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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda SJP3mq/^K  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 9:@Xz5  
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, H}~K51  
P!f0&W  
`mteU"{bx  
z4BU}`;b3t  
  class filler D`^wj FF  
  { J i@q7qkC  
public : na $MR3@e  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} c]x-mj =  
} ; WcSvw  
T.I'c6|  
98u@X:3  
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: ej_u):G*  
 \8C<nh  
meV Z_f/  
0'F/z%SMj  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); )=}qAVO8  
vd#)+  
$*X?]?  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 w=_^n]`R  
X);'[/]E*  
 /d|:  
"ADI .  
二. 战前分析 08jk~$%  
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。 jRiMWolLv  
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 z@e(y@  
REU&8J@k&?  
1SS1P0Ur  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); ,rN$ah$CL  
  /* --------------------------------------------- */ 0U% tjYk(  
vector < int *> vp( 10 ); >%`SXB& 9  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); G|nBja8vm  
/* --------------------------------------------- */ 7{M&9| aK  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); ,(h -  
/* --------------------------------------------- */ <ivG(a*=]  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); Ump Hae  
  /* --------------------------------------------- */ l*hWws[  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' );  ]XlBV-@b  
/* --------------------------------------------- */ RTd,bi*  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); a Tm R~k  
 $L uU  
sM)1w-  
aKW-(5<JW  
看了之后,我们可以思考一些问题: pe,y'w{  
1._1, _2是什么? M __S)  
显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。 q,7W,<-  
2._1 = 1是在做什么? cX1?4e8  
既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。 7wWx8  
Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。 O{c#&/.K  
p9G+la~;VM  
RgH 6l2  
三. 动工 99:.j=  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: ))dqC l  
#'f5owk>,  
k1g-%DB  
!jB}}&Ii  
template < typename T > 4s%zvRu  
class assignment T}?b,hNl$  
  { MaPhG<?  
T value; F> Ika=z,  
public : KY< $+/B!  
assignment( const T & v) : value(v) {} X7K{P_5l  
template < typename T2 > d, i4WKp   
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } h5l_/v d  
} ; zobFUFx  
 y"Fu=  
5FB3w48  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 p"6[S  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment 7~1Fy{tc  
$_'<kH-eP  
QYDI-<.(  
5G2ueRVb  
  class holder [Pq |6dz  
  { )L "Dt_t  
public : !W&|kvT^  
template < typename T > &'PLOyWw  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const nzAySMD_  
  { %sZ3Gpi  
  return assignment < T > (t); Zd-QZ<c";t  
} &uaSp, L  
} ; p[|V7K'Z  
=kq<J-:#R  
"IJ1b~j?  
由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上: 32j#kJW  
%( %EEt  
  static holder _1; lxD~l#)^ln  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 t=:5?}J.Q$  
&,Rye Q  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); Pu!C,7vUQ  
而不用手动写一个函数对象。 c*[aIqj  
%,S:^Rvv  
^^uY)AL  
1z,P"?Q  
四. 问题分析 SFP?ND+7  
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。 qgWsf-di=  
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。 4},Y0QXw  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 ]-heG'y]{  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 =(c.8d  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 #QOb[9(Tu(  
':\bn:;  
五. 问题1:一致性 j:48l[;ed  
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?| Bbb":c6w0  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 3$_- 0>  
1csbuR?  
