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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda *8$>Whr  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 |7 &|>  
在C++中,STL的很多算法都要求使用者提供一个函数对象。例如for_each函数,会要求用户提供一个表明“行为”的函数对象。以vector<bool>为例,如果想使用for_each对其中的各元素全部赋值为true,一般需要这么一个函数对象, tJ=3'?T_k  
(M ]XNn  
Dv<wge`  
AL>c:K)qO  
  class filler R'6@n#:  
  { j4;Du>obQ  
public : i@P 9EU  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} <7=&DpjI7F  
} ; TC qkm^xv  
NWEhAj<w  
(y1$MYZ Q  
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: j~Q}F|i8  
A LXUaE.  
Q  |  
b,#`n  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); 8y$5oD6g9  
m</]D WJ  
f:]u`ziM  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 WgE@89  
JC=dYP}  
di7A/ B  
Da-u-_~  
二. 战前分析 jm+ V$YBP  
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。 A9 U5,mOz  
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 k+FMZ, D|  
s(teQ\  
p-.Ri^p   
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); cZqfz  
  /* --------------------------------------------- */ *kP;{Cb`  
vector < int *> vp( 10 ); Pp ,Um(  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); "tqnx?pM  
/* --------------------------------------------- */ HmvsYP66  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); R.K?  
/* --------------------------------------------- */ Hi^35  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); *oCxof9JA  
  /* --------------------------------------------- */ 14mf}"z\  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); >K\3*]>J3  
/* --------------------------------------------- */ o&~dGG4J  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); BU`ckK\(  
)X/*($SuA  
vX ?aB!nkw  
wHf&R3fg  
看了之后,我们可以思考一些问题: S+r^B?a<oM  
1._1, _2是什么? 0!pJ5q ,A  
显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。 W3)\co  
2._1 = 1是在做什么? 7%e1cI  
既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。 nE_Cuc>K\  
Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。 yq?]V7~  
eNtf#Rqym  
FC{})|yh }  
三. 动工 e,(a6X  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: t<Ot|Ex  
xk& NAB  
)i;un.  
c S4DN  
template < typename T > x|8^i6xB  
class assignment .46#`4av  
  { `xCOR  
T value; CphFv!k'Z  
public : _ Hc%4I  
assignment( const T & v) : value(v) {} rvwa!YY}  
template < typename T2 > W RF.[R"  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } ?\ZL#)hr"p  
} ; yNBv-oe5  
%,0%NjK  
OVZP x%a  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 K*1.'9/  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment 6ZcXS  
oe9lF*$/  
Hfh!l2P  
fN@{y+6  
  class holder pe.Ml7o"  
  { >%u@R3PH]  
public : AotCX7T2T  
template < typename T > 6#U^< `  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const /'ZKST4  
  { ZWS2q4/S  
  return assignment < T > (t); 802H$P^ps  
} V C-d0E0  
} ; kO1}?dWpa  
)n>+m|IqY(  
YlTaN,?j  
由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上: 7\Co`J>p2  
,[* ;UR  
  static holder _1; *$S#o#5  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 ,!Q]q^{C:W  
)hBE11,PB  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); vy [C'a  
而不用手动写一个函数对象。 A|L'ih/  
iPvuz7j=h  
_|A+ ) K  
{]^O:i"  
四. 问题分析 /,2rjJ#b  
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。 ;'0=T0\  
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。 s9@Sd  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 .fp&MgiQ  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 5pfYEofK[  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 D<>@ %"%  
XRxj  W  
五. 问题1:一致性 I-kWS 4  
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?| 5wv fF.v  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 BEUK}T K4  
uH:YKH':/  
struct holder V%*b@zv  
  { :5b0np!  
