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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda p~v2XdR  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 g~bf!  
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, ux" D ]P  
yfRUTG  
P wt ?9I  
FZe N,  
  class filler LAu+{'O\  
  { 0KWy?6 X  
public : ;EE{ ~  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} S,d ngb{  
} ; jQH5$  
=B3!jir  
FFD*e-i  
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: ,qBnqi[  
j SUAU}u!M  
PHe~{"|d?  
o O{|C&A  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); )<H 91:.  
's56L,^:  
H|UV+Q0,  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 te!]9rR  
,6cbD  
J pCZq #  
` $QzTv   
二. 战前分析 ~/]\iOL  
首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。 6T} CPDRq  
开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码 9.MGH2^ L?  
Y_|K,T6Zj@  
c(_oK ?  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); os "[Iji  
  /* --------------------------------------------- */ mcP{-oJ0W  
vector < int *> vp( 10 ); : . FfE  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); #J<`p  
/* --------------------------------------------- */ 8CN7+V  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); V29S*  
/* --------------------------------------------- */ eNlF2M  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); J*^,l`C/  
  /* --------------------------------------------- */ 4N%2w(,+8  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); Z!s>AgH9u  
/* --------------------------------------------- */ w|hyU4- ^  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); rH#c:BwSm  
0k] ju  
h M1&A  
mZ& \3m=  
看了之后,我们可以思考一些问题: @wAr[.lZ  
1._1, _2是什么? /ut~jf`  
显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。 UG^?a  
2._1 = 1是在做什么? *x# &[>  
既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。 /pSUn"3  
Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。 /v|68x6  
ba:mO$  
H( DVVHx  
三. 动工 r['=a/.C  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: F] dd>#  
?Uy*6YS  
dl3LDB  
/!&b'7y  
template < typename T > c?V*X-   
class assignment 99+/W*C  
  { R; Gl{  
T value; `|ck5DZT5L  
public : 6S+K*/w  
assignment( const T & v) : value(v) {} oE|u;o  
template < typename T2 > X'3`Q S:!  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } J*6n6  
} ; 2gC&R1 H  
R>YMGUH~w  
f@xfb ie !  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 JK^B+.  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment Y/eN)  
)2<B$p  
]%Q]C 8[C  
>w]k3MC  
  class holder w7*b}D@65\  
  { I W] 841  
public : ~gLEhtW  
template < typename T > }TAGr 0  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const )2^/?jK  
  { 8ZDqqz^C0  
  return assignment < T > (t); 0u&?Zy9&  
} 6GrMcI@hS  
} ; }:c,S O!  
G~iYF(:&  
q3pN/f;kr,  
由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上: r* /XB0  
p#8LQP~0$  
  static holder _1; P20]>Hg  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 0F0(]7g^  
AN:RY/ %Wo  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); <DlanczziF  
而不用手动写一个函数对象。 ]rX?n  
}9+1<mT9a/  
dnWt\>6& 2  
i&s=!`  
四. 问题分析 g$^qQs)^N  
虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。 v BeU  
1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。 >-@{vyoOy  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 % OfDTs  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 b]qfcV  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 />2$ XwP  
tx&U"]  
五. 问题1:一致性 ` S~@FX  
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?| j}?ZsnqV  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 PuoJw~^h  
.T$9Q Ar5  
struct holder !y2h`ZAZ  
  { YQ8x6AJ  
  // (!&O4C5  
  template < typename T > XX5(/#  
T &   operator ()( const T & r) const YT%SCaU  
  { \$\(9!=  
  return (T & )r; <+1w'-  
} ZD] '$  
} ; q$2taG}  
!L.z4n,n+  
这样的话assignment也必须相应改动: H1ui#5n2  
ht cO ~b  
template < typename Left, typename Right > F]&J%i F[  
class assignment &#b>AAx$2Y  
  { ZWe$(?  
