 /Pv dP#!  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: CNMcQP  
VPi*9(LS  
&d sXK~9M>  
xwSi.~.  
template < typename T > i(O+XQ}Fyx  
class assignment 9Ib#A  
  { `En>o~L;  
T value; ^7l+ Of b3  
public : z ?L]5m` H  
assignment( const T & v) : value(v) {} }ebu@)r  
template < typename T2 > " rVf{  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } OrP i ("/  
} ; BWF>;*Xro  
!FA[ ]d4  
2I$-&c]  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 \DMZ M  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment wGLSei-s  
@V=HY  
AGGNJ4m  
01w}8a(  
  class holder 4{6XZ_J1  
  { 9f #6Q*/  
public : rO[ Zx'a  
template < typename T > / n@by4;W  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const %X -G(Z  
  { }rA _4%  
  return assignment < T > (t); 68QA%m'J  
} (|dN6M-.K  
} ; \Xpq=2`  
*\#?)q  
 j|owU  
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: ~y" ^t@!E  
!SAR/sdXf  
  static holder _1; >Pwu>  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 ? t_$C,A+  
:9]"4ktoJ  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); 5Y#~+Im=[@  
而不用手动写一个函数对象。 >5MHn@  
-F&*>?I  
Evt&N)l!^  
ueP a4e!  
四. 问题分析 {w52]5l  
虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。 #xNXCBl]O  
1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。 7q@>d(xho  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 |m>{< :  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 Uu(FFd~3  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 ;S}_/'  
us>$f20T  
五. 问题1:一致性 ] :n! \G  
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?| q%hxU.h  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 !_pryNcb  
V)3S.*]  
struct holder +&qj`hA-b  
  { tish%Qnpd  
  // 1gh<nn  
  template < typename T > <,huajQs  
T &   operator ()( const T & r) const X%]m^[6  
  { :GN7JxD#  
  return (T & )r; <Kt;uu>  
} 3}V -'!  
} ;  HV\l86}  
U9%#(T$  
这样的话assignment也必须相应改动: y)D7!s  
Oq4J$/%  
template < typename Left, typename Right > | x/Z qY  
class assignment ?n V& :~eY  
  { THf*<|  
Left l; m j@{hGP  
Right r; EjFK zx  
public : L>{p>  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} :vRUb>z  
template < typename T2 > i2Cw#x0s  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } _|} GhdYE  
} ; J)"g`)\2+  
7^*[ XH  
同时,holder的operator=也需要改动: tC4 7P[b  
zcE[wM  
template < typename T > t8\XO j  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const 7-`iI(N<  
  { _5JwJcQ  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); 9>1Gj-S2:  
} ZA Xw=O5  
mOE%:xq9-  
好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。 w0!4@  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 6im!v<1Qx  
~T'Ri=  
return l(rhs) = r; KOHYeiry~A  
在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。 41Htsj  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: E0-<-w3'  
i |IG  
template < typename Tp > L] ce13K  
class constant_t ^;=L|{Xl  
  { Ln C5"  
  const Tp t; Od5I:p]N  
public : Z<^TO1xs9B  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} 'g7eN@Wh.z  
template < typename T > jt?.g'  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const @#CZ7~Hn  
  { H:jx_  
  return t; 4UV<Q*B\F  
}  s%c>Ge  
} ; C~:@ETcbil  
jQIb :\0#  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 ;ZVT[gi*  
下面就可以修改holder的operator=了 WXzSf.8p|  
dW`!/OaQD  
template < typename T > swGp{wJ  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const S pqbr@j  
  { 8nSEAr~  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); j[e<CGZ  
} d%wy@h  
bh&Wy<Y  
同时也要修改assignment的operator() H/?@UJ5m  
a#L:L8T;j  
template < typename T2 > c1x{$  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } lH#C:n  
现在代码看起来就很一致了。 NZW)$c'  
.%x%b6EI  
六. 问题2:链式操作 }\$CU N  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 4J9VdEKk  
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。 )4tOTi[  
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。 r\."=l  
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。 uGW!~qAr*  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct FJCLK#-  
\)'5V!B|s  
template < typename T > m*f"Y"B.1I  
struct result_1 s'4%ZE2Dr  
  { dMlJ2\ ]u  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; =v:}{~M^$  
} ; w =2; QJ<  
gCL?{oVU  
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: -%)S~ R  
<To$Hb,NP  
template < typename T > 9@^N* E+  
struct   ref F"| ;  
  { dIq*"Ry+~  
typedef T & reference; jb83Y>  
} ; C-sFTf7  
template < typename T > ^9zlxs`<d  
struct   ref < T &> ZuNUha&a  
  { ]MmFtdvE  
typedef T & reference; K +l-A>Ic  
} ; oH"VrS 6  
vtw97G  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: cof+iI~9O%  
^OrO&w|  
template < typename T > l[Ko>  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const u$rSM0CJ  
  { +#Ga} e CM  
  return l(t) = r(t); KSve_CBOh  
} 6ee1^>  
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。 rKkFflOVO  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 :/\KVz'fw}  
DCSmEy`.  
