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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda PYi<iSr  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 RvA "ug.*  
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, }!fIY7gv  
a+z>pV|  
p\_3g!G'  
O2Y|<m  
  class filler oVk!C a  
  {  Yf[Cmn  
public : $G0e1)D  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} %9zpPr WF  
} ; DmgDhNXKq  
lv] U)p  
.=}\yYGe   
这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决: {@Lun6\  
+~F>:v?Rh  
A iR#:r  
?@x$ h  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); .mrv"k\<  
1H">Rb30@  
P2ySjgd  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 vRaxB  
4 w*m]D{  
}L Q%%  
B_Gcz5  
二. 战前分析 fGj66rMGw  
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。 Se[=$W  
开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码 [%LGiCU]  
`@\FpV[|P  
?-&k?I  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); !4^Lv{1QZ  
  /* --------------------------------------------- */ Ye|gW=FUR  
vector < int *> vp( 10 ); 0?FJ ~pu  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); G@D8 [  
/* --------------------------------------------- */ (oiQ5s^f  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); '#A_KHD  
/* --------------------------------------------- */ 9BOn8p;yz  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); p79QEIbk=  
  /* --------------------------------------------- */ (@T{ [\  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); 5R.jhYAj  
/* --------------------------------------------- */ Ro$*bN6p  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); G1X73qoHT<  
)qX.!&|I  
lgt&kdc%o  
&9v8  
看了之后,我们可以思考一些问题:  !N\_D  
1._1, _2是什么? cc=_KYZ1k  
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。 -2laM9Ed  
2._1 = 1是在做什么? }<2|6 {  
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^/<2/E"?4  
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。 4Z{R36 {  
b[&ri:AC  
, =*^XlO=c  
三. 动工 7dB_q}<  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: A Ef@o+A  
WB (?6"  
"<^ Vp-7r  
Y._ACQG3  
template < typename T > Qe7 SH{  
class assignment o^uh3,.  
  { Ia9!ucN7DA  
T value; ?o]NV  
public : _^eA1}3  
assignment( const T & v) : value(v) {} PCDvEbpG  
template < typename T2 > nF3Sfw,  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } hn6'$P  
} ; ~tNk\Kkv  
~P!=fU)  
k|]l2zlT  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 "j&p3  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment =RWY0|f  
DKlHXEt>  
01aw+o  
RM%Z"pc Y6  
  class holder v7+|G'8M`  
  { kiin78W  
public : S._h->5f  
template < typename T > HF&d HD2f  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const i)'u!V  
  { TFbF^Kd#:d  
  return assignment < T > (t); C]zgVbu  
} uuUj IZCtz  
} ; 7 oYD;li$k  
kd p*6ynD  
9)b{U2&  
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: {c1wJ  
LBpAR|  
  static holder _1; E>QEI;  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 URh5ajoR%  
)i-`AJK-'v  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); %<q"&]e,  
而不用手动写一个函数对象。 oqK: 5|  
V z5<Gr  
Ex}TDmTu  
u0uz~ s  
四. 问题分析 3WfZzb+  
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。 Y8mv[+Z  
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。  >qI:  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 tJGPkeA  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 jNIz:_c-~  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 Df1eHa5-7  
zcEpywNP  
五. 问题1:一致性 </fTn_{2s8  
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?| <PO-S\N  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 1-!|_<EW1  
kl&_O8E+K  
struct holder iIo>]\Pw  
  { d7kv <YG  
  // h* /  
  template < typename T > wz:w6q  
T &   operator ()( const T & r) const }u5J<*:bZ  
  { 7w0=i Z>K  
  return (T & )r; ,.gI'YPQC  
} 4x/u$Ixzh=  
} ; `Uk jr MO  
3bugVJ9 3  
这样的话assignment也必须相应改动: )4+uM'2%  
."q8 YaW  
template < typename Left, typename Right > @ 6b;sv1W  
class assignment SYOU &*  
  { 8wS9%+  
Left l; f K4M:_u  
Right r; } 4>#s$.2  
public :  Z\$!:  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} 4T<dI6I0  
template < typename T2 > |@ZyD$?  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } jm |zn  
} ; Rn whkb&&  
y+VR D  
