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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda fYuJf,I[f  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 1 C{n!l  
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, (WVN*OR?  
 w+=>b  
ua0`&,a3I  
T8GxoNm  
  class filler AZ(["kh[  
  { Q i&!IG  
public : L oe!@c  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} `ihlKFX  
} ; ?#-"YO7  
N0O8to}V  
mv/'H^"[_  
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: Pg{Dy>&2`I  
Dq)V] Zx  
:2^%^3+V  
b*',(J94  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); ~%qHJ4C  
MBIt)d@Ix  
[<}:b>a  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 beRpA;  
cWl  
R 3TdQ6j  
gGxgU$`#c  
二. 战前分析 M n`gd#  
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。 .2q7X{4=  
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 Dkay k  
[M65T@v  
U; JZN  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); &?"(al?  
  /* --------------------------------------------- */ 1&ukKy,[  
vector < int *> vp( 10 ); p[4KN(PyK  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); SQDllG84E  
/* --------------------------------------------- */ J(ZYoJ  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); iOkRBi  
/* --------------------------------------------- */ !o+#T==p  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); TppR \[4]  
  /* --------------------------------------------- */ N\ChA]Ck  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); #K.OJJaG  
/* --------------------------------------------- */ Wz)s#  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); {u{n b3/jl  
tV%:sk^d  
7m~.V[l1  
F.i*'x0u  
看了之后,我们可以思考一些问题: w6zB uW  
1._1, _2是什么? %JeT,{  
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。 .:A9*,  
2._1 = 1是在做什么? }enm#0Ha  
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。 qF C0$:z&  
Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。 "#\\p~D/<  
|=fa`8m G  
48vKUAzx`  
三. 动工 Jz(wXp  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: ]&w8"q  
89e<,f`h  
fQ33J>  
T}d% XMXq  
template < typename T > J5e  
class assignment @xIKYJyU  
  { &o%IKB@  
T value; d#xi_L!  
public :  b)/,  
assignment( const T & v) : value(v) {} wg?GEY  
template < typename T2 > @px2/x  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } =$xxkc.~G  
} ; ;}"!|  
RG[b+Qjn  
HjCcfOej  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 zV {_dO  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment E>>@X^ =  
:Rl*64}  
UP]X,H~stU  
3H"bivK  
  class holder 6?\X)qBI  
  { v3>jXf  
public : 0*$?=E  
template < typename T > BN\Y N  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const r0jhIE#  
  { [C_Dv-d  
  return assignment < T > (t); bDK%vx!_  
} 86+nFk  
} ; $;~  
,F^Rz.  
3>O=d>  
由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上: uRIa Nwohv  
o}QtKf)W  
  static holder _1; Ujb7uho  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 o& -c5X4  
oY Y?`<N#  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); 1:{BC2P  
而不用手动写一个函数对象。 y*K]z  
P:Nj;Cxh  
FQ6jM~  
XNZW J  
四. 问题分析 Zq[aC0%+  
虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。 x ,LQA0  
1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。 b@9>1d$  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 "WPFZw:9  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 (c3%rM m]  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 #21t8  
4<c #3]  
五. 问题1:一致性 r*Iu6  
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?| LS(J%\hMDm  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 %p wpRD@  
22`N(_  
struct holder @-d0 ~.S  
  {  v7Q=  
  // (A<'{J#5,  
  template < typename T > B`I9  
T &   operator ()( const T & r) const F@C^nX9  
  { 6B pm+}  
  return (T & )r; \7l% @  
} OsSGVk #Qh  
} ; ;`p!/9il  
L~Hgf/%5  
这样的话assignment也必须相应改动: )'pc1I  
W'0(0;+G/j  
template < typename Left, typename Right > N7}Y\1-8  
class assignment ~sk{O%OI  
  { aC9PlKI  
Left l; RMrrLT  
Right r; C{"uz_Gh  
public : rEWPVT  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} 0SJ7QRo|K  
template < typename T2 > ga#Yd}G^~3  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; }  oJ<Wh @  
} ; N=?! ~n9Q-  
fxR}a,a  
同时,holder的operator=也需要改动: n-%8RV  
jT6zpi~]E  
template < typename T > q%^vx%aL\  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const  4hzS  
  { $AI0&#NM  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); -4}I02  
} e.Y*=P}D  
@Z50S 8  
好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。 GNv5yWQ@  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 4_A9o9&_Rh  
Ob|[/NN  
return l(rhs) = r; OP-%t\sj>  
在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。 TYs#v/)I  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: tFYIKiq2  
lQ}e"#<  
template < typename Tp > FyZiiH4|  
class constant_t H=7z d|W  
  { h/CF^0m"!  
