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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda QC5f:BwM  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 (<R\  
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, NU&^7[!yl  
x$?7)F&z  
LF)a"Sh  
\P~rg~  
  class filler hf+/kc!>i  
  { _O)2  
public : Ms'TC; &PS  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} ) ~)SCN>-  
} ; j)tC r Py  
^Ii  \vk  
5 (21gW9  
这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决: 4 ^~zN"6]  
-8Jl4F ,  
*- IlF]  
#"p1Qea$  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); 5Jhbf2-  
?+,*YVT  
r5!x,{E6  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 ^o6)[_L  
SXo[[ao  
OT}Yr9h4  
O`[iz/7m  
二. 战前分析 yEpN,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。 8LQ59K_WX  
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 ?F87C[o  
Y = g>r]2  
Ih-3t*L  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); =SK+ \j$  
  /* --------------------------------------------- */ w{e3U7;  
vector < int *> vp( 10 ); jQxPOl$-  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); ,hTwNVWI9  
/* --------------------------------------------- */ UC+7-y,  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); VU`z|nBW@  
/* --------------------------------------------- */ mzV"G>,o  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); /,Dwu?Lcqp  
  /* --------------------------------------------- */ ]o[X+;Tj|  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); 3:~l2KIP4  
/* --------------------------------------------- */ y@kcXlY  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); 3$$5Mk(&  
SGBVR^  
"wF ?Hamz  
\at-"[.  
看了之后,我们可以思考一些问题: ZO%fS'n  
1._1, _2是什么? N(_ .N6  
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。 z>mZT.  
2._1 = 1是在做什么? /nY).lSH  
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。 e>,9]{N+$  
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。 9QOr,~~s  
h8#5vO2  
KcmDF4C2  
三. 动工 8_<&f%/  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: esh$*)1  
u 5Eo  
VA=#0w  
M2;%1^  
template < typename T > Esz1uty  
class assignment |B%BwE  
  { zM_DE  
T value; x5fgF;  
public : rb *C-NutE  
assignment( const T & v) : value(v) {} J}) $  
template < typename T2 > wuIsO;}/9  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } %$ir a\ sM  
} ; rq<`(V'2  
/63 W\  
waXDGdl0  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 cyGN3t9`.  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment Tsm1C#6 Y*  
JNxW6 cK  
g,n-s+  
^ea RgNz  
  class holder 5:*5j@/S  
  { :cXIO  
public : Avs7(-L+s  
template < typename T > [}A_uOGEP  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const /FP~jV!z  
  { d7W%zg\T  
  return assignment < T > (t); FX|0R#4vm  
} J0?$v6S  
} ; Jw:Fj {D  
ub`z7gL  
|'U,/  
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: ";)r*UgR{B  
&\[Qm{lN  
  static holder _1; I%;Rn:zl  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 o{{:|%m3Q  
1-6gB@cvQ  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); ;f".'9 l^  
而不用手动写一个函数对象。 }.fL$,7a  
E/wQ+rv  
U;x1}eFT  
B#HnPUUK  
四. 问题分析 $kxu;I  
虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。 q3c*<n g#  
1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。 Yw~;g: =  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 zQL!(2  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 tXf}jU}  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 (@ %XWg  
-@%t"8  
五. 问题1:一致性 }': EJ~H  
首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?| Hi]vHG(  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 F1 <489  
`j"4:  
struct holder 5h|'DO x|o  
  { <WM -@J(1  
  // "[awmZ:wo  
  template < typename T > Rz`@N`U  
T &   operator ()( const T & r) const 3xBN10R#  
  { v$t{o{3  
  return (T & )r; r> Fec  
} i'M^ez)u  
} ; a4yOe*Ak,F  
=RQ )$ %  
这样的话assignment也必须相应改动: lP}od  
/t$rX3A  
template < typename Left, typename Right > *GCA6X  
class assignment C@ FxB[  
  { !c\7  
Left l; sk#9x`Rw  
Right r; !$D&6M|C8l  
public : B:e.gtM5  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} La\Q'0  
template < typename T2 > Lqg] Fd  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } =ZG<BG_  
} ; Er`TryN|}  
nARxn#<+  
同时,holder的operator=也需要改动: XQK^$Iq]V  
$X`bm*  
template < typename T > Mg#`t$ u  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const U%Dit  
  { {*sGhGwr  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); 0xN!DvCg>.  