同时,holder的operator=也需要改动: ~-(X\:z}  
;Y &2G'  
template < typename T > C2%Yry  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const JAL"On#c#0  
  { Ly/5"&HD  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); eR8>5:V_  
} K*MI8')  
Qnp.Na[JV  
好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。 o\y qf:V8  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 kZ 9n@($B  
SR\$fmo  
return l(rhs) = r; Fg^zz*e  
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。 [  **F  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: %{P." ki  
-| t|w:&  
template < typename Tp > v-Uz,3  
class constant_t bNz2Uo!0K  
  { _ID =]NJ_  
  const Tp t; /^Lo@672  
public : ,PyPRPk  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} rg+3pX\{  
template < typename T >  M Xl!  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const ]jJ4\O`  
  { q/YO5>s15  
  return t; .rbKvd?-}  
} =~QC)y_  
} ; k Nw3Qr  
[k6,!e[/uG  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 %6<2~  
下面就可以修改holder的operator=了 !yTjO  
AwGDy +  
template < typename T > qS2]|7q?Tc  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const 1^=[k  
  { g.O? 1bebe  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); 0 :1ldU 4  
} @sb00ad2q  
8 K>Ejr  
同时也要修改assignment的operator() kPZ1OSX  
15~+Ga4  
template < typename T2 > WN?meZ/N/  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } ?{6[6T  
现在代码看起来就很一致了。  SjO Iln  
@-qC".CI  
六. 问题2:链式操作 ()i!Uo  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 ZZl4|  
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。 EC| b7  
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。 `<l|XPv  
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。 ,TxZ:f`"  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct uv dx>5]  
A&fh0E (t  
template < typename T > c )o[3o7  
struct result_1 ]^\+B4  
  { q&wXs/$a  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; \it<]BN  
} ; ,o j\=2  
u~d&<_Z  
那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为: DK;/eZe  
0CO6-&F9n  
template < typename T > TS<uBX  
struct   ref <ByDT$E_  
  { IN9o$CZ:  
typedef T & reference; *Cgd?*\7  
} ; *:A )j?(  
template < typename T > `Lu\zR%<  
struct   ref < T &> }UWRH.;v  
  { eL!G, W  
typedef T & reference; /C}fE]n{X  
} ; Kq0hT4w  
J#W>%2 "s  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: &hYjQ&n  
)Z 3fytY  
template < typename T > Qmh*Gh? v  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const ,/>~J]:\;  
  { b511qc"i>M  
  return l(t) = r(t); 57b;{kl  
} VI`x fmVOQ  
可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。 way-Q7  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 X_eV<]zA+  
|"Oazll  
有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么 MPd#C*c  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: /_554q  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 Lsozl<@  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 %rRpUrnm  
最后的布局是: VU*{E  
                Add SVo`p;2r  
              /   \ T't^pO-`  
            Divide   5 v+=_  
            /   \ J=U7m@))Y#  
          _1     3 K`2a{`  
似乎一切都解决了?不。 ?Xo9,4V1  
你可以想象一下一个完整的Lambda库,它必然能够重载C++几乎所有的操作符。假设其重载了10个操作符,那么至少会有10个代表这些操作符的functor类。大体上来讲,每一种操作符所对应的functor都应当能够由链式操作产生别的任意一种操作符所对应的functor。(例如:*_1 = 2既是由operator*的functor产生operator=的functor)。可想而知这样一共能产生10*10=100种产生方式。这是对编码的一个大挑战。 X|wXTecg*|  
如何简化这个问题呢?我们不妨假定,任意一种操作符的functor,都能够产生任意一种操作符的functor,这样,每一种操作符的functor都拥有一样的产生方案。如果某种转换确实是不合法的(例如:A/B=C无论如何也不可能合法),那么在试图产生新functor的时候会出现编译错误。幸好C++的模版是如果不使用就不编译的,因此这种编译错误不会干扰到正常的使用,这正是我们所要的。 jr:LLn#}  
OK,我们的方法呼之欲出了。既然所有的functor都具有一样的产生方案,那么不如大家都不要实现,等到最后统一的在所有的functor里面加上这么一系列的产生代码吧。例如,如果要添加从某functor XXX到operator=的functor的产生代码: k\}qCDs  
.9g\WH#qD|  
template < typename Right > c~|/,FZU'  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const hK$-R1O  
Right & rt) const y6?Q5x9M  
  { |T"{q  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); \ca4X{x  
} E%-&!%_>D@  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 BWX&5""  
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。 3r{'@Y =)Y  
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。 es(vWf'  
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。 W:>RstbnMG  
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。 %]Nz54!  
