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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda 5?3Isw`v2  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 JNxW6 cK  
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, .K|P&  
BN\fv,  
i>tW|N  
~']&.  
  class filler a9D gy_!Y  
  { } g3HoFC  
public : QmH/yy3.%  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} qE#&)  
} ; qPXANx<^  
zdLVxL>87  
I;kf #nvao  
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: UM4 @H1  
#$rf-E5g-K  
00`bL  
kZU"Xn  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); B^i mG  
r~Y>+ln.  
*D=K{bUe'  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 0)A=+zSS1  
Xzx[C_G  
Exep+x-  
U;x1}eFT  
二. 战前分析 B#HnPUUK  
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。 $kxu;I  
开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码 q3c*<n g#  
Yw~;g: =  
Q7CwQi  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); y\F`B0#$  
  /* --------------------------------------------- */ O%YjWb  
vector < int *> vp( 10 ); @D fkGm[%  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); (@ %XWg  
/* --------------------------------------------- */ "C:rTIH  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); $"Y3mD}?L  
/* --------------------------------------------- */ \3%W_vU_  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); +Fk4{p  
  /* --------------------------------------------- */ C+/Eqq^(  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); NniX/fk  
/* --------------------------------------------- */ a);O3N/*I  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); #2Ac  
H/^ ~<U#p  
_, \y2&KT  
f*{M3"$E  
看了之后,我们可以思考一些问题: <)_:NRjBF&  
1._1, _2是什么? X!U]`Qh  
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。 _wm~}_Q  
2._1 = 1是在做什么? McT\ R{/  
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。 /\TQc-k?2  
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。 }7iUagN  
3xBN10R#  
..??O^   
三. 动工 #C"7 l6'a  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: W:`5nj]H9  
6b%`^B\  
l*QIoRYFW  
- waX#U T=  
template < typename T > rU; g0'4e  
class assignment *mf}bTiS  
  { k!Vn4?B"k  
T value; &[NVP&9&U  
public : pt=7~+r  
assignment( const T & v) : value(v) {} AiY|O S3R  
template < typename T2 > *GCA6X  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } |tG05+M  
} ; D4AEZgC F,  
IgLVn<5n  
nped  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 lN);~|IOv7  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment PASuf.U$"  
H!Wis3S3G  
XXXl jh6  
j'k8^*M6  
  class holder L5R `w&Up  
  { f8^"E $"  
public : (})]H:W7  
template < typename T > {GUb'J  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const {VBR/M(q  
  { j?=VtVP  
  return assignment < T > (t); H9sZR>(^  
} $ b4*/vMr  
} ; cE^kpnVq|<  
.H Fc9^.*  
c L?\^K)  
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: D._{E*vg  
U%Dit  
  static holder _1; j -#E?&2  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 vZ:G8K)o(  
w-J"zC  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); <H<!ht%q3  
而不用手动写一个函数对象。 \.5F](:  
.H ,pO#{;  
Dp^"J85}   
E yd$fcRK  
四. 问题分析 @o`sf-8x  
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。 +IvNyj|  
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。 "Lb f F  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 n.@#rBKZ  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 ]GcV0&|  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 kl| g  
3 *G5F}7%=  
五. 问题1:一致性 {!lNL[x  
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?| P_Z M'[  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 P2O\!'aEh  
uG4$2  
struct holder O97VdNT8  
  { bk.*k~_  
  // w_\nB}_  
  template < typename T > c2/"KT  
T &   operator ()( const T & r) const j]AekI4I  
  { Z?-;.G*  
  return (T & )r; [9LxhPi  
} 8IeI0f"l)  
} ; '[%jjUU  
1bd$XnU  
这样的话assignment也必须相应改动: dQ,Q+ON>  
CdZnD#F2  
template < typename Left, typename Right > ?fB5t;~E  
class assignment Xj%,xm>}!u  
  { 5Wo5 n7o  
Left l; YDW|-HIF  
Right r; jg?bf/$s  
public :  %W(^6p!  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} nkTYWw  
template < typename T2 > )u<eO FI+  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } C B6A}m  
} ; vlvvi()  
Cb4_ ?OR0  
同时,holder的operator=也需要改动: ka/nQ~_#<  
[8.-(-/;  
template < typename T > I4ebkPgf  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const 36nyu_h:R  
  { ,'=hjIel  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); 7q!?1 -?8R  
} I,]J=xi  
0Yp>+:#  
