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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda )Rb t0   
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 kb~ s, @p  
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, KQ9w>!N[  
rC|nE=i  
Ag:/iB ]  
rusM]Z  
  class filler _Fj\0S"  
  { n7ZJ< ~wl  
public : %2D'NZS  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} Z-CA9&4Uh  
} ; -6_<]  
n)a/pO_  
)cQ KR4x0^  
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: Yy/,I]F  
fl4@5AVY  
a0JMLLa [I  
3nhQ^zqf  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); t4;gY298  
)N^fSenFBn  
;dZZOocV1  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 7mi=Xa:U  
-u~:Gd*l0  
?S=y>b9R  
:+9. v  
二. 战前分析 k "7,-0gz  
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。 EqD@o  
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 "S{GjOlEDF  
8TH;6-RT  
nw*a?$S3  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); {s*1QBM$\Z  
  /* --------------------------------------------- */ ^oDs*F  
vector < int *> vp( 10 ); 4$2HO `@uN  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); t`}=~/#`X  
/* --------------------------------------------- */ !7]^QdBLY  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); ixM#|Yq  
/* --------------------------------------------- */ gP8}d*W%b  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); h^IizrqU  
  /* --------------------------------------------- */ Qt'3v"S>)  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); Tp~Qg{%Og  
/* --------------------------------------------- */ Xeis_  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); [=. iJ5,{2  
T[[E)f1[  
FR50y+h^$  
i/8OC  
看了之后,我们可以思考一些问题: \N?lG q  
1._1, _2是什么? %ByqkY{5F  
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。 *hFJI9G  
2._1 = 1是在做什么? UDk H'x$=  
既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。 j";L{  
Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。 e5FF'~A%]  
s;Zi   
):=8w.yC  
三. 动工 fK@UlMC]7  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: 2WKIO|'  
Ygfy;G%  
OL#i!ia.  
'R$/Qt;uA  
template < typename T > [UdJ(cGf  
class assignment t]3:vp5N]  
  { H,/ =<Th;i  
T value; `7`` 1TL  
public : _q-k1$ o$  
assignment( const T & v) : value(v) {} %ID48_>*  
template < typename T2 > )99^58my  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } 's"aPqF?  
} ; 0 >(hiT y<  
W1M Bk[:Q  
?g K|R  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 :[_k .1-+  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment -DZ5nx  
j~Ci*'*L  
E7SmiD@)  
6]!Jo)BF  
  class holder N^[MeG,8  
  { $RRh}w\0^  
public : vls+E o]  
template < typename T > (S=CxK  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const ffOV7Dxy  
  { ^'sy hI\  
  return assignment < T > (t); {Aj=Rj@  
} JGhK8E  
} ; A i#~Eu*  
FhEfW7]0,  
(LVzE_`  
由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上: ,4,./wIq  
33"!K>wC  
  static holder _1; =ZV+*cCC=q  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 0eA |Uq~  
@%MGLR{pH  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); ~WmA55  
而不用手动写一个函数对象。 ,k:>Z&:  
D#>d+X$  
-Y"2c,~pH  
gazX2P[D  
四. 问题分析 FYg{IKg  
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。 77]Fp(uI  
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。 k1D|Cpnp  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 VB+_ kR6Zv  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 zP!j {y4w  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 dHn,;Vv^6  
PMj!T \B|  
五. 问题1:一致性 c/-'^+9  
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?| r/+~4W5  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 ( ~>-6Nb 5  
/dR:\ffz2  
struct holder tg2+Z\0)4g  
  { -?)z@Lc  
  // 0}>p)k3&A  
  template < typename T > 2tp95E`(O  
T &   operator ()( const T & r) const *2m{i:3  
  { >/-Bg:  
  return (T & )r; l n09_Lr  
} %:-2P  
} ; g`=Z%{z%  
dP/1E6*m  
这样的话assignment也必须相应改动: ~NK|q5(I  
99Nm?$ g  
template < typename Left, typename Right > `q y@Qo  
class assignment Q,o"[ &Gp  
  { qHYoQ.ke  
Left l; oHethk  
Right r; hus9Zv4  
public : ?j8_j  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} YipL_&-  
template < typename T2 > phcYQqR  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } {%Q+Pzl.  