} (2: N;  
\'[3^/('  
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。 5 RW@_%C  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 s5Pq$<  
b([:,T7  
return l(rhs) = r; y^9bfMA  
在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。 I9;xzES  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: >g=^,G}y  
TKK,Y{{  
template < typename Tp > 1d`cTaQ-  
class constant_t Ny[Q T*nV  
  { }(m1ql  
  const Tp t; KCE=|*6::|  
public : 5n:nZ_D  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} !zU/Hq{wcK  
template < typename T > xf'LR[M  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const miwf&b  
  { aXC!t  
  return t; B@d1xjp)']  
} SK?I.  
} ; [9LxhPi  
'CgV0&@  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 >xZ5 ac I  
下面就可以修改holder的operator=了 d60c$?"]a(  
Qr<AV:  
template < typename T > ^,Lt Ewd~Y  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const K6-6{vt  
  { en%J!<&W{K  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); NJk)z&M  
} nkTYWw  
lbd(j{h>4  
同时也要修改assignment的operator() C(}^fJ6r  
f#1/}Hq/I  
template < typename T2 > ?5`{7daot  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } 36nyu_h:R  
现在代码看起来就很一致了。 _FT6]I0  
>d#3|;RY  
六. 问题2:链式操作 pKq]X}[^c  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 axtb<5&  
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。 a%v>eXc  
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。 X6'H`E[  
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$vwuW  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct z4bN)W )p  
7H4L-J3  
template < typename T > nX)f'[ 7  
struct result_1 #,TELzUVE  
  { G?R_aPP  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; 0 k9<&  
} ; P8<hvMF  
&~'S)Nun  
那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为: 0Q`&inwh  
iKhH^V%j  
template < typename T > drI\iae{^  
struct   ref :G#KB'  
  { &8n?  
typedef T & reference; @7%.7LK  
} ; @`S.@^%7fO  
template < typename T > L:pUvcAc?  
struct   ref < T &> Q(e{~ ]*  
  { ~;8I5Sge  
typedef T & reference; J+|/-{g  
} ; +j.qZ8  
or!!s 5[d  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: l#$TYJi  
}vY.EEy!  
template < typename T > !VRo*[yD@  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const <aXoB*Y  
  { n[P\*S  
  return l(t) = r(t); H{%H^t>  
} +?Ez} BP  
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。 5{X*a  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 *QE"K2\5  
eF5;[v  
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 :BD>yOlG  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: +{e`]t>_  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 @vt$MiOi  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 O1'K>teF%  
最后的布局是: #kci=2q_  
                Add =k_UjwgN^  
              /   \ B`1kGEx .  
            Divide   5 d@ (vg  
            /   \ \c% g M1  
          _1     3 %K l(>{N  
似乎一切都解决了?不。 F&az":  
你可以想象一下一个完整的Lambda库,它必然能够重载C++几乎所有的操作符。假设其重载了10个操作符,那么至少会有10个代表这些操作符的functor类。大体上来讲,每一种操作符所对应的functor都应当能够由链式操作产生别的任意一种操作符所对应的functor。(例如:*_1 = 2既是由operator*的functor产生operator=的functor)。可想而知这样一共能产生10*10=100种产生方式。这是对编码的一个大挑战。 'Wp @b678  
如何简化这个问题呢?我们不妨假定,任意一种操作符的functor,都能够产生任意一种操作符的functor,这样,每一种操作符的functor都拥有一样的产生方案。如果某种转换确实是不合法的(例如:A/B=C无论如何也不可能合法),那么在试图产生新functor的时候会出现编译错误。幸好C++的模版是如果不使用就不编译的,因此这种编译错误不会干扰到正常的使用,这正是我们所要的。 !^?qU;|  
OK,我们的方法呼之欲出了。既然所有的functor都具有一样的产生方案,那么不如大家都不要实现,等到最后统一的在所有的functor里面加上这么一系列的产生代码吧。例如,如果要添加从某functor XXX到operator=的functor的产生代码: y\,f6=%k  
`{o$F ::(  
template < typename Right > m#n]Wgp'  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const [0!{_E)<  
Right & rt) const ^{[[Z.&R?  
  { WFDCPQ@  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); NzlAC  
} eGvOA\y:  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 8UM0vNk  
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。 h.}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。 ;==j|/ERe  
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。 z_n \5.  