好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。 KyjyjfIwH  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 a%v>eXc  
>[EBpYi  
return l(rhs) = r; >G&^?5  
在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。 Oc#>QZ3  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: w\Iqzpikr  
vf[&7n  
template < typename Tp > \Y+")  
class constant_t dIvy!d2l  
  { RJ@\W=aZ  
  const Tp t; JwB"\&'1ZS  
public : cu)U7  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} -A}zJBcR  
template < typename T > a#$N%=j  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const qIz}$%!A  
  { *Z >  
  return t; g &*mozs  
} CG.,/]_  
} ; S"Kq^DN  
f9a$$nb3`  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 >otJF3zw   
下面就可以修改holder的operator=了 ?.Q3 pUT  
)(lJT&e  
template < typename T > <1K7@Tu  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const 3-iD.IAUm@  
  { IytDvz*|  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); $T?]+2,6;  
} cv]BV>=E  
V:OiW"/  
同时也要修改assignment的operator() Jr]gEBX  
6Kp}_^|z  
template < typename T2 > @`S.@^%7fO  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } w:Ra7ExP  
现在代码看起来就很一致了。 iy}xICt  
Q(e{~ ]*  
六. 问题2:链式操作 O5M2`6|As  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 D#ZPq,f  
其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。 J+|/-{g  
事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。 -x{&an=  
比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。 6A?8tm/0  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct F\-Si!~oOz  
lov%V*tL  
template < typename T > x9&p!&*&IT  
struct result_1 >azEed<B  
  { 6} #"qqnx  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; T)~!mifX  
} ; <aXoB*Y  
C `6S}f,  
那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为: Mb.4J2F?  
H{%H^t>  
template < typename T > T pD;  
struct   ref *{|$FQnR>(  
  { oqYt/4^Q  
typedef T & reference; `7\H41%\pp  
} ; A? r^V2+j  
template < typename T > ?A&%Cwj  
struct   ref < T &> _C$X04bU3V  
  { G,|KL" H6  
typedef T & reference; CdL.?^  
} ; ot }6D  
JD*8@N  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: G\ex^&M  
x[x(y{&~  
template < typename T > u{Ak:0G7  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const l `R KqT+  
  { N&m_e)E5c  
  return l(t) = r(t); 5gshKmt_  
} V&iS~V0.  
可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。 {m[Wyb(  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 n}q$f|4!  
~b6GrY"vB  
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 |'$ l7  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: ?oKL &I@  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 R5kH0{zM  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 2M&$Wuu.q  
最后的布局是: 95L yYg  
                Add \0&SI1Yp  
              /   \ ?4[NNL  
            Divide   5 RB;BQoGX  
            /   \ \=fh-c(J,  
          _1     3 q:]Q% IC^  
似乎一切都解决了?不。 OaaH$B  
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。 D5L{T+}Oi%  
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。 i*CnoQH  
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: 5\'AD^{  
d.AC%&W  
template < typename Right > |r !G,  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const f3#X0.':  
Right & rt) const hZU 1O  
  { kceyuD$3G  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); ]r959+\$  
} Dr+Ps  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 12OlrU  
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。 30d#Lq  
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。 Mk5RHDh  
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。 $3\,h; y  
除了宏之外还可以用的方式就是继承。我们可以写一个类叫做picker,该类实现了所有的如上的产生函数。然后让所有的functor继承自它。 YlKFw|=  
且慢,也许立刻就有人跳出来说:这样的话那个XXX怎么写呢?这样不是会导致循环依赖么?这样不是会有downcast么? Y.-S=Y   
正解,让picker做基类确实不是一个好主意。反过来,让picker继承functor却是一个不错的方法。下面是picker的声明: T5e^J"   
W;TJenv  
template < class Action > H1&RI4XC  
class picker : public Action [.-a$J[4+F  
  { f^e&hyC   
public : Nfaf;;J}  
picker( const Action & act) : Action(act) {} [K:29N9~4  
  // all the operator overloaded  =:~(m  
} ; N|Habua<Xw  
DFy1 bg  
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。 !_x*m@/  
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: n&d/?aJ7a\  
Nog(VN4I&  
template < typename Right > zPE$  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const x{hn2]6+eB  
  { l1r_b68  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); 9/3;{`+[a  
} d.r Y-k  
{7X~!e|w  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > a+ GJVJ  
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。 iLtc HpN  
#jP/k.  