  const Tp t; H$ sNp\[{  
public : <_|H]^o  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} ]:Q7Gys  
template < typename T > r7I,%}k  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const vGk}r  
  { Nr#Y]9nA  
  return t; kS>'6xXH  
} M?UlC   
} ; <IF\;,.c  
&<u pjb  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 Wv   
下面就可以修改holder的operator=了 ~YuRi#CTD:  
z"eh.&T  
template < typename T > P7Th 94  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const IXSCYqoK  
  { UeRx ^  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); .2xp.i{  
} n9zS'VU  
YLlw:jN  
同时也要修改assignment的operator() Cf_Ik  
35Jno<TP'  
template < typename T2 > `TkI yGr  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } y\ nR0m  
现在代码看起来就很一致了。 T#lySev  
zS:89y<  
六. 问题2:链式操作 "9[K  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 /~_Cb= 7  
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。 ;+-$=l3[a  
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。 {-rK:*yP'u  
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。 5L<}u` 0J  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct Av*R(d=`  
yaf&SR@7k{  
template < typename T > #lyvb.;  
struct result_1 S.+)">buH  
  { cU25]V^{\  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; ~Exd_c9  
} ; %iI0JF*E z  
;G.m;5A  
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: `8F%bc54iw  
Y2Mti- \  
template < typename T > oHmU|  
struct   ref O0xL;@rBe  
  { Tk-PCra  
typedef T & reference; )o[ O%b  
} ; +G&h  
template < typename T > f8! PeQ?  
struct   ref < T &> "b*.>QuZ  
  { (Jf i 3 m  
typedef T & reference; )2oWoZ vi9  
} ; 1){1 HK  
8\8uXOS  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: RlX;c!K  
%^"Tz,f  
template < typename T > uL b- NxQ-  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const ~}4o=O(  
  {  zUqiz  
  return l(t) = r(t); @hm %0L  
} ,ewg3mYHC&  
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。 Ts;W,pgP  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 j:|60hDz^  
'oTcx Jx  
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 C[r YVa .  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: =rgWO n8  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 $X9Ban]  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 X3]E8)645N  
最后的布局是: yQhrPw> m  
                Add iTD}gC  
              /   \ c6s(f  
            Divide   5 SBjtg@:G0n  
            /   \ 5DyN=[b  
          _1     3 ;lX:EU  
似乎一切都解决了?不。 j1YE_U  
你可以想象一下一个完整的Lambda库,它必然能够重载C++几乎所有的操作符。假设其重载了10个操作符,那么至少会有10个代表这些操作符的functor类。大体上来讲,每一种操作符所对应的functor都应当能够由链式操作产生别的任意一种操作符所对应的functor。(例如:*_1 = 2既是由operator*的functor产生operator=的functor)。可想而知这样一共能产生10*10=100种产生方式。这是对编码的一个大挑战。 1elcP`N1  
如何简化这个问题呢?我们不妨假定,任意一种操作符的functor,都能够产生任意一种操作符的functor,这样,每一种操作符的functor都拥有一样的产生方案。如果某种转换确实是不合法的(例如:A/B=C无论如何也不可能合法),那么在试图产生新functor的时候会出现编译错误。幸好C++的模版是如果不使用就不编译的,因此这种编译错误不会干扰到正常的使用,这正是我们所要的。 2{p`"xX  
OK,我们的方法呼之欲出了。既然所有的functor都具有一样的产生方案,那么不如大家都不要实现,等到最后统一的在所有的functor里面加上这么一系列的产生代码吧。例如,如果要添加从某functor XXX到operator=的functor的产生代码: ]rn!+z  
)dF(5,y)  
template < typename Right > T|ZZkNP|6  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const #Opfc8pm'  
Right & rt) const 'QT(TF>  
  { 9qXHdpb#g"  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); ~uC4>+dk  
} kc8GnKM&mc  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 rxa"ji!)  
