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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda )BZ.Sv  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 -LoZs ru  
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, c?f4Q,%|  
Fh?gNSWq6  
Z58 X5"  
^e2VE_8L  
  class filler ~drS} V  
  { V%7WUq  
public : M)J5;^["  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} a?I= !js  
} ; v}}F,c(f  
T6y\|  
 acajHs  
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: P%V'4p c  
0rQMLx  
>a!/QMh  
h0*!;Z7  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); Go`vfm"S  
#px+;k 5  
,8S/t+H  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 d\&U*=  
:;RMo2Tl  
z\\[S@>pt  
dc+>m,3$  
二. 战前分析 R$h<<v)%  
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。 O W_{$9U  
开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码 |{z:IQLv  
@N>\|!1CC  
j nkR}wAA  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); 6 C1#/  
  /* --------------------------------------------- */ zq 3\}9  
vector < int *> vp( 10 ); px A?  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); x 77*c._3v  
/* --------------------------------------------- */ m<<+  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); AVsDt2A  
/* --------------------------------------------- */ a(m2n.0'>  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); 8 `v-<J  
  /* --------------------------------------------- */ gldAP:  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); KaLzg5is  
/* --------------------------------------------- */ iQ0KfoG?U  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); Fx]WCQo  
I {SjlN}d  
XnH05LQ  
rP'me2 B  
看了之后,我们可以思考一些问题: 0G(/Wb"/  
1._1, _2是什么? D5gFXEeh  
显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。 /m!BY}4W  
2._1 = 1是在做什么? F0m-23[H  
既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。 9sM!`Lz{  
Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。 }g@v`5  
I:-Wy"i  
8$] 1M,$r  
三. 动工 O"+ gQXe  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: ]E{NNHK%2N  
;_XFo&@  
h<h%*av|  
K$z2YJ%  
template < typename T > Qry@ s5  
class assignment $o!zUH~'v  
  { +Z,;,5'5G  
T value; %J}xg^+f  
public : b;L\EB  
assignment( const T & v) : value(v) {} B4ZBq%Z_  
template < typename T2 > M.JA.I@XC  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } 0RzEY!9g+  
} ; ~ \r*  
gZVc 5u<  
"6A ` q\  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 1l9 G[o *  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment SA:Zc^aV  
)J=!L\  
j<upRS,$  
pG_;$8Hc  
  class holder mb 1FWy=3  
  { x exaQuK  
public : L]7=?vN=8  
template < typename T > Od,=mO*.Q  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const }f%}v  
  { `Uq#W+r,  
  return assignment < T > (t); e b"VE%+Hu  
} eNh39er  
} ; :x3QRF  
F k7?xc  
ZT*ydln  
由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上: 'JtBZFq  
50h! X9  
  static holder _1; 5{TsiZh4  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 +SzU  
|*Yr<zt  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); BX/8O<s0  
而不用手动写一个函数对象。 {'flJ5]  
wKh4|Ka  
|o"?gB}Dh  
gE'sO T9v  
四. 问题分析 [> 3./YH`  
虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。 S)(.,x  
1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。 pp?D7S  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 uo:J\E  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 &$BjV{,/zc  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 XTs8s12  
j8i[ONq^  
五. 问题1:一致性 >tS'Q`R  
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?| k?yoQL*  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 (y'hyJo  
63iUi9P  
struct holder sfH_5 #w  
  { n6=By|jRh  
  // W-f=]eWg  
  template < typename T > <\ y@*fg+  
T &   operator ()( const T & r) const O^PKn_OJ  
  { a~`eQ_N D  
  return (T & )r; ;<Sd~M4f  
} 2>9C-VL2  
} ; )iX~}7  
X56q-|  
这样的话assignment也必须相应改动: lgAoJ[  
~G p [_ %K  
template < typename Left, typename Right > mM~qBrwL  
class assignment 0 JS?;fk  
  { S>+|OCl";  
Left l; ]]![EHi(\  
Right r; A|[?#S((]  
public : # +>oZWVc  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} fb7;|LF  
template < typename T2 > iU918!!N   
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } Hvauyx5T  
} ; uCvj!  
