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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda U]+b` m  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 W9:fKP  
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, u Zo]8mV  
7[(Lrx.pM  
* [iity  
`two|gX0K  
  class filler <>ZBW9  
  { o6`Y7,]  
public : 3RBpbTNWp  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} N[- %0  
} ; $w 5#2Za  
0[_O+u  
jAD+:@  
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: m9\@kA  
z36brv<_'p  
WRN8#b  
WsG"x>1n  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); 7-g]A2N  
Uqb]e?@  
u&hDjE  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 S,ouj;B  
F(?Fz8  
[,.[gWA  
Vu_7uSp,)  
二. 战前分析 My'9S2Y8nv  
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。 H5F\-&cq  
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 [a#?}((  
?uNTUU,  
FU [8:o62  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); xg*\j)_}  
  /* --------------------------------------------- */ ~ z-?rW  
vector < int *> vp( 10 ); v Ie=wf~D`  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); __oY:d(~  
/* --------------------------------------------- */ -N /8Ho  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); }.fZy&_  
/* --------------------------------------------- */ "t3uW6&  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); N2+mN0k;  
  /* --------------------------------------------- */ D;1 6}D  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); ,)B~cic'u  
/* --------------------------------------------- */ SXT@& @E  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); UBUB/N Y  
(Von;U  
W>aQ tT  
:8\*)"^E  
看了之后,我们可以思考一些问题: '7RR2f>V  
1._1, _2是什么? -+j9X;h:  
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。 DjevX7Q  
2._1 = 1是在做什么? /r::68_KQP  
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。 s 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。 'PmHBQvt&  
tS_xa  
bv:0EdVr  
三. 动工 n',9#I(!L  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: Y%n{`9=  
)sqp7["-  
: pE-{3I  
\S|VkPv  
template < typename T > i4{ /  
class assignment H`+]dXLB  
  { U#UVenp@  
T value; Kd AR)EU>  
public : pUCEYR  
assignment( const T & v) : value(v) {} ^^t]vojX  
template < typename T2 > 82^ z -t{  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } MIk #60Ab  
} ; |)|vG_  
cAsSN.HFS  
S+Y y  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 rS,* s'G  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment (F4dFh  
wHo#%Y,Nmi  
vMW-gk  
~8Dd<4?F]  
  class holder M; S-ESQ  
  { U&d-?PI  
public : sTYuwna~   
template < typename T > U:etcnb4w>  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const dZ;~b(CA  
  { lyOrM7Gs  
  return assignment < T > (t); y<'2BTf  
} I49=ozPP  
} ; n41\y:CAo  
^,ZvKA"}+/  
ya*q;D  
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: L&3Ar'  
!)51v {  
  static holder _1; O)=73e\  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 |~=?vw< W  
6f5sIg  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); =5s~$C  
而不用手动写一个函数对象。 D/!eov4"  
Js^r]=\F'  
W:;`  
2\iD;Z#gM  
四. 问题分析 9^C!,A{u4  
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。 ^c[CyZ:a  
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。 =w;xaxjL  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 ;|2;kvf"w  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 +gD)Yd  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 u1pYlu9IW  
VW<" c 5|  
五. 问题1:一致性 NZw[.s>n  
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?| J~yd]L>  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 .@/z-OgXg  
H pjIp.  
struct holder DY+8m8!4H  
  { e) /u>I  
  // yW6[Fpw  
  template < typename T > a s<q  
T &   operator ()( const T & r) const Lu#@~  
  { ytBxe]  
  return (T & )r; yrK--C8  
} 5  a*'N~  
} ; Um0<I)  
V;(*\"O  
这样的话assignment也必须相应改动: V"Y Fu^L  
|0vHy7CE  
template < typename Left, typename Right > [#3Cg%V  
class assignment 7$dc? K  
  { #9W5  
Left l; PUFW^"LV  
Right r; .o,51dn+ s  
public : ekk&TTp#  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} MkV*+LXC  
template < typename T2 > GWkJ/EX  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } (j"~]T!)1  
} ; y8(?:#ZC  
fb=$<0Ocj  
同时,holder的operator=也需要改动: PB3!;  
VkP:%-*#v  
template < typename T > X m:gD6;9  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const Iy1X nS*  
  { C_khd"  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); !^"!fuoNC  
} ]@<3 6ByM  
|Nx!g fU  
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。 K&a]pL6D  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 {]_{BcK+  
*mhw5Z=!  
