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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda V)(pe #P  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 ]`4 QJ ;#  
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, Y#t"..mc'  
=kc{Q@Dk  
Cz a)s  
9hguC yr@h  
  class filler oNCDG|8z  
  { fGe{7p6XV*  
public : i'5bPW  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} pP/o2  
} ; #ASu SQ  
X r)d;@yi  
pH~JPNng  
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: gRqz8UI  
ZRQPOy  
!CMN/=  
|y=gp  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); x< 3vA|o  
Rw\DJJrz  
ud#8`/!mq  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 h=U 4  
+_}2zc4  
87>Qw,r  
Bpp9I;)c  
二. 战前分析 =& lYv  
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。 w6yeX<!ll  
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 hWW<]qzA,  
'Qfy+_0  
y(z U:.  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); $?GO|.59  
  /* --------------------------------------------- */ |$w-}$jq5  
vector < int *> vp( 10 ); HZ}'W<N  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); (Z5#;rgem  
/* --------------------------------------------- */ UD(#u3z  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2);  Uh8ieb  
/* --------------------------------------------- */ Q$zlxn 7\  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); vSL{WT]m  
  /* --------------------------------------------- */ d!X?R}  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); ]s S oIT  
/* --------------------------------------------- */ 2M1mdkP3  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); ky%%H;  
Oxvw`a#  
A&7jE:Ew  
`&6]P:_qp  
看了之后,我们可以思考一些问题: puyL(ohem  
1._1, _2是什么? ^KF'/9S  
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。 S\rfR N  
2._1 = 1是在做什么? ;lEiOF+d  
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。 +=8Po'E^!d  
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。 x}[` -  
6qDD_:F  
bDNd m-  
三. 动工 )gLasR.1  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: Yt'o#"R)  
sg2C_]i,H  
NEH$&%OV?  
y$"L`*W  
template < typename T > N{yZk"fq:6  
class assignment qprOxP r  
  { [P,nW/H  
T value; {ULnQ 6@  
public : Fo=6A[J  
assignment( const T & v) : value(v) {} ]z%9Q8q'  
template < typename T2 > 1mV0AE538  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } 6;*(6$;  
} ; ]]ZBG<#  
5~F0'tb|}  
!R@4tSu  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 {cI<4><  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment J)-> 7h =  
A~>=l=  
y_&XF>k91  
X9j+$X \j  
  class holder qQ'@yTVN  
  { $gTPW,~s[  
public : 5S? yj  
template < typename T > 463dLEd  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const }{y$$X<:  
  { BSf"'0I&  
  return assignment < T > (t); u\wd<<I']  
} iE`aGoA  
} ; p'4P2   
A&'%ou  
&O,$l3 P  
由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上: yw<xv-Q=i  
D=vq<X'  
  static holder _1; 2cl~Va=  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 t} M3F-NZ  
J|IDnCK  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); 6hq)yUvo4  
而不用手动写一个函数对象。 ;p ('cwU%  
S@)bl  
AlxS?f2w  
OEW,[d  
四. 问题分析 NZ5~\k  
虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。 nE;gM1I  
1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。 ?OyW|jL  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 IycxRig  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 ,gc#N  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 cg%CYV)  
WU\bJ}  
五. 问题1:一致性 ;gnr\C*G  
首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?| W!X]t)Ow  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 c,wU?8Nc|$  
Sq,ty{j2%  
struct holder Qg!*=<b  
  { >6 #\1/RP  
  // ]Dg0@Y  
  template < typename T > bn35f<+  
T &   operator ()( const T & r) const M(uB ;Te  
  { Gf\_WNrSE+  
  return (T & )r; $O8V!R*  
} ~S!kn1&O  
} ; dDbC0} x/  
eb\`)MI/  
这样的话assignment也必须相应改动: <GRf%zJ  
9A(K_d-!H  
template < typename Left, typename Right > +GU16+w~E  
class assignment \k_3IP?o=  
  { |/;5|  z  
Left l; 4?& a?*M  
Right r; M3 u8NRd5|  