  // ~E)fpGJ  
  template < typename T > WF[bO7:  
T &   operator ()( const T & r) const F'FP0t!S  
  { O6X"RsI}  
  return (T & )r; 2:SO_O4C  
} v+xB7w  
} ; '#.#$8l  
Ls}7VKl'   
这样的话assignment也必须相应改动: qtMD CXZ^n  
Rko M~`CT  
template < typename Left, typename Right > .UQE{.?  
class assignment i{Ds&{  
  { <CZgQ\Mt  
Left l; , jU5|2  
Right r; e2cP *J  
public : 6;iJ*2f5V  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} ;wHCj$q  
template < typename T2 > l1'6cLT`  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } 3I  $>uR  
} ; Z"y=sDO{  
bm# (?  
同时,holder的operator=也需要改动: AXPMnbUS  
H,y4`p 0  
template < typename T > tU :EN;H  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const q%i-`S]}qL  
  { =5x&8i  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); Lja7   
} !RH.|}  
/.1. MssQM  
好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。 yK%ebq]  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 KzV 2MO-$  
f0>!qt  
return l(rhs) = r; k|xtr&1N.!  
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。 hgj <>H|  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: 'xE _Cj  
Fmr}o(q1  
template < typename Tp > t:)ERT")  
class constant_t e<cM[6H'D  
  { j Ux z  
  const Tp t; +>\id~c(  
public : MTOy8 Im  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} eE@&ze>X  
template < typename T > }4//@J?:  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const g(|{')8?d  
  { AUe# RP  
  return t; ~1L:_Sg*  
} OLC{iD#  
} ; 7.g [SBUOG  
t2BL( yB  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 $?P22"/p  
下面就可以修改holder的operator=了 jE\Sm2G9  
om h{0jA0  
template < typename T > `bjizS'^  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const 0#cy=*E  
  { ,yd=e}lQx  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); / JkC+7H4  
} qIMA6u/  
%9oYw9 H!  
同时也要修改assignment的operator() O1'm@ q)  
RQB 4s^t  
template < typename T2 > 36.N>G,  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } JW.=T)  
现在代码看起来就很一致了。 Qnd5X`jF#  
RsJ6OFcWV  
六. 问题2:链式操作 D BE4&  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 ^Yj xeNY  
其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。 Bun> <Y @  
事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。 5L,}e<S$  
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。 ~m^ #FJu  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct Xx:F)A8O  
\</b4iR)LT  
template < typename T > L;Z0`mdz  
struct result_1 :Bu2,EL*O  
  { $(e#aHB  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; ?';OD3-  
} ; ::FS/Y]Fg  
$-}e; VZb  
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: *^%Q0mU[  
I/gjenUK  
template < typename T > qt%D'  
struct   ref b` Hz$8  
  { a2Pf/D]n  
typedef T & reference; ,JU@|`  
} ; K"j_>63)  
template < typename T > VA *y|Q6  
struct   ref < T &> D^%^xq )E  
  { 'R`tLN  
typedef T & reference; Suk  
} ; Sf5X3,Uw  
&F STpBu  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: ;2'q_Btk4  
Urr#N  
template < typename T > 4SPy28<f  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const h.O$]:N  
  { =0uAE7q(9  
  return l(t) = r(t); $un?0S  
} `Qr%+OD  
可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。 9$`lIy@B  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 AL#4_]m'  
_4^R9Bt  
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 l2N]a9bq@  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: iY"l}.7)  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 nWQ;9_qBB  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 !*6CWV0  
最后的布局是: `;%]'F0`  
                Add sVG(N.y  
              /   \ =] *.ZH#h  
            Divide   5 mU}F!J#6  
            /   \ 4jD2FFG- G  
          _1     3 {43>m)8+  
似乎一切都解决了?不。 a:QDBS2Llv  
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。 b[V^86X^  
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。 C4TE-OM8  
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: s(X;Eha  
P(F+f `T  
template < typename Right > |$5[(6T|  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const #9K-7je;j  
Right & rt) const a7N!B'y  
  { 3Zi@A4Wu  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); k'0Pi6  
} -B86U6^s  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 ^%O]P`$  
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。 xhcK~5C  
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。 ZXm/A0)S  
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。 Y ')x/H  
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。 0}_[DAd6  
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? giz7{Ai  
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: gz3pX#S  
x c{hC4^V  
template < class Action > x?&$ci  
class picker : public Action ,}K<*t[I  
  { [jmd  
public : !.d@L6  
picker( const Action & act) : Action(act) {} O)vp~@ |  
  // all the operator overloaded b0oMs=uBn  
} ; C*P7-oE2rh  
B(M6@1m_  
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。 ..rOsg{  
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: "~'b  
n=[/Z!  
