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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda vJ{\67tK  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 \}2Wd`kD  
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, B%t^QbU#\  
2#&K3v  
(>jME  
|#sP1w'l]  
  class filler Vr^wesT\Hx  
  { N8vWwN[3  
public : 9UwDa`^  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} V- v Vb  
} ; 3Q#VD)  
$W2g2[+  
JrQN-e!  
这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决: s)N1@RBR  
e^FS/=  
x}roPhZ  
E*ic9Za8`h  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); 9-@w(kMu  
_S[H:b$?  
(u*]&yk  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 rd"]$_P8O  
I?PKc'b  
-py.Y Z  
z#\Z|OKU  
二. 战前分析 S38D cWIw  
首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。 z(m*]kpL"  
开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码 }C'z$i( y  
[W2p}4(  
1{~9:U Q  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); o+nU{  
  /* --------------------------------------------- */ s9Xeh"  
vector < int *> vp( 10 ); k/LV=e7  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); -0kwS4Hx2  
/* --------------------------------------------- */ w7 QIKsI0  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); @NVq .z  
/* --------------------------------------------- */ b2 ),J  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); $+mmqc8  
  /* --------------------------------------------- */ `)%eU~  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); 1S=I(n?E  
/* --------------------------------------------- */ n*;I2FV]  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); _#L IG2d  
A>PM'$"sT  
p5bH- km6  
YF;8il{p  
看了之后,我们可以思考一些问题: Ri,UHI4 W  
1._1, _2是什么? CEUR-LK0  
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。 W w8[d  
2._1 = 1是在做什么? N( /PJJ~  
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。 !Khsx  
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。 Pc$<Cv|vz  
:&a|8Wi[W  
A$oYw(m#  
三. 动工 +EpT)FJX  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: J#D!J8KP7  
U{;i864:}  
8IX6MfR}C  
mxWaX b  
template < typename T > UA/3lH}  
class assignment D8h~?phK  
  { r^@*Cir  
T value; [<%yUy  
public : weu'<C   
assignment( const T & v) : value(v) {} bT>^% H3  
template < typename T2 > CSD8?k]2  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } "ex? #qD&  
} ; GoFC!nx  
pa+ y(!G  
6 o+zhi;E  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 C!.6:Aj  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment G U!XD!!&  
+J^}"dG  
} FFW,x  
R sujKh/  
  class holder 7?A}q mv  
  { 3wr~P  
public : 8en85 pp8P  
template < typename T >  b'ew Od=  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const xF,J[Aj  
  { C ]#R7G  
  return assignment < T > (t); ];< [Cln%  
} E7*]t_p"  
} ; yEz2F3[ S  
`*~:n vU  
G? [#<W@+  
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: O|OPdD  
8gx^e./  
  static holder _1; <H 3}N!  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 :Ct} ||9/  
e0hT  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); bG5c~  
而不用手动写一个函数对象。 .t["kaA  
lI D5mg3 1  
\"f}Fx  
X/.|S57  
四. 问题分析 1 ltoLd\{  
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。 Gud!(5'  
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。 Cd (Ov5%  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 Nl(Aa5:!  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 c s hZR(b  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 l,d8% \  
ZkK +?:9  
五. 问题1:一致性 Ru sa &#[  
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?| ZLO _5#<  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 BgE]xm  
b?Vu9!  
struct holder Y@pa+~[{h3  
  { 7#<|``]zNf  
  // $x 2t0@  
  template < typename T > S#ven&  
T &   operator ()( const T & r) const !Hgq7vZG  
  { >Cf]uiR  
  return (T & )r; [y:6vC   
} OCX?U50am  
} ; $y`|zK|G-  
#_H=pNWe  
这样的话assignment也必须相应改动: nhy3E  
H{+U; 6b  
template < typename Left, typename Right > NcPzmW{#;g  
class assignment 9,F(f}(t  
  { q!FJP9x  
Left l; O[8Lp?  