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 R q .2  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: 9|l6.$Me/  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 hH]oJ}H \  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 t;b1<TLn0  
最后的布局是: 5;CqGzgoP  
                Add >>T,M@s-:  
              /   \ nU23D@l  
            Divide   5 B,4 3b O  
            /   \ ,E &W{b  
          _1     3 PnJA'@x  
似乎一切都解决了?不。 !N74y%=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。 S76x EL  
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。 $VJE&b  
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: "\O{!Hj8  
J?/NJ-F  
template < typename Right > nkkUby9  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const c?}{>ig/)  
Right & rt) const i;<K)5Z  
  { 1Gw_S?$7  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); M!Ywjvw*)3  
} \=j|ju3  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 #&Fd16ov  
XXX指的是原来的functor的类型,picker_maker<T>是一个类型变换的trait,如果T是一个常量,那么他会返回constant_t<T>,否则返回T本身。 T~naAP  
因此如果该函数声明在assignment的内部,那么就实现了连等,如果声明在的dereference(解引用)的内部,就允许(*A = B)的行为发生。 :Tdl84   
最后,如何把这些函数塞到各个functor的声明里边呢?当然可以用宏,但是。。。大家都知道这样不好。 ,!bcm  
除了宏之外还可以用的方式就是继承。我们可以写一个类叫做picker,该类实现了所有的如上的产生函数。然后让所有的functor继承自它。 o@qI!?p&  
且慢,也许立刻就有人跳出来说:这样的话那个XXX怎么写呢?这样不是会导致循环依赖么?这样不是会有downcast么? L"'L@ A|U  
正解,让picker做基类确实不是一个好主意。反过来,让picker继承functor却是一个不错的方法。下面是picker的声明: EASN#VG  
'e*:eBoyb  
template < class Action > 3A'9=h,lVK  
class picker : public Action fiQ/ &]|5  
  { :auq#$B  
public : 6)1xjE#  
picker( const Action & act) : Action(act) {} .#_g.0<  
  // all the operator overloaded k8w:8*y'.  
} ; 7 aN}l QM  
1Ba.'~:  
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。 w -5_Ru  
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: Qy\K oo  
e^h4cC\^  
template < typename Right > '<aFd)-  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const lTZcbaO?]  
  { xz){RkVzP  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); @O| l A  
} !$!"$-5  
E@8&#<  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > $*;ke5Dm4  
使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。 _))--+cL  
Z`yW2ON$'  
template < typename T >   struct picker_maker 0kL tL!3  
  { #IxCI)!I{[  
typedef picker < constant_t < T >   > result; $`txU5#vs  
} ; #4{9l SbU  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > +.|8W!h`1  
  { lt|UehJ F  
typedef picker < T > result; ePY69!pO5e  
} ; ol@LLT_m  
TN.&FDqC9  
下面总的结构就有了: N=;VS-  
functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。 k2DBm q;  
picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。 B'KZ >jO  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 YvPs   
至此链式操作完美实现。 !po29w:S  
^:]~6p#  
J0yo@O  
七. 问题3 g({dD;  
如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。 *!u a?  