XXX指的是原来的functor的类型,picker_maker<T>是一个类型变换的trait,如果T是一个常量,那么他会返回constant_t<T>,否则返回T本身。 YhLtf(r  
因此如果该函数声明在assignment的内部,那么就实现了连等,如果声明在的dereference(解引用)的内部,就允许(*A = B)的行为发生。 J~gfMp.  
最后,如何把这些函数塞到各个functor的声明里边呢?当然可以用宏,但是。。。大家都知道这样不好。 N>ct`a)BD/  
除了宏之外还可以用的方式就是继承。我们可以写一个类叫做picker,该类实现了所有的如上的产生函数。然后让所有的functor继承自它。 pJa FPO..|  
且慢,也许立刻就有人跳出来说:这样的话那个XXX怎么写呢?这样不是会导致循环依赖么?这样不是会有downcast么? 8ZG'?A+{  
正解,让picker做基类确实不是一个好主意。反过来,让picker继承functor却是一个不错的方法。下面是picker的声明: jI;bVG  
a2=wJhk  
template < class Action > ).oqlA!  
class picker : public Action aE#ZTc=  
  { U%k e 5uwP  
public : Bf'jXM{-  
picker( const Action & act) : Action(act) {} :R_{tQ-WG  
  // all the operator overloaded hD >:WJ  
} ; [b#jw,7  
i+&= "Z@  
Picker<T>继承自T,唯一的作用就是给T添加上了各种操作符的重载函数。 @/$mZ]|T  
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: MqoQs{x  
m qw!C  
template < typename Right > $d8A_CUU  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const ejr"(m(Xe  
  { G~B V^  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); ( ?/0$DB  
} 3Vw%[+lY9  
B.P64"w  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > Qgx~'9   
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。 ,s)~Y p?<  
2WUBJ-qnuT  
template < typename T >   struct picker_maker EL}v>sC  
  { rM=Hd/ki5  
typedef picker < constant_t < T >   > result; --^D)n  
} ; 4tuEC-oh  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > E?9_i :IX  
  { /pk; E$qv  
typedef picker < T > result; _r8AO>  
} ; 1|. 0]~0  
epG;=\f}m`  
下面总的结构就有了: qFs<s<]  
functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。 RDqC$Gu  
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。 -+PPz?0  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 bs`/k&'  
至此链式操作完美实现。 P)\f\yb  
Aj`4uFhiL  
{ a_L /"7  
七. 问题3 }`M6+.z3F  
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。 {(q U n  
o>*{5>#k'  
template < typename T1, typename T2 > Q` s(T  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const <Q kfvK]Q  
  { n=>Gu9`  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2);  mPD'"  
} -qEr-[z  
#[xNE C)  
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: '9[_ w$~(  
2kgm)-z  
template < typename T1, typename T2 > B~ez>/H^  
struct result_2 .cabw+& 7  
  { 6\Z^L1973  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; DVS7N_cx2o  
} ; 3C2 >   
'zb7:[[7%  
显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢? i&$uG[&P  
这个差事就留给了holder自己。 O2e "TH3  
    _biJch  
LcXMOT)s  
template < int Order > cOQy|v`KD,  
class holder; ^~Sn{esA  
template <> F*4+7$E0B  
class holder < 1 > R;o_*  
  { v`&Z.9!Tz^  
public : )R4<* /C:w  
template < typename T > E@Fen CF  
  struct result_1 IoA;q)  
  { Tt\w^Gv\d  
  typedef T & result; q~n2VU4L*  
} ; &; \v_5N6  
template < typename T1, typename T2 > Eg*3**gTO  
  struct result_2 3_$eQ`AAA  
  { >$DqG$D  
  typedef T1 & result; {76!  