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。 hB>^'6h+  
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? H,K`6HH  
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: tvpN/p  
+|&0fGv;d9  
template < class Action >  =:~(m  
class picker : public Action IaasHo\  
  { E1(1E?}!  
public : 5@f5S0 Y  
picker( const Action & act) : Action(act) {} Yqj+hC6>,  
  // all the operator overloaded X-/Ban  
} ;  }_%P6  
wW5Yw i  
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。 8 Z8Y[p  
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:  zy>}L #  
@i1q]0  
template < typename Right > 1<,/ -H  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const A*i_|]Q  
  { 9)lZyE}   
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); tX?J@+  
} CDCC1BG"  
c-*2dV[@  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > Dbz]{_Y;  
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。 sfI N)jh  
%?=)!;[  
template < typename T >   struct picker_maker m UgRm]  
  { ~:Mm<*lL%  
typedef picker < constant_t < T >   > result; q-IWRb0j%a  
} ; ])N%^Qe$U  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > 2C1+_IL   
  { MZ~.(&  
typedef picker < T > result; TB#N k5  
} ; &HL{LnLP@/  
'C~9]Y].  
下面总的结构就有了: rBfg*r`)  
functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。 @]?R2bI  
picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。 Tl3"PIb  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 }\Z5{OA  
至此链式操作完美实现。 KB+]eI-h  
ps+:</;Z  
~6d5zI4\  
七. 问题3 [Vp\$;\nT  
如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。 euZ I`*0  
tcOnM w  
template < typename T1, typename T2 > 9h&yuS'Yj  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ";dU-\3M  
  { =]b9X7}  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); |-61(X.  
} MaErx\  
U~/ID  
很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2: *#h;c1aP  
s0!kwrBsp  
template < typename T1, typename T2 > Fu##'#  
struct result_2 usH%dzKK  
  { 5"gL.Ez  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; ZNL5({lv  
} ; qZbHMTnT6  
8ds}+TtbY  
显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢? ;)|nkI  
这个差事就留给了holder自己。 KN, 4@4  
    4J8Dh;a`  
2sun=3qb  
template < int Order > %zflx~  
class holder; K~@`o-Z[  
template <> - 0DZ::  
class holder < 1 > AT ymKJ  
  { iT$d;5_pU  
public : GNZ#q)qT  
template < typename T > C P&o%Uc*  
  struct result_1 yHOqzq56  
  { "XB4yExy  
  typedef T & result; /.@x 4cdS  
} ; zq=&4afOE  
template < typename T1, typename T2 > ;qb Dbg  
  struct result_2 PW)8aLU  
  { O! (85rp/  
  typedef T1 & result; Ql8^]gbp+  
} ; ^'Y HJEK  
template < typename T > }VZM,.w  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const hXTYTbTX  
  { eI?HwP{m  
  return (T & )r; %ET # z!  
} tvCcyD%w  
template < typename T1, typename T2 > i'iO H|s  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const nF|Oy0  
  { 4 +I 3+a"  
  return (T1 & )r1; C[0MA ,^  
} ogp{rY  
} ; xD^wTtT  
)@,N7Y1h  
template <> IywiCMjH  
class holder < 2 > V8T#NJ  
  { S*s:4uf  
public : J@gm@ jLc  
template < typename T > "u5KbJW  
  struct result_1 PY\W  
  { &t_A0z  
  typedef T & result; ,zoB0([  
} ; TH>,v  
template < typename T1, typename T2 > =-m(\ }  
  struct result_2 XD 5n]AL  
  { OOfy Gvs  
  typedef T2 & result; []=_<]{  
} ; L9$&-A9ix  
template < typename T > l-cW;b~  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const !YY 6o V  
  { 3l$E8?[Zwi  
  return (T & )r; C$t.C rxx  
} uct=i1+ fE  
template < typename T1, typename T2 > X'xUwT|_+  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const re/xs~  
  { /Bh>  
  return (T2 & )r2; HS(U4   
} F:S"gRKz  
} ; ^?nP$+gq  
!*5_pGe  
%6N)G!P  
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> >。 [0wP\{%  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: dD o6fP2  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: i`R(7Z  
*|^,DGfQ6  
return l(i, j) = r(i, j); ;}UzJe ,S  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) L,WkJe3  
)O9fhj)  
  return ( int & )i; WqR7uiCi  
  return ( int & )j; el}hcAY/RP  
最后执行i = j; 1y 1_6TZ+  
可见,参数被正确的选择了。 Q7L)f71i  
*/4tJ G1U  
@K7ebYr?  
<o ~t$TH  
+;YE)~R?  