template < typename Right > Yk=PS[f  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const "I(xgx*  
  { >,td(= :  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); hdrm!aBd  
} z[Xd%mhjO  
P#AW\d^"B  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > K'GBMnjD  
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。 /~3r;M  
H)n9O/u  
template < typename T >   struct picker_maker R=jI?p  
  { x&0vKo;  
typedef picker < constant_t < T >   > result; S\;V4@<Kn  
} ; qT+%;(  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > MdW]MW{  
  { &Y }N|q-  
typedef picker < T > result; SJHr_bawd  
} ; L*:jXmUM_~  
Mxv;k%l|E|  
下面总的结构就有了: '*3h!lW1.  
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。 kBffF@{  
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。 j:VbrR  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 d@qsdYu-*  
至此链式操作完美实现。 d QqK^#  
O&Y*pOg  
%\:[ o  
七. 问题3 V;v8=1t!  
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。 ml+; Rmvb  
#)nSr  
template < typename T1, typename T2 > aeD;5VV  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const sfNE68I2  
  { !4X f~P  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); b}"N`,0dO  
} }|pwz   
R#I0|;q4|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: Hg=";,J  
ZusEfh?  
template < typename T1, typename T2 > P(f0R8BE  
struct result_2 I"A_b}~*}  
  { GaK-t*Q  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; e7sp =I ,  
} ; j-lfMEa$o  
%4gg@Z9  
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? ;'cN<x)% |  
这个差事就留给了holder自己。 6}FP  
    Jt}Bpg!J  
MB~=f[cUnd  
template < int Order > E4M@WNPx  
class holder; t&AFU t\c  
template <> '2 PF  
class holder < 1 > ;;#qmGoE  
  { c"B{/;A  
public : G6$kv2(k`@  
template < typename T > UdpF@Q  
  struct result_1 <4HDZ{"M  
  { zo4qG+>o  
  typedef T & result; Y!nJg1  
} ; FG.em  
template < typename T1, typename T2 > +nJgl8'^y  
  struct result_2 2h5nMI]'  
  { {?:X8&Sf  
  typedef T1 & result; 4b98Ks Yg  
} ; $\X[@E S0  
template < typename T > ~?K~L~f5  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const -;^j:L{   
  { )-a'{W/t  
  return (T & )r; tp63@L|Q  
} d?A 0MKnl  
template < typename T1, typename T2 > YoBDvV":@  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const *%%g{ 3$  
  { VHIOwzC  
  return (T1 & )r1; w5Y04J  
} 7/I,HxXp!  
} ; 3h$6t7=C  
< HVl(O  
template <> ]~'5\58sP  
class holder < 2 > E87Ww,z8  
  { tMf}   
public : 3=aQG'B  
template < typename T > LG9+y  
  struct result_1 l1BtI_7p  
  {  W\d{a(*  
  typedef T & result; =T HpdtL  
} ; J  IUx  
template < typename T1, typename T2 > JB<Sl4  
  struct result_2 um!J]N^  
  { ,$s8GAmq  
  typedef T2 & result; n\*!CXc  
} ; ;$.J3!  
