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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda rp1 u  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 gXH89n  
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, ~CM{?{z;  
8{d`N|k  
_$=xa6YA  
#lct"8  
  class filler BB|{VwN  
  { LI nN-b#  
public : F;~ #\ X  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} 01w=;Q  
} ; nt5 ~"8  
}]n&"=Zk-  
1":{$A?OB  
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: s V77WF  
3\'.1p  
f}+G;a9Nj  
U9N}6a=  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); -D(Ubk Pw  
<B`=oO%o  
L g%cVSz/C  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 }%jb/@~  
h.7 1O"N  
gK%&VzG4  
#Xn#e  
二. 战前分析 NGxii$F  
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。 Jl9T[QAJn1  
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 \T[*|"RFZ  
goHr# @  
tSO F7N/<  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); ]XP[tLY Y  
  /* --------------------------------------------- */ 4wBCs0NIm  
vector < int *> vp( 10 ); YobIbpo  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); ^ #Wf  
/* --------------------------------------------- */ TY88PXW  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); TvQAy/Y0  
/* --------------------------------------------- */ 6dinC <[}  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); @*c+`5)_  
  /* --------------------------------------------- */ = tog<7  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); 4 5Ql7~  
/* --------------------------------------------- */ De^is^{  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); G;^iwxzhO  
! 4s $ 93  
.<j8>1  
1fC|_V(0  
看了之后,我们可以思考一些问题: zY#U]Is  
1._1, _2是什么? <&x_e-;b'  
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。 >"Hj=?  
2._1 = 1是在做什么? F^a D!O ~  
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。 jf%Ydr}`  
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。 N..u<06j/  
^X_%e|  
`V?{  
三. 动工 :]//{HF  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: ^L'K?o  
)pvZM?  
):\ pD]e  
>^jm7}+hb  
template < typename T > @TH \hr]  
class assignment D~%cf  
  { d+IPa<N  
T value; +V'Z%;/  
public : 5q) Eed  
assignment( const T & v) : value(v) {} ]>AW  
template < typename T2 > \u)(+t{  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } }5]NUxQ_  
} ; nnE@1X3  
$]T7Iwk  
@vv`86bm  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 * r%  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment %v|,-B7Yx  
KcrF=cA  
*|jqRfa"  
'WOW m$2  
  class holder uUJ2d84tV  
  { wJgM.V"yb  
public : pG4Hy$e  
template < typename T > %_ z]iz4  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const &3^40s/+  
  { (&x[>):6?  
  return assignment < T > (t); tL3(( W"  
} y.~5n[W  
} ; : ._O.O  
0\mM^+fO  
p1&d@PF&&  
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: 8+!$k!=X  
G>!"XK:fB  
  static holder _1; B]hZ4.B1  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 56v<!L5%  
A1Zu^_y'  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); Npu;f>g0_  
而不用手动写一个函数对象。 [&39Yv.k,7  
m2V4nxw]Qp  
> W0hrt?b  
S=my;M-  
四. 问题分析 s$]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。 cAL&>T  
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。 k!%HcU%J  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 |{_%YM($  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 P@Qo2zTh%  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 |M0TG  
@!F9}n AP  
五. 问题1:一致性 Pjx9@i  
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?| vCi:c Ip/  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 n =v %}@f2  
).&$pXj  
struct holder Ge @d"  
  { L72GF5+!!  
  // }%:?s6Ler  
  template < typename T > k4`v(au^  
T &   operator ()( const T & r) const jLEU V  
  { 36j.is  
  return (T & )r; /wK7l-S  
} FTB"C[>  
} ; X~j A*kmAj  
yn=1b:kid  
这样的话assignment也必须相应改动: A8A+ImwO"  
L,:U _\HQ  
template < typename Left, typename Right > [0rG"$(0Y  
class assignment nU`;MW/^w  
  { pjoI};  
Left l; )XNcy"   
Right r; >:K3y$]_  
public : 5jV]{ZV#  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} w"Z >F]YZ  
template < typename T2 > |UBJu `%  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } LZ@^ A]U  
} ; h&Sl8$jVp  
_}\&;  
同时,holder的operator=也需要改动: F )tNA?p)  
U%#=d@?  