八. 中期总结 vUqe.?5  
目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事: 4Q@\h=r  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 0u>yT?jP  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 KM5jl9Vv  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor Qg[heND  
?vMK'"  
 8>ESD}(  
xC'mPcU8  
q)vK`\Y  
)sRN!~  
九. 简化 (v]P<3%  
很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。 bB y'v/  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 Ywmyr[Uh'  
首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种: JaA&eT|  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。  ccRlql(  
  +-*/&|^等 x!OWJ/O  
2. 返回引用。 EG%I1F%  
  =,各种复合赋值等 mZ]P[lQ'5  
3. 返回固定类型。 PL9<*.U"=  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) *3 !(*F@M,  
4. 原样返回。 dr.**fGYde  
  operator, NWw<B3aL  
5. 返回解引用的类型。 E=}6 X9X  
  operator*(单目) vz- 9<w;>a  
6. 返回地址。 =n)JJS94  
  operator&(单目) S>.q 5  
7. 下表访问返回类型。 ?Y%}(3y  
  operator[] I+*osk  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 2XzF k_6H  
  operator<<和operator>> d:A\<F  
rFf :A-#l  
OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。 D% oueW  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: [SK2x4  
<9=zP/Q  
template < typename Left > >Kz_My9  
struct value_return -FQC9~rR;g  
  { s4x'f$r  
template < typename T > p^T&jE8])#  
  struct result_1 g7 .7E6%H  
  { =n> iQS  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; 3X,]=f@_  
} ; vEu Ka<5  
fx]\)0n  
template < typename T1, typename T2 > ~C%2t{"  
  struct result_2 f+*J ue  
  { 7bctx_W&6  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; x*NqA( r  
} ; d-9uv|SJ  
} ; kEp.0wL'  
_Syre6k  
K%98;e9  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait pGO|~:E/L  
eV"dv*R  
下面我们来剥离functor中的operator() l R:O k8e  
首先operator里面的代码全是下面的形式: t.3Ct@wK  
D-'i G%)kA  
return l(t) op r(t) ev~dsk6k  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) (J6" ;  
return op l(t) W Atg  
return op l(t1, t2) j9{O0[v  
return l(t) op ^>3tYg&7  
return l(t1, t2) op L4MxU 2  
return l(t)[r(t)] xnJjCEZ  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] SNQz8(O  
59&T/  
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: ST[2]   
单目: return f(l(t), r(t)); 9zXu6<|qrL  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); qFvg}}^y  
双目: return f(l(t)); mle_*Gy8  
return f(l(t1, t2)); r^?)F?n!  
下面就是f的实现,以operator/为例 aR`_h=a  
EJ WOXxU  
struct meta_divide  f$:7A0  
  { _<Hb(z  
template < typename T1, typename T2 > kWzuz#  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) vp"%IW  
  { yw;ghP;  
  return t1 / t2; UN cYu9[  
} xI=}z  
} ; $sU5=,  
0_YxZS\  
这个工作可以让宏来做: BP)q6?Mz  
9oZ } h&  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ BSx j~pun  
template < typename T1, typename T2 > \ AyQS4A.s[  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; w8eG;  
以后可以直接用 w$w>N(e  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) ovhC4 2i  
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 Z7tU0  
(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。。。) C><<0VhU  
4e=/f,o1  
CL)1Q  
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 ig2{lEkF  
R`0foSq \M  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > 8zP:*|D  
class unary_op : public Rettype r1[E{Tpz  
  { RB S[*D  
    Left l; ,pQ'w7  
public : MgJ%26TZ  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} 3a'Rs{qxn  
v#Cz&j  
template < typename T > W0+gfg  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 37j\D1Y  
      { an*]62l  
      return FuncType::execute(l(t)); m#5|J@]  
    } sD LVYD  
Hmz=/.$  
    template < typename T1, typename T2 > 4A\BGD*5  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const &+)+5z_d  
      { 4 7)+'`  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); K;@RUy~  
    } 9 _M H  
} ; c,#~L7  
KKx&UKjV  
uR06&SaA>  
同样还可以申明一个binary_op @+0@BO1 2  
@{J!6YGh  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > Bi9 N  
class binary_op : public Rettype ^@|<'g.R-  
  { 2ru*#Z#(  
    Left l; ql#{=oGDnA  
Right r; c]AKeq]  
public : tJ?qcT?  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} P.[6s$J  
,\sR;=svK  
template < typename T > D\45l  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const f"5lOzj`C  
      { _1w.B8Lyz@  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); nvO%  
    } OCbQB5k3  
.RQXxw  
    template < typename T1, typename T2 > ;ZxK3/(7  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const Z`-)1!  