Right r; :1A Ound  
public : v[~ U*#i  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} wlkS+$<  
template < typename T2 > m2 OP=z@)  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } Ot/Y?=j~  
} ; 7$w:~VZ  
ukZL  
同时,holder的operator=也需要改动: yyZjMnuD  
6vmkDL8{A8  
template < typename T > 8T1`TGSFC  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const L1aN"KGMF  
  { 6v.*%E*P  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); {9)LHX7dN  
} B\4SB  
@jjp\~  
好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。 wCkkfTO  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 &yYK%~}t[  
id*UTY Tg  
return l(rhs) = r; S__ o#nf`%  
在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。 'av OQj]`K  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: ";xG[ne$Be  
s=28.  
template < typename Tp > }-Zfl jj  
class constant_t ;}:"[B3$  
  {  EI+.Q  
  const Tp t; (?~F}u v  
public : cU*7E39  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} ogPxj KSI  
template < typename T > }z[ O_S,X  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const `< VoZ/v  
  { gBresHrlH  
  return t; _hXadLt  
} \24neD4cM@  
} ; *S ;v406  
& 8e~<  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 "ua/65cq9  
下面就可以修改holder的operator=了 D?9 =q  
%1e`R*I  
template < typename T > k:af  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const F!.@1Fi1  
  { om@` NW  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); -V<i4X<|,+  
} %*LdacjZ  
:y]l`Mo -  
同时也要修改assignment的operator() _{-GR-  
T0Y=g n  
template < typename T2 > 6 )Oe]{-  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } ZLBfQ+pM)  
现在代码看起来就很一致了。 A4'v Jk  
z07!i@ue~  
六. 问题2:链式操作 1{"e'[ L  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 CK.Z-_M  
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。 *}yW8i}36  
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。 e}aD <E G  
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。 #XNe4#  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct /I: d<A  
p2tB F98  
template < typename T > S[*e K Z  
struct result_1 ,TP^i 0  
  { nuXaZRH  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; Z\TH=UA  
} ; ~ / "aD  
{5_*tV<I  
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: 3+Xz5>"a  
KXYq|w  
template < typename T > 1G$kO90  
struct   ref }LQ&AIRN  
  { Qp%kX@Z'  
typedef T & reference; Z'!jZF~4p  
} ; hm?-QVRPV  
template < typename T > dH?;!sJ  
struct   ref < T &> yQ6{-:`)  
  { ~M,nCG^4  
typedef T & reference; CEZ*a 0}=  
} ; 5ahAp];  
pSay^9ZI  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: %xkqiI3Ff  
Nqewtn9n  
template < typename T > >.QD:_@:  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const Q!|. ,?V  
  { h dPK eqg7  
  return l(t) = r(t); sj Yg  
} Z}$.Tm  
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。 980[]&(  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 JrS/"QSA  
; #e-pkV  
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 Pg7W:L7  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: \S1WF ?<,  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 {.;MsE  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 &2#<6=}  
最后的布局是: Vg&` f  
                Add My Af~&Y+  
              /   \ W!V06.  
            Divide   5 BX2&tQSp  
            /   \ X62z>mM  
          _1     3 4|7L26,]5  
似乎一切都解决了?不。 {_KuztJGA  
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。 phEM1",4T  
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。 *+lnAxRa?  
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: )xlNj$(x5n  
u*}6)=+:  
template < typename Right > ,5H$Tm,6\S  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const J1yy6Wq3[  
Right & rt) const ^FF{71;  
  { Su6ZO'[)  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); V=QvwQlZ  
} boJQ3Xc  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 E}.cz\!.  
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。 ;m@>v?zE  
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。 X NnsMl  
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。 **dGK_^T0  
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。 Nbuaw[[iz  
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? h9&<-k  
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: 0XvMaQXQF  
a(BWV?A  
template < class Action > +!'6:F  
class picker : public Action Uw<Lt"ls.  
  { ZO W{rv]  
public : -GH#nF3G  
picker( const Action & act) : Action(act) {} Xl@nv9m  
  // all the operator overloaded "JbFbcj  
} ; :G$NQ* (z  
l{_>?]S5  
Picker<T>继承自T,唯一的作用就是给T添加上了各种操作符的重载函数。 g}L2\i688  
现在所有参与行动的functor都要套上一层picker, _1被声明为 picker<holder>, 并且holder中所重载的操作符除了operator()之外全部被移到了picker内。而picker中的操作符重载的返回的functor也必须套上一个picker: m -7^$  
K\,&wU  
template < typename Right > ex&&7$CXc  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const MoO jM&9  
  { NJLU +b yU  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); daY^{u3  
} %ktU 51o  
nu4GK}xI  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > IgR_p7['.  
