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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda QXL .4r%  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 J]S30&?  
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, {r|RH"|?Z(  
y\-iGKz{0  
/Ix5`Q)  
F|.tn`j]U  
  class filler 60A!Gob  
  { 4t/?b  
public : r%X M`;bQX  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} W7_m,{q  
} ; VnB HQ.C  
;XjXv'  
B^GMncZO  
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: ~Jw84U{$  
3K/ tB1  
|F<iu2\  
S'ms>ZENC  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); HUCJA-OZGL  
>py[g0J  
d^!3&y&  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 RIO?rt;  
Y= =5\;-  
VGxab;#,:3  
.j|uf[?h  
二. 战前分析 /Qef[$!(  
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。 .Z"`:4O   
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 /4;A.r`;  
I2SH j6 -  
o&z[d  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); DS7L}]  
  /* --------------------------------------------- */ e m)%U  
vector < int *> vp( 10 ); l;R8"L:,p\  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); U,6sR  
/* --------------------------------------------- */ ,`YBTU  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); \QF0(*!!  
/* --------------------------------------------- */ D Y4!RjJ47  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); Gx}`_[-  
  /* --------------------------------------------- */ r#& JfAo  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); &V+KM"Ow  
/* --------------------------------------------- */ X%(NI(+x,  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); Ej6ho0_  
qP##C&+#q  
J65:MaS  
m8R=wb :  
看了之后,我们可以思考一些问题: "zQ<)Q]U  
1._1, _2是什么? S-~)|7d.  
显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。 z\8s |!  
2._1 = 1是在做什么? o:3(J}  
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。 vx ' ];  
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。 wqV"fZA\]  
`VUJW]wGu  
2  @T~VRy  
三. 动工 #G`K<%{?f  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: 5VQ-D`kE+  
H8dS]N~[Y  
=2NrmwWZs  
W+U0Y,N6  
template < typename T > JZ5";*,  
class assignment birc&<  
  { -U A &Zt  
T value; JXq!v:w6  
public : |s(Ih_Zn  
assignment( const T & v) : value(v) {} +S-60EN*A  
template < typename T2 > fR{_P  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } 7ZyP  
} ; r7R.dD /.  
KfZb=v;-l  
3RvDX p  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 r@vt.t0#  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment XOI"BLd  
)rAJ>;  
.j^BWr  
T{m) = (q  
  class holder .oT'(6#  
  { nTwJR  
public : *mJ#|3I<  
template < typename T > =_ N[mR^  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const qnWM  %k  
  { V rx,'/IS8  
  return assignment < T > (t); (y&sUc9  
} SDE$ymP x  
} ; GRkN0|ovfj  
f_xvXf:  
9Oq(` 4  
由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上: "p|.[d  
UA2KY}pz5  
  static holder _1; { gs$pBu  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 f8N* [by  
"M /Cl|z  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); p8)R#QWz9  
而不用手动写一个函数对象。 JN`$Fq+  
HQ7g0:-^a>  
K*b* ]hf{  
l:JVt`A4?  
四. 问题分析 ;fW~Gb?"  
虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。 yTK3eK  
1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。 cqJXZ.X C  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 Aaq%'07ihW  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 hwL`9.w  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 Z2})n -  
[XDV-6KCE.  
五. 问题1:一致性 ">3t+A  
首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?| 1i~q~ O,  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 Z}>F V~4  
_(8#  
struct holder !5?_)  
  { _Z9 d.-  
  // .s,04xW\  
  template < typename T > gt(p%~  
T &   operator ()( const T & r) const Do\j_  
  { .Tq8Qdl  
  return (T & )r; MusUgBQy  
} A/UOcl+N  
} ; dhnX\/  
!y/e Fx  
这样的话assignment也必须相应改动:  +PADy8  
%Y=r5'6l  
template < typename Left, typename Right > \~+b&  
class assignment 8OV =;aM?{  
  { vWM&4|Q1~  
Left l; 0,0Z!-Y  
Right r;  ,Zb  
public : A[7H-1-  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} TlkhI  
template < typename T2 > kp<Au)u  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } 2YY4 XHQS  
} ; &S 66M2  
aQ\SV0PI  
同时,holder的operator=也需要改动: +>*=~R  
oQm XKV+[v  
template < typename T > 4K7ved)  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const g}R Cjl4  
  { T8|?mVv s  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); -=gI_wLbM  
} %W7%]Z@j  
fKr_u<|  
好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。 v^s?=9  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 0|j44e }  
G"-V6CA[  
return l(rhs) = r; MD<x{7O12>  
在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。 nw`rH*  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: YsVKdh  
e Ru5/y~  
template < typename Tp > quaRVD>s +  
class constant_t '<<@@.(f  
  { {^N,$,Ab.  
