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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda 4vqu(w8 L  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 aE{b65'Dt  
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, L$jyeFB5  
iUI,r*  
DvOg|XUU0  
njUM>E,'  
  class filler {z F  
  { eA4*Be;9e  
public : m(OBk;S~   
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} k}T~N.0  
} ; jHz]  
gP1$#KgU  
s vo^#V~h'  
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: ;prp6(c  
`}Q;2 F  
+#B%YK|LR  
A5H[g`&  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); !uO|T'u0a  
e:7aVOm  
N,[M8n,  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 ?J6hiQvL  
:He:Bdk  
/=r&9P@Ay<  
\17)=W  
二. 战前分析 n.1a1Tf  
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。  &R^mpV5  
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 _R-#I  
HKxrBQr78  
UVI=&y]c,p  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); "R9kF-  
  /* --------------------------------------------- */ H`io|~Q  
vector < int *> vp( 10 ); fZ %ZV  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); HPCA,*YR`  
/* --------------------------------------------- */ k2+Z7#2n  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); R>0ta  Q  
/* --------------------------------------------- */ ?1412Tq5  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); +M.|D,wg2  
  /* --------------------------------------------- */ rW6w1  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); *v5y]E%aW  
/* --------------------------------------------- */ /:USpuu  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); 'Gt`3qG  
=G72`]#-  
cxv) LOl-  
Hd2_Cg FB  
看了之后,我们可以思考一些问题: s~63JDy"E  
1._1, _2是什么? 5rcno.~QO  
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。 92tb`'  
2._1 = 1是在做什么? [R:O'AP}@}  
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。 ix/uV)]k`  
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。 ftH 0aI  
CNN?8/u!@  
kU^@R<Fo  
三. 动工 :iWV:0)P  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: hOC,Eo  
vcSS+  
>qgBu_  
2 rBF<z7  
template < typename T > #F6ak,9S4  
class assignment cM"I3  
  { oz0-'_  
T value; :m~lgb<  
public : ~g,QwaA[  
assignment( const T & v) : value(v) {} T(}da**X  
template < typename T2 > kN) pi "  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } #,9|Hr%  
} ; q_K1L  
Fca?'^X  
h7w<.zwu t  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 U!`'Qw;  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment * K7L5.  
tsa6: D  
<;T7q EIlo  
@kK=|(OB'  
  class holder s1FBz)yCY=  
  { D|BN_ai9  
public : />oU}m"k  
template < typename T > N1$P6ZF  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const "LWp/  
  { ?=G H{ %E  
  return assignment < T > (t); [/kO >  
} 3_>1j  
} ; 7/yd@#$X  
lu}[XN  
LH8?0 N[  
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: 0t&H1xsxX  
sg y  
  static holder _1; kO#`m ]  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 !K2[S J  
-,tYfQ;:  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); ]aR4U`  
而不用手动写一个函数对象。 GwV FD%  
pWp2{G^XB  
r/v&tU  
+OmSR*fA0  
四. 问题分析 ig,|3(  
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。 vOS0E^  
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。 5zGj,y>u  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 aVb]H0  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 *l^'v9  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 d7P @_jO6  
pSP_cYa#(#  
五. 问题1:一致性 KWUz]>Z  
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  ha1b$  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 ..:V3]-D  
m0,9yY::wj  
struct holder g}-Z]2(c#  
  { kA_ 3o)J  
  // *J=ol  
  template < typename T > l1[IXw?  
T &   operator ()( const T & r) const ("6W.i>  
  { H-W) Tq_?-  
  return (T & )r; m0"\3@kB  
} 6T s`5$e  
} ; bM-Rj1#Lo  
:I('xVNPz  
这样的话assignment也必须相应改动: /z5lxS@#  
#V 6 -*  
template < typename Left, typename Right >  m5pVt 4  
class assignment w-$w  
  { ^4[[+r  
Left l; %np#Bv-L  
Right r; "Zk6B"o)  
public : av?BpN"l  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} "BRE0Ir:  
template < typename T2 > ,LZ:y1z'V-  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } a AM UJk  
} ; MDP MOA  
^j %UZ  
同时,holder的operator=也需要改动: nS4S[|w"  
E2IVR]C2^  
template < typename T > q1Sm#_7  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const }D+8K  
  { zf~zYZSr  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); t] wM_]+  
} m-RY{DO+  
Ji[g@#  
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。 g-FZel   
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 Ak Tw?v'  
cloI 6%5r  
return l(rhs) = r; ~PnpYd<2  
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。 Yk Pt*?,P/  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: dO,05?q|  
63S1ed [  
template < typename Tp > fJ2{w[ne  
class constant_t m!60.  