? q hme   
template < typename T1, typename T2 > qj<_*  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const |^t8ct?x~  
  { T0lbMp  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); Z$ 6yB  
} H:`[$ ^  
h7[PU^m  
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: nX-%qc"  
B#K2?Et!t  
template < typename T1, typename T2 > <m+$@:cO  
struct result_2 5# $5ct  
  { av}pT)]\  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; ]y<<zQ_fhY  
} ; zP#%ya :I  
1}jwv_0lL  
显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢? &g5+ |g (  
这个差事就留给了holder自己。 y%xn(Bn  
    dS"%( ?o  
M\jTeB"Z  
template < int Order > 2Ls  
class holder; \7A6+[ `fa  
template <> roE*8:Y  
class holder < 1 > AE&IN.-  
  { }|4dEao\  
public : jl~?I*Gr  
template < typename T > &ajpD sz;  
  struct result_1 zIgD R  
  { J(%kcueb  
  typedef T & result; VU 8 ~hF  
} ; %)G]rta#  
template < typename T1, typename T2 > P]||Xbbp  
  struct result_2 Pdw[#X<[`  
  { 9Sk?tl  
  typedef T1 & result; -<.b3Mh  
} ; mqb6MnK -  
template < typename T > e$y VV#  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const ~$Pz`amT|  
  { {;XO'  
  return (T & )r; aC=D_JJ\  
} )]3(ue  
template < typename T1, typename T2 > 5<KY}  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const rg{|/ ;imT  
  { KsBi<wY  
  return (T1 & )r1; RE}$(T=  
} ({#M*=&"  
} ; f S(IN~  
[_?dpaTt  
template <> q/HwcX+[b  
class holder < 2 > mo- Y %  
  { iLD:}yK  
public : &ZUV=q%g9n  
template < typename T > JJ$q*  
  struct result_1 sy;_%,}N  
  { BV01&.<|  
  typedef T & result; J)leRR&  
} ; )Y}8)/Pud  
template < typename T1, typename T2 > {expx<+4F  
  struct result_2 smN |r  
  { #DFfySH)A  
  typedef T2 & result; OFe?T\dQn  
} ; 1O,<JrE+-  
template < typename T > V,qc[*_3  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const mh=YrDU+L  
  { 2RC|u?+@  
  return (T & )r; 8RJ^e[?o(  
} NLA/XZ  
template < typename T1, typename T2 > W6 U**ir.  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const D<d4"*qo  
  { O#962\  
  return (T2 & )r2; y}t1r |p  
} hbg:}R=B<  
} ; R:t>P Fwo  
}{.0mu9  
a2'f#[as  
新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。 b qNM  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: ;5 JzrbtL  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: V O= o)H\  
 rr=e  
return l(i, j) = r(i, j); pZg}7F{$  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) -@EAL:kY  
>MeM  
  return ( int & )i; n6Qsug$z  
  return ( int & )j; #[C=LGi  
最后执行i = j; _rU%DL?  
可见,参数被正确的选择了。 kg^VzNX  
qu:nV"~_  
8A ;)5!  
H<`<5M8  
;9rS[$^$O  
八. 中期总结 "bC1dl<  
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: t5Oeb<REz  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 O.% $oV  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 vRQ7=N{3  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor ',Q|g^rF]  
NP#:} )  
kED1s's  
^Voi 4;  
%2jRJ  
*lT:P-  
九. 简化 }; ;Thfd  
很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。 g VPtd[r  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 :ENdF `nC  
首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种: KtO|14R:  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 Z/f%$~Ch  
  +-*/&|^等 EDf"1b{PX  
2. 返回引用。 9_  
  =,各种复合赋值等 +xc1cki_{  
3. 返回固定类型。 0<";9qN)6  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) (q]_&%yW  
4. 原样返回。 |r%NMw #y  
  operator, t0*,%ge:<  
5. 返回解引用的类型。 Oe["4C  
  operator*(单目) Fb0r(vQ^  
6. 返回地址。 /5$;W 'I  
  operator&(单目) vk&6L%_~a  
7. 下表访问返回类型。 ^I CSs]}1  
  operator[] +'VSD`BR  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 Ey#7L M)  
  operator<<和operator>> !\ 6<kQg#  
f"}g5eg+  
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。 15X.gx  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: NlG~{rfI  
~]_U!r[FA  
template < typename Left > s9)U",  
struct value_return Ap<kK0#h  
  { ZZu{c t9  
template < typename T > :+q d>;yf#  
  struct result_1 7H l>UX,|  
  { -$2a@K,i  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; ni gn" r  
} ; 45aUz@  
\QvoL  
template < typename T1, typename T2 > wJ%;\06  
  struct result_2 {)?:d6"  
  { 9k.5'#  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; S<Os\/*  
} ; w$##GM=Tq  
} ; A 6IrA/b  
V*< `!w  
/L yoTBG  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait + ;LO|!  