struct holder F5UHkv"K&O  
  { u1z!OofN>  
  // : IsJE6r  
  template < typename T > 6|6O| <o  
T &   operator ()( const T & r) const X2np.9hie  
  { 5Tidb$L;Du  
  return (T & )r; - ikq#L){  
} "KC3+:tm  
} ; `B3YP1  
mxc^IRj  
这样的话assignment也必须相应改动: _39VL  
s9u7zqCF  
template < typename Left, typename Right > gV5mERKs  
class assignment 0o.h{BN  
  { 0*uJS`se6Z  
Left l; oO;< $wx2t  
Right r; ,>pv>)u{  
public : VdL }$CX$  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} ]jmZ5h#[  
template < typename T2 > Sn;q:e3i{A  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } W3MH8z   
} ; tKi ^0vE8  
7Z81+I|&8  
同时,holder的operator=也需要改动: Zc9S[ivq  
*unJd"<*&@  
template < typename T > q6 4bP4K  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const Ao9|t;i  
  { 7:C2xC  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); 1Zp^X:(  
} SR/ "{\C  
o|VM{5  
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。 sR$/z9w  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 !ZN"(0#qz  
V#DNcF~v]f  
return l(rhs) = r; MG,?,1_ &  
在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。 #W L>ha v  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: <+`}: A  
,fs>+]UY3  
template < typename Tp > 5PKdMEK|q  
class constant_t c/G^}d%  
  { 73E[O5?b  
  const Tp t; d]l(B+\vf  
public : S'q4va"  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} ]=5D98B  
template < typename T > *C^`+*}OE$  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const Biy$p6  
  { p-%m/d?  
  return t; 'n!Sco)C  
} [PU0!W;  
} ; 0^ $6U  
8.D9OpU  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 y/Q,[Uzk\  
下面就可以修改holder的operator=了 -<n]Sv;V  
6\/(TW&  
template < typename T > *5 S~@  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const d-$/C| J  
  { 7cT ~u  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); JVNp= ikK  
} 8Jf4" ;  
Lc13PTz>>g  
同时也要修改assignment的operator() Z|$OPMLX  
JXF@b-c  
template < typename T2 > H5p&dNO  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } M!b"c4|<  
现在代码看起来就很一致了。 x-=qlg&EI  
THDyb9_g  
六. 问题2:链式操作 2t"&>1  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 .t|B6n!  
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。 G8!* &vR/  
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。 +`~6Weay  
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。 i6D66E  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct SW_jTn#x  
0:4w@"Q  
template < typename T > dn@_\5  
struct result_1 d,caOE8N  
  { )*n2 ,n  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; xc6A&b>jI  
} ; yMbg1+:   
/%w3(e  
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: V'&`JZK6  
5]yby"Z?}  
template < typename T > 0Wc8\c  
struct   ref &S+o oj  
  { +LsACSB  
typedef T & reference; H|*Ual  
} ; -7:_Dy  
template < typename T > $ z 5  
struct   ref < T &> &a bR}J[  
  { N.@@ebuE  
typedef T & reference; :927y  
} ; |#?:KvU97E  
|QB[f*y5  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: >crFIkOJ  
6#DDMP8;I  
template < typename T > #:LI,t  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const M"Q{lR  
  { 3r-oZ8/n  
  return l(t) = r(t); )7s(]~z  
} tzV^.QWm  
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。 I$w:qS&:  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 X/' t1  
FEwPLViso  
有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么 '| rhm  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: R7ze~[oF  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 0l+[[ZTV  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 ?0J&U4  
最后的布局是: !rZ r:@  