template < typename T >   struct picker_maker yU_9a[$V  
  { L~&" aF/b  
typedef picker < constant_t < T >   > result;  zy>}L #  
} ; .8H}Lf\  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > (0C&z/  
  { AC4 l<:Yh  
typedef picker < T > result; x~+-VF3/  
} ; A*i_|]Q  
39D }  
下面总的结构就有了: 4ZI_pf  
functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。 3U;1D2"AE  
picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。 kUbnVF5'  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 CDCC1BG"  
至此链式操作完美实现。 2f..sNz  
9XOyj5  
{Hk/1KG>  
七. 问题3 %VJW@S>j/  
如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。 sfI N)jh  
. \F7tc8?  
template < typename T1, typename T2 > '9q6aM/&  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const [cpNiw4e  
  { L|\Diap  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); +)gB9DoK  
} O-!,Jm   
 `{}@@]  
很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2: &J(!8y*QyE  
v3-?CQb(  
template < typename T1, typename T2 > I%xn,u  
struct result_2 Xw^X&Pp  
  { "&-C$J5 Id  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; \ja `c)x  
} ; GYoseqZM  
.'lN4x  
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? tlGWl0V?7Q  
这个差事就留给了holder自己。 oD0EOT/E  
    H[nz]s  
7zGMkl  
template < int Order > Pz`hX$  
class holder; LdEE+"Jw  
template <> Funj!x'uE  
class holder < 1 > ym%o}( v-  
  { d~`-AC+  
public : W4vBf^eC  
template < typename T > RIjM(P  
  struct result_1 ;rHz;]si  
  { /b{HG7i\  
  typedef T & result; [`nY2[A$  
} ; 9L"?wv  
template < typename T1, typename T2 > ;BVDt  
  struct result_2 } yq  
  { euZ I`*0  
  typedef T1 & result; -3vh!JMN  
} ; 968^ "T#  
template < typename T > Eem g  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const $?f]ZyZr.  
  { =P]GPEz_  
  return (T & )r; !nzGH*td  
} bn-=fb(  
template < typename T1, typename T2 > sTOFw;v%  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const hdj%|~Fj  
  { MaErx\  
  return (T1 & )r1; TzrW   
} 5i9Ub |!P  
} ; w-FHhf  
]^ 'ZiyJX  
template <> (\& 62B1  
class holder < 2 > Vp7b4n<  
  { Fu##'#  
public : -u~eZ?(!Ye  
template < typename T > yjpz_<7a=  
  struct result_1 f_'"KF[%  
  { -tyaE  
  typedef T & result; } 07r  
} ; z!Hx @){|  
template < typename T1, typename T2 > 8ds}+TtbY  
  struct result_2 )X%oXc&C|  
  { P` ]ps?l  
  typedef T2 & result; fIkT"?  
} ; 3EOyq^I%  
template < typename T > 4J8Dh;a`  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const Cuv|6t75'  
  {  XhA4:t  
  return (T & )r; Q>%E`h  
} o9+Q{|r  
template < typename T1, typename T2 > WZK :.y  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const 3:AU:  
  { #90c$ dc  
  return (T2 & )r2; f?-J#x)  
} VIg\]%qse  
} ; E9R]sXf8  
6t$N78U  
uO"8aD`W  
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> >。 e~ BJvZ}Q  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的:  mn`5pha  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: \(bj(any  
LG6I_[  
return l(i, j) = r(i, j); ]}~4J.Yn  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) EL +,jrU~  
mu>] 9ZW  
  return ( int & )i; d?}hCo=/Xq  
  return ( int & )j; #ovM(Mld  
最后执行i = j; xVTo4-[p  
可见,参数被正确的选择了。 )Ga8`t"  
e^WqJ7j  
5L3{w+V  
' &N20w  
qK-qcPLsl  
八. 中期总结 L!vWRwZwC  
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: W0?JVtq0Z  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 |*1xrM:v~  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 %I}'Vb{C  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor >#?iO]).  