} ; eW0=m:6  
template < typename T > lND[anB!  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const ,k!a3"4+TJ  
  { 2#3R]zIO  
  return (T & )r; %jk PrI  
} >Il`AR;D  
template < typename T1, typename T2 > l i-YkaP  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const a"}#HvB+  
  { kg@h R}  
  return (T1 & )r1; p/h&_^EXU  
} h86={@Le  
} ; )*ckJK  
t5h_Q92N  
template <> M>@R=f  
class holder < 2 > ^A`(  
  { {M/c!  
public : k 5D'RD  
template < typename T >  #Uh 5tc  
  struct result_1 4&e@>  
  { Wg^cj:&`u  
  typedef T & result; L?x?+HPY.  
} ; x[UO1% _o-  
template < typename T1, typename T2 > I})t  
  struct result_2 @88i/ Z_  
  { Q/)ok$A&  
  typedef T2 & result; Aw;vg/#~md  
} ; S7{.liHf  
template < typename T > *]R 0z|MW  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const !" %sp6Wc  
  { dM{~Ubb  
  return (T & )r; *`Xx_   
} JyC&L6[]Z  
template < typename T1, typename T2 > xc.D!Iav  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const 8Ql'(5|T  
  { ?7)(qnbe"  
  return (T2 & )r2; ^85n9a?8  
} Ir"Q%>K0f  
} ; F LI8r:  
ggc?J<Dv  
P 4*MV  
新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。 puN=OX}C  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: NjN?RB/5  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: S?\hbM]V-o  
=4<S8Cp  
return l(i, j) = r(i, j); F(9 Y/UXH  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) DnsP7k.8T  
&4&33D  
  return ( int & )i; q|i%)V`)-  
  return ( int & )j; rn:zKTyhw  
最后执行i = j; o 7W Kh=  
可见,参数被正确的选择了。 s^YTI\L \  
rjHIQC C  
ITIj=!F*  
}?]yxa~  
x X/s1(P  
八. 中期总结 ()M@3={R  
目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事: xVkTRCh  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 @ Rx6 >52>  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 {&=qM!2e  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor *UBP]w  
;=+Zw1/g  
T<+ht8&M8  
ct}%Mdg  
q@!'R{fu  
guOSO@  
九. 简化 AR~$MCR]"k  
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。 mvq7G  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 3<Z'F}lg  
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: -*%!q$:  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 {(z(NgXG/  
  +-*/&|^等 a We Bav}_  
2. 返回引用。 w^])(  
  =,各种复合赋值等 :Wg-@d  
3. 返回固定类型。 Q:kVCm/;  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) !ASoXQRz  
4. 原样返回。 B3 dA%\'  
  operator, |ck ZyDA  
5. 返回解引用的类型。 q11QAx4p  
  operator*(单目) 4W!\4Va  
6. 返回地址。 <r<Dmn|\a  
  operator&(单目) sB( `[5I  
7. 下表访问返回类型。 h41$|lonU%  
  operator[] jF2[bzY4  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 Zj1ZU[BEcL  
  operator<<和operator>> au~]  
XLZ j  
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。 <mZrR3v'D  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: M'umoZmW0  
%6A-OF  
template < typename Left > fW.GNX8  
struct value_return LG=X)w)W4S  
  { ]-um\A4f  
template < typename T > (_w %  
  struct result_1 h4aygc  
  { S<eZd./p6  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; /M^V 2=  
} ; h L]8e>a?  
ImWXzg3@{  
template < typename T1, typename T2 > K85_>C%g  
  struct result_2 Hz}+SAZ  
  { {sC@N![  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; 3P//H8 8LY  
} ; 0)d?Y  
} ; A&<?   