} ; ?[X^'zz}  
w[;5]z  
同时,holder的operator=也需要改动: 5.U|CL  
0*/[z~Z-1  
template < typename T > QyEoWKu;  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const pc](  
  { +39p5O!  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); Y)C!N$=@Q  
} l.SoiFDd  
F^wm&:%{`  
好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。 D'_ w *  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 R6irL!akAd  
HAcC& s8  
return l(rhs) = r; t\,X G  
在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。 v==/tr)  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: gp]T.ol  
&>Nw>V  
template < typename Tp > |#O>DdKHT  
class constant_t ALp|fZ\vp  
  { )#025>$z  
  const Tp t; SGLU7*sfd  
public : ,D{D QJ(B  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} -j}zr yG-  
template < typename T > f;a55%3c  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const -pm%F8{T]  
  { >+ku:<Hw%.  
  return t; ys} I~MK-  
} EpH\;25u  
} ; z CFXQi  
FWQNO(  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 `z6I][Uf  
下面就可以修改holder的operator=了 r[KX"U-  
;Z-%'5hKM  
template < typename T > ,\ zx4 *  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const d01]5'f?o  
  { D'\gy$9m1  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); ]9$^=z%SE  
} o+FDkqEN  
WKONK;U+7  
同时也要修改assignment的operator() }Gh95HwE  
O g!SFg*  
template < typename T2 > Y/,Cy0!  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } Qis/'9a  
现在代码看起来就很一致了。 1c*XmMB  
N|  
六. 问题2:链式操作 @*5(KIeeC>  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 9<1dps=c  
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。 q3/ 0xN+?  
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。 Xny{8Oo<1?  
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。 '>#8 F.  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct ,^&amWey  
->a |  
template < typename T > Ox&]{  
struct result_1 8QFg6#"O  
  { {*K7P>&  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; *w23(f  
} ; X~ g9TUv8  
qW|_|%{U+  
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: !4(QeV-=  
1R7w  
template < typename T > <4%vl+qW  
struct   ref _+}#  
  { wF$z ?L  
typedef T & reference; o%[swoM@  
} ; iO{LsG*5Z  
template < typename T > {Z^q?~zC[  
struct   ref < T &> BKd?%V8:Q  
  { F0/!+ho  
typedef T & reference; T3h1eU  
} ; *w[0uQL5Z  
`clp#l.ii  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: x5eSPF1  
V&J'2Lq  
template < typename T > i^"!"&tW#  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const Nh"U~zlh  
  { g0:{{w  
  return l(t) = r(t); m,PiuR>  
} Ex@o&j\93  
可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。  /J[s5{  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 #]@|mf q  
&r1]A&  
有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么 O*ER3  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: ZP9x3MHe  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 tYCVVs`?  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 WlmkM?@  
最后的布局是: ;2l|0:  
                Add W?D-&X^ny  
              /   \ _[$,WuG1  
            Divide   5 (0^ZZe`# j  
            /   \ )_SpY\J  
          _1     3 p;.M .  
似乎一切都解决了?不。 0n*D](/NK  
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。 lwm 9gka  
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 |9  
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: 0?O$->t  
@IV,sz e  
template < typename Right > qpV"ii  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const LyRW\\z2  
Right & rt) const I*H($ a  
  { QVo>Uit   
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); 1\-r5e; BE  
} x%T.0@!8  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 -.l.@  
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。 Q2<v: *L  
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。 %#C9E kr  
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。 2BV]@]qB  
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。 ry0YS\W  
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? x.Tulo0/  
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: z[' 2  
~,.'#=V  
template < class Action > rG3?Z^&R+  
class picker : public Action moL3GV%]Gq  
  { AejM\#>  
public : y+nX(@~f]  
picker( const Action & act) : Action(act) {} "<&) G{  
  // all the operator overloaded a] 7nK+N  
} ; <."KejXg-  
/h9v'Y}c  
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。 HJJ; gTj  
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: 3!vnSX(iv  
"v/Yw'! )  
template < typename Right > P|t2%:_  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const o+Fm+5t;  
  { lcK4 Uq\q  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); 0[E \h   
} gFl@A}  
@D>qo=KPM  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > I>{o]^xw-D  
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。 U7HfDDh  
+QP(ATdM  
template < typename T >   struct picker_maker [ps4i_  
  { nf1O8FwRb  
typedef picker < constant_t < T >   > result; hDXaCift  
} ; [9G=x[  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > "RgP!  