template < typename T > Egg=yF>T  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const m qMHL2~  
  { A%KDiIA  
  return (T & )r; Z2qW\E^_r  
} /5(Yy}  
template < typename T1, typename T2 > oX30VfT  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const 5z7U1:  
  { gOSJM1Mr3  
  return (T2 & )r2; ME46V6[LX]  
} =P't(<  
} ;  zv0l,-o  
Yc_8r+;(  
p<2L.\6"  
新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。 2 ^h27A  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: <m)$K  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: D$ dfNiCH  
Xg|B \ \  
return l(i, j) = r(i, j); /:~\5}tW  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) 6e9,PS  
+6HVhoxU#  
  return ( int & )i; [>8}J "  
  return ( int & )j; T@2#6Tffo  
最后执行i = j; #`CA8!j!!  
可见,参数被正确的选择了。 Z}mLLf E  
 oM2l-[-  
\^L`7cBL  
8 OY3A  
]zE;Tw.S  
八. 中期总结 >s>1[W@*  
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: 52:HNA\E/  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 m0ER@BXRn  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 3er nTD*`  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor $HHs^tW  
+b0eE)  
~.{/0T  
DS+}UO  
:ubV};  
Q sZx) bO  
九. 简化 dP# |$1  
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。 ub^h&= \S  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 ~ $Tkn_w#  
首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种: <"{qk2LS1  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 Uzz'.K(Mv|  
  +-*/&|^等 rI= v  
2. 返回引用。 be]bZ 1f  
  =,各种复合赋值等 Tl(^  
3. 返回固定类型。 F, W~,y  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) 27 ]':A4_  
4. 原样返回。 TSTl+W  
  operator, ]zj9A]i:a  
5. 返回解引用的类型。 R "n 5  
  operator*(单目) ^U `[(kz=  
6. 返回地址。 [~-9i &Z  
  operator&(单目) q)LMm7  
7. 下表访问返回类型。 :o0JY= 5  
  operator[] ;&< {ey  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 "?]{ %-u  
  operator<<和operator>> LJd5;so-  
diJLZikk  
OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。 c`J.Tm[_u  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: <sWprR  
h1B? 8pD  
template < typename Left > qaiNz S@q  
struct value_return E27vR 7  
  { |L%Z,:yO  
template < typename T > ?5C!<3gM)  
  struct result_1 LPZF)@|`  
  { V=R 3)GC  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; P\yDa*m  
} ; {P*pk c  
ah+~y,Gl  
template < typename T1, typename T2 > C7rNV0.Fq  
  struct result_2 E@@5BEB ~  
  { 'Y*E<6:  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; ',Y.v"']4  
} ; '8Q]C*Z  
} ; xbdN0MAU  
rM`X?>iT+  
iq8Grd L"  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait vI:;A/&  
jr)1(**  
下面我们来剥离functor中的operator() (!ZM{Js%  
首先operator里面的代码全是下面的形式: Q\^O64geD  
S|SV$_ (  
return l(t) op r(t) pXrFljoYl[  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) F<n3  
return op l(t) )U~=Pf"  
return op l(t1, t2) 'qZW,],5  
return l(t) op ock Te5U  
return l(t1, t2) op  .u*0[N  
return l(t)[r(t)] C"6?bg5N  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] kE:nsXI )  
<Wfx+F  
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: @G8lr  
单目: return f(l(t), r(t)); #*QO3y~ZM  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); M9!HQ   
双目: return f(l(t)); sx7eC  
return f(l(t1, t2)); &ib5* 4!  