Left l; -_f0AfU/a  
Right r; #uw*8&%0  
public : /$4?.qtu  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} =smY/q^3  
template < typename T2 > aFc'_FrQ  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } D~`YRbv  
} ; 6;c{~$s~[  
}d*sWSPu(  
同时,holder的operator=也需要改动: *[5#g3  
zB7dCw  
template < typename T > xg1r 3  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const ve]95w9J  
  { =<W[dV=W  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); u'n%BVt   
} xXh]z |  
Bma|!p{  
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。 4hr+GO@o(  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 g8 *|" {  
`3s-%>  
return l(rhs) = r; *x` l1o  
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。 C5z  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: m?CjYqvf  
$MEbePxe  
template < typename Tp > ^@w1Z{:  
class constant_t _ ~$0cj<  
  { =ir;m  
  const Tp t; E2/U']R  
public : s#Y7*?Sm  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} CvSG!l.6f<  
template < typename T > "dU#j,B2  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const 8o5^H>  
  { c+M@{EbuN  
  return t; l|QFNW[i  
} z+B  
} ; G,* uj0g  
R =c  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 qhGhUyNX  
下面就可以修改holder的operator=了 =]k_Oq-1h  
ba1QFzN  
template < typename T > x,*t/nzR  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const .4)P=*  
  { 2"K~:Tm#w  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); !g:G{b  
} O6 J<Lqgh  
(c7{dYV  
同时也要修改assignment的operator() 8l,hP.  
[GT1,(}. Z  
template < typename T2 > p2?+[d  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } zi 14]FWo  
现在代码看起来就很一致了。 uUB%I 8  
83(P_Y:  
六. 问题2:链式操作 !8M'ms>s=  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 'WgwLE_  
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。  o|im  
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。 *iN]#)3>  
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。 t/BiZo|zl  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct <iqyDPj  
 -~aEqj#?  
template < typename T > juZ3""  
struct result_1 ~PvzUT-^  
  { `d;izQ1_=  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; .B n2;nO  
} ; EqU[mqeF  
$1 \!Oe[i  
那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为: .F|WQ7Mu  
;lt;]7  
template < typename T > j[eEyCW[)  
struct   ref Mo=-P2)>lt  
  { srA~gzF  
typedef T & reference; B{KD  ]  
} ; fYPU'"hzG  
template < typename T > 2|o$eq3t  
struct   ref < T &> vw 2@}#\:  
  { 6%y: hLT  
typedef T & reference; by[(9+/z$  
} ; k/Ro74f=  
wd0ACF  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: WSwmX3rn  
Vjd =F.V+  
template < typename T > '.<"jZ  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const m$: a|'mS  
  { ~q>ilnL"h  
  return l(t) = r(t); ?P]md9$(+e  
} 1mM52q.R4  
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。 |B.d7@{mM  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 #8|NZ6x,  
eci\Q,   
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 &Wk<F3qN  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: *(IO<KAg8  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 " <AljgF  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 FeMu`|2  
最后的布局是: A*i_- ;W)  
                Add ( #Aq*2Z.  
              /   \ ;OyM~T gI  
            Divide   5 sva$@y7b  
            /   \ ti% e.p0[  
          _1     3 Uij$ eBN  
似乎一切都解决了?不。 K`<P^XJr  
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。 GUX X|W[6  
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。 xFnMXh t  
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: F,:VL*.5kJ  
sl 5wX  
template < typename Right > +w5?{J  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const nQ6'yd"  
Right & rt) const }@4*0_g"Aw  
  { ?[">%^  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); 5gEK$7Vp  
} vX%gcs/@  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 ZQ/5]]}3y  
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。 $!@f{9+  
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。 7 #N @B  
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。 c6|&?}F  
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。 jL1UPN  
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? \O~P !`  
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: B~rK3BS  
G_]mNh  
template < class Action > p(>'4#|qy  
class picker : public Action 2S/7f:  
  { ZC-N4ESr  
public : F6/bq/s  
picker( const Action & act) : Action(act) {} N h%8;  
  // all the operator overloaded v~3q4P  
} ; NKrk*I"G  
j!rz@Y3  
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。 )-oNy-YL  
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: Sm5"Q  
ZAwl,N){  
template < typename Right > w@We,FUJN  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const j!dklQh0  
  { Rz]bCiD3 B  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); -9EbU7>!  