 ~NgA  
同时,holder的operator=也需要改动: S72+d%$  
n80?N}  
template < typename T > @IKYh{j4  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const F;EwQjTF  
  { NYUL:Tp  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); g/_5unI}u  
} 2|y"!JqE1  
QZwNw;$k*  
好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。 /62!cp/F/D  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 Ny7S  
l4YbKnp]  
return l(rhs) = r; .sW|Id )  
在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。 ]mq|w  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: ~Cttzn]pR  
.LZ?S"z$ w  
template < typename Tp > nPtuTySG  
class constant_t E~T-=ocKE  
  { \K{ z  
  const Tp t; AN m d!  
public : =*.~BG  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} uZYF(Yu  
template < typename T > S?LQu  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const gg/-k;@ Rf  
  { 0> E r=,e  
  return t; cZ*@$%_  
} Hio0HL-  
} ; qkqIV^*R  
y<3-?}.aZ  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 =%O6:YM   
下面就可以修改holder的operator=了 Kw^7>\  
W i.& e  
template < typename T > l&zilVVm  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const hfB%`x#akQ  
  { 6_;icpN]  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); Vp\,CuQ  
} SulY1,  
@1j   
同时也要修改assignment的operator() $HzBD.CF|x  
 K5 z<3+  
template < typename T2 > DCa^ u'f  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } ]/6z; ~3U  
现在代码看起来就很一致了。 wJqMa9|  
8Fh)eha9f  
六. 问题2:链式操作 372rbY  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 XT*sGM  
其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。 /nsX]V6i  
事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。 T!{w~'=F  
比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。 s8Q 5ui]  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct 8,%^ M9zBP  
wlvgg  
template < typename T > H?Wya.7  
struct result_1 kTB 0b*V  
  { Y=KTeYW`  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; !qg`/y9  
} ; Zi i   
}.(B}/$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: o|:b;\)b  
*^4"5X@  
template < typename T > :Yl-w-oe  
struct   ref _VN?#J)o  
  { A)!*]o>U  
typedef T & reference; WH}y"W  
} ; t{kG<J/l  
template < typename T > CRE3icXbQ  
struct   ref < T &> ?l )[7LR4  
  { tk`v:t!6U  
typedef T & reference; p6@)-2^  
} ; %> eiAB_b  
4$<JHo @.  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: t*u:hex  
kevrsV]/$  
template < typename T > teF9Q+*~  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const AkV#J, 3LC  
  { u#.2w)!D  
  return l(t) = r(t); GVn!O1jio  
} n>YKa)|W`  
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。 0e4{{zQx  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 7NGxa6wi  
~?BXti<!  
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 /4Gt{yg Sr  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: p5iuYHKk?  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 .q>iXE_c  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 ga+dt  
最后的布局是: ,J@  
                Add o+'6`g'8  
              /   \ V,njO{Q  
            Divide   5 8A# ;WG  
            /   \ y6a3t G  
          _1     3 77Dn97l)&  
似乎一切都解决了?不。 7[)E>XRE  
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。 Z T%5T}i  
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。 z03K=aZ  
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: $UwCMPs X  
}K(TjZR  
template < typename Right > AK4t\D)K1  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const F^:3?JA _  
Right & rt) const 2,b$7xaf  
  { %N._w!N<5n  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); oB7_O-3z  
} R|(a@sL  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 E1 2uZ$X  
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。 ~n_HP_Kf?  
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。 wCBplaojJ  
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。 nw<uyaU-t  
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。 h?U O&(  
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? R;LP:,)  
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: dZuOrTplA  
sI2^Qp@O1  
template < class Action > u ga_T  
class picker : public Action 2=}FBA,2  
  { 4xj4=C~i  
public : *-X[u:  
picker( const Action & act) : Action(act) {} pxi3PY?  
  // all the operator overloaded V;=cwy)I  
} ; \;Weizq5  
%C]>9."  
