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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda w hI4@#  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 I(6%'s2  
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, /qQx~doK  
| 6AR!  
icG 9x  
P}6#s'07~  
  class filler Dk\%,[4(  
  { IQBL;=.J.  
public : &^ERaPynd  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} B} qRz  
} ; (CQ! &Z8  
m]DP{-s4  
{JWixbA  
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: T)tr"<F5NP  
[)`*k#.=  
yK{P%oh)  
RlfI]uCDM  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); {r&r^!K;  
&wNr2PHd#  
cJSNV*<  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 W@}@5,}f>  
6UIS4 _   
X[J<OTj`$  
eGMw:H  
二. 战前分析 -dMH>e0  
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。 CQ!D{o=  
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 nu^@}|UG  
lR?1,yLp  
_3 !s{  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); Z@q1&}D!  
  /* --------------------------------------------- */ )+FnwW  
vector < int *> vp( 10 ); <_/etw86Z  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); f?.}S] u5  
/* --------------------------------------------- */  5+GTK)D  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); @!$xSH  
/* --------------------------------------------- */ 2-S}#S}2C  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); #8d#Jw  
  /* --------------------------------------------- */ S> Fb'rJ3  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); k1[`2k:Hk  
/* --------------------------------------------- */ e ,XT(KY  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); Q*1Avy6]  
NiG&Lw*8  
pTAm}  
?r;F'%N=  
看了之后,我们可以思考一些问题: K*~xy bA  
1._1, _2是什么? c'$y_]  
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。 8?~>FLWTXZ  
2._1 = 1是在做什么? a[t"J*0  
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。 V xN!Ki=  
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。 i@{b+5$  
#~Kno@  
j\#)'>"  
三. 动工 C4E*q3[Y  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: O-AC$C[d  
aeMj4|{\  
]_ LAy  
h<IAH Cz;(  
template < typename T > ;180ct4  
class assignment =>*}qen  
  { _bh$ t  
T value; p7},ymQ|YQ  
public : 7\dt<VV  
assignment( const T & v) : value(v) {} Sn97DCdk  
template < typename T2 > "dG*HKrr  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } 6\h*SBI?(  
} ; :CM2kh"Iu  
$1X !Ecq_  
m[ S1  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 Y}vV.q  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment `34+~;;Jh  
+o.#']}Pl  
0>,i] |Y  
Kj"n Id)  
  class holder iR4"I7J  
  { o/U}G,|G  
public : ='#7yVVcs  
template < typename T > ?zo7.R-Vac  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const }m!T~XR</  
  { x}C$/7^  
  return assignment < T > (t); (>Sy,  
} 1\jj3Y'i'  
} ; JpQV7}$  
lfoPFJ Z  
 X56.Y.  
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: &Ai +t2  
6_EfOD9  
  static holder _1; %AMF6l[  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 *eAt'  
d.snD)X  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); a/d8_(0  
而不用手动写一个函数对象。 X?8bb! g%Q  
(!ud"A|ab4  
i;2V   
B(@uJ^N  
四. 问题分析 qE^u{S4Z@  
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。 8LtkP&Wx  
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。 Lz- (1~o  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 Or1ikI"  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 <t*3w  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 Y Odwd}M  
-z/>W+k  
五. 问题1:一致性 xG%O^  
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?| 6.v)q,JL  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 e ~G IUwJ  
K>+c2;t;  
struct holder En+`ZcA\z  
  { &>@EfW](  
  // YZ0Q?7l7  
  template < typename T > e<{Ani0  
T &   operator ()( const T & r) const bmC{d  
  { c5Hm94, p  
  return (T & )r; ()$tP3 o  
} Nrp1`qY  
} ; #w[Ie+  
! "^//2N+,  
这样的话assignment也必须相应改动: _'r&'s;<z  
grCz@i  
template < typename Left, typename Right > ~ Q;qRx  
class assignment mVyF M -`  
  { K30{Fcb< h  
Left l; %xwdH4 _  
Right r; SR'u*u!  
public : 9<!Ie^o?  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} X pf:I  
template < typename T2 > pL'+sW  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } SxRa?5  
} ; p?sC</R  
,dk!hm u  
同时,holder的operator=也需要改动: .{#J2}+[_}  
20RISj  
template < typename T > RC]-9gd3Q  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const  Hn,;G`{  
  { ^&8xfI6?  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); w`K=J!5y2g  
} [Gb8o'  
r`CsR0[  
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。 OM7EmMa;  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 u"1Zv!  