      { S7?f5ux   
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); fd!pM4"0  
    } @!L@UP0  
} ; C&gOA8nf  
])Q9=?Sd}  
JqVBT+:  
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 2R_opbw  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 Q>SPV8s   
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) ohQz%?r  
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。 bBeFL~  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! C1#o<pv  
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。。。 *7xQp!w^  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 75hFyh;u  
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) OUBgBr   
下面是修改过的unary_op k$$S!qi#  
323yAF  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > |k7ts&2  
class unary_op l(k rUv  
  { ~L \(/[  
Left l; w{YtTZp3  
  &geOFe}R  
public : HonAK  
AXNszS%4  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} ;:-2~z~~  
G(7\<x:  
template < typename T > (_%JF[W  
  struct result_1 (<> Sz(  
  { 6bRQL}[  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; vZ_DG}n11  
} ; IJ #v"! D  
lvz:UWo  
template < typename T1, typename T2 > v:J.d5  
  struct result_2 ?VOs:sln  
  { ,h wf  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; \fM!^  
} ; "u,~yxYWl  
&t.>^7ELF  
template < typename T1, typename T2 > qN`]*baS  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ( 7Ca\H3$  
  { A\PV@w%A i  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); V"2AN3~&  
}  h>L6{d1  
e~2*> 5\:  
template < typename T > #:ED 0</  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 9%)& }KK|  
  { $CQwBsYb=  
  return OpClass::execute(lt(t)); C(%5,|6  
} rY_C3;B  
a,0o{* (u$  
} ; 8w@W8(3B  
<1'X)n&Kw$  
n nnA,  
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 HU'`kimWb  
好啦,现在才真正完美了。 ->"h5h  
现在在picker里面就可以这么添加了: 4iPua"8  
K7&8 ;So  
template < typename Right > uTlT'9)  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const _^2[(<Gmv  
  { 3xCA\*  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); u2.r,<rC*Q  
} Q]?J%P.  
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。 A'AWuj\r2R  
RVKaqJ0e<  
r;6YCI=z  
)'I<xx'1  
y88}f&z#5  
十. bind 4[EO[x4C  
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。 vM3|Ti>a'  
先来分析一下一段例子 3<' Q`H>  
fvBC9^3  
W2.1xNWO  
int foo( int x, int y) { return x - y;} +fQ$~vr{'  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 KZ >"L  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 "s6_lhu=E7  
可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。 [N$_@[  
我们来写个简单的。 ,c %gwzU  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: ;<)-*?m9  
对于函数对象类的版本: <.%8j\j(  
kd4*Zab  
template < typename Func > p YvF}8  
struct functor_trait A kQFb2|ir  
  { K[;,/:Y  
typedef typename Func::result_type result_type; |/Q."d  
} ; 6o23#JgN  
对于无参数函数的版本: <W|{)U?p  
[Ik B/Xbw|  
template < typename Ret > W oG  
struct functor_trait < Ret ( * )() > TV>R(D3T/  
  { `TR9GWU+B  
typedef Ret result_type; UlZ)|Ya<M  
} ; [&k k  
对于单参数函数的版本: EBE>&{%$^  
,^[37/S  
template < typename Ret, typename V1 > 0$h$7'a  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > QMpA~x_m  
  { (eIxU&o'  
typedef Ret result_type; H9m2Whq  
} ; ?-v?SN#  
对于双参数函数的版本: {j4:. fD  
w)SxwlW}  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > _Ws k3AP  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > tJfN6  
  { bD[W~ku  
typedef Ret result_type; \ bmboNe  
} ; JM9Q]#'t  
等等。。。 -@?>nLQb  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy bN %MT#X  
) G&3V  
template < typename Func > UdgI<a~`k6  
struct func_return Uy'ZL(2  
  { " yl"A4p S  
template < typename T > `X03Q[:q"[  
  struct result_1 uXa}<=O  
  { R,Uy3N  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; @!HMd{r  
} ; w|*G`~l09  
T<,tC"  
template < typename T1, typename T2 > 4tu>~ vOE  
  struct result_2 cDol o1*  
  { ?bi^h/ f  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; Ybiz]1d  
} ; %cjav  
} ; F<<H [,%0  
6j![m+vo%  
l),13"?C(  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 32'9Ch.  