Om6Mmoqh  
niAZ$w  
WKOI\  
c/RT0xql*  
eA&t %  
九. 简化 z}3di5+P  
很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。 ^XNw$@&',  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 `#p< rfe  
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: 9C=~1>S  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 X2{`l8%Ek  
  +-*/&|^等 QA,*:qx  
2. 返回引用。 g/B\ObY  
  =,各种复合赋值等 fFHK:n`  
3. 返回固定类型。 ydyG}XI7V  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) J@gm@ jLc  
4. 原样返回。 "u5KbJW  
  operator, jJ<;2e~OW  
5. 返回解引用的类型。 (gD Q\t@3-  
  operator*(单目) ;t~*F#p(!  
6. 返回地址。 lJlhl7  
  operator&(单目) $':JI#  
7. 下表访问返回类型。 sX!3_ '-  
  operator[] Wt"ww~h`(  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 Nuo^+z E   
  operator<<和operator>> ~W3:xnBEk  
;/R kMS  
OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。 _hWuAJ9Qy  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: yIWc\wv  
7|{ B#  
template < typename Left > "R8.P/ 3  
struct value_return {=qEBbM  
  { [bsXF#  
template < typename T > wePI*."]  
  struct result_1 fw:7U %MGv  
  { |SxMN %M!  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; %fBP:5%K  
} ; 4?v$<=#21*  
r:73uRk  
template < typename T1, typename T2 > 3Qk/ Ll  
  struct result_2 nPcxknl(pd  
  { a^(2q{*  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; ^glX1 )  
} ; {N "*olx  
} ; 7MoR9,(  
z>7=k`x`:  
}'v{dK  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait %uj[`  
.(JE-upJ"  
下面我们来剥离functor中的operator() WX ,p`>n  
首先operator里面的代码全是下面的形式: ;eP_;N5+J  
p1klLX  
return l(t) op r(t) ^]i" H|(x  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) ?P%|P   
return op l(t) %n4@[fG%K  
return op l(t1, t2) &{BBxv)y  
return l(t) op ?THa5%8f  
return l(t1, t2) op J}:&eS  
return l(t)[r(t)] ed=n``P~}  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] IeH^Wm&^  
`|&\e_"DE  
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: g%ZdIKj!  
单目: return f(l(t), r(t)); 7:z>+AM[r  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); uL bp.N8  
双目: return f(l(t)); (VfwLo>#  
return f(l(t1, t2)); u2 Y N[|V  
下面就是f的实现,以operator/为例 7,f:Qi@g  
h,]tQ#!s8  
struct meta_divide z/)$D  
  { )ni"qv~J  
template < typename T1, typename T2 > u IAZo;  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) E1#H{)G  
  { K4_~ruhr  
  return t1 / t2; N`f!D>b:dn  
} Rq"VB.ef&{  
} ; dJloH)uJZ>  
0 4P.p6  
这个工作可以让宏来做: $|rCrak;  
={\![{L  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ DE5d]3B  
template < typename T1, typename T2 > \ z'?SRK5+  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; keae.6[  
以后可以直接用 ?Y%}(3y  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) w8G7Jy  
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 LFl2uV"  
(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。。。) BQ).`f";d  
:sU!PF[<  
d:A\<F  
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 ^g}L`9fL  
WfRVv3Vm  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > W&HF?w}s  
class unary_op : public Rettype uPI v/&HA  
  { )t*S 'R  
    Left l; ,;9ak-$8p  
public : m"5{D*|  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} ~u};XhZ  
7F,07\c  
template < typename T > ]^Sd9ba  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const MKV=m8G=  
      { 5P-K *C&  
      return FuncType::execute(l(t)); $Vo/CZW7  
    } 8FAT(f//.  
$$k7_rs  
    template < typename T1, typename T2 > r5D jCV"  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const <9=zP/Q  
      { >Kz_My9  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); 0PYvey }[  
    } s4x'f$r  
} ; p^T&jE8])#  
eLCdAr  
,.~ W  
同样还可以申明一个binary_op  C/SapX  
sGXp}{E9  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > f1)HHUB  
class binary_op : public Rettype W/#KX}4  
  { @~JB\j9  
    Left l; P]|J?$1K  
Right r; y2oB]^z&n  
public : 1[26w_B3  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} >`<Ued  
Mr$# e  
template < typename T > eKL]E!  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 3Cq6h;!#  
      { ^RYn8I  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); lF0K=L  
    } D."cQ<sxpN  
_{N0OX  
    template < typename T1, typename T2 > 9 yh9HE  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const N7d17c. 5  
      { (J6" ;  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); "9c.CI  
    } D2Vb{%(4.  