                Add 5Sv;a(}  
              /   \ *~SanL\  
            Divide   5 mfCp@1;26  
            /   \ tqXr6+!Q  
          _1     3 f'?FYBL  
似乎一切都解决了?不。 ! n13B  
你可以想象一下一个完整的Lambda库,它必然能够重载C++几乎所有的操作符。假设其重载了10个操作符,那么至少会有10个代表这些操作符的functor类。大体上来讲,每一种操作符所对应的functor都应当能够由链式操作产生别的任意一种操作符所对应的functor。(例如:*_1 = 2既是由operator*的functor产生operator=的functor)。可想而知这样一共能产生10*10=100种产生方式。这是对编码的一个大挑战。 -fCR^`UOS  
如何简化这个问题呢?我们不妨假定,任意一种操作符的functor,都能够产生任意一种操作符的functor,这样,每一种操作符的functor都拥有一样的产生方案。如果某种转换确实是不合法的(例如:A/B=C无论如何也不可能合法),那么在试图产生新functor的时候会出现编译错误。幸好C++的模版是如果不使用就不编译的,因此这种编译错误不会干扰到正常的使用,这正是我们所要的。 ^2)<H7p  
OK,我们的方法呼之欲出了。既然所有的functor都具有一样的产生方案,那么不如大家都不要实现,等到最后统一的在所有的functor里面加上这么一系列的产生代码吧。例如,如果要添加从某functor XXX到operator=的functor的产生代码: q)PLc{NO  
R;3n L[{U  
template < typename Right > bAS/cuZs  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const ^Cy=L]  
Right & rt) const -"uOh,G}  
  { ~KP@wD~  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); 6%L#FSI  
} IF'Tj`yD  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 =k^ d5  
XXX指的是原来的functor的类型,picker_maker<T>是一个类型变换的trait,如果T是一个常量,那么他会返回constant_t<T>,否则返回T本身。 MmQ"z_v  
因此如果该函数声明在assignment的内部,那么就实现了连等,如果声明在的dereference(解引用)的内部,就允许(*A = B)的行为发生。  BDfJ  
最后,如何把这些函数塞到各个functor的声明里边呢?当然可以用宏,但是。。。大家都知道这样不好。 r%\%tz'`j  
除了宏之外还可以用的方式就是继承。我们可以写一个类叫做picker,该类实现了所有的如上的产生函数。然后让所有的functor继承自它。 / ?Hq  
且慢,也许立刻就有人跳出来说:这样的话那个XXX怎么写呢?这样不是会导致循环依赖么?这样不是会有downcast么? t 0.71(  
正解,让picker做基类确实不是一个好主意。反过来,让picker继承functor却是一个不错的方法。下面是picker的声明: =M9;`EmC  
]e6$ ={  
template < class Action > 9v@P|  
class picker : public Action 7A"v:e  
  { d}Xb8SaE%c  
public : .s-*aoj  
picker( const Action & act) : Action(act) {}  !U=o<)I  
  // all the operator overloaded 7Fzj&!>ti  
} ; H/}W_ h^^  
#Q` TH<  
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。 Ubm]V{7  
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: J_7#UjGA,  
21[=xboU  
template < typename Right > oy\U\#k   
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const unc8WXW  
  { [\-)c[/  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); [JYy  
} sA2esA@C<o  
"7J38Ej\  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > {Y|?~ha#  
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。 ^h!}jvqE  
*i>hFNLdOM  
template < typename T >   struct picker_maker 'U-8w@\Z  
  { wvRwb   
typedef picker < constant_t < T >   > result; lYT_Y.%I  
} ; pi5DDK  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > 5,J.$Sax  
  { @%jY  
typedef picker < T > result; RTr"#[  
} ; VS3lz?o?6g  
+GncQs y  
下面总的结构就有了: -"rANP-UI  
functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。 u#UtPF7q  
picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。 p<+Y;,+  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 Clb7=@f  
至此链式操作完美实现。 w=FU:q/  
NMS+'GRW  
3_8W5J3I  
七. 问题3 Pkv+^[(4  
如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。 PD~vq^@Q  
rl,i,1t  
template < typename T1, typename T2 > @z^7*#vQv  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const |w{C!Q8l  
  { m d `=2l  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); p-xG&CU  
} +j %y#_~  
:D4'x{#H  
很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2: P *&Cght>0  
M%WO  
template < typename T1, typename T2 > "'C5B>qO  
struct result_2 `O5427Im  
  { 7'#_uA QR  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; V"B/4v>  
} ; f!H/X%F  
 !# zO%  
显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢? +cM~|  
这个差事就留给了holder自己。 yy+:x/(N[  
    dL_9/f4   
6Yc(|>b!  
template < int Order > |*DkriYY  
class holder; G;d3.ml/aZ  
template <> 0Y:)$h2?  