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? rd 1&?X  
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: o#wF/ I  
I$wP`gQh  
template < class Action > _bks*.9}3b  
class picker : public Action Gf'V68,l$  
  { uYMW5k_,>  
public : oci-[CI,  
picker( const Action & act) : Action(act) {} 9HEc=,D|  
  // all the operator overloaded 95wV+ q*  
} ; %r!  
T+4Musu{V  
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。 j`'=K_+nU  
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: W3 8 =fyD  
qW<: `y  
template < typename Right > {YbqB6zaM  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const M3F8@|2  
  { $@&bK2@.(  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); ($W9 ?  
} ccm <rZ7  
Ruk6+U  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > SqTm/ t  
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。 3nK'yC  
); |~4#  
template < typename T >   struct picker_maker [bT@Y:X@`  
  { <qRw! 'S^  
typedef picker < constant_t < T >   > result; `g :<$3}  
} ; u%[*;@;9+  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > jv|IV  
  { kx UGd)S  
typedef picker < T > result;  BW\R  
} ; LL6f40hC  
"msg./iC  
下面总的结构就有了: kb7\qH!n  
functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。 KuI>:i;  
picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。 yMSRUQ x  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 dF.T6b  
至此链式操作完美实现。 eNNgxQw>m  
0`ib_&yI  
X}usyO'pW  
七. 问题3 7_Q86o  
如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。 FUcs=7c  
v}Aw!Dv/  
template < typename T1, typename T2 > G+g`=7  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const Ixec]UOS  
  { }5]s+m  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); .D>lv_kp  
} 'FUPv61()  
=k/n  
很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2: M K[spV  
=0]Mc$Ih  
template < typename T1, typename T2 > [ $"iO#oO  
struct result_2 /w!' [  
  { Iw<c 9w8  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; R\Q%_~1  
} ; <zDe;&  
Z?Q2ed*j  
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? Ph%s.YAZ~  
这个差事就留给了holder自己。 Dps{[3Y+  
    `Ys })Pl  
~fUSmc  
template < int Order > R$3JbR.  
class holder; T i/iD2g  
template <> p4AXQuOP  
class holder < 1 > e-K8K+7  
  { q-3KF  
public : <|`@K| N  
template < typename T > RYhdf  
  struct result_1 Em]T.'y  
  { !KlSw,&=.6  
  typedef T & result; Q.] )yqX6  
} ; 7lj-Z~1  
template < typename T1, typename T2 > Z{CL!  
  struct result_2 jI V? p  
  { /&|pXBY$;  
  typedef T1 & result; Yptsq@s  
} ; :cEe4a  
template < typename T > J-ZM1HoB  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const 0l6djN  
  { dB,#`tc=,  
  return (T & )r; w:LCm `d  
} 4>Y\2O?**  
template < typename T1, typename T2 > ).boe& .  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const >>8w(PdTn%  
  { D7(t6C=FP  
  return (T1 & )r1; g|HrhUT;  
} PmY:sJ{M  
} ; E 9:hK  
e ^qnUjMy  
template <> m pivg  
class holder < 2 > $"(YE #]|  
  { H44&u](8{  
public : 4a|Fx  
template < typename T > '9dtIW6E  
  struct result_1 c>!J@[,  
  { 7EO&:b]  
  typedef T & result; DQICD.X6R  
} ; i+Dgw  
template < typename T1, typename T2 > #dt2'V- ,  
  struct result_2 b?NeSiswn  
  { -}sya1(<8  
  typedef T2 & result; ~b[4'm@  
} ; @(?4g-*E  
template < typename T > T6r~OV5  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const ]e`_.>U  
  { QX=;,tr  
  return (T & )r; X&~Eo  
} p4EItRZS  
template < typename T1, typename T2 > M\6`2q  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const gc~h!%'.I  
  { uPXqTkod  
  return (T2 & )r2; $I36>  
} yy1r,dw  
} ; <3x#(ms!!  
Lx{N%;t*E  
@R&D["!  
新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。 |Z^g\l.j{  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: ` W>B8  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: E|;5Z*  
&RrQ()<as  
return l(i, j) = r(i, j); +|<&#b0Xd  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) aF"Z!HD  
Hc%\9{zH  
  return ( int & )i; =M#?*e  
  return ( int & )j; -b}S3<15@  
最后执行i = j; * SMPHWH[c  
可见,参数被正确的选择了。 F\rSYjMyk  
7YjucPH#  
vaOL6=[#:g  
d)ZSzq  
5(7MQuRR  
八. 中期总结 BQ:Kx_   
目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事: L)'rM-nkFh  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 PEt8,,x<"  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 Q3q.*(#  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor faOWhIG  
AJd.K'=8  
-*fYR#VQQB  
l_-n&(N2<[  
<&%1pZ/6.  