  { AkCy C1  
typedef picker < T > result; Po*!eD  
} ; & H8  %  
3n~O&{  
下面总的结构就有了: qiH)J- ~GZ  
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。 J&&)%&h'I  
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。 }42Hhu7j  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 RK=Pm7L:`y  
至此链式操作完美实现。 Iw?*y.z|  
Q]e]\J  
@km4qJZ  
七. 问题3 e$/y ~!  
如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。 FC WF$'cO  
@WNqD*)1  
template < typename T1, typename T2 > YQb503W"d~  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const r dCs  
  { >Y(JC#M;  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); 6|IJwP^Q_  
} EP^qj j@M  
-[}Aka,f!  
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: d0R;|p''Z  
bM.$D-?dF*  
template < typename T1, typename T2 > e?FQ6?  
struct result_2 oW^>J-  
  { 5zh6l+S[  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; +s^nT{B@\  
} ; a~?B/ g&_  
p=3t!3  
显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢? HJBGxy w  
这个差事就留给了holder自己。 N3N~z1x0h  
    xojt s;n   
Mdq|: ^px  
template < int Order > Z_fwvcZ?05  
class holder; P^!g0K  
template <> ,:2Z6~z{  
class holder < 1 > )O5@R  
  { :{4C2qK>  
public : \;KSx3o  
template < typename T > [ r  
  struct result_1 g/}d> 6  
  { "?<(-,T  
  typedef T & result; Bh'!aipk  
} ; ^4NRmlb  
template < typename T1, typename T2 > .)=*Yr M  
  struct result_2 9yaTDxB>  
  { J% n#uUs  
  typedef T1 & result; "a9j2+9  
} ; 2vU-9p {  
template < typename T > Pm%5c\ef  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const P (DEf(  
  { -%| ] d ;  
  return (T & )r; [+QyKyhTO  
} *rbgDaQ  
template < typename T1, typename T2 > _iCrQJ0"T  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const yf!7 Q>_G^  
  { zyO=x 4U8  
  return (T1 & )r1; S(nQ?;9,  
} S=lCzL;j"  
} ; h  Ypj  
`"PHhCG+z  
template <> &@'%0s9g  
class holder < 2 > e$_gOwB  
  { +nHr+7}  
public : * xmC`oP  
template < typename T > ju3@F8AI  
  struct result_1 :*BN>*1^\r  
  { :3XvHL0rx  
  typedef T & result; q,<l3rIn  
} ; 6 rj iZ%  
template < typename T1, typename T2 > }st~$JsV1  
  struct result_2 I\1"E y  
  { V=p"1!(  
  typedef T2 & result; -s!J3DB  
} ; J[r_ag  
template < typename T > l)o!&]2  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const 1LSJy*yY  
  { xb%Q[V_m  
  return (T & )r; 7w" !"W#  
} ;?@Rq"*  
template < typename T1, typename T2 > )B +o F7  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const r7>FH!=:  
  { JP0a Nu  
  return (T2 & )r2; -^yc<%U  
} fZr{x$]N0  
} ; pbDr:kBL  
3UW`Jyd`k  
uL-kihV:-  
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> >。 &=*1[j\  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: =,q/FY:  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: /Dd x[P5p=  
{fDRVnI?  
return l(i, j) = r(i, j); \p( 0H6  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) :h(3Ep  
B Tj1C  
  return ( int & )i; H_3Wx fO  
  return ( int & )j; W`JI/  
最后执行i = j; 1 oKY7i$  
可见,参数被正确的选择了。 &&52ji<3  
h$$JXf  
R[6R)#o  
'YG P42#  
K3h];F! ^  
八. 中期总结 lH`c&LL-=!  
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: "Dk@-Ac  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 ^Ss <<  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 PPrvVGP   
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor ewN|">WXQ  
EXjR&"R  
5wh(Qdib  
yx&}bu\  
87B$  
.@+M6K*  
九. 简化 z1,#ma}.  