+_qh)HX  
S3u yn78hI  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait !8xKf*y  
61/)l0 <;  
下面我们来剥离functor中的operator() J3;Tm~KJ_  
首先operator里面的代码全是下面的形式: <ROpuY\!l  
jHAWK9fa  
return l(t) op r(t) .OmQ'  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) ?}vzLgp  
return op l(t) .zvlRt.zl  
return op l(t1, t2) QXdaMc+Ck  
return l(t) op I"ca+4]  
return l(t1, t2) op 96c"I;\GXX  
return l(t)[r(t)] :T_'n,  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] Z^s+vi  
aXe{U}eow  
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:  ispkj'  
单目: return f(l(t), r(t)); _yj1:TtCNT  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); {Q)dU-\  
双目: return f(l(t)); su&t7rJ  
return f(l(t1, t2)); ZA0i)(j*Mn  
下面就是f的实现,以operator/为例 #2\8?UPd  
8N% z9b  
struct meta_divide 7))\'\  
  { /D0RC  
template < typename T1, typename T2 > 0Cl,8P  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) #(6) ^ (  
  { BI};"y  
  return t1 / t2; ]/Vh{d|I&  
} 4E2yH6l  
} ; C\ vC?(n  
CWs: l3_yn  
这个工作可以让宏来做: P/ci/y_1  
6/| 0+G^  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ wX ,h< \7  
template < typename T1, typename T2 > \ :c y >c2  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; }|Uj"e  
以后可以直接用 .`,F  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) :X_CFW  
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 v dU%R\  
(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。。。) U;g S[8,p  
5SUN.%y  
|QVr `tE<  
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 _#!U"hkH  
1 tPVP  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > cGNvEM(4AV  
class unary_op : public Rettype n#BvW,6J  
  { !EOQhh  
    Left l; QdDObqVdy  
public : oV9z(!X/  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} w$j{Hp6m  
_1  p DA  
template < typename T > |O-`5_z$r  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const rVH6QQF=\  
      { KY$k`f6?P  
      return FuncType::execute(l(t)); 1a$IrQE  
    } fG&=Ogy  
EyY],W1 Y  
    template < typename T1, typename T2 > U]hF   
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const #op:/j  
      { M+poB+K.  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); ?^9BMQ+  
    } nA_%2F'W}  
} ; ]78!!G[`  
>;4!O%F  
S`m,S4-eD  
同样还可以申明一个binary_op h?Nek+1'  
OQp, 3 M{_  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > +-BwQ{92[:  
class binary_op : public Rettype 5Fbs WW2  
  { A&zS'toU  
    Left l; =dzWmL<~8  
Right r; ,%[4j9#!_  
public : PD6_)PXn  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} JoZ(_Jh%m  
Qz,|mo+  
template < typename T > d'"r("w#  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const j6S"UwJjp  
      { 5\ hd4  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); .[:VSM7T  
    } $*f?&U]k  
%}3qR~;  
    template < typename T1, typename T2 > vXv;1T  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 3mO;JXd  
      { (R*j|HAw`X  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); .Z\Q4x#!Z  
    } bT )]'(Xy  
} ; v2)g 1sXd  
i"r!w|j  
S6xgiem  
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 $ s-Y%gc  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 W),l  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) lv%9MW0 z  
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。 (JUZCP/\  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! upy\gkpnGO  
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。。。 x Q4%e[/  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 ,7_4 z]jK  
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) z>m=h)9d~  
下面是修改过的unary_op "V& I^YSc>  
*\G)z|^yx  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > YA:nOvd@O  