} m|[ Hhw=f  
UHWun I S  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > d8po`J#nb  
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。 ZW"J]"A  
NKws;/u  
template < typename T >   struct picker_maker ImVe 71mh  
  { ^;d;b<  
typedef picker < constant_t < T >   > result; |99eDgK,  
} ; M\3!elp2z  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > G1|:b-C  
  { 8iRQPV-"_  
typedef picker < T > result; .v{ty  
} ; u9Ro=#xt  
_QY "#  
下面总的结构就有了: +W`~bX+  
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。 pppbn]%Ob  
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。 ]g :ZokU  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 uwJkqlUOz  
至此链式操作完美实现。 s~CA @  
3L|k3 `I4  
*h1@eJHMz  
七. 问题3 E J1:N*BA  
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。 *KAuyJr  
L<n_}ucA  
template < typename T1, typename T2 > |Z;Av%%  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const dhbJ1/z^  
  { ux=@"!PJ  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); S{ !hpq~o  
} :gXj( $  
R.@GLx_zpQ  
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: hS  Sq=(S  
w]}v m-  
template < typename T1, typename T2 > .1;?#t]ZV  
struct result_2 9z#IdY$a  
  { 0Sk{P>A  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; Sl1N V  
} ; _>.%X45xi  
cQjJ9o7  
显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢? 23PSv8;EM  
这个差事就留给了holder自己。 _" n4SXhq  
    |Cm}%sgR\0  
4p]Y`];U  
template < int Order > %{Gqhb=u\  
class holder; 5"+* c@L  
template <> i~4Kek6,I  
class holder < 1 > S1."2AxO  
  { !?96P|G  
public : @47TDCr  
template < typename T > HhO$`YZ%>  
  struct result_1 x =k$^V~  
  { Dqki}k~{  
  typedef T & result; QnqX/vnR  
} ; ,=FYf|Z  
template < typename T1, typename T2 > Z6I!4K  
  struct result_2 H={,zZ11{  
  { -{?Rq'H  
  typedef T1 & result; _v\QuI6  
} ; +x1sV*S  
template < typename T > I('l )^m%  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const ]TQjk{X<  
  { pw,.*N3P  
  return (T & )r; (/^&3xs9  
}  F#hM S<  
template < typename T1, typename T2 > m~v Ie c  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const  EpiagCS  
  { xnArYm  
  return (T1 & )r1; /cg!Ap5  
} xucV$[f  
} ; 5HB4B <2  
`JC!uc  
template <> OA8pao~H  
class holder < 2 > wG B'c's*  
  { +CACs7tV  
public : ,i}"e(f  
template < typename T > Y9Pb  
  struct result_1 !vU[V,~  
  { |D\ ukml  
  typedef T & result; ,?}TSJKC  
} ; :c\NBKHv*  
template < typename T1, typename T2 > ',.Xn`c  
  struct result_2 ."2V:;;  
  { .]" o-(gB  
  typedef T2 & result; )}EwEM  
} ; 87-oR}/r  
template < typename T > N7[~Y2i  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const &CS=*)>$  
  { \"Np'$4eu  
  return (T & )r; P?I"y,_ p  
} XjV7Ew^7  
template < typename T1, typename T2 > - na]P3 s  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const f~53:;L/  
  { ALG +  
  return (T2 & )r2; }"szL=s  
} ,HkJ.6KF  
} ; 35ng_,t $  
</fzBaTo  
V3UEuA  
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> >。 n4ISHxM  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: m~}nM|m%  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: }5A?WH_  
bv+PbK]iO  
return l(i, j) = r(i, j); n9#@ e}r  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) [P<oyd@#  
4"GY0) Q  
  return ( int & )i; -1@kt<Es  
  return ( int & )j; =lzjMRX(?  
最后执行i = j; 'rSM6j  
可见,参数被正确的选择了。 F:n7yey  
3o1j l2n  
!$O +M#  
"Aynt_a.  
m$U2|5un&  
八. 中期总结 y+c+/L8  
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: F: \CDM=lS  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 S-im o  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 7{p,<Uz<"U  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor |d{4_o90  
Eg ;r]?|6  
(*#S%4(YX  
NpSS/rd $  
d !>PqPo  
.(! $j-B  
九. 简化 ZM\Z2L]n  
很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。 /: B!hvpw  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 %kF6y_h`  
首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种: %/4ChKf!VR  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 o_{-X 1w  
  +-*/&|^等 b8Y-!] F  
2. 返回引用。 BYRf MtT@+  
  =,各种复合赋值等 Z[ys>\_To  
3. 返回固定类型。 }LOAT$]XI  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) y<kW2<?  