public : %U7f9  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} ew$Z5N:  
template < typename T2 > x?'%  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } ;hJ*u  
} ; 8-ssiiJ}gh  
Uc0'XPo3I  
同时,holder的operator=也需要改动: ="R6YL  
ie5ijkxZ(  
template < typename T > EIQy?ig86  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const ?/MXcI(  
  { ~[q:y|3b  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); `&zobbwq  
} |l(lrJ{  
B31-<w  
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。 q"<-  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 y(h(mr  
nF$)F?||  
return l(rhs) = r; >L`mF_WG  
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。 ;_5 =g  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: ~HRWKPb  
3y B6]U  
template < typename Tp > R}9jgB  
class constant_t 2z# @:Q  
  { /exl9Ilt]  
  const Tp t; M&c1iK\E8  
public : $yFuaqG`Wo  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} KocXSh U  
template < typename T > {WOfT6y+  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const ^3o8F  
  { [F[<2{FQF  
  return t; }zxh:"#K  
} 5)NBM7h  
} ; wLe&y4  
L6=RD<~C  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 D D;+& fe  
下面就可以修改holder的operator=了 7h/Q;P5  
0]W]#X4A  
template < typename T > +STzG /9#  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const 72vGfT2HtZ  
  { `1<3Hu_  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); ,ri--<  
} -L?% o_  
%P,^}h7  
同时也要修改assignment的operator() 4$GRCq5N;  
A;a(n\Sy  
template < typename T2 > /~cL L  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } Sc 3M#qm_  
现在代码看起来就很一致了。 E(+wl  
-0WCwv  
六. 问题2:链式操作 psy(]Pf  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 SJ7=<y}[d  
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。 <?Izfl6  
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。 ~<[5uZIo  
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。 :wmf{c  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct ]m#MwN$  
A""*vqA  
template < typename T > <?7,`P:h[  
struct result_1 ||ZufFO  
  { V^/^OR4k  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; _m?(O/BTx  
} ; i3&B%JiLX  
B5H&DqWzr  
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: 1\{U<Oli  
-JhjTA  
template < typename T > =&:f+!1$  
struct   ref rIfGmh%H  
  { T1!Gr!=  
typedef T & reference; m&~Dj#%(w  
} ; @mRrA#E#{  
template < typename T > aa%&&  
struct   ref < T &> *([)X2A@+  
  { JP,(4h *  
typedef T & reference; lrX0c$)  
} ; 't?7.#,6O  
a:^ Gr%  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: }cK~=@7tK  
8|qB 1fB  
template < typename T > [67E5rk-  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const 6 %k+0\d  
  { :`^3MMLO  
  return l(t) = r(t); : tqm2t  
}  {%~4RZA  
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。 C 3XZD4.2  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 [xp,&  
!5SQN5K  
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 )Z]y.W)  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: 6?.pKFB Z  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 DcR}pQ(e  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 5h=TV  
最后的布局是: =<zSF\Zr_  
                Add >aC\_Mc  
              /   \ kxqc6  
            Divide   5 r{2].31'  
            /   \ V52C,]qQH  
          _1     3 ie~fQ!rf  
似乎一切都解决了?不。 hk!,  
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。 QT= ,En  
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。 .0fh>kQ  
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: 9}jq`xSL  
!+DJhw&c,  
template < typename Right > SM#S/|.]  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const ]\ 2RV DC  
Right & rt) const Li-(p"  
  { C| L^Ds0  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); T'b/]&0Tio  
} 11y .z^  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 t-7U1B}=<C  
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。 @-&(TRbZo  
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。 1.95 ^8  
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。 7kX$wQZ_  
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。 YaNH.$.:  