)KD*G;<O]L  
return l(rhs) = r; 39,7N2uY  
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。 |`6*~ciUV  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: H(j983  
0W >,RR)  
template < typename Tp > ?,x3*'-(  
class constant_t }EWPLJA  
  { kEM|;&=_  
  const Tp t; uY|-: =  
public : =ET|h}I  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} PzD ekyl  
template < typename T > !@kwHJkv  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const (\NZ)Ys  
  { OAZ5I)D>  
  return t; <MBpV^Y}  
} -eoXaP{[  
} ; a{7'qmN1  
V17SJSC-  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 $4&e{fLt|v  
下面就可以修改holder的operator=了 2i_k$-  
u IGeSd5B  
template < typename T > =6:>C9  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const $Q< >M B7  
  { <C,lHt  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t));  - }9a%  
} j]' 7"b5  
^8eu+E.{  
同时也要修改assignment的operator() avo[~ `.  
1US4:6xX_  
template < typename T2 > jLG Q^v"  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } a$ FO5%o  
现在代码看起来就很一致了。 K _sHZ  
V t@]  
六. 问题2:链式操作 yd4\%%]  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 z<9wh2*M  
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。 bs=x>F  
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。 fTg^~XmJ  
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。 +GqUI~a  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct hMvLx>q3)  
YRm6~c  
template < typename T > E1-BB  
struct result_1 y)e8pPDG  
  { ]3iQpL  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; V*w~Sr%  
} ; G :JQ_w  
48Z0aA~+  
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: CDU$Gi  
9( "<NB0y  
template < typename T > (TJ )Y7E  
struct   ref dGY:?mf&  
  { Y(3X5v?[  
typedef T & reference; ^TF71u o  
} ; =9AX\2w*H;  
template < typename T > soXIPf  
struct   ref < T &> 2/m4|  
  { hY S}PE  
typedef T & reference; (B:+md\Q  
} ; ^>ICycJ  
sw^4h`^'  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: 9#X"m,SB  
\=NS@_t,  
template < typename T > {N2MskK  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const 84}Pu%  
  { 78fFAN`  
  return l(t) = r(t); \&Zp/;n  
} -- chU5  
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。 +1o4l i  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 T>2_r6;  
`8sC>)lrwu  
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 kI|7o>}<   
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: /pS Y~*  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 Qt`;+N(  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 `!A<XiAOmM  
最后的布局是: &<RK=e'*x  
                Add 1rLK1X  
              /   \ Q^k\q  
            Divide   5 "|KhqV=?v  
            /   \ (AI 4a+  
          _1     3 g`9`/  
似乎一切都解决了?不。 z+(V2?xcvt  
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。 J70r`   
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。 |b'}.(/3i  
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: rZSD)I  
0c6Ea>S[  
template < typename Right > GI _.[  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const }s++^uX6  
Right & rt) const !5XH.DYq!  
  { g/f^|:  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); R Q2DTQ-$  
} 3JJEj1O  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 @zGz8IF  
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。 =)mA.j}E2  
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。 O=E?m=FR"  
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。 ,z0~VS:g8  
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。 'YTSakNJ}  
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? mx3p/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: ZD;1{  
x@*!MC #  
template < class Action > J=sj+:GS  
class picker : public Action _ ,~D]JYE  
  { mo()l8  
public : /fDXO;tN  
picker( const Action & act) : Action(act) {} f~?4  
  // all the operator overloaded ')#!M\1,HQ  
} ; xh`4s  
UOYhz.  
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。 V krjs0  
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: gHmy?+)  
VSLi{=#  
template < typename Right > &~{0@/  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const I:Q3r"1  
  { cfhiZ~."T  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); !l5&>1?  