下面就是f的实现,以operator/为例 't1 ax^-g  
W#^2#sjO  
struct meta_divide 0 t Fkd  
  { dCE0$3'5  
template < typename T1, typename T2 > ;T"zV{;7BR  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) HBy[FYa4  
  { 1,6}_MA  
  return t1 / t2; @W s*QTlV  
} Lx\ 8Z=  
} ; i*|\KM?P  
Z'4./  
这个工作可以让宏来做: N*"p|yhd]  
s %qF/70'  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ tX5"UQA  
template < typename T1, typename T2 > \ _Tf4WFu2  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; CLRiJ*U  
以后可以直接用 ZIf  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) xDG2ws=@D  
来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数 + fC=UAZ  
(ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。) @LS@cCC,a  
rX4j*u2u  
mkYqpD7  
下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体 Sm)Ha:[4  
hWM< 0=  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > ]"t@-PFX<  
class unary_op : public Rettype x}_]A$nV  
  { Zo|.1pN  
    Left l; !ipR$ dM  
public : =T -&j60  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} |uX,5Q#6  
!j:9`XD|  
template < typename T > ,I7E[LU  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const q@Zn|NR  
      { /q<__N  
      return FuncType::execute(l(t)); &:/hrighH  
    } aNScF  
W~zbm]  
    template < typename T1, typename T2 > TOkp%@9/  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const lhYe;b(  
      { IAw{P08+  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); kddZZA3`  
    } 7Nk!1s :  
} ; }RzWJ@QD<  
xC{qV,   
xfpa]Z  
同样还可以申明一个binary_op ,5|&A  
**$LR<L  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > Gcdd3W`O  
class binary_op : public Rettype "/3 db[  
  { v K9E   
    Left l; *G{^|z  
Right r; ePr&!Tz#  
public : GO__$%~  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} o9JMH.G  
v*;-yG&  
template < typename T > ex::m&  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ]b\yg2  
      { 23c 8  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); M[mF8Zf  
    } %e-7ubW  
zb k q   
    template < typename T1, typename T2 > ^5H >pat  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const <g1hxfKx5  
      { <R''oEf9  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); F$ #U5}Q  
    } 1`(tf6op  
} ; vd [}Gd  
]~aF2LJ_q  
S<VSn}vn  
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 <J`0mVOX  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 g'H$R~ag  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) G_0( |%  
那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。 n;@bLJ$W  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! fDT%!  
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。。。 W8ouO+wK  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 VKq=7^W  
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) :pGaFWkvO  
下面是修改过的unary_op Ove<mFI\  
l|/ep:x8  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > P!H_1RwXKC  
class unary_op *1v[kWa?  
  { q=%RDG+  
Left l; ^lA=* jY(  
  [P&7i57  
public : mS^tX i5hg  
KVT-P};jy*  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} ;\]b T;#  
 f4Xk,1Is  
template < typename T > ?AJKBW^  
  struct result_1 7* yzEM  
  { *~t6(v?  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; 4)@mSSfn.  
} ; WU quN  
X $ s:>[H  
template < typename T1, typename T2 > t=Xv;=daB  
  struct result_2 umiBj)r  
  { E%r k[wI  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; ;$smH=I  
} ; d8[J@M53|T  
L1cI`9  
template < typename T1, typename T2 > Z Uox Mm  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const \6R,Nq  
  { g/P+ZXJ  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); LIcM3_.  
} 3~uW I%I`  
GT0Of~?f  
template < typename T > P*FMwrJj>r  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const IF44F3(V4  
  { syaPpM Q-  
  return OpClass::execute(lt(t)); lfqiyYFm  
} t m7^yn:  
f"%{%M$K  
} ; +y&Tf#.V/A  
y%%}k  
)}"wesNo".  