class unary_op ?r=jF)C<'  
  { Oy57$  
Left l; W-efv  
  BlA[T%  
public : `aC){&AP(  
ZcJ\ZbE|  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} m ci/'b Xt  
72W s K"  
template < typename T > !C4!LZ0A  
  struct result_1 R?o$Y6}5  
  { d5`3wd]]'v  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; v'!a\b`9  
} ; v\tEVhm  
P!G858V(  
template < typename T1, typename T2 > G<|8?6bq#  
  struct result_2 QX4ai3v  
  { p Z: F:  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; Z;/$niY  
} ; `-h8vj5uG  
*z*uEcitW  
template < typename T1, typename T2 > ).^}AFta  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const #X 52/8G  
  { )G^ KDj"  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); *37uy_EpV  
} {!t7[Ctb  
i0$Bx>  
template < typename T > U4aU}1RKz  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const I M-L'9  
  { 8_<4-<}P:  
  return OpClass::execute(lt(t)); ,(8;y=wux  
} WmY``  
&0 >Loja`^  
} ; <Ln1pV~k  
[W %$qZlP  
$YN6<5R)  
该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug \7Jg7*  
好啦,现在才真正完美了。 EQ'V{PIfj  
现在在picker里面就可以这么添加了: x=ul&|^7D  
[<DZ*|+  
template < typename Right > *%{gYpn  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const uwz)($~bp  
  { Q09[[  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); O3I8k\`  
} cWoPB _  
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。 ^h69Kr#d4  
.Fdgb4>BXX  
c-B cA  
.zi_[  
"?V0$-DR  
十. bind spt6]"Ni  
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。 XUz3*rfs  
先来分析一下一段例子 <YdE1{fm  
_lamn }(x0  
:]\([Q+a  
int foo( int x, int y) { return x - y;} YB-h.1T-  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 19w*!FGX  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 Zl^\Q=*s  
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。 WA+iYLx@H  
我们来写个简单的。 0*f)=Q'  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: x[a<mk  
对于函数对象类的版本: P-?0zF/T$  
vX/T3WV  
template < typename Func > JpXlBEio%  
struct functor_trait uG,5BV.M  
  { G3Z)Z) N  
typedef typename Func::result_type result_type; }H^+A77v  
} ; A~)D[CV  
对于无参数函数的版本: <g$~1fa  
17%Mw@+  
template < typename Ret > <0Xf9a8>  
struct functor_trait < Ret ( * )() > |?,A]|j  
  { F(>Np2oi6  
typedef Ret result_type; N sXHO  
} ; 9Z4nAc  
对于单参数函数的版本: .(K)?r-g5  
[_k1jHr48N  
template < typename Ret, typename V1 > _852H$H\  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > oKuI0-*mR  
  { ;ub;l h3  
typedef Ret result_type; qLD ?juas  
} ; ZOh`(})hy  
对于双参数函数的版本: y [}.yyye  
8A##\j )  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > l9{hq/V  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > Tp/6,EE  
  { 8\+uec]k  
typedef Ret result_type; -t!~%_WCv  
} ; l+KY)6o  
等等。。。 J')o|5S1N  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy LSL/ZvSP  
9X}10u:  
template < typename Func > +$ 'Zf0U  
struct func_return p`olCp'  
  { $V -~Bu-  
template < typename T > 5_GYrR2  
  struct result_1 y%"{I7!A  
  { glO^yZs  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; em%4Ap  
} ; +}Dw3;W}m  
~!B\(@GU  
template < typename T1, typename T2 > -_=nDH  
  struct result_2 G#ZH.24Y  
  { _>&X\`D   
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; {'7B6  
} ; $*^7iT4q_t  
} ; V(H1q`ao9  
|3(' N#|  
R`NYEptJ  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 &GpRI(OB/+  
^pp\bVh2Q]  
template < typename Func, typename aPicker > W=~~5jFX  
class binder_1 `KZm0d{H  
  { Cjn#00  
Func fn; x]}^v#  
aPicker pk; Vr3Zu{&2  
public : is?{MJZ_  
4>wP7`/+y  
template < typename T > 'TTLo|@"-  
  struct result_1 j*|VctM  
  { {5Q!Y&N.%  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; sA+ }TNhq  