lPyY  
下面我们来剥离functor中的operator() J_S8=`f%  
首先operator里面的代码全是下面的形式: $&~moAl  
2t,N9@u=UN  
return l(t) op r(t) J{!U;r!6  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) |Fi{]9(G2  
return op l(t) =f/CBYNw@V  
return op l(t1, t2) 0;Oe&Y  
return l(t) op yCvP-?2  
return l(t1, t2) op srCpgs]h  
return l(t)[r(t)] 77b^d9! ~  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] ZO#f)>s2  
E#!tXO&,  
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: F(?O7z"d  
单目: return f(l(t), r(t)); -Lhq.Q*a  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); B{ Ab #  
双目: return f(l(t)); :*} -,{uX  
return f(l(t1, t2)); 'EHt A9M  
下面就是f的实现,以operator/为例 YWFq&II|Z  
uo8[,'  
struct meta_divide omMOA  
  { Cvp!(<<gK  
template < typename T1, typename T2 > ZccvZl ;b  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) 9?XQB%44  
  { 4=~+B z  
  return t1 / t2; &.l^>#  
} ?Qxf~,F  
} ; FMi:2.E  
HSk_'g(\0  
这个工作可以让宏来做: xfa-   
4`GOBX1b.y  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ ~NMx:PP  
template < typename T1, typename T2 > \ )GYnQoV4  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; @tvz9N  
以后可以直接用 nZ'-3  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) ?XbM  
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 =%ok:+D]  
(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。。。) y1)ZO_'  
@PT([1C  
ZuFcJ?8i  
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 V1&qgAy~  
L</k+a?H!  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > RY .@_{  
class unary_op : public Rettype .He}f,!f<  
  { Rb!y(&>v  
    Left l; F )Iz:  
public : @C|nc&E2s  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} Obf RwZh?q  
w^"IR  
template < typename T > ,v%' 2[}  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const @y'0_Y0-B  
      { KdBpfPny@  
      return FuncType::execute(l(t)); ^)y8X.iO  
    } Y b=77(Q V  
JC MUK<CG  
    template < typename T1, typename T2 > Wc Gg  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const Bd]k]v+  
      { /%mT2  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); ;1HzY\d%<  
    } q6,z 1A"  
} ; |h?2~D!+d  
+CM>]Ze  
4*ZY#7h  
同样还可以申明一个binary_op Y4C<4L?  
P)l_ :;&  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > f"*k>=ETI  
class binary_op : public Rettype =C2KHNc  
  { vc :%  
    Left l; /&c2O X|Z  
Right r; g#MLA5%=u  
public : >%ovL8F  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} (3"N~\9m  
%.m+6 zaF  
template < typename T > ZTibF'\5N  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const D4b-Y[/"  
      { XEnu0 gr  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); W=#AfPi$&  
    } }v's>Ae~p  
2Rt6)hgY  
    template < typename T1, typename T2 > 1uO2I&B  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const #R>x]Nt}  
      { R_O=WmD  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); jsQHg2Vd  
    } z %Bzf~N9  
} ; *a\6X( ~  
9O -2  
lm6hFvEZ  
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 D#AqZS>B  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 S=0DQ19  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) *s,[Uy![  
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。 lLp,sNAj  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! ?G5,}%  
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。。。 ?!K6")SE  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 9b&|'BBW  
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) P}]o$nWT  
下面是修改过的unary_op {l)$9!  