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。 m(:R(K(je  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 S1)g\Lv  
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: MIl\Bn  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 bA Yp }  
  +-*/&|^等 NX(IX6^y  
2. 返回引用。 SeS ZMv  
  =,各种复合赋值等 *c/|/  
3. 返回固定类型。 K"g{P  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) i !sVQ(:  
4. 原样返回。 >7X5/z  
  operator, s/~pr.>-l  
5. 返回解引用的类型。 .,(x7?  
  operator*(单目) i$3#/*Y7_L  
6. 返回地址。 jqj}j2 9  
  operator&(单目) 8KigGhY'ms  
7. 下表访问返回类型。 +/%4E %  
  operator[] Pq35w#`!  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 _X<V` , p  
  operator<<和operator>> 5>CeFy  
,K6ODtw.  
OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。 n%;tVa  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: g(s}R ?  
{Fyw<0 [@  
template < typename Left > y6sY?uu  
struct value_return ASMItT  
  { 7KRNTnd  
template < typename T > bzZdj6>kX  
  struct result_1 @q]!C5  
  { 'cQ`jWZQ  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; x~8R.Sg  
} ; I|Hcs.uW  
d/*EuJYin<  
template < typename T1, typename T2 > {[NQD3=+F  
  struct result_2 {i3x\|  
  { <b\.d^=B  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; GpO@1 C/  
} ; cMy?&  
} ; _h=h43'3  
s:,fXg25J  
GO][`zZJ]  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait XM?c*,=fu  
p((.(fx  
下面我们来剥离functor中的operator() P??pWzb6HH  
首先operator里面的代码全是下面的形式: ?H!&4o  
n Zx^ej\  
return l(t) op r(t) Sqmjf@o$>  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) Y%]g,mG  
return op l(t) 93w$ck},?G  
return op l(t1, t2) B@\0b|  
return l(t) op 2e ~RM2PQ  
return l(t1, t2) op HQ4WunH2Y  
return l(t)[r(t)] rvnm*e,  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] {"|GV~  
5y0LkuRR:  
很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式: T_)+l)  
单目: return f(l(t), r(t)); r`u 9MJ*  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); }gX4dv B  
双目: return f(l(t)); 5/m*Lc+r  
return f(l(t1, t2)); Ai)Q(]  
下面就是f的实现,以operator/为例 Z$YG'p{S  
<bv9X?U  
struct meta_divide G Wj !n  
  { T~}g{q,tR  
template < typename T1, typename T2 > X/Fip 0i  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) ={190=\9  
  { ;lTgihW-  
  return t1 / t2; <_bGV  
} t `\l+L  
} ; o1]1I9  
-M[BC~!0;  
这个工作可以让宏来做: S|@ Y !  
7#T@CKdUd  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ &.0wPyw  
template < typename T1, typename T2 > \ ROfke.N\'  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; 3i}$ ~rz]U  
以后可以直接用 _1$+S0G;  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) 'xM\txZ;  
来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数 uA%F0oM  
(ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。) AucX4J<  
xxdxRy9/  
1BzU-Ma  
下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体 WPu%{/ [  
z5[Qh<M  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > 5M3)7  
class unary_op : public Rettype *;.:UR[i  
  { `5~<)  
    Left l; /dVcNo3"  
public : D%'rq  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} (jE[W:  
VD=F{|^  
template < typename T > n6INI~,  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const h&{>4{  
      { xoE,3Sn  
      return FuncType::execute(l(t)); 4Gy3s|{  
    } hA"z0Fszh  
ue}lAW{q  
    template < typename T1, typename T2 > jin?;v  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 9>5]y}.{  
      { E|B1h!!\c  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); 'BEM:1)  
    } YjG:ECj}  
} ; T=cb:PD{%  
nQ'AB~ Do  
Dw2$#d  
同样还可以申明一个binary_op &\r_g!Mh  
EmcwX4|  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > +(hr5  
class binary_op : public Rettype ,rQPs  
  { 'cbD;+YH  
    Left l; 9n".Q-V;k  
Right r; ;|K(6)  
public : Aa%ks+1  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} ds QGj&  
fbW#6:Y  
template < typename T > ]p~,C*UH0  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const &T-udgR9  
      { \6Hu&WHy  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); 4\8k~ #  
    } -Ar 3>d  
K<Y-/t  
    template < typename T1, typename T2 > 7R om#Kl:  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const  _$4vk  
      { /E6 Tt  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); "{(4  
    } JE+{Vx}  
} ; RD p(Ci  
hLLg  
JSiLG0  
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 QGd"Z lQ  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 '^M3g-C[Jg  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) b*qC  
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。 [k6 5i  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! })r[q sv  
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。。。 ='r4z z  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 utwqP~  
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) 9Fxz9_ i  
下面是修改过的unary_op  !.k  
.:s**UiDR  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > X*C4N F0  
class unary_op F%QVn .  