class holder < 1 > mT #A?C2  
  { z{&z  
public : 9kB R/{  
template < typename T > ; +.cD  
  struct result_1 [%O f  
  { OL%}C*Zq  
  typedef T & result; :K5?&kT  
} ; #d06wYz=  
template < typename T1, typename T2 > #SG.`J<%  
  struct result_2 8]oolA:^4s  
  { pmOUl 8y4  
  typedef T1 & result; *nc3A[B#C  
} ; "vg.{  
template < typename T > V%z?wDC  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const 5S, Kq35$(  
  { 3=^)=yOd  
  return (T & )r; (z8 ;J> 7  
} Fq_>}k@fI  
template < typename T1, typename T2 > |rG)Q0H,  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const \<\H1;=.@'  
  { X6T[+]Gc  
  return (T1 & )r1; =<7z :]  
} tTF<DD}8  
} ; k5J18S  
ecQ{ePoU  
template <> 5gII|8>rQ  
class holder < 2 > wGw~ F:z  
  { TLp2a<Iy  
public : w%plK6:6  
template < typename T > :WX OD  
  struct result_1 wu><a!3`=o  
  { UCK;?]  
  typedef T & result; w-2#CX8jY  
} ; "(vK.-T  
template < typename T1, typename T2 > 2~l7WW+lx,  
  struct result_2 dP +wcl4  
  { ,msP(*qoI  
  typedef T2 & result; sW'_K.z  
} ; x,]x>Up  
template < typename T > rMHh!)^#W  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const zi3v, Kq  
  { E?czolNl  
  return (T & )r; &P>& T  
} 71Za!3+  
template < typename T1, typename T2 > sNcU>qjj6  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const Y]KHCY  
  { yg H)U.  
  return (T2 & )r2; !=PH5jTY  
} mXyN{`q=  
} ; ?upd  
i{TPf1OY`M  
/*{'p!?  
新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。 tpEy-"D&  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: +_$s9`@]6  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: 8/(}Wet  
0kj5r*qA  
return l(i, j) = r(i, j); Q~qM;l\i  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) Z37Dv;&ZD  
i!*<LIq  
  return ( int & )i; M!5=3>Z  
  return ( int & )j; 036m\7+Qj  
最后执行i = j; E;{CoL  
可见,参数被正确的选择了。 u"(NN9s  
#::+# G  
>6jal?4u-  
^67}&O^1 ,  
][tR=Y#&y5  
八. 中期总结 8 yi#] 5`Q  
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:  %G\nl  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 %(p9AE  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 w(aj'i  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor 3^% 2,  
VBPtM{ g  
89^g$ ac  
+DX P &Q  
%a WRXW@c  
1E / G+pm  
九. 简化 &z40l['4bz  
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。 .O'~s/h  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 zJW2F_  
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: P?f${ t+  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 n nAtXVy  
  +-*/&|^等 bAH<h   
2. 返回引用。 oF>`>  
  =,各种复合赋值等 0Zwx3[bq6K  
3. 返回固定类型。 *(1 <J2j  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) }:c~5whN  
4. 原样返回。 BXU0f%"8U  
  operator, q MrM^ ~  
5. 返回解引用的类型。 %m f)BC  
  operator*(单目) g$#A'Du  
6. 返回地址。 BK4S$B  
  operator&(单目) [ !#Dba#  
7. 下表访问返回类型。 ;z9 ,c  
  operator[] c}n66qJF5  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 9#P~cW?  