return l(rhs) = r; Uub%s`O  
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。 g J[q {b  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: 'r?HL;,q  
MFdFZkpiV  
template < typename Tp > eJ)KE5%n#  
class constant_t Bc"}nSjH  
  { <T2~xn  
  const Tp t; R7;rBEt8  
public : ,;ruH^  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} BO\`m%8md  
template < typename T > OaCj3d>  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const DSG +TA"  
  { 4;~lpty  
  return t; 2.L6]^N p(  
} q ]R @:a/  
} ; (LvOsr~  
*p5T  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 h'q0eqYeu)  
下面就可以修改holder的operator=了 _R<V8g1f  
uc(yos  
template < typename T > \S@=zII_  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const Z$=$oJzB  
  { M Ut^mu$86  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); 2D_Vo ])l/  
} tS/APSY  
6%hEs6-R  
同时也要修改assignment的operator() [,?A$Z*Z|  
f+88R=-u6S  
template < typename T2 > .$s|T  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } nF y7gA|  
现在代码看起来就很一致了。 xbH!:R;  
$8ww]}K  
六. 问题2:链式操作 A5H8+gATK  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 k49n9EX  
其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。 xA1pDrfC/  
事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。 q}24U3ow  
比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。 -bb7Y  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct ^A$XXH '  
AeQ&V d|  
template < typename T > ,xM*hN3A  
struct result_1 3'@jRK  
  { @KRn3$U  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; ^0?cyv\>LA  
} ; )^2jsy -/  
g<0%-p  
那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为: LFM5W&?  
(IQ L`3f%  
template < typename T > XK9*,WA9r  
struct   ref VqT[ca\  
  { 52R.L9Ai  
typedef T & reference; RuEnr7gi  
} ; *wZV*)}  
template < typename T > -EIMh^  
struct   ref < T &> ?@BaBU:o`F  
  { 7}7C0mV3  
typedef T & reference; BCDf9]X  
} ; ]qG5 Ne _  
n~cm?"  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: 8i$`oMv[y  
#:5g`Ch4,  
template < typename T > ~ 5qZs"ks  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const  Jy[8,X  
  { aZ0iwMK  
  return l(t) = r(t); N0KRND  
} ?U[nYp}"v  
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。 k#G7`dJl  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 48*pKbbM4  
QL!+.y%  
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 qBrZg  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: eeR@p$4i  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 >!.lr9(l  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 (zODV4,5k`  
最后的布局是: |y=F ( 6Z  
                Add ba:^zO^  
              /   \ (j Q6~1  
            Divide   5 o:\j/+]  
            /   \ `D4'`Or-U  
          _1     3 mP+yjRw  
似乎一切都解决了?不。 on&=%tCAL  
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。 *wyLX9{:  
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。 [4yQbqe;  
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: 0s[3:bZ\Ia  
qCT\rZU  
template < typename Right > _( /lBf{|  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const Olh-(u:9+O  
Right & rt) const AsF`A"Cdw<  
  { iz5wUyeg  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); W%QtJB1)  
} ~TIZumGB  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 TmH13N]  
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。 hds4 _  
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。 eTHh  
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。 6u3(G 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。 >x0lSL0y  
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? 7}85o J  
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: ai9,4  
>5W"a?(  
template < class Action > L 'Rapu  
class picker : public Action y{P9k8v!z  
  { BkqW>[\5xm  
public : 2{: J1'pC  
picker( const Action & act) : Action(act) {} )f&]H}  
  // all the operator overloaded nit7|T@^  
} ; *dgN pJ 9  
Qn&^.e9I  
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。 z3LPR:&Z  
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: C^O^Jj5X%  
;g9:0,xT4  
template < typename Right > bd;f@)X  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const <OB~60h"  
  { > PA,72e   
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); ?MB nnyo6  
} sUMn (@r  
~]+  jn  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > e:occT  
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。 &cE,9o%FZ  
j"8N)la  
template < typename T >   struct picker_maker izo $0  
  { jo#F&  
typedef picker < constant_t < T >   > result; 9F!&y-  
} ; ~[6|VpGc:  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > !qv;F?2 <g  
  { p8J"%Jq}  
typedef picker < T > result; 8"^TWzg}L  
} ; H.K`#W&  
w+P^c|  
下面总的结构就有了: F\72^,0  
functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。  I ^92b  
picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。 IbwRb  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 - mXr6R?  