  const Tp t; O#18a,o@  
public : DeNWh2  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} =P9rOK=  
template < typename T > J(/J;PW  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const q. Jx|x  
  { Ij.mLO]  
  return t; u t4:LHF  
} K39I j_3  
} ; /.!&d^  
L xIKH G  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 F02TM#Zi  
下面就可以修改holder的operator=了 - ry  
Yu_ eCq5/  
template < typename T > 4~$U#$u_  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const ~J+ qIZge  
  { e],(d7Jo  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); CALD7qMK  
} U_gkO;s%  
*!BQ1 ] G  
同时也要修改assignment的operator() =1R 2`H\  
F}meKc?a  
template < typename T2 > hrzxc4,W  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } >yT1oD0+x  
现在代码看起来就很一致了。 ^q/^.Gf  
,P`GIGvkA  
六. 问题2:链式操作 OGJrwl  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 +MaEet  
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。 GeB&S!F  
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。 .-& =\}^2l  
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。 Et-|[ eL  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct jCNR63/  
zZRLFfz<9  
template < typename T > t B`"gC~  
struct result_1 Viw,YkC  
  { <b _K*]Z  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; sg}<()  
} ; ,%xat`d3,3  
4f8XO"k7t=  
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: @g;DA)!(  
%++: K  
template < typename T > }93FWo.  
struct   ref PZZPx<?N  
  { Rc4=zimr+  
typedef T & reference; pxedj  
} ; Ph.RWy")  
template < typename T > ,98 F  
struct   ref < T &> o_Y?s+~i[/  
  { VZ`YbY  
typedef T & reference; t!J>853  
} ; I/A%3i=H  
mdrqX<x'~  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: uTrzC+\aU  
~-lUS0duh  
template < typename T > )c9Xp:  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const >Jn`RsuV  
  { 6}c!>n['  
  return l(t) = r(t); o(l%k},a  
} )AdwA+-x  
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。 Yqo@ g2g  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 r<srTHGL o  
rZ-< Ryg  
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 9 lG a*f)  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: tlvZy+Blv  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 E2cZk6~m{  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 ZK'WKC  
最后的布局是: 3y2L! &'z  
                Add [`tNa Vg  
              /   \ CA&VnO{r  
            Divide   5 `<<9A\Y-f  
            /   \ >>C S8  
          _1     3 zlQBBm;fE  
似乎一切都解决了?不。 3%o}3.P,:@  
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。 Lp|n)29+du  
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。 y,n.(?!*  
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: xpuTh"ED  
eA?|X|  
template < typename Right > ..'"kX:5  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const eA Fp<2g  
Right & rt) const x]%,?Vd?  