  { F*}Q^%  
  const Tp t; |sa7Y_  
public : @3c#\jx  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} kVnyX@  
template < typename T > b]BA,D 4  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const 7V (7JV<>  
  { "ru1;I  
  return t; (N|xDl &;  
} }dJ ~Iy  
} ; PAV2w_X~  
~iZF~PQ1_  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 HDyZzjgG  
下面就可以修改holder的operator=了 \STvBI?  
q&Wwt qc9  
template < typename T > SsX05>  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const TSSt@xQ+  
  { {K4t8T]  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); [E (M(w':  
} X-#mv|3  
JK"uj%  
同时也要修改assignment的operator() .oj"ru  
43=-pyp  
template < typename T2 > ?]D+H%3[$i  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } o%PoSZZ  
现在代码看起来就很一致了。 Z4ov  
So%1RY{ )  
六. 问题2:链式操作 G@EjWZQ  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 J7;n;Mx  
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。 V C'-h~  
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。 E)wT+\  
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。 zl 0^EltiU  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct ;n{j,HB  
*/dh_P<Yj  
template < typename T > X]MM7hMuR  
struct result_1 [e@OHQM  
  { P8,jA<W  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; , )pt_"-XA  
} ; H0 n@kKr  
W?J*9XQ`  
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: ioa_AG6B  
<VR&= YJ  
template < typename T > G!LNP&~  
struct   ref j_uY8c>3\q  
  { *2 $m>N  
typedef T & reference; #'Y6UGJ\n  
} ; zGd*Q5l  
template < typename T > JvJ!\6Q@  
struct   ref < T &> T>Rf?%o  
  { 5uJP) S?  
typedef T & reference; eKpxskbhZ  
} ; _<F@(M5  
?Wz(f{Hm  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: k=~pA iRDN  
>wk=`&+V@  
template < typename T > b;`#Sea  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const gc:p@<  
  { Y1_6\zpA  
  return l(t) = r(t); lPQ Ut!xI  
} \]#;!6ge  
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。 ySK Yqt z  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 pF*~)e  
Oj lB 0  
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 K^& ]xFW  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: 2td|8vDA  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 -kri3?Y,  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 X.AWs=:-  
最后的布局是: 'j<:FUDJ  
                Add [(P[qEY  
              /   \ <\9Ijuq}k  
            Divide   5 V?V)&y] 4  
            /   \ ~v(M6dz~vk  
          _1     3 3g#=sd!0O@  
似乎一切都解决了?不。 =']};  
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。 ]G o~]7(5|  
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。 l)rvh#D  
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: 2:HP5   
{9|$%4kRl  
template < typename Right > 3G/ mB  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const ^%8Hvy  
Right & rt) const z'} =A  
  { 9s6>9hMb)  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); a2=uM}Hsp  
} K-Dk2(x  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 b}?@syy8  
XXX指的是原来的functor的类型,picker_maker<T>是一个类型变换的trait,如果T是一个常量,那么他会返回constant_t<T>,否则返回T本身。 i_'R"ob{S  
因此如果该函数声明在assignment的内部,那么就实现了连等,如果声明在的dereference(解引用)的内部,就允许(*A = B)的行为发生。 "tz0ko,(  
最后,如何把这些函数塞到各个functor的声明里边呢?当然可以用宏,但是。。。大家都知道这样不好。 p5# P r  
除了宏之外还可以用的方式就是继承。我们可以写一个类叫做picker,该类实现了所有的如上的产生函数。然后让所有的functor继承自它。 ]^6y NtLK  
且慢,也许立刻就有人跳出来说:这样的话那个XXX怎么写呢?这样不是会导致循环依赖么?这样不是会有downcast么? ~)m t&   
正解,让picker做基类确实不是一个好主意。反过来,让picker继承functor却是一个不错的方法。下面是picker的声明: G5nj,$F+  
cwWSNm|  
template < class Action > 5) n:<U*  
class picker : public Action W "\tkh2  
  { vz #wP  
public : }!yD^:[ 5  
picker( const Action & act) : Action(act) {} yc%E$g  
  // all the operator overloaded 5IE+M  
} ; ,ORG"]_F  
gC_s\WU  
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[i=~(  
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: hKzBq*cV  
ug6f   
template < typename Right > tp0!,ne*  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const e"s{_V  
  { w{zJE]7  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); C`th^dqBV  
} B:A1W{l  
qp~4KukL  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > Sv ~1XL W  
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。 :a f;yu  
"U5Ln2X{J  
template < typename T >   struct picker_maker hNq8 uyKx  
  { 5Ckk5b  
typedef picker < constant_t < T >   > result; C>`.J_N  
} ; 9*TS90>a  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > ox\B3U%`p}  
  { &W)+8N,L  
typedef picker < T > result; ofPF}  
} ; Nvx)H(8F  
mcz(,u}  
下面总的结构就有了: c2\rjK   
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。 %M;_(jda  
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。 rMXOwkE  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 /!{A=N  
至此链式操作完美实现。 +Sdx8 Z5  
vA "`0  
#EQx  
七. 问题3 4Fr7jD,#k  
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。 gGI#QPT`X  
RLu$$Eb  
template < typename T1, typename T2 > j_6`s!Yw  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const LE0J ;|1  
  { k qY3r &  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); 7k`*u) Q  
} u .pKK  
AK~`pq[.  