4. 原样返回。 oh|Q&R  
  operator, 'v?Z~"w=  
5. 返回解引用的类型。 tX)^$3A  
  operator*(单目) >]FRHJo_  
6. 返回地址。 Y\s@'UoVN  
  operator&(单目) <&B)i\j8=b  
7. 下表访问返回类型。 G/b $cO}  
  operator[] Uh{|@D  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 '?4B0=  
  operator<<和operator>> "HlT-0F  
1a`dB ~>  
OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。 rxt)l  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: ?nE<Aig  
uq'T:d  
template < typename Left > A3MVNz$wo"  
struct value_return 86oa>#opU  
  { ?m0|>[j  
template < typename T > SIVzc Hm  
  struct result_1 b0t/~]9G  
  { Z!DGCw  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; ).5$c0`U&  
} ; |pA3ZWm  
z]K:Amp;Z  
template < typename T1, typename T2 > |BN^5m qP6  
  struct result_2 p4[cPt~C  
  { Kx7s d i  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; 2{(_{9<>z  
} ; ]U82A**n  
} ; wMr*D['" #  
ve<D[jQsk  
rjz$~(&m6  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait :A"GO c,  
4;=+qb  
下面我们来剥离functor中的operator() 741Sd8  
首先operator里面的代码全是下面的形式: *6<<6f`(  
,Tjc\;~%  
return l(t) op r(t) _ ZMoPEW  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) Q3T@=z2j%  
return op l(t) g{RVxGE7  
return op l(t1, t2) VBo=*gn,$  
return l(t) op C8ek{o)%W  
return l(t1, t2) op Dg W*Br8<  
return l(t)[r(t)] Y'H|Tk^`  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] d#NG]V/   
G*^4+^Vz?  
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: GUSEbIz):  
单目: return f(l(t), r(t)); )H8Rfn?  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); Dn~c  
双目: return f(l(t)); yH/m@#  
return f(l(t1, t2)); jnho *,X  
下面就是f的实现,以operator/为例 R.^ Y'TLyc  
dg-nv]7  
struct meta_divide b@`h]]~:  
  { `|(S]xPHM  
template < typename T1, typename T2 > ^Y,nv,gYn  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) }hRw{#*8  
  { ozB2L\D7  
  return t1 / t2; 9vZ:oO  
} =# 0f4z  
} ; F=EG#<@u  
juIi-*R!  
这个工作可以让宏来做: hh#p=Y(f  
9X/]O<i,Es  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ Kjzo>fIC{  
template < typename T1, typename T2 > \ PUcxlD/a}  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; FLUvFD  
以后可以直接用 ~xCv_u^=  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) v(=?@ tF}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 zo83>bt  
(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。。。) {#y~ Qk;T  
x18(}4  
XtCG.3(LY  
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 _xY dnTEl  
}ff+RGxLIG  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > A1g.ww:  
class unary_op : public Rettype Nk2n&(~$  
  { [] cF*en  
    Left l; _3%eIyk4T  
public : uHeKttR-  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} SFJ"(ey$  
[8jIu&tJf  
template < typename T > AdD,94/  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const J~}sQ{ 0  
      { ANWfRtiU#  
      return FuncType::execute(l(t)); z>]P_E~`}  
    } nEHmiG  
y~Z7sx0  
    template < typename T1, typename T2 > R`KlG/Tk  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ` {/"?s|  
      { qBF6LhR  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); i+90##4<?  
    }  Z2a~1BL  
} ; cXw8#M!  
Lo,uH`qU  
{^":^N)  
同样还可以申明一个binary_op {'cm;V+  
>)^Q p-  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > cS#yfN,  
class binary_op : public Rettype T {:8,CiW  
  { U'@#n2p:k  
    Left l; +N}yqgE  
Right r; 8Wba Hw_  
public : Uz =OTM  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} \r1nMw3&  
LIE5of  
template < typename T > ;vG%[f`K  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 7y4jk  
      { \&/V p`  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); X6<Ds'I  
    } l#IN)">1  
Zz?)k])F  
    template < typename T1, typename T2 >  SwE bVwB  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const [[#zB-|  
      { m`BE{%  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); gz#2}  
    } XFSHl[uS1  
} ; +I3j 2u8L  
(T!#7  
nT :n>ja  
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 W#&BU-|2  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 X'{ o/U.  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) smKp3_r  
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。 DGbEQiX$\  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! _9yW; i-  
如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。 2q4-9vu  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 >N~orSw%  
这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan) s~06%QEG  
下面是修改过的unary_op `{%ImXQF  
&G!~@\tMg  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > BD- c<K"  
class unary_op Dy&{PeE!  