C(HmLEB^  
九. 简化 5a!e%jj  
很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。 I 47GQho  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 HHTsHb{7  
首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种: U hhmG+  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 XWQ0V  
  +-*/&|^等 >#U <#  
2. 返回引用。 z\8yB`8b^  
  =,各种复合赋值等 MH;%Y"EI  
3. 返回固定类型。 {/xs9.8:JX  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) TK/'=8  
4. 原样返回。 W.D3$  
  operator, `A _8nW)  
5. 返回解引用的类型。 ,Z7Z!.TY!  
  operator*(单目) s [F' h-y  
6. 返回地址。 =G F  
  operator&(单目) 7XWBI\SW  
7. 下表访问返回类型。 +Cg"2~  
  operator[] G=5t5[KC  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 +Z<Q^5w@  
  operator<<和operator>> j~*Z7iu  
e=z_+gVm  
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。 x0h3jw+6  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: ![]I%'s  
)c >B23D  
template < typename Left > <ii1nz  
struct value_return zHOE.V2Qo  
  { HU[nN*  
template < typename T > <N=p:e,aN,  
  struct result_1 `s> =Sn&UP  
  { ZHF(q6T  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; Qb't*2c%  
} ; r82o[+$u0K  
o $`kpr  
template < typename T1, typename T2 > B4:l*P'  
  struct result_2 5Vo}G %g  
  { ;;'a--'"  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; Ji:iKkI  
} ; k\#-6evT  
} ; .83v~{n  
-y*_.Ws9  
`$sY^EX  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait 1H4Zgh U  
/4 LR0`A'  
下面我们来剥离functor中的operator() W _,;eyo  
首先operator里面的代码全是下面的形式: ,ANK3n\  
}t51U0b%  
return l(t) op r(t) XCIa2Syo  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) <VaMUm<2  
return op l(t) rt^45~  
return op l(t1, t2) {rvbo1t  
return l(t) op t0J5v;  
return l(t1, t2) op LJ(n?/z%  
return l(t)[r(t)] 6=,#9C9  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] CFJjh^ ~=  
Lkl|4L   
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: h [IYA1/y  
单目: return f(l(t), r(t)); CC>fm 1#i\  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); >U~|R=*  
双目: return f(l(t)); Dq zA U7  
return f(l(t1, t2)); .?0>5-SfY  
下面就是f的实现,以operator/为例 q|u8CX  
\_*MJ)h)X  
struct meta_divide -[pCP_`)u  
  { HD:%Yv  
template < typename T1, typename T2 > ft/^4QcyAM  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) Y <Znv%M  
  { 5M Wvu,'%8  
  return t1 / t2; nSxb-Ce  
} _+*/~E  
} ; Ybt_?Q9#]  
?ng14e  
这个工作可以让宏来做: W~u   
f' '{.L  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ mUt,Z^ l`  
template < typename T1, typename T2 > \ t*a*v;iz  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; *F szGn<  
以后可以直接用 r6n5Jz  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) "@{4.v^}!  
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 /:y2Up-  
(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。。。) MxgLzt Y  
Sn(l$wk=  
#A3v]'7B  
下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体 ~n/Aq*  
TmYP_5g:  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > 98A(jsj  
class unary_op : public Rettype Dr6s ^}}~n  
  { g8,?S6\nMz  
    Left l; ^S#\O>GHP  
public : ("?&p3];b  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} ;V~rWzKM(  
kG$E tE#  
template < typename T > /esVuz  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const >:jM}*dnL  
      { -MrtliepW*  
      return FuncType::execute(l(t)); E q=wdI  
    } 7 DY WdDX  
v_z..-7Dq+  
    template < typename T1, typename T2 > oQ%\[s$  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const Q sg/ V]  
      { 5 o#<`_=J  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); {Z#e{~m#  
    } >I4p9y(u  
} ; `S\zqF<  
.kc"E  
I7fb}j`/  
同样还可以申明一个binary_op *#1y6^  
fVDDYo2\  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > %AG1oWWc>.  