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。 Op\l  
BY32)8SH  
template < typename T >   struct picker_maker ]e7D""  
  { +SZ#s :#SE  
typedef picker < constant_t < T >   > result; OKxPf]~4E  
} ; I`p44}D3  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > \[ +ZKj:  
  { 80c\O-{  
typedef picker < T > result; i!ejK6Q  
} ; r]kLe2r:B  
bmzs!fg_~R  
下面总的结构就有了: ~KHp~Xs`  
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。 onHUi]yYu{  
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。 WVf;uob{  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 @;JT }R H-  
至此链式操作完美实现。 3 3s.p'  
ZWh:&e(  
.'L@$]!G  
七. 问题3 6(<M.U_ft  
如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。 [ wr0TbtV  
Xp4pN{he  
template < typename T1, typename T2 > rq T@i(i  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const By:A9 s  
  { GriL< =?t  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); `cMa Fc-y/  
} ^A;v|U  
b"/P  
很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2: [;h@ q}  
qwiM .b5  
template < typename T1, typename T2 > _N.ZpKVu  
struct result_2 I>C;$Lp]  
  { 57%:0loW  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; L#m1!+J  
} ; [1G4he%  
,d&~#W]  
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? \;$j "i&  
这个差事就留给了holder自己。 +'y$XR~W{  
    drNfFx 2  
y*2:(nI  
template < int Order > 7z5AI!s_  
class holder; L&.9.Ll  
template <> 1g^N7YF  
class holder < 1 > )LKutN?tBy  
  { {[NBTT9&  
public : k 32 Jz.\B  
template < typename T > QEm6#y  
  struct result_1 wRi!eN?  
  { NIQNzq?a^  
  typedef T & result; P)7SK&]r;=  
} ; G# .z((Rj  
template < typename T1, typename T2 > g()YP  
  struct result_2 u01x}Ff~6  
  { H+;>>|+:~  
  typedef T1 & result; QUH USDT  
} ; kOs_]  
template < typename T > |9@?8\   
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const !QSL8v@c  
  { gY=nU,;  
  return (T & )r; L:}hZf{p*  
} tF O27z@  
template < typename T1, typename T2 > [yW0U:m  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const .Q>.|mu  
  { "6FZX~]s!  
  return (T1 & )r1; ?WKFDL'_0j  
} g-bHf]'  
} ; %8DU}}Rj  
,KdD owc  
template <> s%1O}X$c  
class holder < 2 > B#OnooJI  
  { >h(n8wTP  
public : :uSo 2d  
template < typename T > si.ZTG9m  
  struct result_1 ^yb3L1y  
  { AVF(YD<U  
  typedef T & result; &'TZU"_  
} ; J NPEyC  
template < typename T1, typename T2 > |Rd?s0u  
  struct result_2 O&RW[ml*3  
  { '=Nb`n3%  
  typedef T2 & result; |A0BYzlVc  
} ; FAX|.!US*p  
template < typename T > A,Wwt [Qw  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const  _zvCc%  
  { @n"7L2wY  
  return (T & )r; 3CL/9C>  
} O3/][\  
template < typename T1, typename T2 > HkVnTC  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const opU=49 b  
  { WK)hj{k  
  return (T2 & )r2; (~q.YJ'  
} zl^ %x1G  
} ; ?<)4_  
d,8L-pT$FM  
RtO3!dGT.  
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> >。 >'ev_eAk  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: iO 9.SF0:  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: CT1@J-np  
b+Sq[  
return l(i, j) = r(i, j); kl%%b"h'  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) h;cl+c|B  
Heh.CD)Q  
  return ( int & )i; !IF]P#  
  return ( int & )j; 17P5Dr&  
最后执行i = j; FnxPM`Zx  
可见,参数被正确的选择了。 P1C{G'cR  
7+ +Fak  
G5*"P!@6  
5|O~  
4PK/8^@7)>  
八. 中期总结 _E'F   
目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事: _|+}4 ap  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 kZ<0|b  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 4fauI%kc  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor }uP`=T!"8  
-&q@|h'  
cD.afy  
;QO3^P}  
*$e1Bv6 $  
X1* f#3cm#  
九. 简化 3bYP i^  
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。 &s6;2G&L$  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 b'q ru~i  
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: X* 4C?v  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 h4p<n&)F  
  +-*/&|^等 '3<T~t  
2. 返回引用。 Z9wKjxu+  
  =,各种复合赋值等 de=){.7Y  
3. 返回固定类型。 f/xQy}4+~E  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) i4T=4q  
4. 原样返回。 n( RQre  
  operator, `PY=B$?{4  
5. 返回解引用的类型。 FEY_(70  
  operator*(单目) [=<vapZt  
6. 返回地址。 TOT#l6yqdd  
  operator&(单目) M( w'TE@  
7. 下表访问返回类型。 O06 2c)vIY  
  operator[] /U$5'BoS  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 ,3XlX(P  
  operator<<和operator>> 21k,{FB'?  