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。 |w=zOC;v  
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: 4,ag(^}=  
x{n=;JD  
template < typename Right > r JB}qYD  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const #dHa,HUk  
  { a+QpM*n7Lq  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); *qq+jsA6wH  
} y();tsW qc  
J}t%p(mb  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > 7zc^!LrW<  
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。 zuCSj~  
'+ ?X  
template < typename T >   struct picker_maker 9+N-eW_U  
  { `vV7c`K?  
typedef picker < constant_t < T >   > result; ;*J  
} ; v@pky0  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > KPki}'GO  
  { p ll)Y  
typedef picker < T > result; X>^fEQq"  
} ; t JmTBsn  
i30!}}N8  
下面总的结构就有了: 7p[n  
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。 <3 uNl  
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。 m {}Lm)M  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 PY'2h4IL  
至此链式操作完美实现。 P<-@h1p,  
!x)R=Z/C  
Q{/Ef[(a@  
七. 问题3 {`_i`  
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。 *WZA9G#V5  
\7_y%HR  
template < typename T1, typename T2 > rM SZ"  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const qgB_=Q#E  
  { N>E_%]Ch  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); >mkFV@`  
} 9M ]_nPY  
}0 ?3:A  
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: sos5Y}  
_v:SP LU  
template < typename T1, typename T2 > C,zohlpC  
struct result_2 3U}%2ARo_  
  { wM{s|Ay  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; 8,|kao:  
} ;  5twhm  
)PZT4jTt  
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? {)Xy%QV  
这个差事就留给了holder自己。 Xc.`-J~Il  
    ABkl%m6xf  
4!$"ayGv;D  
template < int Order > 9u_Pj2%56.  
class holder; X{VOAcugr  
template <> 0{mex4  
class holder < 1 > L.IlBjD  
  { @nf`Gw ;  
public : HT@=evV  
template < typename T > P~dcW  
  struct result_1 ]'S^]  
  { 92{\B- l  
  typedef T & result; TZ`SZDc7_  
} ; AwN!;t_0+N  
template < typename T1, typename T2 > 'q.!|G2U  
  struct result_2 kVL.PY\K  
  { N g,j#  
  typedef T1 & result; ;}t(Wnu.  
} ; QW"! (`K  
template < typename T > 4+ig' |o  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const 11lsf/IP  
  { 2pAW9R#UV-  
  return (T & )r; ]f3>-)$*  
} s`U J1eJ  
template < typename T1, typename T2 > #;<Y[hR{P  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const OJxl<Q=z  
  { 1eKT^bgM  
  return (T1 & )r1; D,6:EV"sa  
} /O9EQPm(  
} ; '<M{)?  
Ep}s}Stlr}  
template <> e# bn#  
class holder < 2 > ;Qq\DFe.w  
  { =Sv/IXX\di  
public : Cyp'?N  
template < typename T > YzWz|  
  struct result_1 pXUSLs  
  { t^L]/$q  
  typedef T & result; *`U~?q}  
} ; Je{ykL?N  
template < typename T1, typename T2 > cu6Opq9  
  struct result_2 U~8g_*  
  { F5Va+z,jg  
  typedef T2 & result;  XilS!,  
} ; 6wxs1G  
template < typename T > *2?@ |<(r  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const >V~E]P%@  
  { a =QCp4^  
  return (T & )r; f<H2-(m  
} #`IN`m|  
template < typename T1, typename T2 > c|%6e(g"L  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const nK,w]{<wG!  
  { SdWV3  
  return (T2 & )r2; PeT'^?>  
} 40/Y\  
} ; 1qch]1 ^G  
:>*7=q=  
weQ_*<5%  
新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。 s CRdtP  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: 9UkBwS`  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: /ouPg=+Nl  
j F>[?L  
return l(i, j) = r(i, j); ]A"h&`Cvt  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) rc{v$.o0  
Ngwb Q7)  
  return ( int & )i; #?E"x/$Y6  
  return ( int & )j; /mMV{[  
最后执行i = j; O}P`P'Y|'  
可见,参数被正确的选择了。 /,dz@   
\8 ":]EU  
sS Mh`4'  
[ }:$yg  
:+Z%; Dc  
八. 中期总结 \lY_~*J  
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: VQs5"K"  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 Mhu*[a=;x  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 qLCR] _*  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor p'k0#R$  
#ABCDi={zA  
lk!@?  
*#2h/Q.  