至此链式操作完美实现。 {m GWMv  
VHNiTp  
}Cf[nGh|B  
七. 问题3 C>ZeG Vq  
如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。 !-~(*tn  
9x,+G['Zt  
template < typename T1, typename T2 > )5x?Qn(B  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const Fowh3go  
  { OO>2oH  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); pBLO  
} ??Ac=K\  
7^5BnF@  
很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2: ;O>fy :$'  
lNAHn<ht  
template < typename T1, typename T2 > WQ`T'k#ESW  
struct result_2 ij5YV3  
  { KR0 x[#.*  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; h (2k;M^s  
} ; gp2)35  
{*Pp^ r  
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? ![%,pip2/&  
这个差事就留给了holder自己。 b"9,DQB=i  
    N4-J !r@#~  
g7i6Yj1  
template < int Order > l0)uu4|  
class holder; #m>mYp8E.5  
template <> N3) v,S-  
class holder < 1 > ~G:7*:[b  
  { cw{[B%vw  
public : Y?cw9uYB  
template < typename T > | &vuK9q  
  struct result_1 CXZeL 1+  
  { !f 6  
  typedef T & result; YvX I  
} ; [*t E HW  
template < typename T1, typename T2 > v(~m!8!TI  
  struct result_2 qC1@p?8$  
  { -^DB?j+  
  typedef T1 & result; t;3.;  
} ; Y[4B{  
template < typename T > ow "Xv  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const RUKSGj_NJ  
  { FO$Tn+\6  
  return (T & )r; -&}E:zoe  
} OFv} jT  
template < typename T1, typename T2 > 566Qik w2  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const )/'s& D  
  { ^cm^JyS)  
  return (T1 & )r1; HxaUVg0  
} z^.0eP8\j  
} ; y rk#)@/m  
flqTx)xE  
template <> 5@ug1F&   
class holder < 2 > Q #gHD  
  { X$f%Ss  
public : .EO1{2=  
template < typename T > L8ke*O$  
  struct result_1 q0wVV  
  { T^_9R;  
  typedef T & result; D2bUSRrb  
} ; .&y1gh!=  
template < typename T1, typename T2 > X[<9+Q-&  
  struct result_2 at!?"u  
  { ~@JC1+  
  typedef T2 & result; & j43DYw4  
} ; 7}k8-:a%  
template < typename T > C#>C59  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const 43XuQg4  
  { wG O)!u 4  
  return (T & )r; c3##:"wr  
} S J5kA`  
template < typename T1, typename T2 >  s25012  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const SCij5il%  
  { VzesqVx  
  return (T2 & )r2; )Yml'?V"  
} ?}[keSEh>  
} ; VM[8w`  
@d\F; o<  
"|if<hx+  
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> >。 3nO|A: t  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: n>WS@b/o  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: tF|bxXs Z  
h.*|4;  
return l(i, j) = r(i, j); (agdgy:#  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) Xc!w y9m  
3>+;G4  
  return ( int & )i; 2olim1  
  return ( int & )j; 9[`6f8S_$  
最后执行i = j; :9}*p@  
可见,参数被正确的选择了。 |w DCIHzQ  
!T*izMX}  
9=|5-? ^  
!r<7]nwV  
lK-I[i!  
八. 中期总结 PO&`r r  
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: :"4~VDu  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 }MNm>3  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 cF6|IlhO  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor duI8^&|  
\cG'3\GI  
\1Zf Sc  
C7{wI`~  
x+pFu5,  
Ero3A'f  
九. 简化 wrbDbp1L  
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。 (rJvE*  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 Gkl#s7'  
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: Ot?rsr  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 fOVRtSls  
  +-*/&|^等 z?PF9QL1  
2. 返回引用。 > L%%B-  
  =,各种复合赋值等 DxlX-  
3. 返回固定类型。 {)mlXo(On  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) ,O}zgf*H;  
4. 原样返回。 b7-a0zaN  
  operator, 3r\QLIr L8  
5. 返回解引用的类型。 ZU`"^FQ3A  
  operator*(单目) /SiQw7yp%  
6. 返回地址。 $)U RY~;i  
  operator&(单目) S'txY\  
7. 下表访问返回类型。 R`c5-0A  
  operator[] 4T:ZEvdzf  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 4Xz|HU?  