  { 5[LDG/{Tys  
Left l; BdB9M8fM  
  LNcoTdv}k  
public : =%SH2kb  
+,]_TxL|C  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} vM?,#:5  
<ivq}(%72  
template < typename T > v]\T&w%9  
  struct result_1 ioBYxbY`  
  { ^+w1:C5  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; v:"Y  
} ; ivg W[]  
3aw-fuuIb  
template < typename T1, typename T2 > 9^7z"*@#  
  struct result_2 4k!>JQor  
  { WC Y5F  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; T 9FGuit9  
} ; 2y IDyo  
<Uu[nUJ  
template < typename T1, typename T2 > r:M0# 2   
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const RR2M+vQ  
  { JmC2buO  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); dDA,Ps  
} ]?T,J+S  
rgo!t028^  
template < typename T > 5/R ~<z  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const O03F@v  
  { >9y!M'V  
  return OpClass::execute(lt(t)); 1HLU &  
} H#M;TjR  
0a9[}g1=#  
} ; l{QlJ>%~{;  
BCO (,k  
m2HO .ljc  
该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug OaKr_m  
好啦,现在才真正完美了。 tkQrxa|  
现在在picker里面就可以这么添加了: !yvw5As%  
W/VE B3P>Z  
template < typename Right > 1:RK~_E  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const tr58J% Mu  
  { m=TZfa^r  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); F$ckW'V  
} NtmmPJ|5  
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。 qOAP_\@T  
=QIu3%&  
>`^;h]Q  
?69E_E  
]@m`bs_6  
十. bind #\ECQF  
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。 7Y)i>[u3  
先来分析一下一段例子 V/xjI<,  
0+K<;5"63d  
`a[ V_4wO  
int foo( int x, int y) { return x - y;} j )wrF@W  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 7[0<,O6Q  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 ?w&?P}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。 dkW7k^g  
我们来写个简单的。 pgW^hj\  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: (Vn3g ra  
对于函数对象类的版本: |tC=  j.  
QRx9;!~b}  
template < typename Func > 3vkzN  
struct functor_trait fymmA faR  
  {  c& $[a%s  
typedef typename Func::result_type result_type; mKoDy`s  
} ; ['Qh#^p  
对于无参数函数的版本: If8Lt}-  
]z]=?;ty%  
template < typename Ret > /z(d!0_q|v  
struct functor_trait < Ret ( * )() > Jpy~5kS  
  { pq%inSY  
typedef Ret result_type; ol~ tfS  
} ; Y-,S_59  
对于单参数函数的版本: :QF`Orb!^  
KpIY>k  
template < typename Ret, typename V1 > fm$Qd^E|e  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > !^EA}N.u  
  { N'PK4:  
typedef Ret result_type; ~Lq`a@]A  
} ; %.wx]:o  
对于双参数函数的版本: )LNKJe+  
P`S'F_IN  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > l3y}nh+ 8  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > P~V ^Efz{  
  { 7%&e4'SZO  
typedef Ret result_type; Od~ e*gA8  
} ; *q;83\  
等等。。。 WR u/7$8  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy D&=+PAX  
nm)/BK  
template < typename Func > JEK_W<BD  
struct func_return <<V"4 C2  
  { '3~m},0  
template < typename T > =>JA; ft  
  struct result_1 \9~Q+~@{G  
  { e(FT4KD~  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; >p`i6_P0P/  
} ; \=$G94%  
aiZZz1C   
template < typename T1, typename T2 > 7V5kYYR^F  
  struct result_2 n'?]_z<  
  { #GfM^sK  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; 4hYK$!"r  
} ; o}D }Q"=A  
} ; 4;(W0RQa  
CtUAbR  
9?^0pR p  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 ]AZCf`7/?  