} ;  Ask' !  
|z.Gh1GCy  
H+S~ bzz  
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 l[tY,Y:4qO  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 Dm7Y#)%8  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) 5LDQ^n  
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。 s/r5,IFR  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! ;b, -$A  
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。。。 'CP/ymf/a  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 mle_*Gy8  
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) r^?)F?n!  
下面是修改过的unary_op aR`_h=a  
EJ WOXxU  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > (%``EIc<8  
class unary_op aK8bKlZe  
  { Mfnlue](  
Left l; OpWeW  
  UN cYu9[  
public : xI=}z  
$sU5=,  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} _fczE~O/  
P5'iYahCq_  
template < typename T > XkMs   
  struct result_1 i_j9/k  
  { b:N^Fe  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type;  ioE66-n  
} ; +)/Rql(lY  
08TaFzP81  
template < typename T1, typename T2 > !!?+M @  
  struct result_2 Y|{r vBKjf  
  { `_NnQ%  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; >yV)d/  
} ; T0@](g  
W?*Xy6",JF  
template < typename T1, typename T2 > aukk|/3Ih  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const w.4u=e >Z4  
  { />dB%*  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); r1[E{Tpz  
} RB S[*D  
,pQ'w7  
template < typename T > 3::3r}g  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const DhtU]w}  
  { h(C#\{V  
  return OpClass::execute(lt(t)); :z izca4  
} =]_d pEEQ  
fhBO~o+K>  
} ; viW~'}^k7  
F&W0DaH  
SREDM  
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,$3Y,  
好啦,现在才真正完美了。 S5:"_U  
现在在picker里面就可以这么添加了: 4 7)+'`  
4kW 30Ma  
template < typename Right > N<#S3B?.  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const J~_L4* Jw  
  { nUI63?  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); p56KS5duI.  
} )bB"12Z|8  
有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。 P#dG]NMf  
M iP[UCh  
d1srV`  
"_ PH"W  
!SLP8|Cd  
十. bind C:'WX*W  
既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。 LVR;&Z>j  
先来分析一下一段例子 l>3M|js@/  
>,w\lf9  
rh:s 7  
int foo( int x, int y) { return x - y;} TTA{#[=7  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 d&PE,$XC  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 ImUQ*0  
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。 "4Vi=*2V  
我们来写个简单的。 p6&LZ=tL3  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: hYP6z^  
对于函数对象类的版本: SeRK7Q&_  
:wv :#EaH  
template < typename Func > _1w.B8Lyz@  
struct functor_trait E)&NP}k-P  
  { !#,-  
typedef typename Func::result_type result_type; 8!`7-  
} ; 'Yaf\Hp  
对于无参数函数的版本: &X#x9|=&O  
kbIY%\QSO  
template < typename Ret > JEK%yMj  
struct functor_trait < Ret ( * )() > F"B<R~  
  { Sa h<sb=  
typedef Ret result_type; 'NQMZfz  
} ; p?Z+z  
对于单参数函数的版本: xWenKY,  
}AMYU>YE=  
template < typename Ret, typename V1 > %8Z|/LGg  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > |g7nh[  
  { -)y> c  
typedef Ret result_type; *@bg/S K%  
} ; Xhq? 7P$3  
对于双参数函数的版本: 7`uA  
X <ba|(  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > `'G),{ j  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > C,OB3y  
  { G<">/_jn  
typedef Ret result_type; z{D$~ ob  
} ; G:h;C].  
等等。。。 2g ?Jb5)  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy ]HNT(w@  
)M&Azbu  
template < typename Func > }2iKi(io*  
struct func_return WL)_8!  
  { UZ4tq  
template < typename T > 4 BE:&A  
  struct result_1 ]zhq.O >2{  
  { V:,3OLL*  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; .  T6_N  
} ; F'?5V0\he  
@ }zS/LO  
template < typename T1, typename T2 > tKs4}vW  
  struct result_2 ;9!yh\\   
  { |h^G$guw  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; vjs|!O=oH  
} ; gNEzlx8A  
} ; H649J)v+m  
evndw>  
0btmao-  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 T0*TTB&b  
@ 2%.>0s.  
template < typename Func, typename aPicker > 6S! lD=  
class binder_1 m5'__<  
  { 2kp|zX(  
Func fn; :uT fhr  
aPicker pk; T_(e(5  
public : (_%JF[W  
$dVgFot  
template < typename T >  hZss  
  struct result_1 G +nY}c  
  { [kp7LA"`  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; i)`zKbK  
} ; *mK);@pL  
*s<dgFA'  
template < typename T1, typename T2 > Vne. HFXA  
  struct result_2 ;8%@Lan  
  { |j5A U  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; ^)C$8:@  
} ; 9sO{1rF  
pxCGE[@`  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} {*ko=77$*  
V%{ 9o  
template < typename T > 1^WA  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const Skk3M?  