且慢,也许立刻就有人跳出来说:这样的话那个XXX怎么写呢?这样不是会导致循环依赖么?这样不是会有downcast么? ,Lun-aMd  
正解,让picker做基类确实不是一个好主意。反过来,让picker继承functor却是一个不错的方法。下面是picker的声明: L}jF#*Q%  
"`i:)Et  
template < class Action > Tq\~<rEo  
class picker : public Action H9san5{  
  { |!?WQ[  
public : "ryk\}*<  
picker( const Action & act) : Action(act) {} ^L-w(r62<  
  // all the operator overloaded r2GK_$vd  
} ; r -q3+c^+  
z'oiyXEE3  
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。 b~r{J5x@  
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: W\qLZuQ  
ig2 +XR#%  
template < typename Right > ImV]}M~_  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const 'LbeL1ca  
  { 9sU+IT K4  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); 6snOMa GRu  
} ;w6fM  
pPyvR;NJ  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > Q-8'?S  
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。 mYh5#E41J  
:`Uyn!w  
template < typename T >   struct picker_maker oO#xx)b  
  { (\T0n[  
typedef picker < constant_t < T >   > result; x* =sRf  
} ; jH&_E'XMX  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > _))I.c=v  
  { QOV}5 0  
typedef picker < T > result; @ <OO  
} ; R{) Q1~H=q  
! FR%QGn1  
下面总的结构就有了: 6mu<&m@  
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。 Ob8B  
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。 mGe|8In  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 GjeUUmr  
至此链式操作完美实现。 9:%n=URd  
`D)Lzm R  
AUxM)H  
七. 问题3 l 70,Jo?78  
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。 i>Fvmw  
e`Co,>W/  
template < typename T1, typename T2 > ?jri!]ux#  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const -*|:v67C&  
  { /BMtcCPG!  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); +%Lt".o  
} rps(Jos_~  
a(@p0YpKT  
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: =9pw uH  
;NH~9# t:  
template < typename T1, typename T2 > ,jRcl!n`  
struct result_2 3a#PA4Ql  
  { cGE=.  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; wy{\/?~c  
} ; )d +hZ'  
6X7s 4  
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? kG)2%  
这个差事就留给了holder自己。 wqlcLIJPR  
    20UqJM8 Ot  
L`UG=7r q  
template < int Order > Q PFeBl  
class holder; 2'wr={>W  
template <> Gz>Lqd  
class holder < 1 > PMgQxM*h  
  { %M{k.FE(  
public : Mlv<r=E  
template < typename T > z wL3,!t  
  struct result_1 A3AP51 !  
  { 7L=T]W  
  typedef T & result; ?fK^&6pI  
} ; FXx.$W  
template < typename T1, typename T2 > hCzjC|EO~  
  struct result_2 _i3i HR?  
  { tu\mFHvlg  
  typedef T1 & result; %won=TG8  
} ; ~ww?Emrw  
template < typename T > $ph0ag+  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const [kbC'Eh*  
  { $]@O/[  
  return (T & )r; 5x8'K7/4.  
} Tu]&^[B('  
template < typename T1, typename T2 > ],8;eq%W)  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const E: 9o;JU  
  { 5kcJ  
  return (T1 & )r1; ?ork^4 $s  
} [}>#YPZ  
} ; c[SU5 66y  
zwK }7h6]  
template <> [tUv*jw%  
class holder < 2 > AG]W O8f)  
  { ZCm1+Y$  
public : 31~hlp;  
template < typename T > )`w=qCn1Y  
  struct result_1 Zta$R,[9h  
  { <rNtY,  
  typedef T & result; ht?CH Uu  
} ; n0_B(997*  
template < typename T1, typename T2 > : *ERRSL)  
  struct result_2 Nd`HB=ShJ  
  { R0%?:! F  
  typedef T2 & result; xE%O:a?S  
} ; `f@{Vcr% i  
template < typename T > %drJ p6n%  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const 3&es]1b  
  { {G]?{c)"  
  return (T & )r; lDo(@nM  
} bA9CO\Pp`  
template < typename T1, typename T2 > $^t<9" t  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const ,Ij=b  
  { #wF1  
  return (T2 & )r2; O -G1})$  
} n ]w7Zj  
} ; )S^z+3p  
J"-_{)0lD  
R1}IeeZO?&  
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> >。 vF"c  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: 5^yG2&>#  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: 7Yuk  
@7-=zt+f  
return l(i, j) = r(i, j); uJgI<l'|e3  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) (Akd8}nf~  
`)6>nPr7P  
  return ( int & )i; O@s{uZ|A6  
  return ( int & )j; h1# S+k  
最后执行i = j; 5.w iTy  
可见,参数被正确的选择了。 lr WLN  
e#.\^   
E#8_hT]5  
~;[&K%n  
R2l[Q){!  