  { Ndx  ]5  
Left l; %S4pkFR  
  -T-h~5   
public : CpICb9w  
)<jT;cT!&  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} $PNIuC?=  
Lv ,Ls  
template < typename T > (@?PN+68|  
  struct result_1 xpVYNS{c+|  
  { #r)c@?T@j  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; "eal Yveu  
} ; P/FO,S-V  
j^Z3  
template < typename T1, typename T2 > $ p{Q]|ww  
  struct result_2 H\<C@OkJS}  
  { n ZM|8  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; N~ XzgI  
} ; nPUq+cXy]C  
sL tsvH#  
template < typename T1, typename T2 > SNd]c  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const R:v`\  
  { 1)M>vdrP  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); Hv1d4U"qM  
} Mzxy'U V  
qN_jsJ  
template < typename T > T=2 91)@  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const EkqsE$52  
  { x3my8'h@  
  return OpClass::execute(lt(t)); `W[oLQ  
} ]7^YPFc+  
ef!V EtEOv  
} ; .HG0%Vp  
N*My2t_+E  
IXf@YV  
该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug KyAQzN9  
好啦,现在才真正完美了。 l+Tw#2s$  
现在在picker里面就可以这么添加了: %zB `Sd<  
HtIM8z#/  
template < typename Right > ~>ACMO  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const 4>Q6!"  
  { c>r0 N[  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); .)mw~3]  
} j=d@Ih*  
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。 eW+z@\d9Gz  
ZuF-$]oL&  
BfF$  
F/}PN1#T  
` oYrW0Vm  
十. bind ' 7>V4\"  
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。 */RtN`dh  
先来分析一下一段例子 |k> _ jO  
!T|X/B R  
u*&wMR>Crf  
int foo( int x, int y) { return x - y;} 7{X I^I:n  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 f?_H02j`/E  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 nlK"2/W  
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。 -`B|$ W  
我们来写个简单的。 uV*&a~  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: #2&_WM!   
对于函数对象类的版本: Wel-a< e  
@QMMtfeLj  
template < typename Func > H5=-b@(  
struct functor_trait q=E<y  
  { a3037~X  
typedef typename Func::result_type result_type; \?)<==^  
} ; ^'C1VQ%  
对于无参数函数的版本: O6;7'  
7WW@%4(  
template < typename Ret > ~FM5]<X)  
struct functor_trait < Ret ( * )() > 4S@^ym  
  { X%S?o  
typedef Ret result_type; pNI=HHx  
} ; Yt7R[|  
对于单参数函数的版本: a! P?RbW  
N/mTG2'<  
template < typename Ret, typename V1 > C jsy1gA  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > O%y.  