H.;Q+A,8^  
*I+Q~4  
九. 简化 >sF)Bo Lc  
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。 O< I-  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 No$3"4wk  
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: jylD6IT  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 +_`7G^U?%  
  +-*/&|^等 5xBbrU;  
2. 返回引用。 Fcx&hj1gQ  
  =,各种复合赋值等 t7pFW^&  
3. 返回固定类型。 }b}m3i1  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) g7|@  
4. 原样返回。 b$7 +;I;  
  operator, <%^&2UMg  
5. 返回解引用的类型。 KoRV %@I  
  operator*(单目) "7 yD0T)2  
6. 返回地址。 l}h!B_P'  
  operator&(单目) "tZe>>I  
7. 下表访问返回类型。 J4'eI[73  
  operator[] ?M2J wAK5  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 h1RSVp+?n  
  operator<<和operator>> _aphkeqd  
@W<m 4fi  
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。 3q.q YX  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: Y2TtY;  
`V1]k_h  
template < typename Left > o-\[,}T)M  
struct value_return hP h-+Hb  
  { Sz~OX6L  
template < typename T > c L]1f  
  struct result_1 aXVFc5C\  
  { 0Gk<l{o?^  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; NbobliC=  
} ; ?< />Z)  
gR**@t=;j  
template < typename T1, typename T2 > .`lCWeHN  
  struct result_2 "Q0@/bYq  
  { M:8R -c#![  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; ?[AD=rUC  
} ; b}f~il  
} ; ^~dWU>  
9x8fhAy}4  
\m,PA'nd/  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait bOB \--:]  
uH]OEz\H'  
下面我们来剥离functor中的operator() |>Vb9:q9Po  
首先operator里面的代码全是下面的形式: _-D{-Bu#  
sx%[=g+<2(  
return l(t) op r(t) NUZl`fu1Z4  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) }6#  
return op l(t) -~0^P,yQ  
return op l(t1, t2) &&+H+{_Q  
return l(t) op 53D]3  
return l(t1, t2) op %{|pj +  
return l(t)[r(t)]  &HW9Jn  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] Za9qjBH   
paK2 xX8E  
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: *VcJ= b 2Y  
单目: return f(l(t), r(t)); 6t$8M[0-U  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); 6 N4~~O  
双目: return f(l(t)); UVP vOtZj  
return f(l(t1, t2)); e= AKD#  
下面就是f的实现,以operator/为例 0;k# *#w  
W4S,6(  
struct meta_divide A&VG~r$  
  { M  >u_4AY  
template < typename T1, typename T2 > a9gLg &  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) (HVGlw'`  
  { [WmM6UEVS  
  return t1 / t2; wT@og|M  
} t0S 1QC+  
} ; t_^4`dW`  
UNYqft4  
这个工作可以让宏来做: Hka2  
AH^/V}9H  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ ^!d3=}:0  
template < typename T1, typename T2 > \ /wp6KXm  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; ;p//QJB9  
以后可以直接用 7dWS  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) 7! Nsm  
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 OXA7w.^  
(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。。。) (=0.inZ  
& 21%zPm  
gdc<ZYcM  
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 l#o ~W`  
*@5@,=d  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > 5! {D!  
class unary_op : public Rettype ]Ze1s02(  
  { :;}P*T*PU  
    Left l; `?]k{ l1R  
public : **%37  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} @JMiO^  
o/E >f_k[  
template < typename T > ^q5#ihM  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const /m1\iM\  
      { +(Ae4{z"1+  
      return FuncType::execute(l(t)); K+eM   
    } x5Bk/e'  
_6Sp QW  
    template < typename T1, typename T2 > t.<i:#rj>l  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const Lbgi7|&  
      { H_a[)DT  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); N~Jda o  
    } cuX)8+  
} ; Q &8-\  
@ArSC  
)=+|i3]U  
同样还可以申明一个binary_op >4TO=i  
YK_ 7ip.a[  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > dysS9a,  
class binary_op : public Rettype - ).C  
  { 6ujW Nf  
    Left l; \fOEqe*5SM  
Right r; Rq-ZL{LR7  
public : j 7B!h|  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} 0GwR~Z}Z  
F59 TZI  
template < typename T > ! nx{ X  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const NEs:},)o  
      { P \I|,  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); =pNY eR_[  
    } HS$r8`S?)  
q.vIc ?a  
    template < typename T1, typename T2 > 4eu O1=  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const e-;}366}  
      {  7GGUV  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); l/D} X  
    } k6^Z~5 Sy  
} ; pH;%ELZ  
:RYTL'hes  
4H/OBR  
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 _1^'(5f$  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 /Oono6j  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) H,J8M{  
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。 !D6]JPX  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! "@kaHIf[  
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。。。 KvS G;  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 hTkyz la  
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) {g6%(X\r.r  
下面是修改过的unary_op al0L&z\  
d9ihhqq3}  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > nN;u,}e  
class unary_op G}*hM$F  
  { (H]AR8%W  
Left l; V&i;\9  
  BUFv|z+H  
public : %y@AA>x!  