  { k6z]"[yu  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); \k=%G_W  
} -}oH],C  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 ]qq2VO<b  
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。 .Sa=VC?EZ  
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。 0Db=/sJ>  
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!X+-  
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。 gC kR$.-E  
且慢,也许立刻就有人跳出来说:这样的话那个XXX怎么写呢?这样不是会导致循环依赖么?这样不是会有downcast么? &%/T4$'+Y+  
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: O6b+eS  
FrLv%tK|  
template < class Action > kqo4 v;r  
class picker : public Action :2vuc!Pu  
  { j8^ #698X  
public : t*Z5{   
picker( const Action & act) : Action(act) {} E|_8#xvb  
  // all the operator overloaded c`lL&*]  
} ; z}$.A9yn  
[GI2%uA0  
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。 !a!4^zqp  
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: {dE(.Z?]!#  
PGYx] r  
template < typename Right > pTTM(Hrx  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const $X\2h+ Os  
  { :h3U^  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); {o*$|4q4  
} > MRuoJ  
`}$bJCSF.n  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > Jx`7W1%T  
使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。 +eLL)uk  
L 9cXgd  
template < typename T >   struct picker_maker mC0Dj O  
  { i=P}i8,^ =  
typedef picker < constant_t < T >   > result; TMs Cl6dB  
} ; tBl (E  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > ^x^(Rk}|  
  { l)jP!k   
typedef picker < T > result; f$dIPt(  
} ; #a tL2(wJ  
)_o^d>$da  
下面总的结构就有了: 4N7|LxNNl_  
functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。 akCCpnX_d  
picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。 swJQwY   
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 Y;g\ @j  
至此链式操作完美实现。 =kK%,Mr  
_E6N*ORV  
zq?xY`E  
七. 问题3 8$ X3J[_j  
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。 /?TR_>  
;AL:V U  
template < typename T1, typename T2 > @g" vuaG}  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const {/aHZ<I&^h  
  { Vr %ef:uVV  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); 1B~Z1w  
} cb{"1z  
I};*O6D`  
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: QJjk#*?,|  
TK~KM  
template < typename T1, typename T2 > @" umY-1f  
struct result_2 ,69547#o  
  { Q+QD ,  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; @*UV|$~(Q  
} ; 4)'U!jSb  
itc\wn  
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? %S$$*|_G  
这个差事就留给了holder自己。 pNmWBp|ER  
    Xi\c>eALO  
=WZ@{z9J  
template < int Order > ?FR-a Xx  
class holder; +.|RH  
template <> S9%,{y  
class holder < 1 > pDvznpQ  
  { AA=eWg  
public : Y"m(hs $  
template < typename T > 91q  
  struct result_1 HGd.meQ  
  { 0plX"NU  
  typedef T & result; F>X<=YO0  
} ; kh#fUAt  
template < typename T1, typename T2 > fl2XI=[v4  
  struct result_2 Y ZuA"l Y  
  { N|Xm{@C  
  typedef T1 & result; H5:f&m  
} ; V s=o@  
template < typename T > ?Drq!?3PDc  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const Ve)BF1YG  
  { z%lJWvaA7  
  return (T & )r; 2\T\p<_20  
} 9zIqSjos"  
template < typename T1, typename T2 > )1 HWD]>4  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const WNQ<XB qAw  
  { ?`O^;f  
  return (T1 & )r1; S QGYH  
} Un T\6u  
} ; r=54@`O!  
SR?(z  
template <> .|s,':hA  
class holder < 2 > n%4/@M  
  { (-&d0a9N  
public : hv\Dz*XTs0  
template < typename T > Y| ch ;  
  struct result_1 jcBZ#|B7;  
  { Nv6"c<(L=  
  typedef T & result; uxh>r2Xr=  
} ; Vry_X2  
template < typename T1, typename T2 > M:iH7K  
  struct result_2 g0B%3v  
  { ,_,*I/o>B  
  typedef T2 & result; ~oT*@  
} ; 1)z Xv  
template < typename T > 4i+%~X@p  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const 0'YP9-C3  
  { 8?YeaMIBB  
  return (T & )r; oDi+\0  
} jiLJiYMg  
template < typename T1, typename T2 > f#w u~*c  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const &oy')\H  
  { PB8g4-?p6  
  return (T2 & )r2; ylQj2B,CB  
} 10OkrNQ  
} ; `+>K)5hrR  
& 0WQF  
-V[x q  
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> >。 P t/]Z<VL  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: +{I" e,Nk  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: h8(>$A-  
x-%RRm<V  
return l(i, j) = r(i, j); >!a- "  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) FU>KiBV#  
iemp%~UZ  
  return ( int & )i; ?2dI8bG  
  return ( int & )j; ^m&P0  
最后执行i = j; iR88L&U>  
可见,参数被正确的选择了。 c%gL3kOT  
Qr 4 D  
bcpsjUiy#  
5I^;v;F  
`M 'tuQ M  
八. 中期总结 ~ A=Gra  
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: 5r~jo7  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 `8RKpZv&  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 U,;796h  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor 4nh=Dq[  
fF r9]  
k{N!}%*2  
NX.5 u8Pf  
ZILJXX4  
"*F`,I3  
九. 简化 ~QxW^DGa7]  
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。 B%MdJ D>  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 pq&[cA_w  
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: K%x]:|,>M  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 IM/xBP  
  +-*/&|^等 x-X~'p'f  
2. 返回引用。 BI%XF 9{  
  =,各种复合赋值等 #u8#< ,w  
3. 返回固定类型。 9q_{_%G%  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) =W:=}ODD  
4. 原样返回。 ?6`B;_m  
  operator, kROIVO1|`  
5. 返回解引用的类型。 mTxqcQc:7  
  operator*(单目) <r t$~}  
6. 返回地址。 +qC [X~\  
  operator&(单目) ] S[?tn  
7. 下表访问返回类型。 0F/[GZ<k  
  operator[] 3]mprX'  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 T]-MrnO  
  operator<<和operator>> ]7S f)  
8(L2w|+B<  
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。 NjOUe?BQ  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: R]&Csr#~  
e(|Z<6  
template < typename Left > -bHlFNRm  
struct value_return /(51\RYkir  
  { PS+~JwDUc  
template < typename T > KU9FHN  
  struct result_1 .O5V;&,  
  { m:[I$b6AY  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; ?{^_z_,  
} ; -mG`* 0  
p$'S\W|  
template < typename T1, typename T2 > vJ^~J2#5  
  struct result_2 'g,h  
  { ^4^N}7>5  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; BO G.[?yx  
} ; _avf%OS  
} ; |. 0~'  
_O uNX.yrG  
M.- {->  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait &s vg<UZ  
bHv"!  