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: SP D207  
9HJ'p:{)  
template < typename T1, typename T2 > &8X .!r`f  
struct result_2 kuTq8p2E  
  { Oj4u!SY\j  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; [N+ m5{tT  
} ; M]4=(Vv+5  
}4\!7]FVYX  
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? \%-E"[!  
这个差事就留给了holder自己。 b5n]Gp  
    ].k+Nzf_  
$xUzFLh=`  
template < int Order > dY4k9p8  
class holder; iBtjd`V*  
template <>  [`hE^chd  
class holder < 1 > {#w A !>.  
  { bQ^DX `o6P  
public : q2S!m6!  
template < typename T > kY'<u  
  struct result_1 |Uy e>%*}4  
  { 0U~;%N+lv  
  typedef T & result; _Ra<|NVQh  
} ; #4P3xa  
template < typename T1, typename T2 > n ,&/D  
  struct result_2 {XDY:`vZ}  
  { Uxk[O  
  typedef T1 & result; ]M+VSU  
} ; ==h|+NFa  
template < typename T > :~ZqB\>i  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const eC+"mhB  
  { jsNH`"  
  return (T & )r; *%OYAsc  
} Hyq@O 8  
template < typename T1, typename T2 > 't0+:o">:  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const LL= Z$U $  
  { ?u_gXz;A  
  return (T1 & )r1; |b$>68:  
} F}6DB*  
} ; wDT>">&d  
N"Qg\PS_  
template <> tT@w%Sz57N  
class holder < 2 > MG7 ?N #  
  { ~|y^\U@  
public : ` j&0VIU>>  
template < typename T > .pS&0gBo\  
  struct result_1  (kWSK:l  
  { QQg8+{>  
  typedef T & result; *PSvHXNi  
} ; V-KL%  
template < typename T1, typename T2 > bH\'uaJ  
  struct result_2 N|!MO{sB  
  { Ow cVPu_  
  typedef T2 & result; '%zN  
} ; W>5vRwx00  
template < typename T > ,hpH!J'5f/  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const e2]4a3  
  { h`wMi}q'D  
  return (T & )r; GBH_r 0  
} NJ;"jQ-  
template < typename T1, typename T2 > 8 uDerJ!  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const jd%Len&p  
  { n S_Ta  
  return (T2 & )r2; @~m=5C  
} <Rcu%&;i  
} ; Awu$g.  
S  ~@r  
{]wIM^$6+  
新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。 ?z2jk  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: r\$6'+Si  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: _iG2J&1'L  
tigT@!`$Y  
return l(i, j) = r(i, j); o&(wg(Rv  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) YBb)/ZghY  
#O2wyG)oU  
  return ( int & )i; wP[xmO-%  
  return ( int & )j; &+mV7o  
最后执行i = j; V ]79vC  
可见,参数被正确的选择了。 aWyUu/g<A`  
$4Z+F#mx  
di~]HUZh)  
j|:dYt`WM  
bGbqfO`  
八. 中期总结 2t+D8 d|c<  
目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事: Fi mN?s  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 >Bc> IO  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 D`6iDi t  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor s}6+8fE"  
ze`1fO|%  
6iG(C.b  
Zy^=fM  
b2N6L2~V  
6X/wd k  
九. 简化 qE )Y}oN  
很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。 taweGc%~  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 F\a]n^ Y  
首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种: Pm4e8b  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 3sH\1)Zz  
  +-*/&|^等 g>so R&*  
2. 返回引用。 9YB2 e84j  
  =,各种复合赋值等 (+* ][|T  
3. 返回固定类型。 JPEIT  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) #~L!pKM  
4. 原样返回。 5sCFzo<=vh  
  operator, ;HDZ+B  
5. 返回解引用的类型。 S}[l*7  
  operator*(单目) Kx~$Bor_!  