=/5^/vwgY  
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。 hY5GNYDh  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: i~3\jD=<  
^4/   
template < typename Left > *kY JwO^  
struct value_return TWSqn'<E  
  { cMs8D  
template < typename T > ygK@\JHn  
  struct result_1 3vXa#f>P<  
  { kB` @M>[  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; o|G'vMph  
} ; $^:s)Yv  
Qm_IU!b  
template < typename T1, typename T2 > WOg pDs  
  struct result_2 2dsXG$-W2  
  { =jEVHIYt  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; knn9s0'Q  
} ; nsL"'iQ  
} ; b>h L*9  
gmqA 5W~y  
&]"Z x0t5%  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait _C@A>]GT  
Qli#=0{`  
下面我们来剥离functor中的operator() XX7zm_>+  
首先operator里面的代码全是下面的形式: C'~E q3  
lVv'_9yg  
return l(t) op r(t) YsO3( HS  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) qnb#~=x^  
return op l(t) .oS[ DTn5S  
return op l(t1, t2) hbdB67,  
return l(t) op Mfn^v:Q#  
return l(t1, t2) op VUon>XQ G  
return l(t)[r(t)] >,x&L[3  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] dVMduo  
R]&lVXyH  
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: 1%$t;R  
单目: return f(l(t), r(t)); enGZb&  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); `]`S"W7&  
双目: return f(l(t)); 0"}=A,o(w  
return f(l(t1, t2)); iNs@8<=$T  
下面就是f的实现,以operator/为例 f AY(ro9Q(  
L\hid /NL  
struct meta_divide $D='NzE/  
  { i>7]9gBm1q  
template < typename T1, typename T2 > )3f<0C>  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) %Rt 5$+dNT  
  { Nwj M=GG  
  return t1 / t2; u4tv= +jh  
} Tn"@u&P *  
} ; {%_D> y  
\9fJ)*-  
这个工作可以让宏来做: qZdA%  
<(t{C8>g%  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ shD4";8*@  
template < typename T1, typename T2 > \ : q>)c]  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; Quwq_.DU  
以后可以直接用 \JC_"gqt  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) 2 g~W})e  
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 75pn1*"gQ  
(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。。。) 4/V;g%0uN;  
'l<Oj&E  
:-_"[:t 5Z  
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 -_xTs(;|8  
]SAGh|+xl  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > Q4Nut  
class unary_op : public Rettype !LQzf(s;  
  { Ei<m/v  
    Left l; l,6' S8=  
public :  1p K(tm  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} 4k9$' k  
p"7]zq]'  
template < typename T > O=vD6@QI  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 6i;q=N$'  
      { t7yvd7  
      return FuncType::execute(l(t)); Py?e+[cN  
    } |{ =Jp<} s  
I s|_  
    template < typename T1, typename T2 > ~z^49Ys:  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ;?q-]J?  
      { @Gw.U>"!C  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); ]XcWGQv~  
    } a ]:xsJ~  
} ; ?\I@w4  
 @EURp  
Y[|9 +T  
同样还可以申明一个binary_op ahdwoB   
2%v6h  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > p' 6h9/  
class binary_op : public Rettype t%%zuqF`  
  { 6-~ZOMlV  
    Left l; G)?j(El  
Right r; <00nu'Ex1v  
public : \x<,Ma=D  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} QL @SE@"  
&lID6{79Z  
template < typename T > 1h|qxYO  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const Pc`)D:/}R  
      { p(-EtxP  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); *Kpw@4G   
    } *ZV3]ig2$  
.AQTUd(_  
    template < typename T1, typename T2 > vT MCZ+^g  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const OLWn0  
      { S(Z\h_m(  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); k%8kt4\wn6  
    } M;W&#Fz%  
} ; 03A QB;.  