下面我们来剥离functor中的operator() ?{B5gaU9F  
首先operator里面的代码全是下面的形式: p8%qU>~+4  
n-" (~  
return l(t) op r(t) ka\{?:r,8  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) W3/bM>1  
return op l(t) 3J &R os  
return op l(t1, t2) dVEs^ZtI  
return l(t) op eDZ8F^0  
return l(t1, t2) op \?T9 v  
return l(t)[r(t)] zHX\h [0f  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] Jl`^`Yv  
=zK4jiM1  
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: 4hwb] Yz  
单目: return f(l(t), r(t)); J#F5by%8  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); *0!p_Hco  
双目: return f(l(t)); Hf]:m hH  
return f(l(t1, t2)); 'A7!@hVy  
下面就是f的实现,以operator/为例 8lYA6A  
wPjq B{!Q  
struct meta_divide ZxwrlaA  
  { %N<5ST>(  
template < typename T1, typename T2 > hDJG.,r  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) bkDVW  
  { :QGo -,6-  
  return t1 / t2; {&IB[Y6  
} ;98b SR/  
} ; o&E8<e  
eb\SpdM6  
这个工作可以让宏来做: S7f.^8  
e>Z&0lV:  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ nWIZ0Nde'  
template < typename T1, typename T2 > \ rtJER?A  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; }]o8}$&(  
以后可以直接用 Nbd4>M<  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) y&,|+h  
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 'lA}E  
(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。。。) oR2?$KF   
.s*N1 U?h  
F8?2+w@P  
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 '@.6Rd 8  
/x ?@M n>  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > VGeTX 4h  
class unary_op : public Rettype nwKp8mfP  
  { (6ga*5<  
    Left l; 1#,4P1"  
public : rxgSQ+G_  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} $lf/Mg_H  
t2(X  
template < typename T > .))j R:{3  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 3&^hf^yg  
      { j*?8w(!  
      return FuncType::execute(l(t)); Jq &Hz$L|  
    } ,Zn6T"[$  
H%vfRl3rB  
    template < typename T1, typename T2 > >S7t  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 0NU%z.(%s  
      { HfVHjF)  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); ?uSoJM`wa!  
    } FAdTm#tgW]  
} ; . f ja;aG  
e+lun -  
agx8 *x  
同样还可以申明一个binary_op 3)EJws!  
]{6/6jl  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > u>fMO9X} 2  
class binary_op : public Rettype wkx9@?2*  
  { %@Gy<t,  
    Left l; \s*UUODWK  
Right r; B.r^'>jQ  
public : UXBWCo;-  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} 1,+<|c)T?  
vYV!8o.I  
template < typename T > B<SE|~\2  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const e^O:I  
      { `&D#P%  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); RBrb7D{  
    } =Q(J!f  
940:NOgm  
    template < typename T1, typename T2 > DH?n~qKpC  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const _gqqPny4$  
      { (Ut8pa+yX  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); p*Q-o  
    } (a_bU5)  
} ; D0jV}oz  
u?`{s88_mF  
LsWD^JE.  