template < typename T > Cz(PjS  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const 'IgtBd|K>  
  { !K@y B)9  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); ,iHt*SZ,*  
} x0 #+yP  
QO%LSRw  
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。 Zdak))7  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 _l  Jj6=  
0|U<T#t8?  
return l(rhs) = r; A/.cNen  
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。 kj[[78  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: E>[~"~x"pV  
i0 R=P[  
template < typename Tp > ;J _d%  
class constant_t h0gT/x  
  { g5?Fo%W  
  const Tp t; d p?uq'  
public : x 1 _(j  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} ?@XO*|xkSk  
template < typename T > C/cyqxVl}  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const _6|b0*jv'&  
  { bv] ZUF0  
  return t; @3G3l|~>  
} zL{KK9Or  
} ; >!wwXhH(  
iGp@P=;m  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 $pD^O!I)?  
下面就可以修改holder的operator=了 UOwj"#  
O 8fh'6  
template < typename T > 'J\%JAR@  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const fL@[B{XMM  
  { %URyGS]*  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); ru U|  
} ~vt8|OOo0  
9K&b1O@Aj  
同时也要修改assignment的operator() OU[Sm7B  
xE}q(.]  
template < typename T2 > n. T [a  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } eC3ZK"oJ  
现在代码看起来就很一致了。 5-sxTp  
;TR.UUT  
六. 问题2:链式操作 Q[k}_1sWs$  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 Coyop#q#"{  
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。 "B\qp"N  
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。 s5[ Cr"q7B  
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。 *AJW8tIP  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct a]Lr<i8#%  
uXp0D$a  
template < typename T > S2Wxf>b t2  
struct result_1 a([cuh.  
  { -yC},tK  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; [3\}Ca1  
} ; BeVQ [  
+`9T?:fu  
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: uh GL1{  
:0]KIybt  
template < typename T > Mbi)mybM  
struct   ref K}* s^*X  
  { @NNN&%  
typedef T & reference; 3n,F5?! m  
} ; +4@EJRC  
template < typename T > Bq\%]2;eo{  
struct   ref < T &> khyV uWN  
  { "d{ |_Cf  
typedef T & reference; ;8ugI  
} ; h>fY'r)DAx  
`"    
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: "EA%!P:d,  
n}YRE`>D  
template < typename T > )WD<Q x&  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const 0(64}T)  
  { jy6% CSWQ  
  return l(t) = r(t); xC{W_a(  
} 2r\ f!m'  
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。 &,bJ]J)8O  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 g_-Y- .M  
_O)~<Sk-*z  
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 \QQw1c+  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: 2y,f  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 `2}Mz9mk  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 RtN5\  
最后的布局是: '(~+ \  
                Add MsfY|(/m  
              /   \ 3g)pLW  
            Divide   5 :6%wVy5  
            /   \ ;QS-a  
          _1     3 F!'y47QD  
似乎一切都解决了?不。 6> X7JMRY  
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。 %r?Y!=0  
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。 3u _[=a  
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: 6gNsh  
yd'>Mw  
template < typename Right > 3D(/k%;)  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const A+_361KH  
Right & rt) const x}{/) ?vC  
  { 8.bdN]zn  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); !T!U@e=u  
} I ze+](  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 !Qy%sY  
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。 +co VE^/w  
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。 <Y9%oJn%  
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。 !g'kWE[  
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。 [RoOc)u  
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? xk7 MMRb  
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: (p>?0h9[  
hxZ5EKBy  
template < class Action > g Y|f[M|  
class picker : public Action sIJl9  
  { 2<q>]G-nN  
public : uB_8P+h7  
picker( const Action & act) : Action(act) {} C0(?f[/(M  
  // all the operator overloaded 8iA[w-Pv  
} ; Tr*3:J }  
F>RL&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。 $KHw=<:)/  
现在所有参与行动的functor都要套上一层picker, _1被声明为 picker<holder>, 并且holder中所重载的操作符除了operator()之外全部被移到了picker内。而picker中的操作符重载的返回的functor也必须套上一个picker: ]Dec/Nnj  
C>wOoXjt  
template < typename Right > l!qhK'']V"  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const G9v'a&  
  { Td(eNe_4T  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); fqpbsM;M]  
} g\%;b3"#  
/Z^"[Ke  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > Fj;];1nt  
使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。 )cP &c=  
}$%j}F{  
template < typename T >   struct picker_maker [`J91=  
  { X} {z7[  
typedef picker < constant_t < T >   > result; e%[0 NVo  
} ; iq1HA.X(  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > J,(@1R]KF:  
  { RD6n1Wb(@  
typedef picker < T > result; aW=c.Q.  