3s?ZyQy  
KYyoN  
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 Q@|"xKa  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 O 3?^P"C  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) Rqbz3h~  
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。 [?=DPE%  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! XZQ-Ig18  
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。。。 m^zD']  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 wz@[rMf  
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) ,gW$m~\  
下面是修改过的unary_op '"XVe+.O  
P9R-41!  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > |z8_]o+|r1  
class unary_op C8do8$  
  { ^$mCF%e8H  
Left l; 4`'Rm/)  
  dKP| TRd  
public : 4uH} SG[  
RameaFX8  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} Unansk  
$m-C6xC/  
template < typename T > C8i4z  
  struct result_1 \),zDO+  
  { V)4?y9xZv  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; ADM!4L(s4}  
} ; P8H2v_)X&  
SmRFxqtN  
template < typename T1, typename T2 > unRFcjEa  
  struct result_2 J7`;l6+Gb  
  { gK"(;Jih$  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; G^z>2P  
} ; ,Y#f0  
UV</Nx)3  
template < typename T1, typename T2 > *3h_'3yo@  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const s0CDp"uJY  
  { 6mIeV0Q'  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); ONZ(0H{ 1$  
} ~]Av$S  
_,v>P2)  
template < typename T > QxuU3#l  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const \F\xZ.r  
  { Gm> =s  
  return OpClass::execute(lt(t)); I~E&::,  
} |Om9(xT  
D><^7nr%  
} ; rWqr-"0S.  
Z#l6BXK  
.Iz JJp  
该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug (LMT'   
好啦,现在才真正完美了。 4N1)+ W8k*  
现在在picker里面就可以这么添加了:  ;5  
:T>OJ"p  
template < typename Right > i7rk%q  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const n<@C'\j@  
  { 5Vdy:l  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); 3[?;s}61  
} O2f-{jnTz,  
有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。 @7;}6,)  
h`eHoKJ#w  
h Fan$W$  
'*Tt$0#o  
ynf!1!4  
十. bind &OkPO|  
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。 _PQk<QZ  
先来分析一下一段例子 <]_[o:nOP  
^rO!-  
h Z/p'  
int foo( int x, int y) { return x - y;} 7AqbfLO  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 z5D*UOy5M  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 $"}[\>e*{  
可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。 _ /Eg_dQ~@  
我们来写个简单的。 kY9$ M8b  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: x8C *  
对于函数对象类的版本: 3hEbM'L  
>wFn|7\)s>  
template < typename Func > ah(k!0PV  
struct functor_trait d DAl n+  
  { DeeV;?:  
typedef typename Func::result_type result_type; epG =)gd=8  
} ; 16nU`TN  
对于无参数函数的版本: D'^%Q_;u  
b.8T<@a  
template < typename Ret > YY$Z-u(  
struct functor_trait < Ret ( * )() > O%aHQL%Sz  
  { h2= wC.  
typedef Ret result_type;  [@3.dd  
} ; b`Jsu!?{  
对于单参数函数的版本: W59xe&l  
:QHh;TIG=<  
template < typename Ret, typename V1 > p;D {?H/  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > OB^j b8  
  { E8wkqZN  
typedef Ret result_type; L$"pk{'  
} ; a] 6d hQ`  
对于双参数函数的版本: >svx 8CT  
1zCgPiAem  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > !9.\A:G  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > YUyYVi7clq  
  { A6E~GJa  
typedef Ret result_type; -D1 A  
} ; JL<<EPC  
等等。。。 F7]8*[u  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy v-"nyy-&Z  
!kH 1|  
template < typename Func > 0,8RA_Ca}  
struct func_return C~nL3w  
  { 3{Zd<JYg4-  
template < typename T > ZsYY)<n  
  struct result_1 l&m Y}k  
  { v0bP|h[t  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; HV]u9nrt#  
} ; u?>8`]r  
}D3hP|.X  
template < typename T1, typename T2 > ; 3sjTqD  
  struct result_2 FF|M7/[~  
  { [o7Qr?RN  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; =+[` 9  
} ; F[)tg#}@G  
} ; g&8-X?^Q  
i'1 MZ%.  