  operator<<和operator>> )'f=!'X  
yp$jLBA  
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。 .rO~a.kG  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: C=r`\W  
1ow,'FztPt  
template < typename Left >  0LL65[  
struct value_return +`gU{e,p  
  { }JST(d&  
template < typename T > S@3`H8 [  
  struct result_1 1aS:bFi`  
  { % vy,A*  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; q?mpvpL G  
} ; " ]G'^  
!y~nsy:&7x  
template < typename T1, typename T2 > IFew3!{\  
  struct result_2 C}<e3BXc  
  { e8dZR3JL  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; r`<e<C  
} ; "@ ^<~bw  
} ; Uaux0W  
"#gKI/[qxq  
n=JV*h0  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait uwI"V|g%a&  
FIfLDT+Wh  
下面我们来剥离functor中的operator() r vq{Dfo=  
首先operator里面的代码全是下面的形式: A9@coP5  
z7XI`MZN^  
return l(t) op r(t) PR!0=E*}  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) _u6N aB  
return op l(t) bXOM=T  
return op l(t1, t2) J5jI/P  
return l(t) op k)D5>T  
return l(t1, t2) op b|k^   
return l(t)[r(t)] ;:oJFI#;  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] Lz_.m  
E A55!  
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: l x5.50mI  
单目: return f(l(t), r(t)); :oW 16m1`  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); hP WP6;Z  
双目: return f(l(t)); ^Tj{}<yT  
return f(l(t1, t2)); O86p]Lr  
下面就是f的实现,以operator/为例 >#&25,Q  
NpM;vO  
struct meta_divide x%H,ta%  
  { ](n)bF+ym  
template < typename T1, typename T2 > -{Ar5) ?='  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) R#y"SxD()  
  { HbPn<x^7  
  return t1 / t2; ep},~tPZn  
} ?-2s}IJO  
} ; M~`^deU1  
X-" +nThMn  
这个工作可以让宏来做: sd B(sbSF  
hg<[@Q%$o  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ V'dw=W17V  
template < typename T1, typename T2 > \ Hq gg*4#  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; +!ljq~%  
以后可以直接用 HrZX~JnTmf  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) <2<2[F5Q%  
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 GB}=  
(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。。。) O<|pw  
| X#!5u  
9(!AKKrr;  
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 0k5uqGLXe  
8EdaxeDq  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > b+arnKo1fk  
class unary_op : public Rettype d)Z&_v<|  
  { 2)0J@r'  
    Left l; 7p!ROl^  
public : B6Ajcfy  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} 6yAZvX  
za 7+xF  
template < typename T > a-F I`Dv  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ]=i('|YG  
      { Bv jsl  
      return FuncType::execute(l(t)); eGpKoq7a  
    } Y}2Sr-@u  
HIE8@Rv/3  
    template < typename T1, typename T2 > d8 Jf3Mo  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const %*Mr ^=  
      { aMHC+R1X  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); @K*W3&TO  
    } EVaHb;  
} ; (jyufHm  
+|X`cmnuU  
3pW4Ul@e  
同样还可以申明一个binary_op E11C@%  
{ m{nCl)y  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > i_r708ep6  
class binary_op : public Rettype `T1bY9O.  
  { 4<E <sD  
    Left l; Q_iN/F  
Right r; :wg=H  
public : :WQlpLn  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} olxxs(  
BV7P_!vt  
template < typename T > cqs.[0 z#B  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const NR8`nc1~  
      { YtWw)IK  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); ybFxz  
    } \.H9e/vU`  
z8{-I@+`  
    template < typename T1, typename T2 > {~Jk(c~I  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const |%F4`gz8KP  
      { $2i@@#g8  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); @b^$h:H  
    } #wRhR>6  
} ; 5%fWX'mS  
Qf ~$9?z  
n@;B_Bt7  
很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮 6\K\d_x  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 zP2X}VLMo  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) 9"gu>  