EJ>&\Iq  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > fZezDm(Q  
class unary_op 6Cz O ztn  
  { qVKdc*R-  
Left l; o K>(yC[  
  CxTmW5l  
public : ^nK<t?KS  
x9,jXd  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} .[ }G{%M~[  
z)S6f79`Q  
template < typename T > 0'Si ^>bW  
  struct result_1 Z,/K$;YWo  
  { <n4` #d  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; e{7\pQK  
} ; Bb:C^CHIQm  
qa-FLUkIk!  
template < typename T1, typename T2 > r=&,2meo  
  struct result_2 qXg&E}]:=  
  { h~m,0nGO  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; .07`nIs"  
} ; ~N/r;omVc  
wS);KLe3  
template < typename T1, typename T2 > CVW T >M<  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const +rJ6DZ  
  { ."H;bfcL_  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); bx(@ fl:m  
} 8[KKi~A  
4WJY+)  
template < typename T > p_h/hTi  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const QYMfxpiC  
  { yo=L1; H  
  return OpClass::execute(lt(t)); {u/1ph-  
} Y@`uBB[  
U fyhd  
} ; 1!KROes4  
P{-- R\  
HJ]xZ83pC  
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 | L8 [+_m  
好啦,现在才真正完美了。 V2ih/mh   
现在在picker里面就可以这么添加了: pY`$k#5  
ts!tv6@  
template < typename Right > .P$m?p#  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const ]:Gy]qkO  
  { =nGFLH6)  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); HbegdbTJ  
} !,$#i  
有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。 uYMn VE"  
Xj 1Oxm 42  
:YI5O/gsk?  
=3 .dgtH  
wX0D^ )NtF  
十. bind "_q~S$i^  
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。  SvT0%2  
先来分析一下一段例子 1o`1W4Q  
E ?Mgbd3  
I&{T 4.B:U  
int foo( int x, int y) { return x - y;} s`jlE|jtN  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 n.&7lg^X  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 SO=gG 2E  
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。 c|k_[8L  
我们来写个简单的。 2n,z`(=  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: &{V|%u}v  
对于函数对象类的版本: gS5REC4I/  
!?nO0Ao-$  
template < typename Func > KClkPL!jP  
struct functor_trait y#j7vO  
  { 4<i#TCGex3  
typedef typename Func::result_type result_type; [UA*We 1  
} ; ,*J@ic7"  
对于无参数函数的版本: s/tLY/U/  
Xg C^-A w  
template < typename Ret > f6%k;R.Wz  
struct functor_trait < Ret ( * )() > 9j:]<?D,A  
  { F qH))2  
typedef Ret result_type; ENuL!H>;*  
} ; hzsQK _;S  
对于单参数函数的版本: d}\]!x3t  
uu.X>agg  
template < typename Ret, typename V1 > ~HB#7+b  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > 1.du#w  
  { dd  
typedef Ret result_type; lxyTh'  
} ; )8A.Wg4S;c  
对于双参数函数的版本: !:&SfPv  
,VS\mG/}s  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > ^%$IdDx  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > 9;+&}:IVS  
  { h$&Tg_/'#D  
typedef Ret result_type; CP J21^  
} ; ;k!.ey $S  
等等。。。 Kk8wlC  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy 8"j$=T6;W  
c["1t1G  
template < typename Func > V vrsf6l]  
struct func_return .dU91> ~Ov  
  { /o9it;  
template < typename T > NV * 2  
  struct result_1 kG /1  
  { <=NnrZOF  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; 4 neZw'm  
} ; C}h(WOcr`X  
` IVQ  
template < typename T1, typename T2 > z}[ u~P,  
  struct result_2 <  o?ua}  
  { k+9F;p7  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; g>VtPS5 y  
} ; q-(~w!e  
} ; ni/s/^  
:^]Po$fl  
$5i\D rs  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 ~^2w)-N  
6CyByj&  
template < typename Func, typename aPicker > 3N_KNW  
class binder_1 ';3>rv_  
  { /(^-= pAX  
Func fn; 4;6"I2;zfG  
aPicker pk; =3035{\  
public : PaaMh[OmG  
B~I ]3f  
template < typename T > T \/^4N`  
  struct result_1 zIF1A*UH  
  { %@PcQJg U<  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; N/o?\q8  