  operator<<和operator>> _#+i;$cO-X  
'Gk|&^  
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。 W;=ZQ5Lw  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: \21!NPXH2  
bu]bfnYi9  
template < typename Left > GB#7w82  
struct value_return E~B LY{3:  
  { `6zoZM7?Y  
template < typename T > SC#  
  struct result_1 Vh&uSi1V  
  { 99`xY$  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; c0@v`-9  
} ; e*tOXXY1  
r <U }lK  
template < typename T1, typename T2 > MStaP;|  
  struct result_2 ek9%Xk8  
  { ]?^mb n  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; ,q4Y N-3  
} ; D3]_AS&\  
} ; W|:WAxJ*d  
||hd(_W8  
aePk^?KbB  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait *`kh}  
k@?<Aw8 _X  
下面我们来剥离functor中的operator() :0J;^@   
首先operator里面的代码全是下面的形式: 5lT lZRH1  
PH6uP]  
return l(t) op r(t) ="V6z$N  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) LVSJK.B  
return op l(t) mz47lv1?  
return op l(t1, t2) Hxjh P(  
return l(t) op C`fQ` RL\  
return l(t1, t2) op }u :sh >2  
return l(t)[r(t)] m 9r X  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] (UCWSA7oc  
b<%6aRC\  
很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式: #}.db?[Rv  
单目: return f(l(t), r(t)); dP82bk/e  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); )/UkJ/}j  
双目: return f(l(t)); Qk((H~I}  
return f(l(t1, t2)); d;`JDT  
下面就是f的实现,以operator/为例 ZPXxrmq%  
s\@!J.Da  
struct meta_divide hUqIjcuL4  
  { ,ecFHkT>  
template < typename T1, typename T2 > ]\{EUx9  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) _o;alt  
  { 8IO4>CMkv  
  return t1 / t2; HM`;%0T0(  
} 2gA6$s7  
} ; _T1|_9b  
`U(FdT  
这个工作可以让宏来做: kxh $R>  
KcHW>IBxdv  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ D ,nF0p  
template < typename T1, typename T2 > \ LVX.stN#p  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; C&\#{m_1B  
以后可以直接用 d;K,2  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) \]zH M.E1  
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 u-D%: lz85  
(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。。。) Ay[6rUO  
GujmBb  
'Je;3"@  
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 BPW2WSm@<  
uT_bA0jK  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > lwSA!W  
class unary_op : public Rettype k/>k&^?  
  { Z<`QDBN"4  
    Left l; 3qP! (*  
public : $%ps:ui~X  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} y\S}U{*Z'  
YH@^6Be9  
template < typename T > +d<o2n4!  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const  eGjEO&$  
      { fnB[b[  
      return FuncType::execute(l(t)); :M3Fq@w=  
    } *&XOzaVU  
C-&\qAo?<:  
    template < typename T1, typename T2 > i!(u4wTFF  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const Tv!zqx#E  
      { P9BShC5  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); RK< uAiU  
    } NSZ9M%7  
} ; `KB;3L  
 tmKHT  
#mFIZMTRd  
同样还可以申明一个binary_op p[>! ;qI  
}Ge$?ZFH  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > RGsgT^  
class binary_op : public Rettype a0~LZQ?  
  { .r 4 *?>  
    Left l; N:_.z~>%  
Right r; F P3{Rp  
public : *|Tx4Qt  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}  Vmt$]/  
EN^5 Hppb  
template < typename T > @cukoLAn  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ]V^ >aUlj  
      { 8u6*;*o  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); G0)}?5L1J  
    } ;0FfP  
,N93H3(  
    template < typename T1, typename T2 > Qhy!:\&1  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 5<YV`T{5Kl  
      { yvv]iRk<  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); O |!cPB:  
    } k..AP<hH  
} ; {OIB/  
=bgWUu\F  
kntYj}F(  
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 W[/Txc0$  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 qz95)  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) 0~4Ww=#  
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。 E6XDn`:  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! \xG_q>1_  
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。。。 @q]4]U)  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 6+!$x?5|NP  
这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan) -!q^/ux  
下面是修改过的unary_op - ({h @  
!y+uQ_IS@  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > *O_>3Hgl  
class unary_op >jz9o9?8  
  { *+(rQ";x  
Left l; %tB7 &%ut  
  R#HVrzOO|T  
public : > 9.%hSy  
V_zU?}lZ^  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} V/`vX;%  
jh(T?t$&  
template < typename T > jIEntk  
  struct result_1 G>=Fdt7Oc  
  { /g$G G9  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; L>LIN 1A  
} ; U$|q]N  
e.\dqt~%y  
template < typename T1, typename T2 > <p/zm}?')  