  { hIC$4lR~  
typedef Ret result_type; X5527`?e  
} ; *^Wx=#w$V  
对于双参数函数的版本: 2RidI&?c<  
3j(GcR 9  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > _bn*B$  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > p^A9iieHp=  
  { 4r5?C;g  
typedef Ret result_type; zN {'@B  
} ; gz-}nCSi  
等等。。。 {o4m3[C7=}  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy F%t`dz!L  
y'pAhdF  
template < typename Func > c Q|nL  
struct func_return /A4zR  
  { 4E}/{1  
template < typename T > 5EIh5Y EU>  
  struct result_1 vz*QzVk1  
  { iXMs*G cK  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; ,l#Ev{  
} ; G0|j3y9$  
cWP34;NNM  
template < typename T1, typename T2 > m49GCo k+  
  struct result_2 `\P#TBM  
  { =M)+O%`*6  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; u!];RHOp|  
} ; 1p<m>s=D=e  
} ; Tz]t.]!&E  
_K3?0<=4  
NSUw7hnWvz  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 k/?5Fs!#  
znzh$9tH  
template < typename Func, typename aPicker > a1_7plg  
class binder_1 OW\r }  
  { gh|TlvnA  
Func fn; 3G dWq*  
aPicker pk; WrQe'ny  
public : c%yhODq/  
t{| KL<d]  
template < typename T > 7 /w)^&8  
  struct result_1 c=K . |g,  
  { >&7K|$y.J  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; (4L XoNT  
} ; F??})YX  
%Iw6oG  
template < typename T1, typename T2 > <<W{nSm#  
  struct result_2 D$d8u=S  
  { +6-c<m|  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; 9o"k 7$  
} ; $a>,sL&;  
+*]"Yo~]}  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} D.9qxM"Z>  
W~z 2Q so  
template < typename T > BMkN68q  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const a,i k=g  
  { :jlKj}4A  
  return fn(pk(t)); PTrKnuM\J_  
} _GS_R%b  
template < typename T1, typename T2 > m r"b/oM{  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const p'{B|ujj6  
  { oJb${k<3  
  return fn(pk(t1, t2)); \H^DiF%f9  
} \9j +ejGf  
} ; (Ild>_Tdb`  
2CcUClP$  
gb+iy$o-  
一目了然不是么? ICA p  
最后实现bind U:"X *  
D])&>  
blO(Th&  
template < typename Func, typename aPicker > LH/lnrN  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) |LhVANz  
  { #t N9#w[K{  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); Z OJ<^t}  
} j5\z7  
x7\b-EC  
2个以上参数的bind可以同理实现。 {\zTE1X9  
另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。 3/_rbPr  
* -uA\  
十一. phoenix uH*moVw@5  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: gySCK-(y  
IAyyRl\  
for_each(v.begin(), v.end(), #&0G$~  
( 3v\69s  
do_ <O:}dXqZ  
[ : EA-L  
  cout << _1 <<   " , " <@:RS$" i  
] o%3i(H  
.while_( -- _1), >7g #e,d   
cout << var( " \n " ) 'Ur1I "  
) 6mp8v`b  
); \Lu aI  
gOiZ8K!  
是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧: ZHu"& &  
首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor >b\{y}[  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 `Iwl\x[A  
那么我们就照着这个思路来实现吧: |5il5UP  
Wo)$*?  
Qa`+-W u8  
template < typename Cond, typename Actor > "&Q sv-9t  
class do_while 2{U5*\FhVX  
  { D6+^Qmu"p  
Cond cd; 5@QJ+@j|  
Actor act; F*u"LTH  
public : Fnqj^5  
template < typename T > TAL,(&[s  
  struct result_1 ;|qbz]t2(  
  { "w 7{,HP  
  typedef int result_type; arK(dg~S  
} ; 3Z0ez?p+5  
qa-%j+  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} \ -n&z;`  
jVlXB6[-  
template < typename T > ,~Y[XazT  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const >]{{5oOQ>  
  { /(oxK>*F  
  do 8*zORz  
    { 3~q#P   
  act(t); B*Z}=$1j  
  } !NqLBrcv0  
  while (cd(t)); &=f] a  
  return   0 ; Qg6tJB   
} &/m0N\n?  
} ; t,NE`LC  
kz0pX- @b  
#,[z}fq  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). hTc :'vq  
代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。 g"{`g6(+  
其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。 Kz~E"?  
因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。 CwjKz*'[g  
下面就是产生这个functor的类: J]W? V vv  
xe"A;6H  
L;\f^v(  
template < typename Actor > Y{KN:|i.!  
class do_while_actor B_DyH C\<  
  { h ?_@nQ!  
Actor act; xiv8q/  
public : sA~Ijg"6  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} rS>@>8k2,  
y$Fk0s*>  
template < typename Cond > ]qb>O:T  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; ajCe&+  
} ; Z-j?N{3&  
fQU5'wGp  
cb=ixn  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 %E8HLTEvl  
最后,是那个do_ ~@#s<a,%;  
j'x@P+A  
-!lSk?l  
class do_while_invoker g es-nG-  
  { lb{X6_.  
public : i);BTwW)#]  
template < typename Actor > uS<og P  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const qWU59:d^{  
  { y@h v#;  
  return do_while_actor < Actor > (act); Xv+!) j<  
} XE'3p6  
} do_; (%j V [Q  
A(9$!%#+L  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? _RNP_$a  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 Py`7)S  
最后来说说怎么处理break和continue |Ed?s  
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。 '/s/o]'sUd  
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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