} ; (d(CT;  
Yj&F;_~   
template < typename T1, typename T2 > #|uCgdi  
  struct result_2 1I%w?^sm_  
  { k$n|*kCh  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; )*u8/U  
} ; ^}RCoE  
tm|ZBM  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} * ` JYC  
l[dK[4  
template < typename T > +Q/R{#O  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const j`EXlc~  
  { ?e%ZOI  
  return fn(pk(t));  0HZ{Y9]  
} .j ?W>F  
template < typename T1, typename T2 > V.U| #n5  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const S;Fi?M  
  { x[cL Bc<  
  return fn(pk(t1, t2)); A[B<~  
} 1a/++4O.|  
} ; 0Fq} N  
hqD*z6aH  
&j;wCvE4+  
一目了然不是么? 9[#pIPxNK  
最后实现bind :@yEQ#nFp  
\UA[  
)j6~Wy@4  
template < typename Func, typename aPicker > t^&Cxh  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) Lw1Yvtn  
  { <3n Mx^  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); [DuttFX^x  
}  -uS!\  
IYv`IS"  
2个以上参数的bind可以同理实现。 7P } W *  
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。  8$=n j  
yNPVOp*  
十一. phoenix "MeVE#O  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: 0S"mVZ*P  
t5Sy V:fP  
for_each(v.begin(), v.end(), Zpt\p7WQ  
( !t"4!3  
do_ hW<%R]^|  
[ XPc^Tq  
  cout << _1 <<   " , " (g]!J_Z"  
] }{Pp]*I<A  
.while_( -- _1), JtE M,tK  
cout << var( " \n " ) ijv(9mR  
) &C_j\7Dq  
); RH W]Z Pr<  
U gat1Pz  
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: )$2QZ qX  
首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor Z-%\ <zT  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 r `=I  
那么我们就照着这个思路来实现吧: ScOK)nL"  
AYBns]!  
=jN.1}  
template < typename Cond, typename Actor > CO/]wS  
class do_while , >a&"V^k  
  { h,:m~0gmj  
Cond cd; )rU  
Actor act; bIDj[-CDG  
public : DeVv4D:}@  
template < typename T > k=$TGqQY?  
  struct result_1 ;?Tbnn Wn  
  { Wu/]MBM  
  typedef int result_type; ~7w"nIs<c  
} ; 8Al{+gx@?  
g{)dP!}  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} +HpA:]#Y  
P= BZ+6DS  
template < typename T > 6Igz:eX  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 1ba~SHi  
  { Pbn*_/H  
  do |*xA 8&/  
    { n+9=1Oo"  
  act(t); ?=msH=N<l  
  } .NC!7+1m  
  while (cd(t)); !?jrf] A@  
  return   0 ; x j)F55e?  
} $99n&t$Y  
} ; _ A y9p[l  
C==hox7b  
a.\:T,cP>  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). 8 FK/~,I  
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。  %\#8{g  
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。 ,8uqdk-D  
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。 Y]_ruDIW  
下面就是产生这个functor的类: H|<[YYk  
!-x$L>1$  
s c,Hq\$&  
template < typename Actor > +o{R _  
class do_while_actor r +i($ jMs  
  { ?3,:-"(@p  
Actor act; )EuvRLo{S7  
public : ~W'{p  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} ,-c6dS   
{4}yKjW%z  
template < typename Cond > 9&2O 9Nz6  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; ^mDe08. %b  
} ; {6|G@ ""O  
4[r0G+  
R?|.pq/Ln  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 10~k2{Z  
最后,是那个do_ 7IH@oMvE  
~ 'cmSiz-  
c|y(2K)o[=  
class do_while_invoker (Z q/  
  { "Yv_B3p   
public : iC32nY?  
template < typename Actor > wk D^r(hiH  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const bHYy}weZ  
  { 4r#= *  
  return do_while_actor < Actor > (act); 3{64 @s  
} 6r0krbN  
} do_; -#[a7',Z;  
)p0^zv{  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? FaSf7D`C  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 ]=I@1B;_m  
最后来说说怎么处理break和continue k68T`Ub\W6  
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\=8_z  
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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