} '}BYMEd/m%  
N,ysv/zq7  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > @h)Z8so  
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。 Nm4 h  
NPjNkpWm&=  
template < typename T >   struct picker_maker }$X/HK  
  { c>.=;'2  
typedef picker < constant_t < T >   > result; `m+o^!SGe  
} ; Bb9/nsbE  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > #L`'<ge'g*  
  { P5Is#7udN8  
typedef picker < T > result; ZXH{9hxd  
} ; yp l`vJ]X  
e.VR9O]G  
下面总的结构就有了: -ztgirU  
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。 _Qd C V`  
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。 O~DdMW  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 6O\a\z  
至此链式操作完美实现。 h"ZR`?h  
-a\[`JHi  
-?vII~a9y  
七. 问题3 ]Mb:zs<r  
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#>K(  
'Hv=\p4$1  
template < typename T1, typename T2 > teX)!N [  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const '9XSz?  
  { :[d *  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); GMOnp$@H^s  
} =";G&)H-  
ywY[g{4+  
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: mZ0'-ax   
+ C'<*  
template < typename T1, typename T2 > Lm1  -  
struct result_2 ESi'3mbeC  
  { 1)v]<Ga~%1  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; B x-"<^<  
} ; W!B\VB  
w 21g&  
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? /v8yE9N_  
这个差事就留给了holder自己。 oxZXY]$y  
    P TMJ.;  
s ~>0<3{5  
template < int Order > W'"p:Uh q  
class holder; #M@Ki1  
template <> |*v w(  
class holder < 1 > G3${\'<  
  { k@}g?X`8  
public : L=9 ^Y/8Q  
template < typename T > 2}0S%R(  
  struct result_1 /vNHb _-  
  { hp3 <HUU  
  typedef T & result; hOj(*7__  
} ; d:3OC&  
template < typename T1, typename T2 > t .-%@,s  
  struct result_2 R q9(<' F  
  { =g{Hs1W  
  typedef T1 & result; y134m  
} ; yt[*4gF4  
template < typename T > [ ~:wS@%  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const jUGk=/*]e  
  { =O?? W8u  
  return (T & )r; X|4_}b> x  
} vM?jm! nd  
template < typename T1, typename T2 > "1z#6vw5a  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const [ XBVES8  
  { Lhmb= @  
  return (T1 & )r1; h[>Puoz  
} nA#N,^Rr  
} ; <`")Zxf+  
&`I7aP|  
template <> 4Qj@:b  
class holder < 2 > s`I]>e  
  { Btyp=wfN[  
public : t7 +U!  
template < typename T > ?!a8'jfs  
  struct result_1 d7P' c!@+  
  { BI6]{ZC"  
  typedef T & result; |32uC3?o  
} ; 2g HRfTF  
template < typename T1, typename T2 > -(JBgM"  
  struct result_2 g27)$0&0  
  { RYZM_@ 5$t  
  typedef T2 & result; s_ %LU:WC  
} ; a_(T9pr  
template < typename T > iyTKy+3A  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const 9}$'q$0R]  
  { 4,.[B7irR  
  return (T & )r; c"oJcp  
} e)f!2'LL  
template < typename T1, typename T2 > S<81r2LT  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const @_H L{q%h  
  { qZYh^\  
  return (T2 & )r2; a\*_b2 ^n  
} (d*~Qpi{7  
} ; % 8P8h%%Z  
C`["4  
&f-x+y  
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> >。 vVf%wei^#  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: TpRI+*\  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: MQMc=Z4d  
,A[NcFdCB  
return l(i, j) = r(i, j); W.nr&yiQ  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) l#&\,T  
D_M73s!U  
  return ( int & )i; Kb~i9x&  
  return ( int & )j; #k|f%!-Vo  
最后执行i = j; irF+(&q]jh  
可见,参数被正确的选择了。 FZ5 Ad&".@  
Jvr`9<`  
En{< OMg  
5 51p* B2  
Y*0j/91  
八. 中期总结 6kHuKxY,  
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: hxkwT  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 ( 9(NP_s  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 IVso/!   
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor $f AZ^   
?X@uR5?{  
@dc4v_9  
{r?+PQQ#  
 L0>7v  
`{H!V~42  
九. 简化 Ntlbn&lc;D  
很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。 i|!W;2KL5  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 qlC4&82=Q  
首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种: .o)  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 q"VC#9 7`  
  +-*/&|^等 jqQGn"!  
2. 返回引用。 m[<z/D  
  =,各种复合赋值等 O|0V mm  
3. 返回固定类型。 6+/BYN!&4  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) BHpj_LB-P  
4. 原样返回。 r#B{j$Rw   
  operator, juEH$7N !  