} ; 00SYNG!  
`)~]3zmG  
下面总的结构就有了: u:]c  
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。 I%(YR"  
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。 H2kib4^i  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 c V$an  
至此链式操作完美实现。 @6lw_E_5  
4t 5i9+h  
[g<Y,0,J  
七. 问题3 TW?_fse*[  
如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。 \1Xr4H u  
~7=eHU.@  
template < typename T1, typename T2 > 6.Jvqn  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const r=Tz++!  
  { t]IHQ8  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); 6b2Z}B  
} mO=A50_&,Q  
CP'b,}Dd?I  
很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2: `.z"Q%uz  
J5TT+FQ  
template < typename T1, typename T2 > n nOgmI7  
struct result_2 K/iFB  
  { 4aP 96  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; f@@7?5fW  
} ; N_^PoX935O  
aPdEEqc\l  
显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢? 3Ofh#|qc&  
这个差事就留给了holder自己。 hpc&s  
    C547})  
3D-0 N0o  
template < int Order > Z;O!KsJ  
class holder; x2,;ar\D  
template <> Cag^$nj  
class holder < 1 > `w&?SXFO8  
  { " Tk,  
public : p*j>s \  
template < typename T > aUF{57,<  
  struct result_1 SBy{sbx4&F  
  { P{L S +.  
  typedef T & result; ;hPVe _/  
} ; /Y=_EOS  
template < typename T1, typename T2 > 0&u=(;Dr\  
  struct result_2 K?nQsT;3p  
  { 1N_T/I8_F  
  typedef T1 & result; H:EK&$sU  
} ; :>}7^1I  
template < typename T > Sp6==(:.  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const [+d~He  
  { M]|]b-#  
  return (T & )r; b<!' WpY-  
} {Q>4zepN!  
template < typename T1, typename T2 > ]x).C[^  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const IL:[0q  
  { P*jiz@6  
  return (T1 & )r1; `ZZ3!$czR  
} GSs?!BIC  
} ; cuC' o\f  
VDro(?p8Z  
template <> ;HBKOe_3  
class holder < 2 > fWC(L s  
  { _u""v   
public : z;?ztpa@  
template < typename T > 7O8 @T-f+2  
  struct result_1 '4 It>50b  
  { =`*@OJHH  
  typedef T & result; l-cBN^^  
} ; 0i"2s}^+_  
template < typename T1, typename T2 > KWeE!f 7G  
  struct result_2 33KCO  
  { TV0sxod6  
  typedef T2 & result; mZXtHFMu  
} ; 3#x1(+c6  
template < typename T > m,"-/)  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const .%dGSDru  
  { S,C c0)j>  
  return (T & )r; n!AW9]  
}  *  ]  
template < typename T1, typename T2 > d2NFdBoI  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const ]'7Au]Us`  
  { E<}sGzMc  
  return (T2 & )r2; *zN~x(0{E  
} <KK.f9^o(  
} ; 9D &vxKE  
]'?Ue7  
E%;$vj'2  
新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。 {chZ&8)f  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: >Ut: -}CS  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: q5S_B]|  
5073Q~  
return l(i, j) = r(i, j); m&b1H9ymd  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) w&T\8k=  
pZK 1G  
  return ( int & )i; oK-d58 sM  
  return ( int & )j; wkPjMmW+!  
最后执行i = j;  ^|zag  
可见,参数被正确的选择了。 |c8\alw  
:!Dm,PP%  
PYWFz   
U^|T{g+O  
Cse`MP  
八. 中期总结 u=qaz7E  
目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事: @k)J i!7  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 z/h]Jos  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 rm ;U' &{  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor vf@j d}?  
Z3YKG{g  
^`i z%^  
n{<}<SVY  
IDJ2epW*;  
ZklpnL*!  