2_ DtzY:=  
template < typename Func, typename aPicker > Q*o4zW  
class binder_1 !H.lVA  
  { ;] o^u.PC  
Func fn; U.jMK{  
aPicker pk; I4ct``Di  
public : =v"{EmT[$  
!t{!.  
template < typename T > ozwqK oE  
  struct result_1 r/:'}os;  
  { ;8kfgp M_  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; @}RyW&1Z  
} ; QCnVZ" !(  
d u )G)~  
template < typename T1, typename T2 > ?%n9g)>Yej  
  struct result_2 v)pWx0l=  
  { W]]2Uo.  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; 1S@k=EKM  
} ; (G'ddZAJV  
,urkd~  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} :Dm@3S$4<  
i<![i5uAI  
template < typename T > 2l%iXK[  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const SX8%F:<.  
  { 0']M,iC/  
  return fn(pk(t)); ^<b.j.$<z  
} >qZRIDE5$  
template < typename T1, typename T2 > mJqP#Unik  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const =~*u(0sJa  
  { -p~B -,  
  return fn(pk(t1, t2)); x&p=vUuukP  
} 2AE|N_v8W  
} ; }k~0R-m  
,PAKPX9v_F  
G _o4A:2  
一目了然不是么? `;hBO#(H0}  
最后实现bind Xb;`WE gC  
6P $q7G  
8b $7#  
template < typename Func, typename aPicker > ThB2U(Wf  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) M](U"K?  
  { SS-   
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); }DwXs`M7  
} Q5ao2-\   
4 .qjTR  
2个以上参数的bind可以同理实现。 }=)"uv  
另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。 93,ExgFt  
,+{ 43;a  
十一. phoenix N/p_6GYMa  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: v<**GW]neD  
xbIA97g-O,  
for_each(v.begin(), v.end(), 5$w1[}UUd  
( _E7eJSM.  
do_ @n3PCH6:Ao  
[ }%|OnEk"  
  cout << _1 <<   " , " <9vkiEo  
] y3GIR f;>  
.while_( -- _1), u[@*}|uXM  
cout << var( " \n " ) d{jl&:  
) Po[zzj>m  
); ==9Ez  
xDS9gGr  
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: 7Q&P4{hi0  
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 <Do89  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 "tIx$?I  
那么我们就照着这个思路来实现吧: R7>@-EG  
Adm`s .  
VB%xV   
template < typename Cond, typename Actor > }W J`q`g  
class do_while Urr1 K)  
  { 3]Mx,u  
Cond cd; zjS<e XLs[  
Actor act; OduTg^R  
public : %|~ UNP$  
template < typename T > LGkKR{ep(  
  struct result_1 MmB-SR[>P  
  { >'eqOZM  
  typedef int result_type; g}7B0 yo  
} ; pD9c%P  
6>Fw,$  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} -K{ID$!p  
R_&>iu'[  
template < typename T > ~kga+H  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const =G`m7!Q)  
  { cW2:D$Pe  
  do +}!eAMQ  
    { }% =P(%-  
  act(t); L r,$98Dy  
  }  i.]}ooI  
  while (cd(t)); gDrqs>8  
  return   0 ; KRQ/wuv  
} 3y!CkJKv  
} ; fHiCuF  
UkC\[$-"\  
f55Ev<oOa  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). oj/tim  
代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。 F^ f]*MhT"  
其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。 a;(:iMCi  
因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。 DmYm~hzJ  
下面就是产生这个functor的类: j(SQNSFD  
0t~--/lA  
Mo/xEB/O  
template < typename Actor > }5gQZ'ys'  
class do_while_actor SaNx;xgi  
  { psMagzr&)e  
Actor act; TF'ssD  
public : f,$CiZ"  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} IRQ(/:]  
2a G<^3  
template < typename Cond > }K/[3X=B  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; -vMP{,  
} ; 'K`)q6m  
E,;nx^`!l  
|^=`ln!  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 Djzb#M'm  
最后,是那个do_ 1osI~oNZ  
@ZmpcoDI  
3|A"CU/z@  
class do_while_invoker ,Ya&M@^Z  
  { pD]Ry" ZG  
public : T]:5y_4?[  
template < typename Actor > @cx!m   
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const i55']7+0  
  { eRf 8'-"#-  
  return do_while_actor < Actor > (act); +5Mx0s(5  
} ELm#  
} do_; N\p3*#M  
33; yt d  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? R_^:<F0  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 1q*3V8  
最后来说说怎么处理break和continue Lpn`HAw&  
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。 fF9vV. }  
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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