八. 中期总结 ``!GI'^  
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: 2}w#3K  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 YgEM:'1f  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 ?w*yW;V`  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor yO=p3PV d  
d/S+(<g  
+semfZ)  
rj3YTu`  
&pM'$}T*  
P*YK9Hl<  
九. 简化 %swR:Bv  
很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。 <s_=-" il  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 P.c O6+jGR  
首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种: H'EY)s Hi  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 ZRnL_ z~  
  +-*/&|^等 w:}C8WKw  
2. 返回引用。 3qtr9NI  
  =,各种复合赋值等 qIh #~  
3. 返回固定类型。 [Eu];  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) 9x? B5Ap[  
4. 原样返回。 ZHCr2^w6  
  operator, Q[uAIyv0  
5. 返回解引用的类型。 Ea4_Qmn  
  operator*(单目) If;R?j0;Q  
6. 返回地址。 g`[`P@  
  operator&(单目) 7S<UFj   
7. 下表访问返回类型。 X D)  8?  
  operator[] zI^Da!r.  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 dx@QWTNE  
  operator<<和operator>> /THnfy \  
rgqQxe=  
OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。 Iq^if>  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: Hd%! Nt\u  
78 d_io}w  
template < typename Left > ^O)ve^P  
struct value_return J B^Q\;$  
  { ^P?vkO"pB?  
template < typename T > WS:5MI,OL  
  struct result_1 -f?Ah  
  { ^,TTwLy- t  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; R-  
} ; <'+ %\  
+{$QAjW(/  
template < typename T1, typename T2 > B76 v}O:  
  struct result_2 vX;HC'%n  
  {  8gC)5Y  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; /ZW&0 E  
} ; _9@ >;]  
} ; a }'->H  
pjw aL^  
+?[BU<X6u  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait f8'MP9Lv  
.et ^4V3  
下面我们来剥离functor中的operator() }"_j0ax  
首先operator里面的代码全是下面的形式: :$g8Zm,y  
0/ !,Dn  
return l(t) op r(t) LnFWA0y  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) yfEb  
return op l(t) W%o|0j\1GU  
return op l(t1, t2) 7?nJ4x1  
return l(t) op 3~Qd)j"<  
return l(t1, t2) op f<<rTE6  
return l(t)[r(t)] ,%W<O.  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] KKEN'-3  
>o~Z>lr  
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: \?Mf_  
单目: return f(l(t), r(t)); [h&BAR/ 2  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2));  f:wd&V  
双目: return f(l(t)); c0ez/q1S  
return f(l(t1, t2)); bA@P}M)X  
下面就是f的实现,以operator/为例 e;VIL 2|  
(UYF%MA}"  
struct meta_divide 0 [8=c&F  
  { ?WpenUWk  
template < typename T1, typename T2 > )R?;M  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) h2w}wsb0l  
  { C4\,z\Q  
  return t1 / t2; <G ~>~L.E  
} $bsH$N#6T  
} ; S1J<9xqSQ8  
347eis'  
这个工作可以让宏来做: Quzo8 u  
p $ouh  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ QTmZ( >z  
template < typename T1, typename T2 > \ ,=BLnsg  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; !kL> ,O>/  
以后可以直接用 < g|Z}Y  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) ;o-yQmdh  
来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数 xHo&[{  
(ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。) zhblLBpeE\  
qAY%nA>jO  
/nZ;v4  
下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体 uD9|.P}  
F$MX,,4U  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > F|+W.9  
class unary_op : public Rettype xW_yLbE  
  { "D][e'  
    Left l; +4qU>  
public : ZA(T  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} :I1_X  
g{:<2xI5P  
template < typename T > RJ4. kt  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const PRB{VC<k  
      { wy,p&g)>  
      return FuncType::execute(l(t)); )ev<7g9*q  
    } )]43R   
g(ogXA1  
    template < typename T1, typename T2 > v [njdP  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const e]Fp=*#  
      { Sr_VL:Gg  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); D@oCP =m<  
    } n_u1&a'  
} ; %rkk>m  
]; Wx  
o<i,*y88  
同样还可以申明一个binary_op nBItO~l  
XORk!m|  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > 51B lM%  
class binary_op : public Rettype >[10H8~bI/  
  { *|#T8t,}n  
    Left l; P\nC?!Q%c  
Right r; "xJ0 vlw  
public : 3oy~=  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} OJAIaC\  
EZDy+6b  
template < typename T > S9| a$3K'  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const x_#-tB  
      { LiQgR 6j  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); {aYY85j  
    } SHVWwoieT  
BX+.0M  
    template < typename T1, typename T2 > 7q =G&e7  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const @A<PkpNL  
      { tw=oH9c80  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); g\SrO {*  