  struct result_2 DG?g~{Y~b  
  { -U*J5Q  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; Qo32oT[DM  
} ; ,BUrZA2\U$  
1oe,>\\  
template < typename T1, typename T2 > ulE5lG0c  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const X!_&%^L'  
  { e>6|# d  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); DL`8qJ'mJs  
} {7jl) x3l  
X$e*s\4  
template < typename T > !0dQfj^_  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const i-PK59VZ8f  
  { p4V*%A&w  
  return OpClass::execute(lt(t)); |sdG<+  
} NOg/rDs'{  
i\<S ;  
} ; k4a51[SYBK  
_3(rwD  
!wN2BCSY@  
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 3\2%i 6W6  
好啦,现在才真正完美了。 Ge_fU'F  
现在在picker里面就可以这么添加了: +5S>"KAUt0  
@^T~W^+  
template < typename Right > p#).;\M   
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const ?7}ybw3t]  
  { D=Q.Q  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); >$7x]f  
} hr;^.a^  
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。 ;plBo%EBV  
To}eJ$8*5  
SIapY%)h  
1RJFPv  
nfbR"E jXr  
十. bind fcxg6W'  
既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。 ^3[_4av  
先来分析一下一段例子 6se8`[  
*?BY+0  
+j{(NwsX  
int foo( int x, int y) { return x - y;} TG[u3 Y4  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 Q7rBc wm5  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 qCg<g  
可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。 u$ yXuFj/  
我们来写个简单的。 Vbt!, 2_)  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: ^R=`<jx   
对于函数对象类的版本: [I=|"Ic~  
rCwE$5 b  
template < typename Func > [3"F$?e5  
struct functor_trait vn+XY =Qnr  
  { ULqI]k(  
typedef typename Func::result_type result_type;  4d\^  
} ; eT+i &  
对于无参数函数的版本: +N=HI1^54R  
"]#Ij6ml  
template < typename Ret > t5%cpkgh4  
struct functor_trait < Ret ( * )() > <4+P37^ ~  
  { KF zI27r  
typedef Ret result_type; s]% C z\  
} ; f[1cN`|z  
对于单参数函数的版本: E/g"}yR  
s> m2qSu  
template < typename Ret, typename V1 > `Jk0jj6Z  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > VxBBZsZO~  
  { ;+<IWDo  
typedef Ret result_type; }%p:Xv@X!  
} ; A+="0{P  
对于双参数函数的版本: -Y@tx fu-  
9Q=VRH:  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > @oE 5JM  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > O`c+y  
  { RI@\cJ\}  
typedef Ret result_type; T/\RViG3  
} ; Vx(*OQ  
等等。。。 /1MmOB  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy "aOs#4N  
RqgN<&g?  
template < typename Func > BbI%tmA7  
struct func_return b%0p<*:a/  
  { 2uOYuM[7gH  
template < typename T > (oi:lC@h*  
  struct result_1 gYD1A\  
  { `wXK&R<`  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; ]:OrGD"  
} ; B~w$j/sWU  
ID43s9  
template < typename T1, typename T2 > is4}s,]$6  
  struct result_2 I )rO|  
  { ;.V/ngaj  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; !\X9$4po@  
} ; x=t(#R m  
} ; 3Do0?~n  
>x{("``D0y  
2 ^m}5:0  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 6@s!J8!  