t8.3  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 hx4c`fOs  
X+N8r^&  
template < typename Func, typename aPicker > Im]6-#(9\|  
class binder_1 @~&^1%37)  
  { gkca{BJ   
Func fn; qagR?)N)u  
aPicker pk; ]mC5Z6,1s  
public : >McEuoZx9  
5dbj{r)s6i  
template < typename T > ov >5+"q)  
  struct result_1 K*p3#iB  
  { 3BF3$_u)o  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; C AN1~  
} ; _~}2@&*G"  
J: I@kM  
template < typename T1, typename T2 > h}DKFrHW;-  
  struct result_2 S&D8Rao5  
  { N&|,!Cu  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; gr# |ZK.`  
} ; {M\n  
;0uiO.  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} 8kE3\#);\  
.S* sGauM  
template < typename T > jw0wR\1  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const PY&mLux%  
  { m3&b)O7  
  return fn(pk(t)); ,"YTG*ky  
} 9kbczL^Y  
template < typename T1, typename T2 > 6fC Hd10!  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const M 5`hMfg  
  { Oq)7XL4  
  return fn(pk(t1, t2)); C\^,+)Y\~  
} WSGho(\  
} ; k<NxI\s8]  
M)H*$!x}>  
7" )~JBH  
一目了然不是么? {A)9ePgv!  
最后实现bind tX,x%(  
fX>y^s?y  
ToD_9i }6  
template < typename Func, typename aPicker > D.ySnYzh  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) _N0N #L4M  
  { Yvu?M8aK!  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); ,/!^ZS*  
} #u +~ ^M  
rFp>A`TJ  
2个以上参数的bind可以同理实现。 ?0qP6'nWx  
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:('^\6o  
. lNf.x#u  
十一. phoenix EG3u)}vI  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: Dt iM}=:  
0]^gT'  
for_each(v.begin(), v.end(), o%0To{MAF-  
( iO2jT+i  
do_ wrsr U  
[ %J1oz3n  
  cout << _1 <<   " , " Jje!*?&8X  
] W! J@30  
.while_( -- _1), k~, k@mR  
cout << var( " \n " ) ,ne3uPRu7~  
) O%px>rdkY  
); ud"Kko Rt  
=1<v1s|)q  
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: wxT( ktE  
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 QV4FA&f&  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 ;82?ACCP  
那么我们就照着这个思路来实现吧: 0sB[]E|7[s  
a|4Q6Ycu  
'rA(+-.M;  
template < typename Cond, typename Actor > Iyb_5 UmpF  
class do_while tJ&tNSjTi  
  { qVjMflVoay  
Cond cd; h 9}x6t,  
Actor act; Y%>u.HzL  
public : IaU%L6Q]  
template < typename T > & x_ #zN]  
  struct result_1 Eh$1p iJG  
  { BO%'/2eV  
  typedef int result_type; hML-zZ   
} ; 0Q)YZ2  
k|U2Mp  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} H6U 5-  
yhs:.h  
template < typename T > v-/vj/4>  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 8pZOgh  
  {  'S:$4j  
  do v *`M3jb  
    { 2waPNb|  
  act(t); dcyHp>\)|  
  } %.onO0})  
  while (cd(t)); 7+qKA1t^  
  return   0 ; qwO@>wQ}~  
} N,3iSH=cN[  
} ; cv7:5P  
fPPmUM^C9  
T''<yS  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). NB+/S;`  
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。 m(0X_& &?z  
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。 !Lw]aHb  
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。 .8T0OQ4  
下面就是产生这个functor的类: NCl@C$W9q  
d`~~Ww1  
5}c8v2R:B  
template < typename Actor > bvZ:5M  
class do_while_actor  G8!|Lo  
  { E%W w)P  
Actor act; &~2I Fp  
public : 0=K8 nxdx  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} TPak,h(1  
ww #kc!'  
template < typename Cond > C\B4Uu6q  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; j-.Y!$a%6  
} ; |q z%6w=  
f8`dJ5i  
n9n)eI)R  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 p@[ fZj  
最后,是那个do_ ZY@ntV?  
P(/eVD#v  
J0oeCb  
class do_while_invoker +-,iC6kK  
  { Vjw u:M  
public : euVj,m  
template < typename Actor > -3guuT3x\  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const mCG&=Fx  
  { $L?KNXHAF!  
  return do_while_actor < Actor > (act); d325Cw?  
} vm'ZA7f6  
} do_; CPMGsW^  
'4Fwh]Ee  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? 9y<h.T  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 -4zV yW S<  
最后来说说怎么处理break和continue L"n)fe$  
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。 " 0m4&K(3,  
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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