6. 返回地址。 ZWO)tVw9G  
  operator&(单目) 11@]d ]v ,  
7. 下表访问返回类型。 ipobr7G.SD  
  operator[] i3#'*7f%j  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 Y9F)`1 7  
  operator<<和operator>> cJCU*(7&  
k<H%vg>{~s  
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。 Vtr3G.P^  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: x?#I4RJH;  
U&X2cR &a  
template < typename Left > t8QRi!\=  
struct value_return F|>05>8  
  { |( G2K'Ab  
template < typename T > vA=Z=8  
  struct result_1 yGxv?%%2  
  { (&jW}1D  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; yub{8f;v  
} ; v5_7r%Hiw  
8nCp\0  
template < typename T1, typename T2 > )0^ >#k  
  struct result_2 #02Kdo&Vy  
  { gxwo4.,  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; ,MQVE  
} ; Oe51PEqn  
} ; RT^v:paNT2  
^"9* 'vTtc  
)P?IqSEA%  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait re^Hc(8M  
>c4/ ?YV  
下面我们来剥离functor中的operator() v?%LQKO  
首先operator里面的代码全是下面的形式: ]IZ>2!6r  
?s?$d&h  
return l(t) op r(t) =7%o E[  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) v!9i"@<!  
return op l(t) D8%AV; -Y  
return op l(t1, t2) qi(*ty  
return l(t) op b7HffO O  
return l(t1, t2) op d H? ScXM=  
return l(t)[r(t)] .Pe9_ZH$W  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] ZtK\HDdp  
Gh}yb-$N`&  
很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式: o:"anHs  
单目: return f(l(t), r(t)); :P$#MC  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); 6.5wZN9<|  
双目: return f(l(t)); =>|C~@C?  
return f(l(t1, t2)); PFM' & ;V  
下面就是f的实现,以operator/为例 }XR : 2  
x&Cp> +i  
struct meta_divide ; Y"N6%  
  { N>|XS ,  
template < typename T1, typename T2 > (u hd "  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) Ql%qQ ZV  
  { n_Onr0EvO  
  return t1 / t2; c0_E_~  
} V5mlJml2(  
} ; oFDz;6  
kkS~4?- *  
这个工作可以让宏来做: @%hCAm  
.&1C:>  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ c)}2K0  
template < typename T1, typename T2 > \ #aar9  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; AVl~{k|  
以后可以直接用 l>6@:nq|R  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) x[(?#  
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 ,+`HQdq  
(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。。。) rY0u|8.5Q  
+ H_WlYg-  
+*}{`L- :  
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 jjzA .8?(7  
g5Z#xszj+  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > !TKkec8$  
class unary_op : public Rettype 1u|V`J)0  
  { t *G/]  
    Left l; ka"337H  
public : ~rD={&0  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} ?F7o!B  
C/=XuKE-t  
template < typename T > +G F#?X0^  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 'zZcn" +!  
      { $w#r"= )  
      return FuncType::execute(l(t)); #!2k<Q*5uT  
    } G8Z4J7^  
i3VW1~.8  
    template < typename T1, typename T2 > S'LZk9E  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const )IL #>2n?  
      { .8WXC   
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); ({^9<Us  
    } e>}}:Ud  
} ; \ HZ9S=  
"TcW4U9  
1ocJ+  
同样还可以申明一个binary_op ;CHi\+` 5  
~utJB 'gr  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > ziE*'p  
class binary_op : public Rettype L';MP^  
  { CZ<~3bEF  
    Left l; &HW1mNF9  
Right r; X2|Y  
public : N8r*dadDd  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} k S# CEU7  
->^~KVh&  
template < typename T > N|g;W  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const )~J>X{hy  
      { Ih}1%Jq  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); pd[ncL  
    } LQYy;<K  
fvq,,@23  
    template < typename T1, typename T2 > +|iYg/2  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const }x0- V8  
      { oR1^/e  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); [, RI-#n  
    } 3REx45M2  
} ; DQ#H,\ ^<  
I` K$E/ns  
O,2~"~kF  
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 i':i_kU  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 gi/@ j  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) U9y|>P\)T  
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。 JA)?p{j  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! tR0pH8?e"  
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。。。 z4#(Ze@u~_  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 !" #9<~Q,p  
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) WEg6Kz  
下面是修改过的unary_op m([(:.X/IX  
oX@ya3!Pz  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > )tHaB,  
class unary_op LVJI_O{fH  
  { 7hW+T7u?  