那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。 w4TQ4 Y  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! ;i?2^xe^~c  
如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。 'OP0#`6`  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 ]Z6? m  
这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan) i}v.x  
下面是修改过的unary_op 5n}<V-yJ*m  
vo*oCfm  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > H7;, Kr  
class unary_op =*lBJ-L  
  { Xz)F-C27h  
Left l; N_iy4W(NU  
  . 43cI(  
public : KZZY9  
,3f>-mP  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} pXN'vP  
qA`@~\ qh"  
template < typename T > "P(obk  
  struct result_1 rEj[XK  
  { nC%qdzT  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; mS![J69(  
} ; 0\ (:y^X  
7f ub^'_  
template < typename T1, typename T2 > Mkk.8AjC|  
  struct result_2 O]@#53)Tz  
  { HNBmq>XDc  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; Bh cp=#  
} ; ;e5PoLc  
J-dB  
template < typename T1, typename T2 > t$Rc 0  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const t4v'X}7q]  
  { zEW+1-=)+7  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); [yQ%g;m  
} [NO4Wzc  
JRFUNy1+e1  
template < typename T > LAf#Rco4  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 8^j~uH  
  { !vRZh('R  
  return OpClass::execute(lt(t)); EXVZ?NG  
} LPJ7V` !k  
sV%DX5@  
} ; =NC??e{  
P o@;PR=  
TK\3mrEI  
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 T pF [-fO  
好啦,现在才真正完美了。 si6CWsb_f  
现在在picker里面就可以这么添加了: Nv36#^Z  
<Jhd%O  
template < typename Right > ?=&S?p)-<  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const QWfSm^ t  
  { qq&U)-`  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); ..u{v}4&  
} bT2G 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。 P%e7c,  
A3_p*n@  
PZ8,E{V  
YWH>tt 9  
g_syGQ\  
十. bind >bZ-mX)j\0  
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。 (=7"zE Cq#  
先来分析一下一段例子 <6 Rec^QF  
tjXg  
66eJp-5e8  
int foo( int x, int y) { return x - y;} `K.B`  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 \Yr*x7!  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 ]}rNxT4<  
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。 ^{MqJ\S7H  
我们来写个简单的。 vNs%e/~vj  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: ;Y*K!iFWH  
对于函数对象类的版本: BVb^xL  
f't.?M  
template < typename Func > ,jg #^47I  
struct functor_trait '1b 1N5~  
  { uKk#V6t#  
typedef typename Func::result_type result_type; 6;'[v}O^^  
} ; +-|""`I1I  
对于无参数函数的版本: iLSUz j`  
AEyD?^?  
template < typename Ret > mgx|5Otg  
struct functor_trait < Ret ( * )() > ~3:hed7:  
  { *% ;A85V/  
typedef Ret result_type; BNdq=|,+"  
} ; :P_h_Tizv  
对于单参数函数的版本: W$hCI)m(  
>]~581fYf  
template < typename Ret, typename V1 > G^)]FwTs  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > }5vKQf   
  { ~wW]ntZm  
typedef Ret result_type; ' /HShS!d  
} ; fL2P6N@  
对于双参数函数的版本: <h/q^|tZ{  
{"Sv~L|J;  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > C:Rs~@tl  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > +j<WP  
  { nzaDO-2!  
typedef Ret result_type; SnFyK5  
} ; L%v@|COQ3  
等等。。。 #(614-r/  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy im &N &A  
d {U%q d  
template < typename Func > S&UP;oc  
struct func_return =_k  
  { ZUHW*U.  
template < typename T > a%`Yz"<lQ  
  struct result_1 ~>>_`;B  
  { UiV#w#&P  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; ^oPFLez56  
} ; ,HDhP  
u|IS7>Sm  
template < typename T1, typename T2 > m^L!_~  
  struct result_2 |E6_TZ#=  
  { V6dq8Z"h  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; p}pRf@(`\  
} ; cL#-vW<s3  
} ; 2EM6k|l5  
Z OPK  
c9Et Uv~  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 #w|v.35%?  