    } ,XkGe   
} ; 9W ^xlid6  
~|ss*`CT  
O1&b]C#  
很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮 ^wb:C[r!V  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 rQ`i8GF  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) l^MzN  
那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。 LwcIGhy  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! GB7/x*u   
如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。 Hu3wdq  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 3r+.N  
这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan) X0(tboj#  
下面是修改过的unary_op Y?J"wdWJNB  
/4\wn?f  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > #|GSQJ$F)`  
class unary_op Sq\(pfv o  
  { NEt1[2X%  
Left l; 2 dp>Z",  
  ` |IUGz  
public : w;UqEC V  
/H7&AiA  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} uj>WgU  
yXI >I  
template < typename T > 94sk kEj  
  struct result_1 CI U1R;  
  { \s"U{N-  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; 4(6b(]G'#  
} ; b$ %0.s  
x<Vm5j  
template < typename T1, typename T2 > 2d%}- nw  
  struct result_2 ;V^pL((5J  
  { @fv}G>t  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; L(T12s  
} ; <JMcIV837  
bV8g|l-4(  
template < typename T1, typename T2 > css64WX^0c  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 3 >E%e!D%  
  { D8&`R  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); ,Ys"W x  
} -=s(l.?Hm5  
O,aS`u &  
template < typename T > tCxF~L@  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const Z6\+  
  { m,C1J%{^  
  return OpClass::execute(lt(t)); lif&@o f  
} F  
WE]e m >  
} ; v>z tB,,9  
akw,P$i  
3 rLTF\  
该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug `w I/0  
好啦,现在才真正完美了。 !Z VU,b>  
现在在picker里面就可以这么添加了: _iNq"8>2  
kmzH'wktt  
template < typename Right > 3(C\.oRc  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const lL1k.& |5m  
  { ]Q]W5WDe:  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); 2'=T[<nNB  
} ifN64`AhRX  
有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。 uqz]J$  
s0Z uWVip  
X7k.zlH7T  
@(r /dZc  
 hI9  
十. bind __mF ?m  
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。 (/35p g6\  
先来分析一下一段例子 @gY)8xMbA  
4pw6bK,s2\  
q6YXM  
int foo( int x, int y) { return x - y;} quY:pqG38q  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 MSf;ZB  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 KYzv$oK  
可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。 F:x [  
我们来写个简单的。 .r*2|  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: ;a:[8Yi  
对于函数对象类的版本: LL:_L<  
%*BlWk!Q  
template < typename Func > >EY3/Go>  
struct functor_trait vpmj||\-  
  { }&_/PA0j  
typedef typename Func::result_type result_type; MEB it  
} ; ER,1(1]N  
对于无参数函数的版本: vWAL^?HUP  
d!eYqM7-G  
template < typename Ret > x.S3Zi}=  
struct functor_trait < Ret ( * )() > M4as  
  { ;!(<s,c#:  
typedef Ret result_type; *z@>!8?  
} ; &b:1I 7Cp*  
对于单参数函数的版本: \rv<$d@L  
lg^Z*&(  
template < typename Ret, typename V1 > 5\z `-)  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > >2~=)L  
  { wI(M^8F_Mf  
typedef Ret result_type; k:7(D_  
} ; iLSr*` o  
对于双参数函数的版本: (o`{uj{!  
A~-b!Grf  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > 2}8v(%s p  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > |\pbir  
  { oq}'}`lw"  
typedef Ret result_type; 3Z1CWzq(  
} ; s{1sE)_  
等等。。。 `V##Y  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy .V,@k7U,V  
41&\mx  
template < typename Func > p, #o<W  
struct func_return .9wk@C(Eh_  
  { =?!wXOg_  
template < typename T > ;+"+3  
  struct result_1 V:y'Qf2M  
  { F w?[lS  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; M3.do^ss  
} ; A0Qb 5e  
YPxM<Gfa8  
template < typename T1, typename T2 > Yw- G'  
  struct result_2 _*f`iu:`  
  { (!:,+*YY  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; YOcO4   
} ; 7Op>i,HZk\  
} ; >7 ="8  
i{`:(F5*  
v/_  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 c Vc-  
6Yln, rC  
template < typename Func, typename aPicker > ?` ?)QE8  
class binder_1 *WuID2cOI  
  { zolt$p  
Func fn; hv?9*tLh0  
aPicker pk; {tWf  
public : ^~etm  
')cMiX\v  
template < typename T > P5UL4uyl  
  struct result_1 :.Wr{"`  
  { |!4K!_y  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; 1eF3`  
} ; .6Pw|xu`Pw  
d$1@4r  
template < typename T1, typename T2 > ,5h)x"s  
  struct result_2 I`!<9OTBj  
  { DW[N|-L  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; Vh4X%b$TV  
} ; BI%$c~wS  
<J`0  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} .:F%_dS D  
8]9%*2"!  