  { HhQPgjZ/  
  return fn(pk(t)); x w?9W4<  
} Op$J"R  
template < typename T1, typename T2 > *]>OCGsr  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const H,4,~lv|  
  { g*w-"%"O  
  return fn(pk(t1, t2)); -%/,j)VKD  
} <-oRhi4  
} ; (W}i287  
66"ZH,335  
9%)& }KK|  
一目了然不是么? @=<TA0;LL  
最后实现bind 2)I'5 ?I  
G.q^Zd#.T  
v;F+fOo  
template < typename Func, typename aPicker > T h- vG  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) RfKxwo|M<  
  { Bu >yRL=*  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); 'bY|$\I  
} ;ijfI  
~RR_[t2Z  
2个以上参数的bind可以同理实现。 EH!EyNNb  
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。 = VX<eV  
@=zBF'<.9  
十一. phoenix Nh7!Ah  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: -) v p&-  
n]ppO U|[  
for_each(v.begin(), v.end(), c&I,eds  
( 4iPua"8  
do_ z_,]fd=o  
[ kAQ\t?`x  
  cout << _1 <<   " , " Vp-OGX[  
] cwW~ *90#  
.while_( -- _1), -m x3^  
cout << var( " \n " ) 5@&i:vs5y  
) ygy#^  
); hk$nlc|$  
 9jzLXym  
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: CyBM4qyH  
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 ##+ 8GLQM  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 WbDC  
那么我们就照着这个思路来实现吧: ofrlTw&o  
;|$]Qq  
A'AWuj\r2R  
template < typename Cond, typename Actor > oWaIjU0  
class do_while HS&uQc a  
  { uF.\dY\xv  
Cond cd; r0$9c  
Actor act; j BQqpFH9  
public : gZ=9Y:$  
template < typename T > C2,cyhr  
  struct result_1 0Eg r Q  
  { \3:{LOr%*  
  typedef int result_type; "}x70q'>S  
} ; FLnAN;  
wM&x8 <  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} fvBC9^3  
zl8\jP  
template < typename T > Y  X{  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const [Oy2&C  
  { AFhG{G'W  
  do ` Ehgn?6'  
    { }Yl8Q>t  
  act(t); 2mp>Mn~K^  
  } E~O>m8hF  
  while (cd(t)); )I UWM  
  return   0 ; .N><yQ-j3'  
} ^fiRRFr[  
} ; md +`#-D\O  
_.8]7f`*Gc  
^l2d?v8  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). _TcQ12H 5<  
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。 X'Il:SK  
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。 P;91C'T-x  
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。 ]}Hv,a   
下面就是产生这个functor的类: ^d $e^cU  
U &k 3  
Pc ?G^ Xol  
template < typename Actor > v5bb|o[{K  
class do_while_actor vc1GmB  
  { ~4X!8b_  
Actor act; y?4=u,{C  
public : p`.fYW:p  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} 2+Y`pz47W  
[Ik B/Xbw|  
template < typename Cond > .;v'oR1x5  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; @ DKl<F  
} ; pO+wJ|f  
jJQfCOD$  
p~;z"Z  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 "uER a(i  
最后,是那个do_ w]YyU5rhS  
"&o@%){]  
Tu#k+f*s  
class do_while_invoker Us~wv"L=UX  
  { QS?9&+JM|  
public : mb6?$1j  
template < typename Actor > [goPmVe+  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const !Kqj&y5  
  { E1Aa2  
  return do_while_actor < Actor > (act); _~&v s<  
} en6AAr:U}  
} do_; eOO*gM=  
MP&4}De  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? U~@B%Msb L  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 F7u%oLjr  
最后来说说怎么处理break和continue (=B7_jrl  
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。 zw:b7B]  
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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