#$vEGY}1  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} 6*?F@D2&  
H]s.=.Ki  
template < typename T > a.'*G6~Qgw  
  struct result_1 |qLh5Ty  
  { }G=M2V<L  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; e!`i3KYn"  
} ; (hsl~Jf  
ex|F|0k4}  
template < typename T1, typename T2 > NI5``BwpO  
  struct result_2 $( )>g>%  
  { 0V]s:S  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; @o^Ww  
} ; <VcQ{F  
u-TUuP  
template < typename T1, typename T2 > 'yth'[  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const  OSJ$d  
  { %\DX#.  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); ZuIefMiG~+  
} ~ 1pr~  
u>$t'  
template < typename T > edV\-H5<  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const `6YN3XS  
  { p'fYULYE  
  return OpClass::execute(lt(t)); HDKbF/  
} F?cK- .  
7rA;3?p)  
} ; n(Uyz`qE  
+RXoi2"-q@  
1}37Q&2  
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 "j-CZ\]U|  
好啦,现在才真正完美了。 _6Ha  
现在在picker里面就可以这么添加了: H-%v3d>3  
3F0 N^)@  
template < typename Right > .B yuN  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const C>~TI,5a3  
  { Tr|JYLwF  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); .o8t+X'G  
} Y~Ifj,\  
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。 dd["dBIZ '  
2(nlJ7R  
fatf*}eln  
`kr?j:g  
&?vgP!d&M  
十. bind P_dJZ((X  
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。 TKjFp%  
先来分析一下一段例子 yBRC*0+Vy  
rbQR,Nf2x  
8] ikygt"  
int foo( int x, int y) { return x - y;} Ha ]YJ}  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 H:G1BZjq  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 Q &t<Y^B  
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。 gJhiGYx  
我们来写个简单的。 [r-p]"R  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: '2O\_Uz  
对于函数对象类的版本: T)CP2U  
f-2c0Bi  
template < typename Func > b6M  
struct functor_trait ^t"'rD-I  
  { Kg$ Mx  
typedef typename Func::result_type result_type; ZB&6<uw  
} ; akT6^cP^  
对于无参数函数的版本: y==CT Y@  
Q,9oKg  
template < typename Ret > EzIGz[  
struct functor_trait < Ret ( * )() > =2 kG%9  
  { JLi|Td "1%  
typedef Ret result_type; = f i$}>\  
} ; @I*{f  
对于单参数函数的版本: ?s _5&j7  
N [yy M'C  
template < typename Ret, typename V1 > Rh |nP&6  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > R$Q.sE  
  { }{"fJ3] c^  
typedef Ret result_type; -gWZwW/lD  
} ; :lzrgsW  
对于双参数函数的版本: ~nPtlrQa#*  
MWL% Bz  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > rD>f|kA?L  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > X$pJ :M{F$  
  { +]50DxflA  
typedef Ret result_type; `p7=t)5k  
} ; 'ah[(F<*@e  
等等。。。 2|bn(QYz  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy F/A|(AH'  
H4JTGt1"  
template < typename Func > S+2(f> Z  
struct func_return ,1##p77.  
  { ,iq4Iw  
template < typename T > ym6K !i]q4  
  struct result_1 4g7)iL^#~  
  { 69 o 7EA  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; AFfAtu  
} ; l0hlM#  
A={UL  
template < typename T1, typename T2 > +H2-ZXr  
  struct result_2 4,0{7MLgK  
  { -S+zmo8  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; -Vhw^T1iV  
} ; 2T TdH)  
} ; :Lug7bUVD  
+t:0SRSt  
pO.2<  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 6Kb1~jY  
 0{ [,E.  