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 ruGJZAhIA^  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 yk8b>.Y\A  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) ev;&n@k_I  
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。 )\Q(=:  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! Pb'(Y  
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。。。 x;7l>uR  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 Qf( A  
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) T5u71C_wmt  
下面是修改过的unary_op Q^f{H.  
4}m9,  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > $~b6H]"9  
class unary_op i`gM> q&  
  { <4Gy~?  
Left l; Nf )YG!  
  [ *Dj:A)V^  
public : C~pas~  
%cSx`^`6j  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} ~Q_7HJ=^$  
$.Tn\4z&  
template < typename T > 5K1cPU~o_b  
  struct result_1 O"'xAPQW  
  { v'S]g^  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; &K0b3AWc  
} ; `CVkjLiy  
&'>m;W  
template < typename T1, typename T2 > <8b1OdA  
  struct result_2 (U&  
  { -SM_JR3<  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; $$m0mK  
} ; pZ>yBY?R8>  
[o<hQ`&  
template < typename T1, typename T2 > v>wN O  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const q|<B9Jk  
  { } 8 z:L<  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); $!*>5".A  
} /3aW 0/^o  
@KL&vm(F$  
template < typename T > F^gTID  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const BjfVNF;hk:  
  { I/njyV)H  
  return OpClass::execute(lt(t)); E\!X$  
}  "M5  
9PKXQp  
} ; %FYhq:j  
5\pS8<RJ;  
Xeq9Vs zg  
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$lV+[7  
好啦,现在才真正完美了。  .+1I>L  
现在在picker里面就可以这么添加了: #sc!H4  
!*:g??[T  
template < typename Right > {ze69 h  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const E'a OHSAg  
  { hP+4{F*}-  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); |s! _;6  
} ^Q`5+  
有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。 aPelt`  
gw"cXny  
Cy?]o?_?  
!s-A`} s+  
tG$O[f@U6  
十. bind [gBf1,bK  
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。 2%WeB/)9  
先来分析一下一段例子 |,,#DSe  
gttsxOgktH  
h,Hr0^?  
int foo( int x, int y) { return x - y;} :o!Kz`J  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 X0 |U?Ib?  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 Acw`ytV  
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。 u9@B&  
我们来写个简单的。 g,\kLTg  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: -]0:FKW  
对于函数对象类的版本: FXBmatBck  
"v:k5a(  
template < typename Func > (O J/u)W^  
struct functor_trait O6Py  
  { nKGQU,C  
typedef typename Func::result_type result_type; @ 3=pFYW)  
} ; F[}#7}xjA  
对于无参数函数的版本: `$ f`55e  
"]=OR>  
template < typename Ret > uNn1qV  
struct functor_trait < Ret ( * )() > v,}C~L3  
  { n0l|7:Mk  
typedef Ret result_type; ?sQg{1"Zr  
} ; nZB ~l=  
对于单参数函数的版本: Ij(<(y{?Q1  
1TTS@\  
template < typename Ret, typename V1 > +1T>Ob;hk  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > g*b`o87PI  
  { - 2L(])t6  
typedef Ret result_type; (@} ^ 3jpT  
} ; z~h?"'  
对于双参数函数的版本: 5L c@=,/0  
nqH[ y0  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > Oz%6y ri  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > ;t+p2i  
  { legWY)4D;  
typedef Ret result_type; b~&cYk'  
} ; .fzyA5@l  
等等。。。 7Y@]o=DIc  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy FL\pgbI  
[l^XqD D4  
template < typename Func >  {8K  
struct func_return Z~SAlh T  
  { #Q =73~  
template < typename T > OT\D;Z"__I  
  struct result_1 ynA_Z^j  
  { 75;RAKGi  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; Xd:{.AXW  
} ; }T.>p#z  
$Zyuhji^  
template < typename T1, typename T2 > }'Ap@4  
  struct result_2 B`QF;,3S  
  { OF<:BaRs/  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; d"n>Q Tn\  
} ; PV,Z@qm@^  
} ; PFpFqJ)Cs"  
dsw^$R}   
E&J<qTH9  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 G)~>d/  
wm#(\dj  
template < typename Func, typename aPicker > 6xx.Z3v  
class binder_1 g"sb0d9  
  { 4-[U[JJc  
Func fn; 5P <"I["  
aPicker pk; &]a(5  
public : 8US35t:M  
Gs"lmX-{$j  
template < typename T > |rJN  
  struct result_1 \ R}I4'  
  { $DH/  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; sRT5i9TQ  
} ; WY|~E%k  
CX/[L)|Ru  
template < typename T1, typename T2 > mIf)=RW  
  struct result_2 BsXF'x<U*  
  { P4"BX*x  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; ij] ~n  
} ; 9HR1m 3  
b [HnhAI  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} x=>dmi3  
O=U,x-Wl  
template < typename T > / P@P1l|I  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const Mm8_EjMp  
  { 0* x ?rO?  