f^FFn32u  
template < typename Func, typename aPicker > se\fbe^0  
class binder_1 m,lZy#02s3  
  { &]DB-t#\  
Func fn; $DoR@2 ~y  
aPicker pk; -N8rs[c  
public : x="Wqcnj{  
`Gqe]ZE#"  
template < typename T > <Z]#vr q  
  struct result_1 -B;#pTG  
  { SLKpl LO  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; Wd:pqhLh  
} ; j{%;n40$  
%rylmioW>  
template < typename T1, typename T2 > ]xQv\u  
  struct result_2 _ocCt XI9  
  { .\ ;'>qy  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; UJL2IF-x  
} ; 1uAjy(y  
:j]1wp+  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} C(ij_>  
wb0$FZzh  
template < typename T > A`n>9|R  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ,X.[37  
  { |}z)>E  
  return fn(pk(t)); )A\ ZS<@Z7  
} wXKtQ#o}  
template < typename T1, typename T2 > t(u2%R4<d  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const =]%JTGdp(  
  { vN Bg&m  
  return fn(pk(t1, t2)); 0~bUW V  
} Wef%f] u  
} ; B&]`OO>O  
i>YS%&O?  
2!{D~Gfl=  
一目了然不是么? fB8, )&  
最后实现bind #7]Jz.S  
,U~A=bsa  
g'7E6n"!,  
template < typename Func, typename aPicker > +>"s)R43  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) 1,-C*T}nR  
  { XwY,xg&o  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); jr=9.=jI8k  
} &DLWlMGq  
iH8we,s'  
2个以上参数的bind可以同理实现。 wXIRn?z  
另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。 B*T n@t W  
)[ V8YiyU  
十一. phoenix F w 0m(7  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: {DRk{>K,  
*?FVLE  
for_each(v.begin(), v.end(), .d<K`.O ;  
( tF:AnNp=  
do_ (BEe^]f  
[ YvJFZ_faX  
  cout << _1 <<   " , " lq-KM8j  
] &t= :xVn-M  
.while_( -- _1), \ %Mcvb.?  
cout << var( " \n " ) w"j>^#8  
) |V a:*3u  
); 'Aq^z%|  
P([!psgu  
是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧: ], lLD UZ\  
首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor C%z)D1-  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 Tqt-zX|>  
那么我们就照着这个思路来实现吧: "w:h  
!"N,w9MbD  
BJjic%V  
template < typename Cond, typename Actor > ,"EaZ/Bl/  
class do_while 2lTt  
  { (!* l+}  
Cond cd; *ERV\/  
Actor act; _4by3?<c  
public : J :O!4gI  
template < typename T > cYA:k  
  struct result_1 e$[O J<t  
  { , Y:oTo=~  
  typedef int result_type; ,Kv6!ib6Q  
} ; wW%b~JX  
$|~ <6A{y  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} uj8saNu  
`NIb? /!f  
template < typename T > QTHY{:Rmu  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const t\M6 d6  
  { eC-&.Fl  
  do Z>g72I%X  
    { "V[j&B)P  
  act(t); w!m4>w  
  } L]=]/>jQ6  
  while (cd(t)); YK/? mj1x  
  return   0 ; ji/`OS-iq  
} }F>RI jj  
} ; v3DK0MW  
k=s^-Eiu  
 ``/L18  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). % !@E)%d0  
代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。 jj{:=l ZB  
其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。 o<nM-"yWb  
因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。 {8m&Z36E  
下面就是产生这个functor的类: Qw0k-t0=4  
Cff6EE  
*y4DK6OFe  
template < typename Actor > xm{?h,U,  
class do_while_actor P.Nt jz/B  
  { 9K$ x2U  
Actor act; zqA>eDx  
public : HhynU/36  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} ^(q .f=I!a  
QD-\'Bp/X  
template < typename Cond > /nO_ e  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; TzKM~a#  
} ; <V^o.4mOg>  
HM% +Y47a  
U^_\V BAk  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 bc(MN8b]j  
最后,是那个do_ :W)lt28_  
Zf$mwRS[_  
:Racu;xf  
class do_while_invoker |>ztx}\  
  { )<QX2~m<  
public : ~>@~U]  
template < typename Actor > -8)Hulo/{U  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const &b (*  
  { /` M#  
  return do_while_actor < Actor > (act); JZ}zXv   
} Uh0g !zzp  
} do_; fq>{5ODO  
vAM1|,U  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? lf-.c$.>  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 + E{[j  
最后来说说怎么处理break和continue ozY$}|sjDT  
显然break的语义超出了我们的能力范围,然而却是有一个东西很适合模拟其行为,那就是异常。 H^'%$F?Ss  
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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