~jzT;9:  
template < typename Func, typename aPicker > p@h<u!rL8  
class binder_1 @LY[kt6o  
  { [q/eRIS_  
Func fn; f(\S +4  
aPicker pk; C+_UI x]A  
public : ?0-3J )kW  
)TBm?VMe  
template < typename T > I,"q:QS+  
  struct result_1 ] VEc9?  
  { 4q?R3 \e;  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; ?kRx;S+  
} ; tOZ-]>U  
P)~olrf  
template < typename T1, typename T2 > sn Ou  
  struct result_2 O&#>i]*V  
  { YRv}w3yQ  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; QWWI  
} ; crx%;R   
|QQ(1#d  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} jthyZZ   
V2:S 9vO'  
template < typename T > 4^9qs%&  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const s=1k9   
  { "Y"`'U=v  
  return fn(pk(t)); uz:r'+v  
} x7i,jMR  
template < typename T1, typename T2 > :.f( }sCS  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ezhfKt]j  
  { di ]CYLf  
  return fn(pk(t1, t2)); b(adM3MP  
} L-m' #  
} ; k4en/&  
7\H_9o0$  
vg1E@rH|}  
一目了然不是么? k4!p))ql  
最后实现bind WpMm%G~'4t  
'5A&c(  
_bv9/#tR  
template < typename Func, typename aPicker > z uo:yaO  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) KI].T+I  
  { !Q}Bz*Y  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); 3ly ]DTbz  
} >u|4490<0  
Gz--C(  
2个以上参数的bind可以同理实现。 {cjp8W8hS  
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。 ?B`c <H"  
.3wx}!:*|  
十一. phoenix Ci[Ja#p7$h  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: ! GtF%V  
-I z,vd  
for_each(v.begin(), v.end(), TxKNDu  
( *ozXilO  
do_ ;Y`8Ee4vH  
[ !u/c'ZLZ>  
  cout << _1 <<   " , " i-4?]h k  
] CUft  
.while_( -- _1), @Y ?p-&  
cout << var( " \n " ) 5kHU'D  
) VkId6k:>6C  
); 31F^38  
DD6K[\  
是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧: E{\T?dk1$  
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 DweF8c  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 UnyJD%a  
那么我们就照着这个思路来实现吧: TXbi>t:/S{  
1l^ `  
SP vKq=,  
template < typename Cond, typename Actor > O7J V{'?  
class do_while ?xwZ< A  
  { 0}e&ONDQ  
Cond cd; r jnf30  
Actor act; )Q<u0AxAn  
public : hD,xJ]zv1  
template < typename T > "b"|ay  
  struct result_1 %+(fdk-k+  
  { L9l]0C37e  
  typedef int result_type; &O5&pet  
} ; fAR 6  
}{[p<pU$C  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} rT;_"y}  
 ,0i72J  
template < typename T > MB6lKLy6~  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const nFefDdP  
  { @-ir  
  do "ER= c3 t  
    { J6nH|s8  
  act(t);  ~!e(e2  
  } \}gITc).j  
  while (cd(t)); Re1}aLd  
  return   0 ; 5X9*K  
} ?9~|K/`l  
} ; MEtKFC|p  
]XWtw21I1  
D/z*F8'c  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). jk])S~xl?  
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。 ph3dm\U.  
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。 C2L=i3R  
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。 g&/r =U  
下面就是产生这个functor的类: D&6.> wt .  
#*  8^ar<  
x139Ckn  
template < typename Actor > #BIY[{!  
class do_while_actor C`aUitL}  
  { OjK+`D_C  
Actor act; Tq%##  
public : G.^^zmsM`  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} T1RICIf 1F  
,!98V Jmr  
template < typename Cond > OV-#8RXJ  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; .0dx@Sbv  
} ; Wf&i{3z[  
Fn;Gq-^7@  
W)`H(J  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 jVSU]LU E  
最后,是那个do_ V)mi1H|m  
T 0?9F2  
(V`ddP-  
class do_while_invoker ~b 9fk)z!  
  { ]w!=1(  
public : mvyOw M  
template < typename Actor > sw,p6T[  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const 9n3.Ar  
  { djDE0-QxcR  
  return do_while_actor < Actor > (act); $-n_$jLY  
} jZ?^ |1  
} do_; UFj/Y;  
$o*p#LU  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? ?1H>k<Jp  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 jG,^~ 5x  
最后来说说怎么处理break和continue K` <`l  
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。 -B:O0;f  
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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