5. 返回解引用的类型。 C}]143a/Q  
  operator*(单目) IgEVz^W?h  
6. 返回地址。 8=-#LVo~c  
  operator&(单目) eE" *c>I  
7. 下表访问返回类型。 2`A\'SM'4  
  operator[] AA5UOg\jI  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 B pp(5  
  operator<<和operator>> WDF6.i ?  
]F sr k  
OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。 UV\&9>@L  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: HXgf=R/$  
z6Zd/mt~x  
template < typename Left > P\&n0C~  
struct value_return <;hy-Q()D  
  { }*c[} VLN  
template < typename T > ne# %Gr  
  struct result_1 +HEL^  
  { ,'byJlw_pv  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; zKFiCP K  
} ; ntn ~=oL  
nG7E j#1  
template < typename T1, typename T2 > <x1,4a~  
  struct result_2 #YK=e&da  
  { tS[%C)  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; E&0]s  
} ; naM=oSB(  
} ; D<lVWP  
Z9 zsvg  
&:#"APX  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait )JOo|pr-K  
C,$7fW{?  
下面我们来剥离functor中的operator() *~^M_wej  
首先operator里面的代码全是下面的形式: wp<f{^ et  
y<m }dW6[\  
return l(t) op r(t) /J!~0~F  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) {4r }jH  
return op l(t) TE-(Zil\  
return op l(t1, t2) ;RS^^vDm  
return l(t) op s:J QV  
return l(t1, t2) op @wh-.M D  
return l(t)[r(t)] KNSMx<GP  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] 4R& pb1eF  
B:fulgh2ni  
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: K}QZdN']  
单目: return f(l(t), r(t)); @gi / 1cq  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); E+P-)bRa  
双目: return f(l(t)); ^]9.$$GU\A  
return f(l(t1, t2)); }*VRj;ff  
下面就是f的实现,以operator/为例 vlPViHF.  
UxvT|~"  
struct meta_divide =W"9a\m  
  { cD9.L  
template < typename T1, typename T2 > qjH/E6GGg  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) HJ!P]X_J1  
  { WnQ+  
  return t1 / t2; :U6Q==B$_  
} 8>'vzc/* >  
} ; 7*@BCu6  
i.''\  
这个工作可以让宏来做: Mc 6v  
h! w d/jR  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ WB\chb%ej#  
template < typename T1, typename T2 > \ ^"+Vx9H"{  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; /e7BW0$1  
以后可以直接用 6f&qtJQ<A  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1)  \1?:  
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 ?{r-z3@ 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。。。) 5$c*r$t_RK  
]f*.C9Y  
3u4P [   
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 ADB,gap  
v|:TYpku3  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > nw=:+?  
class unary_op : public Rettype ZX0!BS  
  { du&9mOrr  
    Left l; 6,(S}x YDZ  
public : R!2E`^{Wl  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} K*N8Vpz(  
[q~3$mjQ  
template < typename T > _aw49ag;  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const oI x!?,1  
      { ]>,Lw=_[_  
      return FuncType::execute(l(t)); \8]("l}ms8  
    } trlZ  
Cg]S`R-  
    template < typename T1, typename T2 > v(^;%  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const b\C1qM4  
      { 4GexYDk'#  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); `Lr|KuFN  
    } @O HsM?nW  
} ; Gy!bPVe  
h/7_IuD  
Y"E*#1/  
同样还可以申明一个binary_op ,ZvlK N  
_nec6=S6(  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >  Qo+Y  
class binary_op : public Rettype .>^U mM  
  { 9Qn*frdY,  
    Left l; vn^*  
Right r; qwYq9A$+  
public : =6[R,{|C  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} dwVo"_Yr  
| ?ma?  
template < typename T > K&;/hdS=F  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const F`57;)F  
      { I G B)  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); ]%[.>mR  
    } JjQ9AJ?-V  
Yw,LEXLY  
    template < typename T1, typename T2 > /\5u-o)  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 92Rm{n   
      { [[KIuW~ot  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); |L~RC  
    } PB!*&T'!  