Left l; ._w8J"E5  
  ^9OUzTF  
public : >_dx_<75&  
"xmP6=1  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} M->*{D@a  
VV4Gjc  
template < typename T > %3q0(Xl  
  struct result_1 /MMd`VrC2  
  { Migd(uw'  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; `p b5*h6r!  
} ; RO;Bl:x4  
p(;U@3G  
template < typename T1, typename T2 > do*}syQ`O  
  struct result_2 DS-0gVYeDW  
  { ?[<Tx-L  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; j"^ +oxH  
} ; znJhP}(  
XqRJr%JH  
template < typename T1, typename T2 > G+xt5n.%  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const Pg9hW  
  { t^]$!H  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); FLg*R/  
} XC 7?VE  
TD[EQ  
template < typename T > YjF|XPv+ l  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const DFhXx6]  
  { e^4 p%  
  return OpClass::execute(lt(t)); sDr/k`>  
} =S'%`]f?  
 ~>O)  
} ; 6qN~/TnHZ  
Spo?i.#  
:j|IP)-f  
该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug gqXS~K9t  
好啦,现在才真正完美了。 6S6f\gAM  
现在在picker里面就可以这么添加了: <FMq>d$\  
[b{CkX06  
template < typename Right > aQ^umrj@?9  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const !USd9  
  { 8}H1_y-g[  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); ~\x:<)  
} &l$Q^g  
有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。 /@AEJ][$  
{3})=>u:S  
*k"|i*{  
X[#zCM  
M8H5K  
十. bind +^*iZ6{+7  
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。 PJxH7|GSi  
先来分析一下一段例子 '(? uPr  
}:0uo5 B7  
(feTk72XX  
int foo( int x, int y) { return x - y;} '$4O!YI9@  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 e%8|<g+n6  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 DD" $1o"  
可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。 1/p*tZP8i  
我们来写个简单的。 gtUUsQ%y.  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: `1{N=!U(&  
对于函数对象类的版本: vvUSeG\n#j  
DAo~8H  
template < typename Func > 1qV@qz  
struct functor_trait A:(*y 2  
  { =%'`YbD$  
typedef typename Func::result_type result_type; ZmOfEg|h\  
} ; D\<y)kh  
对于无参数函数的版本: 8/)qTUx:  
Ii7QJ:^  
template < typename Ret > eh,~^x5  
struct functor_trait < Ret ( * )() > |ZodlYF  
  { JS}{%(B  
typedef Ret result_type; XLMb=T~S  
} ; *'Z B*>  
对于单参数函数的版本: >~`C-K#  
s@MYc@k  
template < typename Ret, typename V1 > ==i[w|  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > XqM3<~$  
  { cYXM__  
typedef Ret result_type; /1?R?N2>0  
} ; -hC,e/+  
对于双参数函数的版本: r`c_e)STO  
>0p$(>N]  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > }j,[ 1@S  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > L[5=h  
  { d #jK=:eK  
typedef Ret result_type; }|%eCVB  
} ; ?g!V!VS2  
等等。。。 iH^z:%dP  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy -,K!  
&3J@BMYp  
template < typename Func > drs B/  
struct func_return -W,}rcj*|  
  { (C]o,7cYS  
template < typename T > 6_N(;6kx(  
  struct result_1 1-RIN}CSd  
  { wP"dZagpj  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; Qr  Wj>uR  
} ; K't]n{$  
bQ|V!mrN}  
template < typename T1, typename T2 > 1s1=rZ!  
  struct result_2 %e*@CbO$  
  { 5SkW-+$  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; 5>AX*]c  
} ; T{wuj[ Q#:  
} ; \M'-O YH_[  
)Ud-}* g  
L@JOGCYy  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 W2uOR{ '?  