} ; [)I^v3]U  
S%\5"uGa  
template < typename T1, typename T2 > +ywz@0nx  
  struct result_2 jr`T6!\  
  { ]Ozz"4Z  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; ~!({U nt+'  
} ; 8WytvwB}  
2U[/"JL  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} >)WE3PT/O"  
u.2X "  
template < typename T > w~+*Vd~U  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 5S4Nx>  
  { <#:iltO  
  return fn(pk(t)); oO tjG3B({  
} &E]) sJ0  
template < typename T1, typename T2 > ;-1KPDIp`  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const dzIBdth  
  { bSIY|/d+  
  return fn(pk(t1, t2)); N6[Z*5efR  
} 'gN[LERT  
} ; tV=Qt[|@  
?*~ ~Ok  
[\ku,yd%0  
一目了然不是么? /uWUQ#9  
最后实现bind U9]&KNx  
]4t1dVD  
Xn"#Zy_  
template < typename Func, typename aPicker > #b d=G(o~6  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) }!K #  
  { gX!K%qJBg  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); bmHj)^v 5]  
} A5R"|<UPR  
46f- po_  
2个以上参数的bind可以同理实现。 ?.,F3@W "  
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。 I]HYqI  
Oyb9 ql^  
十一. phoenix NkUY_rKPb  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: F42^Uoaz  
-d?<t}a  
for_each(v.begin(), v.end(), %;wD B2k*  
( P=}l.R*1G  
do_ i{}m 8K)  
[ 3x(Y+ ymP  
  cout << _1 <<   " , " bSTori5  
] "A[. 7w  
.while_( -- _1), {v!w2p@  
cout << var( " \n " ) =&g:dX|q8  
) @[D5{v)S  
); C,ldi"|  
qi@Nz=t#HJ  
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: - .) f~#8  
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 <e Y2}Ml  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 <YCjo[(~  
那么我们就照着这个思路来实现吧: GB+$ed5@<  
7IUJHc?  
[?6+ r  
template < typename Cond, typename Actor > JSFNn]z2P  
class do_while Zq{gp1WC  
  { #}1yBxB<=  
Cond cd; :tENn r.9v  
Actor act; ([m4 dr  
public : <OiH%:G/1  
template < typename T > ke6,&s%{j  
  struct result_1 5aVZ"h"  
  { ?z.  Z_A&  
  typedef int result_type; #}6~>A  
} ; L]YJ#5  
E\2f"s  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} %M_F/O  
kJ* N`=  
template < typename T > An]Vx<PD  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const -Nr*na^H9#  
  { UnDX .W*2  
  do ;qzn_W  
    { e9\_H=t+  
  act(t); YPs9Pqkn  
  } :S`12*_g"  
  while (cd(t)); {_>XsB  
  return   0 ; p>U= Jg  
} >xRUw5jN  
} ; "SuG6!k3  
uEsF 8  
6Po {tKU  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). asW W@E  
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。 {#t7lV'4  
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。 t.!?"kP"c  
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。 c*w0Jz>@.7  
下面就是产生这个functor的类: Nn0j}ZI)1  
}V/iU_)  
~Y1nU-  
template < typename Actor > a/CY@V-  
class do_while_actor AO-~dV  
  { aEEb1Y  
Actor act; 8VpmcGvc3  
public : ;5|d[r}k3  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} p;%5o0{1  
e[Z-&'  
template < typename Cond > [IyC}lSW^-  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; eiA$) rzy  
} ; ?`:+SncI"b  
M)v='O<H8  
Z@ec}`UO|u  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 OgK' ~j  
最后,是那个do_ uxX 3wY;M  
\R 3O39[  
>kuu\  
class do_while_invoker Vo%ikR #  
  { juWbd|ad"  
public : ?>R(;B|ER  
template < typename Actor > <\d`}A:&  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const .*?-j?U.  
  { Dz$dJF1 8  
  return do_while_actor < Actor > (act); "-HWw?rx/  
} T7Y+ WfYh  
} do_; $|@-u0sv  
;iN [du  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? 1yS: `  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 '^Q$:P{G?  
最后来说说怎么处理break和continue vgn,ZcX  
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。 z  +c8G  
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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