九. 简化 xM!9$v  
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。 %qo.n v  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 8x)i{>#i  
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: `JDZR:bMaT  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 ,j`48S@  
  +-*/&|^等 6{^\7`  
2. 返回引用。 :L+ xEL  
  =,各种复合赋值等 # $k1w@  
3. 返回固定类型。 f OR9N/  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) %z1^  
4. 原样返回。 $z*"@  
  operator, lb}RPvQE  
5. 返回解引用的类型。 Ssz;d&93  
  operator*(单目) 2]9 2J  
6. 返回地址。 g.di3GGi  
  operator&(单目) `:~Wu/Ogr  
7. 下表访问返回类型。 [t3 Kgjt  
  operator[] Y DHP-0?  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 d7G@Z|R3p  
  operator<<和operator>> D8u`6/^  
UP)< (3YA  
OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。 Z}0xK6  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: c%hXj#;  
@$^4Av-  
template < typename Left > F.aG7  
struct value_return -N^Ah_9ek  
  { kiN,N]-V  
template < typename T > 9M7P|Q  
  struct result_1 b(R.&X  
  { c CDT27 @  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; ,9jk<)m]L  
} ; BQ u8$W  
0{ B<A^Bf  
template < typename T1, typename T2 > CC"a2Hu/  
  struct result_2 +FadOx7X$  
  { }za pN v  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; e~(e&4pb  
} ; Rzs u 7w  
} ; RV{%@1Pu  
y0T#Qq  
U _A'/p^D  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait p6BDhT(RS  
'a JE+  
下面我们来剥离functor中的operator() Ag+B*   
首先operator里面的代码全是下面的形式: nt()UC`5  
%>9L}OAm  
return l(t) op r(t) . 70=xH  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) 11#b%dT  
return op l(t) AhA&=l i;  
return op l(t1, t2) ]R}(CaT1  
return l(t) op V3cKdlu Na  
return l(t1, t2) op J %A=  
return l(t)[r(t)] `^^t#sT   
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] aN*{nW  
H? z~V-8  
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: m='}t \=  
单目: return f(l(t), r(t)); d(^HO~p  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); P`Now7! GW  
双目: return f(l(t)); d(V4;8a0  
return f(l(t1, t2)); .s4v*bng  
下面就是f的实现,以operator/为例 B-KMlHe  
1fIx@  
struct meta_divide O"o|8 l}M/  
  { OS<GAA0  
template < typename T1, typename T2 > 73'AQ")UJ  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) wY%t# [T3  
  { /E\04Bs  
  return t1 / t2; l8+)Xk>   
} j<BRaT  
} ; Hq<4G:#  
*! :j$n;  
这个工作可以让宏来做: CC3 i@  
NV(jp'i~  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ lo6upir ZX  
template < typename T1, typename T2 > \ /\mYXi \  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; >m!Z$m([J  
以后可以直接用 IOC$jab@  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) eE .wnn  
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 &3"ODAp'  
(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。。。) {2Tu_2>  
@f|~$$k=  
LfW:G5@-  
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 OMo/a%`  
-Q<OSa='  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > Dmy=_j?ej  
class unary_op : public Rettype wX6-WQR  
  { `DSFaBj,  
    Left l; a[j]fv*6  
public : E'mT%@M OM  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} 1~E4]Ef:W  
Uy|!f]"?  