template < typename T > :/nj@X6  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 2fL;-\!y(  
  { H*PSR  
  return fn(pk(t)); Y^wW2-,m  
} 8)_XJ"9)G  
template < typename T1, typename T2 > bE !GJZ  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const _z|65H  
  { JkbQyn  
  return fn(pk(t1, t2)); Yo6*C  
} |IzPgC  
} ; [<@.eH$hU/  
+ R~'7*EI  
&OH={Au  
一目了然不是么? Fww :$^_ k  
最后实现bind W:pIPDx1=!  
NXrJfp  
s{ *[]!  
template < typename Func, typename aPicker > k5'Vy8q  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) _ 9F9W{'  
  { o6.^*%kM'  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); W*2BT z  
} 3[Qxd{8r  
rX2.i7i,  
2个以上参数的bind可以同理实现。 (@fHl=! Za  
另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。 m;GCc8  
)"7iJb<E  
十一. phoenix ?^al9D[:lz  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: *Q "wwpl?  
!Dn,^  
for_each(v.begin(), v.end(), -lY6|79bF  
( 4O^xY 6m  
do_ 8;JWK3Gv  
[ '-Vt|O_Q  
  cout << _1 <<   " , " . 1Dg s=|  
] )vE~'W  
.while_( -- _1), t.i 8 2Q  
cout << var( " \n " ) ;DfY#-  
) _@ qjV~%Sy  
); ;U+3w~  
vN;N/mL  
是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧: 2K/4Rf0;  
首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor nAsh:6${  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 <L8'!q}  
那么我们就照着这个思路来实现吧: TNe l/   
P@V0Mi),  
,is3&9  
template < typename Cond, typename Actor > S%Uutj\/W  
class do_while &5B'nk"  
  { 2} /aFR  
Cond cd; a%JuC2  
Actor act; f<d`B]$(  
public : / *#r`A  
template < typename T > - M4J JV(  
  struct result_1 dO! kk"qn  
  { ^BikV  
  typedef int result_type; *av<E  
} ; hj*pTuym  
%K=?@M9i  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} <lPm1/8  
\wz6~5R  
template < typename T > l<58A7  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 823Y\x~>  
  { O:;w3u7;u  
  do l *(8i ^  
    { @<hb6bo,N  
  act(t); -A^_{4X  
  } %S960  
  while (cd(t)); t&C1Oo}=3  
  return   0 ; _7Ju  
} /|6N*>l)y  
} ; /$Nsd  
/=nJRC3.  
}c,}V  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). 24 'J  
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。 [.7d<oY  
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。 xX&+WR  
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。 %HhnSi1K  
下面就是产生这个functor的类: [Gb. JO}X  
\h/H#j ZJ  
]vUwG--*  
template < typename Actor > ]nn98y+  
class do_while_actor %D{6[8  
  { i &nSh ]KK  
Actor act; ]g3JZF-  
public : BO?%'\  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} zZPO&akB"  
nV|EQs4(  
template < typename Cond > =7=]{Cx[  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; Uiw2oi&_  
} ; 3wF;GG  
nfbR P t  
l ^0@86  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 @Md/Q~>  
最后,是那个do_ hR?{3d#x2  
Mq156TL  
hn G Z=  
class do_while_invoker e'NJnPO  
  { me$Z~/Akm  
public : AlaW=leTe  
template < typename Actor > 5{X<y#vAC0  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const {UI+$/v#  
  { y%cP1y)  
  return do_while_actor < Actor > (act); hED}h![  
} g wRZ%.Cn  
} do_; |tH4:%Q'  
Q~ w|#  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? Rsm^Z!sn  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 Vx u0F]%  
最后来说说怎么处理break和continue tCH!my_  
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。 L ca}J&x]^  
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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