} ; .gA4gI1kH  
7 '{wl,u  
5>&C.+A 9  
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 ^']*UD;  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 td|O#R  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) XO}v8nWV  
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。 w s7LDY&(  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! w>&g'  
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。。。 d*Kg_He-  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 =p&uQ6.i+  
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) IvM>z03  
下面是修改过的unary_op !Z%pdqo`.  
47^7S=  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > s^GE>rf  
class unary_op m =%yZ2F;  
  { 2UEjn>2  
Left l; VP:9&?>G  
  [\.@,Y0j  
public : G/&Wc2k  
(BY5omlh  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} pt~b=+bBm  
gU@BEn}  
template < typename T > z=K hbh  
  struct result_1 I->4Q&3  
  { g I4Rku  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; Fd>epvR  
} ; w'<"5F`  
)OV2CP  
template < typename T1, typename T2 > Hq "l`  
  struct result_2 :xsNn55b  
  { ihopQb+k^m  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; nfS.0\z  
} ; K7]QgfpSZ  
+P;&/z8i*g  
template < typename T1, typename T2 > {GS$7n  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const Z1oUAzpj4  
  {  +D|E8sz8  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); -h{|u{t  
} >:f&@vwm  
Uw->5   
template < typename T > aaFt=7(K  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const $Zf]1?|xa  
  { $mF9os-  
  return OpClass::execute(lt(t)); f9La79v  
} E,7b=t  
cGS7s 8U  
} ; "i; "  
a fUOIM  
`h$^=84  
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 l6< bV#_qe  
好啦,现在才真正完美了。 h|[oQ8)  
现在在picker里面就可以这么添加了: @tPptB  
d8M8O3  
template < typename Right > oVeC@[U  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const +XL|bdK  
  { u51Lp  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); 7/6%92T/B  
} nSB@xP#&  
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。 JI|MR#_u  
td(4Fw||1y  
RV_+-m{]  
i" >kF@]c8  
j~k+d$a  
十. bind v42Z&PO   
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。 L'<.#(|  
先来分析一下一段例子 d`4F  
U t.#h="  
'Sjt*2blq  
int foo( int x, int y) { return x - y;} zAO|{m<A2  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 hbE~.[Y2r  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 3V@!}@y,F6  
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。 w*B4>FYg  
我们来写个简单的。 utBKl' `  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: D@o8Gerq~  
对于函数对象类的版本: '*n2<y  
)jed@?  
template < typename Func > 3Jw}MFFV  
struct functor_trait mI-9=6T_  
  { n@y*~sG]  
typedef typename Func::result_type result_type; HHg[6aw  
} ; < /9@RO  
对于无参数函数的版本: {Zrf>ST  
BHJS.o*j~  
template < typename Ret > e\' =#Hw  
struct functor_trait < Ret ( * )() > ^ /7L(  
  { )G@/E^ySM  
typedef Ret result_type; 70yM]C^  
} ; |RZI]H%  
对于单参数函数的版本: ;@V1*7y  
d^^EfWU  
template < typename Ret, typename V1 > Z'o'd_g>I+  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > &KVXU0F^z  
  { L~ e{Vv8UR  
typedef Ret result_type; ]$i~;f 8I  
} ; =Bb/Y`Q  
对于双参数函数的版本: L3y`*&e>  
XcM.<Dn3  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > C^nTLw;K  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > ($[)Tcq*~  
  { s.XLC43Rs  
typedef Ret result_type; |oV_7%mlu  
} ; B%/N{i*Z  
等等。。。 ]6z ; M;F`  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy ?$0t @E  
8 ;o*c6+  
template < typename Func > l[M?"<Ot;  
struct func_return Geyj`t  
  { sL\W6ej  
template < typename T > (K3eb  
  struct result_1 ^ 9FRI9?  
  { kyu PN<?  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; +z?SKc  
} ; H:_R[u4r  
6>j0geFyE2  
template < typename T1, typename T2 > GNab\M.  
  struct result_2 fE,Io3  
  { 0=V -{  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; -1c{Jo  
} ; hvOl9W>  
} ; I#9q^,,F  
*W$bhC'w  
N Ah^2X  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 K5EU?J&  
_Sn45h@"  
template < typename Func, typename aPicker > &@/25Y2  
class binder_1 WC`x^HI  
  { :XeRc"m<  
Func fn; Tb<}GcwJ  
aPicker pk; w^8i!jCy  
public : L}\~)  
jC_m0Iwc  
template < typename T > c@/K}  
  struct result_1 g<PglRr"  
  { m+9~f_}  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; ~(K{D D7[N  
} ; 40Hm+Ge  
6uKS!\EY|  
template < typename T1, typename T2 > feG#*m2g  
  struct result_2 F7IZ;4cp  
  { %)p?&_  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; SCo;Ek  
} ; (.N!(;G  
EiCEB;*z|d  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} L{Kl!   