class binary_op : public Rettype #v4LoNm  
  { sTtX$&Qu  
    Left l; )u8*zwq  
Right r; |DE%SVZB  
public : !/j,hO4Z4  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} w; 4jx(  
iiX\it$s  
template < typename T > KdT[*-  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const DH:GI1Yu>I  
      { GIm " )}W  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); i<T P:  
    } pWs\.::B  
+Qh[sGDdY  
    template < typename T1, typename T2 > F$Im9T6  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 'qL5$zG  
      { +VCo$o  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); r{\BbUnf)  
    } uf)W-Er6~  
} ; J7BFk ?=  
-AjH}A[!  
oW 1"%i%  
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 ~x|aoozL  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 ~:>AR` 9G  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) #:J: YMv  
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。 EntF@ln!  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! e-X HN  
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。。。 ~|r~NO 7[  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 mn]-rTr  
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) $Y6I_U  
下面是修改过的unary_op {L@+(I  
0K<x=-cCB  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > .,3Zj /  
class unary_op ^rv"o:lF  
  { z % x7fe  
Left l; )K~w'TUr  
  .'|mY$U~]  
public : :{LAVMG&^  
'LVn^TB_f&  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} \dRzS@l  
QyPg |#T2>  
template < typename T > X8/Tl \c  
  struct result_1 ]3*P:$Rq  
  { X rF3kz!44  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; bGv* -;*  
} ; <lMg\T?K  
s%~L4Wmcq  
template < typename T1, typename T2 > RMoJz6 ^>  
  struct result_2 y 'OlQ2U  
  { F4Zn5&.)  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; i+f7  
} ; UVB/vqGg  
GCT@o!  
template < typename T1, typename T2 > D+Cm<ZT~  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const KOjluP  
  { gQ37>  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); 0rD#s{?   
} mjb { ~  
NbtGlSs8  
template < typename T > AoBoFZLl3  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ?O??cjiA@  
  { nH@(Y&S  
  return OpClass::execute(lt(t)); m0|K#^  
} ?^ZXU0IkP  
jM~Bu.7 i6  
} ; TyF{tuF  
2i\Q@h  
17}$=#SX  
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 B2 c@kru  
好啦,现在才真正完美了。 e,HMwD  
现在在picker里面就可以这么添加了: wW:7y>z)  
Wta]BX  
template < typename Right > ~-TOsRvxR  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const o0ZIsrr  
  { ?aBj#  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); mEFw|M{  
} Yd:Q`#7A  
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。 f1mHN7hxW  
!VwmPAMr#v  
y4@gGC=  
Yi(1^'Bi  
brh=NAzt  
十. bind O:Va&Cyj*  
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。 I"@p aLZ  
先来分析一下一段例子 q"akrI38  
['cz;2{:W  
4KXc~eF[M"  
int foo( int x, int y) { return x - y;} XphE loL  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 !:WW  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 hN   
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。 - v]Qhf&>  
我们来写个简单的。 )%mg(O8uL  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: g5+7p@'fV  
对于函数对象类的版本: #)s!}X^  
Fj1NN  
template < typename Func >  ?CP2AK  
struct functor_trait NjX[;e-u  
  { 2Il8f  
typedef typename Func::result_type result_type; AF}gSNX  
} ; i?>tgmu.  
对于无参数函数的版本: 0:"2MSf>  
mdW~~-@H  
template < typename Ret > ;HNq>/{  
struct functor_trait < Ret ( * )() > a 7#J2r  
  { ,zhJY ?sk  
typedef Ret result_type; %{!R l@  
} ; :^i^0dC  
对于单参数函数的版本: @MiH(.Dq  
eQUe >*  
template < typename Ret, typename V1 > l30Y8t~d  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > Apj;  
  { fE]XWA4U  
typedef Ret result_type; N\NyXh$  
} ; *27*>W1  
对于双参数函数的版本: %Jp|z? [/  
KkcXNjPVS  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > xb:&(6\F  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > VwyVEZt  
  { dtZE67KS  
typedef Ret result_type; GIyF81KR 3  
} ; Fh8lmOL;?  
等等。。。 iEm ?  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy 3Fs5RC~a  
XJ1=m   
template < typename Func > tyh@ ^7  
struct func_return )Ry<a$Q3  
  { y7/F _{  
template < typename T > 6gH{ R$7L=  
  struct result_1 )5_jmW`n  
  { k&/OU:7Y  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; - +> 1r  
} ; t `kui.  