template < typename Func, typename aPicker > -B\HI*u  
class binder_1 R^e.s -  
  { PJ'E/C)i  
Func fn; ;]jNk'oa  
aPicker pk; F.v{-8GV  
public : ;xs"j-r/  
!7&5` q7  
template < typename T > @Pzu^  
  struct result_1 o7LuKRl   
  { .k \@zQ|Ta  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; f0aKlhEC  
} ; Dl8;$~  
.@Dxp]/B}  
template < typename T1, typename T2 > 8Dm%@*B^b  
  struct result_2 9]wN Bd  
  { [R7Y}k:9U  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; ")HFYqP>9  
} ; k,F6Tx  
oF GhNk  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} a+T.^koY  
}XM(:|8J,  
template < typename T > yq iq,=OvP  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const g^ i&gNDx  
  { \A6B,|@  
  return fn(pk(t)); 3K/MvNI>  
} yD6[\'%  
template < typename T1, typename T2 > 3fJc 9|  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const v+=BCyT  
  { ">j j  
  return fn(pk(t1, t2)); }sO&. ME  
} y e? 'Ze  
} ; eS mLf*\G  
([LSsZ]sj  
>q1L2',pK  
一目了然不是么? JNUt$h  
最后实现bind {9aE5kR  
c+nq] xOs'  
6,9>g0y'NG  
template < typename Func, typename aPicker > &;sP_ h  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) e?ly H  
  { 5K?IDt7A]  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); @qlK6tE`  
} &<U0ZvrsH  
2eol gXp  
2个以上参数的bind可以同理实现。 /U)D5ot<  
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。 t#pS{.I  
-rli(RR)|  
十一. phoenix W= qVc  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: ;^I*J:]  
'>ssqBnI  
for_each(v.begin(), v.end(),  J@Q7p}  
( P8)=Kbd  
do_ Nyj( 0W  
[ &_|#.  
  cout << _1 <<   " , " krvp&+uX  
] YCM]VDx4u1  
.while_( -- _1), }YNR"X9*)/  
cout << var( " \n " ) * 8_wYYH  
) zvH8^1yzG  
); os={PQRD  
04l!:Tp,  
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: |NC*7/}  
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 TS9|a{j3!  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 PFne+T!2F  
那么我们就照着这个思路来实现吧: d]6#m'U  
c+$*$|t=v`  
[t@Mn  
template < typename Cond, typename Actor > tL)t"  i  
class do_while j<@lX^  
  { T<p !5`B1  
Cond cd; [knN:{ l  
Actor act; /%TI??PGu  
public : &*G #H~\  
template < typename T > X_|J@5b7  
  struct result_1 Ksj -zR;  
  { 71gT.E  
  typedef int result_type; A}N?/{y)G  
} ; $#S&QHyEe  
P5nO78  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} SO(NVJh  
_EMwm&!  
template < typename T > p@5`& Em,  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ^, _w$H  
  { 4.=3M  
  do u\{ g(li-I  
    { X/2&!O  
  act(t); aV?@s4  
  } ^T$|J;I  
  while (cd(t)); /bi[ e9R  
  return   0 ; *q".-u!D[  
} `-l6S  
} ; 4V COKx  
ie\"$i.98H  
I}6\Sv=  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). R0vIbFwj  
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。 l q&wXi  
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。 L>%o[tS  
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。 !~&R"2/  
下面就是产生这个functor的类: )3w@]5j  
s6zNV4  
MLWM&cFG  
template < typename Actor > "a1n_>#Fb  
class do_while_actor JSW}*HR  
  { Nkl_Ho,  
Actor act; j|%HIF25  
public :  H77"  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} \\7ZWp\fN  
(B_\TdQ  
template < typename Cond > G *;a^]-  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; .!,z:l$Kh  
} ; Upd3-2kr&J  
 !@'6)/  
8C~]yd  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 `~;rblo;  
最后,是那个do_ ~-m"   
aKuSd3E@#  
<-S%kA8  
class do_while_invoker uVDa^+=  
  { fKeT~z{~  
public : BWuqo  
template < typename Actor > _DNHc*  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const WRDjh7~Efn  
  { #x3ujJ  
  return do_while_actor < Actor > (act); 5<j%EQN|D  
} `zXO_@C  
} do_; !0C^TCuG  
D{4YxR PX  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? eI:C{0p=  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 q^L<X)  
最后来说说怎么处理break和continue Gz[fG  
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。 oK%K}{`  
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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