template < typename T > ARnq~E@1  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 5$> buYF  
      { 0<4'pO.6Hq  
      return FuncType::execute(l(t)); (gvnIoDl0  
    } {0fQE@5@  
Y^d#8^cP  
    template < typename T1, typename T2 > n.NWS/v_{  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const Syl9j]  
      { FGc#_4SiL  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); W;!V_-:  
    } ,+OVRc  
} ; ir\)Hz2P  
nI(w7qhub  
r+#g  
同样还可以申明一个binary_op doX`NbA  
%$)Sz[=  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > ,SdxIhL  
class binary_op : public Rettype g co;8e_  
  { G i(  
    Left l; OaoHN& "  
Right r; %)dp a  
public : h?4EVOx+  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} &F[N$6:v  
5=9Eb  
template < typename T > h5aPRPUg  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const tOk=m'aUK  
      { =)iAU/*N  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); } 21!b :a  
    } $ 6r> Tc](  
&h6 `hP_  
    template < typename T1, typename T2 > ,*x/L?.Z!  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const CSWA/#&8>  
      { r@'~cF]m  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); q/@r#  
    } CL(D&8v8~  
} ; D=5%lL  
[z;}^3b  
^foCcO  
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 u-.nR}DM_  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 |x _jpR  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) 2*n~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。 mpIR: Im  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! 7fT_]H8  
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。。。 PCc{0Rp\vk  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 @qA11C.hq  
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) =gd~rk9  
下面是修改过的unary_op ,K&L/*  
=|^R<#%/  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > ):L0{W{  
class unary_op 'auYmX  
  { AuBBSk8($  
Left l; NVf_#p"h  
  Ogh,  
public : 1dy"  
<fgf L9-  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} >4=7t&h  
Gch3|e  
template < typename T > "p>kiNu  
  struct result_1 oHu7<r  
  { S1i~r+jf  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; =%[vHQ\%  
} ; =C^4nP-  
zmFKd5  
template < typename T1, typename T2 > )fke;Y0  
  struct result_2 rPifiLl A>  
  { pWoeF=+y]W  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; +' .o  
} ; _znn`_N:v  
QT(]S>--n  
template < typename T1, typename T2 > 9}G<\y  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const h{ EnS5~  
  {  (S&D  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); --7@rxv  
} j 4(f1  
{^R" V ,)  
template < typename T > `2G%&R,k"D  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 5J6~]J  
  {  S^5Qhv  
  return OpClass::execute(lt(t)); 0(A&m ,  
} o fCN[u  
FJ|JXH*  
} ; +3R/g@n  
9*[!ux7h  
<7MxI@\  
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 [](] "r  
好啦,现在才真正完美了。 t"&qaG{  
现在在picker里面就可以这么添加了: <EuS6Pg  
7{OD/*|  
template < typename Right > ev5m(wR  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const *MXE>   
  { ^^[A\'  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); 9H cxL  
} W ;P8'_2Y  
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。 )JR&  
'#612iZo  
?T>)7Y)  
&f/"ir[8i  
*XG.?%x*|  
十. bind Y\9zjewc  
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。 -EWC3,3  
先来分析一下一段例子 hsZ@)[/:  
]P4?jKI  
O|&SL03Z8  
int foo( int x, int y) { return x - y;} W@vCMy!  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 Rs "#gT  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 %VO>6iVn  
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。 /}3I:aJwb  
我们来写个简单的。 \|R\pS}4  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: qo:t"x^  
对于函数对象类的版本: XWUi_{zn  
>u?a#5R:m  
template < typename Func > nm@.] "/  
struct functor_trait D'"l%p  
  { d{c06(#_  
typedef typename Func::result_type result_type; b'(Hwc\ t  
} ; R"O,2+@<.  
对于无参数函数的版本: `_<O _  
M HKnHPv  
template < typename Ret > G8Zl[8  
struct functor_trait < Ret ( * )() > (iu IeJ^Z  
  { NV;T*I8O  
typedef Ret result_type; [LKzH!  
} ; O|0,= 5  
对于单参数函数的版本: {:`XhPS<B  
k$ w#:Sx  
template < typename Ret, typename V1 > x8RiYi+  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > W-4R;!42  
  { H:,Hr_;nC  
typedef Ret result_type; \_t[\&.a}  
} ; JYa3xeC;  
对于双参数函数的版本: 8>!-|VSn  
]?0]K!7Ea  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > ic?(`6N8  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > hU 5_ dV  
  { *~8g:;u  
typedef Ret result_type; MZdj!(hO  
} ; ;Bne=vjQp  
等等。。。 d(9C7GLC,  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy 9mB] \{^  
O\}w&BE:h  
template < typename Func > .}iRe}=  
struct func_return FdS'0#$  
  { [ lE^0_+  
template < typename T > O5A]{ W  
  struct result_1 q 7hoI]  
  { #[sJKW  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; TZa LB}4  
} ; Nq[-.}Z6  
km6O3> p5r  
template < typename T1, typename T2 > G PL^!_  
  struct result_2 cC TTjx{  
  { LN=#&7=$c  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; /_tN&[  
} ; L.% zs  
} ; 8n/[oDc]  
M#xol/)h  
'F7UnkKO|  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 x=V3_HI/}  
#QiNSS  
template < typename Func, typename aPicker > ^[1Xl7)`  
class binder_1 __)"-\w-_(  
  { 14p{V} f3  
Func fn; Hh &s.ja  
aPicker pk; A1x    
public : 1c:/c|shQ_  
/!W',9ua6  
template < typename T > Q-||A  
  struct result_1 bl4I4RB  
  { pB,l t6  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; @Pf['BF"  
} ; B'D~Q  
UZu.B!4  
template < typename T1, typename T2 > }\vw>iHPX@  
  struct result_2 hIwqSKq9  
  { p?x]|`M  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; gA&`vnNP  
} ; oC(.u?  