8|6 4R:  
template < typename T1, typename T2 > 1oiRWRe  
  struct result_2 CyDV r  
  { &V7M}@  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; A\fb<  
} ; v&a4^s  
} ; - e"jw#B  
.,0bE  
=WIJ>#Go<  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 zZ=pP5y8  
#P<N^[m  
template < typename Func, typename aPicker > Hnk:K9u.B:  
class binder_1 F@ Swe  
  { (wRgus  
Func fn; 6$\jAd|  
aPicker pk; _8,()t'"  
public : |`TgX@,#9  
En{`@JsM  
template < typename T > 1r Ky@9   
  struct result_1 8[vc?+>&  
  { @$9'@")  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; F$BbYf2i  
} ; V#REjsf,t-  
#@HF<'H}mu  
template < typename T1, typename T2 > 9KWuN:Sg  
  struct result_2 ~6YMD  
  { 8N&+7FK  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; _g%TSumvq<  
} ; Xpe)PXb  
%D$]VSP;  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} >/[GTqi  
ApBWuXp|u  
template < typename T > Hso|e?Z  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const >zAUW[]C:I  
  { 86]p#n_>Fv  
  return fn(pk(t)); g0R~&AN!g  
} CI353-`  
template < typename T1, typename T2 > MZ+^-@X  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ~t9tnLc$  
  { 8>hwK)av  
  return fn(pk(t1, t2)); }\J2?Et{  
} P3$Q&^?  
} ; OnQdq^UB  
.7K7h^*F  
iQDx{m3]  
一目了然不是么? {|I;YDA  
最后实现bind hGpv2>M  
y;_% W  
Pj}6 6.  
template < typename Func, typename aPicker > VD_$$Gn*q  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) :#@= B]  
  { 7}M2bH} \K  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); O T.*pk+<)  
} '%q$` KDb  
(L^]Lk x)  
2个以上参数的bind可以同理实现。 S$QG.K:<!  
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。 i3rH'B -I.  
eek7=Z  
十一. phoenix *G* k6.9W!  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: !1e6Ss  
d3=KTTi\  
for_each(v.begin(), v.end(), sI{ M  
( ;L']e"G  
do_ CrwwU7qKL  
[ _/i4MtM  
  cout << _1 <<   " , " n2iJ%_zp  
] ty8v 6J#  
.while_( -- _1), ")d`dj\o  
cout << var( " \n " ) |yx6X{$k  
) 8F._9U-EN  
); &Z`#cMR{H  
hCC<?5q  
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: (1#J%  
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 Q%xC}||1s"  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 7(pF[LCF  
那么我们就照着这个思路来实现吧: I:mr}mv=i  
C.FI~Z  
."9];)2rx  
template < typename Cond, typename Actor > B)0i:"q  
class do_while {{QELfH2  
  { O#F4WWF  
Cond cd; zAiXo__x  
Actor act; rx]  @A  
public : ax(c#  
template < typename T > V#iPj'*   
  struct result_1 V,%=AR5  
  { S:O O0<W  
  typedef int result_type; xL\0B,]  
} ; thI F&  
Evedc*z~P  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} 0tXS3+@n =  
' ~8KSF*!p  
template < typename T > 0N $v"uX@  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 9b9$GyI  
  { ME*LH r,  
  do >k (C  
    { N<XNTf  
  act(t); E"5*Ei)^3  
  } MRdduPrM%$  
  while (cd(t)); ,%M$0poKM  
  return   0 ; Ru>MFG  
} oM>Z;QVRC:  
} ; G|!on<l&  
?.Ca|H<  
MB]<Dyj,  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). 8|\8O@  
代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。 "$YJX1u3  
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。 [D\k^h  
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。 ]GW]dM  
下面就是产生这个functor的类: dZ0A3(t  
,^\2P$rT  
Jcrw#l8|C  
template < typename Actor > G;l_|8<t#\  
class do_while_actor gcl5jB5)>  
  { @X#F3;  
Actor act; }f6HYU  
public : oYH^_V  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} 8ap%?  
7_inJ$  
template < typename Cond > v@ lM3_rbO  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; *^VRGfpb  
} ; DK: o]~n  
q1d}{DU  
9,:l8  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 k@k&}N0{  
最后,是那个do_ `T5W}p[6  
W *),y:  
paCV!tP  
class do_while_invoker @~"h62=] -  
  { j~[z2tV  
public : |}Nn!Sj>#;  
template < typename Actor > #."-#"0  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const rrik,qyv6  
  { ] Zy5%gI  
  return do_while_actor < Actor > (act); s;01u_  
} {#?N  
} do_;  Ac2n  
;;6uw\6 O  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? !Fd~~v  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 RAgg:3^  
最后来说说怎么处理break和continue C26>BU<  
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。 3u*4o=4e  
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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