  return fn(pk(t)); pqs!kSJV  
} 0UpRSh)#  
template < typename T1, typename T2 > +>1Yp">?  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const x3'ANw6E  
  { 2 Ax(q&`9  
  return fn(pk(t1, t2)); dKPXs-5  
} "8a V~]~Dj  
} ; R{brf6,  
hFoeVM[h  
}6LcimQyK  
一目了然不是么? ZWyf.VJ  
最后实现bind ]gHrqi%  
A* qR<cp[  
wIRU!lIF9  
template < typename Func, typename aPicker > dW/(#KP/+  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) ?_{{iil  
  { xM)P=y_!M+  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); @&HLm^j2O  
} zfUj%N  
|C./gdq  
2个以上参数的bind可以同理实现。 7h/Mkim$5  
另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。 |LIcq0Z  
umPN=0u6  
十一. phoenix nUq@`G  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: 1h(n}u  
;(E]mbV'=  
for_each(v.begin(), v.end(), De$Ic"Z9L  
( M Ir[_  
do_ Xl$r720ZJr  
[ E\4ZUGy0  
  cout << _1 <<   " , " ~]%re9jGW  
] rr1,Ijh{D  
.while_( -- _1), F'<XB~ &o  
cout << var( " \n " ) 7zQGuGo(  
) D@w&[IF  
); /FTP8XHwL)  
(Ms #)E  
是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧: ?aaYka]  
首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor ]S(nA!]  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 MYJDfI  
那么我们就照着这个思路来实现吧: hHEn  
\o,et9zDJ3  
R90chl   
template < typename Cond, typename Actor >  CU\r I  
class do_while !x-9A  
  { @(/$;I,  
Cond cd; \ Ho VS  
Actor act; N}z]OvnZH  
public : N^`S'FVA  
template < typename T > 9@ h-q(-  
  struct result_1 V?MaI .gj  
  { +A 6kw%"  
  typedef int result_type; "5,Cy3  
} ; , Z1 &MuV  
0a?[@ -Sz  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} IH=%%AS  
Ka{QjW!%d<  
template < typename T > suX^"Io%!  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const jxw8jo06:  
  { *W}nw$tnBX  
  do JDpW7OrDc  
    { F%ukT6xp  
  act(t); #)DDQ?D  
  } A9HgABhax  
  while (cd(t)); (ia+N/$u  
  return   0 ; eZpi+BRS6  
} e oFM  
} ; 7m(9|Y:Q.  
l>Zp#+I-  
@MH/e fW.  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). XX1Iw {o9:  
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。 ;M#D*<ucI:  
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。 noWwX  
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。 gU@.IOg  
下面就是产生这个functor的类: 8(6mH'^y  
n?^X/R.22  
 vO;:~  
template < typename Actor > rt! lc-g%/  
class do_while_actor zW95qxXg  
  { 65c#he[_Y  
Actor act; fxD|_  
public : vf<Tq  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} AIQ]lQ(  
TY#pj  
template < typename Cond > qy!pD R;  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; )Vy}oFT\  
} ; 6:bvq?5a5  
xtS0D^  
Zg;Ht  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 bu\D*-  
最后,是那个do_ Wf  *b"#  
wqn }t]  
`t #I e *  
class do_while_invoker 4y9n,~Qgw  
  { l0wvWv*k  
public : f;W>:`'  
template < typename Actor > ;cZ]^kof  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const bJ.68643  
  { ps]s Tw  
  return do_while_actor < Actor > (act); J}&xS<  
} 8+~|!)a  
} do_; 0K^G>)l  
WB|SXto%4D  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? pdR&2fp  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 (/_Z^m9   
最后来说说怎么处理break和continue X?]1/6rV  
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。 8:UV;5@  
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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