] {=qdgJ  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} $K_-I8e|  
sDyt3xN  
template < typename T > x24&mWgU  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 8lF:70wia  
  { 5>rjL ;  
  return fn(pk(t)); @|@6pXR.  
} -m Sf`1l0  
template < typename T1, typename T2 > MDfC%2Q  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 9HD5A$  
  { -7A2@g  
  return fn(pk(t1, t2)); (2r808^2  
} nLnzl  
} ; tdn|mX#  
qz|xow/ns@  
~0 Mw\p%}  
一目了然不是么? MMf_  
最后实现bind 5>~q4t)6z}  
iayxN5,  
ie<m)  
template < typename Func, typename aPicker > jQpG7H  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) CV *  
  { L$=a,$  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); 9a{9|p>L  
} 910N 1E  
#\MkbZc d  
2个以上参数的bind可以同理实现。 ;`FR1KIg  
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。 |=EwZ mj-c  
K2-nP2Go?  
十一. phoenix vXibg  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: wy?Hp*E  
'z">4{5  
for_each(v.begin(), v.end(),  fG|+ !  
( k:CSH{s5{  
do_ ;;n=(cM|z  
[ (.~'\@  
  cout << _1 <<   " , " "Kf4v|6;  
] Cj# ?Z7}z  
.while_( -- _1), ~)]n67Or~  
cout << var( " \n " ) _Uu p*#m  
) 3E:+DF-Z\  
); 7kQ,D,c'  
H^8t/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: >2;KPV0H  
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 -(|}:J  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 P%Wl`NA P  
那么我们就照着这个思路来实现吧: Tg6nb7@P  
mbZ g2TTy  
)LE#SGJP  
template < typename Cond, typename Actor > rcG-V f@  
class do_while sys;Rz2  
  { +yIO  
Cond cd; K yp(dp>  
Actor act; (r$QQO) /  
public : rYk   
template < typename T > f`_6X~ p  
  struct result_1 f{f|frs  
  { &3'zG)  
  typedef int result_type; *Y- rEF>  
} ; d,%@*v]S  
&6@e9ff0  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} ~aRcA|`  
btIh%OM  
template < typename T > yy$7{9!  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const CiC@Z,ud`  
  { DwH=ln=  
  do i+B tz-  
    { dG'5: ,n/  
  act(t); nv"D  
  } ^tKJ}}  
  while (cd(t)); Q OP8{~O  
  return   0 ; {t&+abY  
} qGc>+!y  
} ; T1pMe{  
fIcra  
Y4n; [nHQ(  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). e+>&? x  
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。 Bc2PF;n  
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[@(N:zf  
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。 Z  )dz  
下面就是产生这个functor的类: s7TV@Y)  
 <IL$8a  
 `jB2'  
template < typename Actor > D^W?~7e ^r  
class do_while_actor >VWH bo  
  { .]W A/}  
Actor act; {BKr/) H  
public : w/m ~#`a  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} "Hw%@  
j(maj  
template < typename Cond > kKg%[zXS  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; jNA^ (|:  
} ; /IN/SZx  
bbO1`b-  
7`f',ZK%  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 U 4@W{P02  
最后,是那个do_ &Kgl\;}  
H:HJHd"W  
x=(cQmQ  
class do_while_invoker v/yt C/WH"  
  { W!BIz&SY:-  
public : ) Pdl[+a  
template < typename Actor > "*E%?MG  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const 7}<05 7Xn'  
  { *rk!`n&  
  return do_while_actor < Actor > (act); 4W''j[Y/  
} V5{^R+_)Ya  
} do_; 0FV?By  
z@0*QZ.y 1  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? NN9` jP2  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 S:En9E  
最后来说说怎么处理break和continue ~D)!zQkD  
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。 MMfcY 3#%  
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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