.\$A7DD+A  
template < typename Func, typename aPicker > QD%xmP  
class binder_1 *bp09XG  
  { 9cB+ x`+Lu  
Func fn; 0 ^>,  
aPicker pk; DQ+6VPc^o  
public : $#f_p-N  
m BvO<?ec  
template < typename T > -'qVnu  
  struct result_1 tco G;ir  
  { 7Q|<6210  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; AcuZ? LYzK  
} ; A3tv'-e9  
Szt2 "AR  
template < typename T1, typename T2 > AjEy@ /  
  struct result_2 lv/im/]v  
  { e bp t/q[  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; sDNWB_~  
} ; 99*k&mb  
RdD>&D$I  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} (y; 6 H  
=$4I}2  
template < typename T > QB X EM=  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const {E%c%zzQ  
  { + Fo^NT  
  return fn(pk(t)); $=diG  
} E0RqY3  
template < typename T1, typename T2 > ?WXftzdf6u  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const <o|fH~?X  
  { ?xv."I%  
  return fn(pk(t1, t2)); ) ??N]V_U  
} J:W+'x`@  
} ; PP$2s]{  
\h3HaNC  
W8bp3JX"  
一目了然不是么? /7"V~c6  
最后实现bind Gn4b*Y&M]3  
w( SY  
qdZ ^D  
template < typename Func, typename aPicker > 'gor*-o:wu  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) !%M,x~H  
  { 40MKf/9  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); aHu0z:  
} %dnpO|L  
^@8XJ[C,_  
2个以上参数的bind可以同理实现。 vdn)+fZ;   
另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。 75p9_)>96  
VD&wO'U  
十一. phoenix ?xUl_  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: Uf+y$n-  
l(rm0_  
for_each(v.begin(), v.end(), :Ef!gpS}?R  
( ;6R9k]5P%  
do_ FVl, ttW  
[ oy jkk  
  cout << _1 <<   " , " ][l5S*CC_  
] ^A&{g.0  
.while_( -- _1), RQWUO^&e^  
cout << var( " \n " ) jt}oq%Bf  
) Z?xaXFm_  
); aWimg6q  
(BtU\f#d  
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: :I7qw0?  
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 ^PFiO 12  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 "Cxj_V@\  
那么我们就照着这个思路来实现吧: N)cODy([  
yB7si(,1>  
)G/=3;!  
template < typename Cond, typename Actor > |0F o{  
class do_while [V_mF  
  {  ::02?  
Cond cd; W20- oZ8  
Actor act; f 5bX,e)!  
public : j,].88H  
template < typename T > }P%gwgPK  
  struct result_1 4J,6cOuW4  
  { l2W+VBn6  
  typedef int result_type; 1f^oW[w&  
} ; } %0 w25  
8bMw.u=F  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} =3hJti9[  
YdvXp/P:|  
template < typename T > anz7ae&P'K  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const N%:uOX8{  
  { C`Vuw|Xl  
  do g-#eMQ%J  
    { _d~GY,WTdO  
  act(t); </<z7V,{  
  } GPAC0K^p  
  while (cd(t)); .6n|hYe  
  return   0 ; |#*+#27  
} eWYet2!Q  
} ; i)@vHh82  
i-0AcN./p  
Jnt r"a-4  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). UBM8l  
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。 zXGI{P0O  
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。 j }^?Snq  
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。 0_y&9Te  
下面就是产生这个functor的类: m|cRj{xZF  
4b yh,t  
*X|%H-Q:H`  
template < typename Actor > q{,yas7}  
class do_while_actor aM[fag$c  
  { z5:3.+M5  
Actor act; _;(Q MeR  
public : }?{. 'Hv0  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} &@7|_60  
`~=Is.V[  
template < typename Cond > ?K}KSJ6_  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; 71&`6#  
} ; ; zy;M5l5.  
Pt;\]?LVrD  
&E k\  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 /s:akLBaD  
最后,是那个do_ d7c m?+  
Ke&fTK  
xi\uLu?i  
class do_while_invoker 10/3-)+  
  { f;ycQc@f  
public : qn\>(&  
template < typename Actor > ]}0+7Q  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const {24Pv#ZG#^  
  { C$B?|oUJc  
  return do_while_actor < Actor > (act); |om3*]7  
} p/s5[>N  
} do_; !lB,2_  
%^ E>~  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? s*}d`"YvH  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 UuA=qWC  
最后来说说怎么处理break和continue C[$<7Mi|;  
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。 d}415 XA  
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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