S0mzDLgE  
template < typename T > 6gTc)rhRT  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const Sgq?r-Q.  
  { sglH=0MP  
  return fn(pk(t)); i:\|G^h  
} aDZ]{;  
template < typename T1, typename T2 > }B@44HdY  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const =gQ^,x0R9  
  { h@%a+6b?  
  return fn(pk(t1, t2)); I@q(P>]X9  
} @~8*  
} ; 5dkXDta[G  
= ow=3Ku  
vXT>Dc2\!  
一目了然不是么? 3V%ts7:a  
最后实现bind |VQmB/a  
SkyX\&  
U *:E|'>  
template < typename Func, typename aPicker > ]'5 G/H5?;  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) J/B`c(  
  { jchq\q)_z  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); { pk]p~  
} )SyU  
7mtX/w9  
2个以上参数的bind可以同理实现。 O#?@' 1  
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。 IA680^  
VCQo3k5 {  
十一. phoenix tQ(4UHqa~  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: v:?l C<,  
ug^esB  
for_each(v.begin(), v.end(), 6QAhVg: A  
( ppzQh1  
do_ y85R"d  
[ 6|Xe ],u  
  cout << _1 <<   " , " t4Pi <m:7  
]  D`3`5.b  
.while_( -- _1), FA!!S`{\  
cout << var( " \n " ) ()e|BFL.  
) RAj>{/E#W  
); h]pz12Yf  
vW4n>h}]  
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: ZaF9Q%  
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 <h%I-e6  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 0t7vg#v|  
那么我们就照着这个思路来实现吧: Z7p!YTA  
8\Bb7*  
K/M2L&C  
template < typename Cond, typename Actor > q![`3m-d.  
class do_while ' r/xBj[Z  
  { .?kq\.rQ  
Cond cd; v n4z C  
Actor act; V6Y0#sTU  
public : CD[}|N  
template < typename T > (nAL;:$x2  
  struct result_1 <nc6 &+  
  { vwAtX($  
  typedef int result_type; Q) =LbR{#  
} ; L}6!D zl  
9qUkw&}H  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} fwNj@fl_,e  
0+F--E4  
template < typename T > !<?<f db  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const <.&84c]/&  
  { ?!y<%&U  
  do ;OZl' . %`  
    { m UUNR,  
  act(t); nx{MUN7  
  } lBGYZ--  
  while (cd(t)); )6(|A$~C+  
  return   0 ; P1ak>T *#2  
} 5bBCI\&sam  
} ; yxAy1P;dX  
|Wr$5r  
)+|Y;zC9  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). QD%!a{I  
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。 q _Z+H4  
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。 </2 aQn  
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。 O L 9(~p  
下面就是产生这个functor的类: " =6kH,  
nJ h)iQu  
Whe-()pG{  
template < typename Actor > 9g]%}+D  
class do_while_actor c(aykIVOo  
  { 6V*,nocL_+  
Actor act; ,Oe:SZJ>  
public : -iL:D<!Cb_  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} <~P!yLr  
%OOkPda  
template < typename Cond > OY8P  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; 3g3f87[  
} ; W/g_XQ   
M.+h3<%^  
V-eRGSx  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 W4UK?#S+  
最后,是那个do_ 5XV|*O;  
p6!5}dD(  
eph2&)D}Ep  
class do_while_invoker <cU%yA710  
  { Tl2(%qB  
public : =#=}|Q}  
template < typename Actor > 5?Pf#kq  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const @)U;hk)j;  
  { t<o7 S:a"  
  return do_while_actor < Actor > (act); W^)mz,%x  
} CK1A$$gnz  
} do_; uehu\umt=  
)/)[}wN;j  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? ^`k;~4'd  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 3?&v:H  
最后来说说怎么处理break和continue GUZ.Pw  
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。 m'QG{f  
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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