#07gd#j4  
template < typename Func, typename aPicker > 5q "ON)x  
class binder_1 OT'[:|x ;  
  { };'\~g,1  
Func fn; nC{%quwh{  
aPicker pk; Zw wqSyuGf  
public : ^&g=u5 d0  
wcDRH)AW.  
template < typename T > !bV5Sr^  
  struct result_1 u{["50~  
  { ] }f9JNf$  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; Pz$R(TV  
} ; q\\gpCgp  
vFEQ7 qI  
template < typename T1, typename T2 > /  g 2b  
  struct result_2 IHRGw  
  { kA7mLrON  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; IKie1!ZU{"  
} ; cyJG8f  
bTQNb!&  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} Ytgj|@jsp  
aZbw]0q@o  
template < typename T > l3 DYg  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ws^4?O  
  { 3j3N!T9  
  return fn(pk(t)); Fv<`AU  
} r1fGJv1!o  
template < typename T1, typename T2 > B7]MGXC  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const P'Q+GRpSw  
  { D-N8<:cA  
  return fn(pk(t1, t2)); s=42uKz  
} H ty0qr3  
} ; A/`%/0e   
%\i9p]=  
n@G[  
一目了然不是么? %6_AM  
最后实现bind qTQBt}  
Z(!00^  
o6//IOZ  
template < typename Func, typename aPicker > "W(Q%1!Wi  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) jv&!Kw.Ug  
  { wb~@7,D  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); J:skJ.Wx  
} |\n_OS 7  
O(_[ayE  
2个以上参数的bind可以同理实现。 Afk$?wkL  
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。 yV^s,P1  
t'ZWc\  
十一. phoenix rSrIEP,c'  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: j!3 Gz  
yeHDa+}  
for_each(v.begin(), v.end(), o: ;"w"G  
( 0 Us5  
do_ Qqlup  
[ ":_vK}5  
  cout << _1 <<   " , " 2=_g f  
] "9n3VX)  
.while_( -- _1), $HJwb-I  
cout << var( " \n " ) R"K#7{p9  
) GaSPJt   
); KgR<E  
MQ"xOcD*F  
是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧: +5XpzZ{#Wa  
首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor ~9j%Hm0ht  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 !>1@HH?I\/  
那么我们就照着这个思路来实现吧: E4hLtc^ +  
{P*m;a`}  
|7zd%!  
template < typename Cond, typename Actor > nMJ#<'v^!2  
class do_while P+$:(I  
  { o*J3C>  
Cond cd; l<);s  
Actor act; $LU"?aAW  
public : M|R b&6O  
template < typename T > x*/S*!vx\  
  struct result_1 oJfr +3I  
  { >;[*!<pfK5  
  typedef int result_type; Phke`3tth  
} ; @*sWu_ -Y%  
=%/)m:f!^  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} AF%@VLf  
GI&h`X5,e  
template < typename T > KVJ_E!i  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const  f& CBU  
  { 8w.YYo8`  
  do AA7C$;Z15~  
    { pa# IJ  
  act(t); s;A@*Y;v  
  } )6aAB|  
  while (cd(t)); r9dyA5oD  
  return   0 ; ow]053:i  
} MNV % =G  
} ; Gh}*q|Lz  
ukUGvK  
mWvl 38  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). Q 7?#=N?  
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。 Bs?^2T~%{  
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。 4F{70"a  
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。 GP#aya  
下面就是产生这个functor的类: ej"+:. "\e  
0vw4?>Jf@  
VTH> o>g  
template < typename Actor > >qF CB\(  
class do_while_actor ^- d%r  
  { sQ\8>[]   
Actor act; *Em,*!  
public : ^N)R=tl  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} gdQvp=v]  
zOiu5  
template < typename Cond > % oo2/aF  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; pJtex^{!:  
} ; %ALwz[~]  
1{JV}O  
O`<KwUx !  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 j{Q9{}<e  
最后,是那个do_ r% +V8o  
hr)B[<9  
aYSCw 3C<  
class do_while_invoker t)}scf&^x  
  { ;-qO'V:;  
public : ~W-PD  
template < typename Actor > Uw7h=UQh  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const c(~[$)i6  
  { T]c%!&^ _  
  return do_while_actor < Actor > (act); lx7Q.su'  
} &:`U&06q  
} do_; Kuu *&u  
#NryLE!/  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? ilqy /fL#  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 VB*oGG  
最后来说说怎么处理break和continue >: g3k  
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。 R)m'lMi|  
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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