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 _#r+ !e  
好啦,现在才真正完美了。 E`?3PA8  
现在在picker里面就可以这么添加了: [co% :xJu  
n/+.s(7c  
template < typename Right > mj9 <%P  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const +VO-oFE|  
  { L&u$t}~)  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); @cFJeOC|  
} czS+< w  
有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。 S7/eS)SQR  
K i'Fn"  
5@+,Xh,H|t  
,N!o  
2E}*v5b,  
十. bind P_*" dza  
既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。 <Bw^!.jAF  
先来分析一下一段例子 X!9 B2w  
#,":vr  
j$?{\iXZ  
int foo( int x, int y) { return x - y;} C -\S/yd  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 ;<j0f~G`  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 y CVI\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。 @~YYD#'vNY  
我们来写个简单的。 D/vOs[X o,  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: NT e5  
对于函数对象类的版本: 5N/%v&1  
D ,o}el  
template < typename Func > 5h Q E4/hH  
struct functor_trait PH+S};Uxv  
  { B{'( L |  
typedef typename Func::result_type result_type; g^}8:,F_  
} ; u>kN1kQ8  
对于无参数函数的版本: 8,? h~prc  
{q `jDDM  
template < typename Ret > +yk24 ` >  
struct functor_trait < Ret ( * )() > g*03{l#P  
  { 6L"%e!be6  
typedef Ret result_type; Z0Vl+  
} ; |mGFts}0o'  
对于单参数函数的版本: $}>+kHoT{  
}bdmomV  
template < typename Ret, typename V1 > W-?()dX{  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > E5I"%9X0H  
  { 7 "20hAd  
typedef Ret result_type; I %sFqh>  
} ; U%q7Ai7  
对于双参数函数的版本: = kJ,%\E`  
:h\Q;?  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > ?o81E2TJO  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > gW)3e1a  
  { `(_s|-$  
typedef Ret result_type; KH(%?  
} ; gMWjk7  
等等。。。 <}<zgOT[1!  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy =cm~vDl[  
j4jTSLQ\  
template < typename Func > =g9*UzA"O  
struct func_return |=`~-i2W  
  { /aZ+T5O  
template < typename T > VUPXO  
  struct result_1 zO).T M_  
  { p i %< Sy  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; {^CY..3 A  
} ; y(CS5v#FG  
{khqu:HUn`  
template < typename T1, typename T2 > dQV;3^iUY  
  struct result_2 YQHw1  
  { }<@b=_>S  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; WD]p U  
} ; oSy yd  
} ; YwDbPX  
ADDSCY=,  
++6`sMJ  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 pEBM3r!X  
(tIo:j  
template < typename Func, typename aPicker > gy#/D& N[  
class binder_1 xJ>fm%{5  
  { OB Otuu.  
Func fn; D^l%{IG   
aPicker pk; /Z~<CbKKl  
public : wy0tgy(' |  
8$6Y{$&C  
template < typename T > V@zg}C|e  
  struct result_1 x3 q]I8q  
  { %?}33yV  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; i~I%D%;  
} ; fVF2-Rh=  
n>ULRgiT:o  
template < typename T1, typename T2 > WY?[,_4U  
  struct result_2 (.D~0a JU  
  { Si8pzd  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; l_o@miG/  
} ; }+.}J  
[x+FcXb  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} +S>j0m<*  
Al}6q{E9+8  
template < typename T > {1 UQ/_  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const F5P[dp-`1  
  { -w9pwB  
  return fn(pk(t)); Q.l}NtHwV  
} uJzG|$;  
template < typename T1, typename T2 > @;*Ksy@1O  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const (s.0P O`  
  { c6h.iBJ'  
  return fn(pk(t1, t2)); QRHu 3w  
} {:6r;TB  
} ; % tS,}ze  
/t+f{VX$  
o /j*d3  
一目了然不是么? (;T^8mI2  
最后实现bind :r{<zd>;  
/]K^ rw[  
a1EOJ^}0  
template < typename Func, typename aPicker > >AVVEv18  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) t;W0"ci9  
  { \.MR""@y`{  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); `[f*Zv w  
} L 6 c 40  
> V-A;S:  
2个以上参数的bind可以同理实现。 O_ `VV*  
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。 } Yb[   
^E;kgED5  
十一. phoenix U#lCj0iUt,  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: A P)L:7w'e  
eD,.~Y#?=  
for_each(v.begin(), v.end(),  _zY# U9  
( &dqLP9 5  
do_ C _'%N lJ'  
[ .+PI}[g  
  cout << _1 <<   " , " u+Y\6~=+  
] z* ^_)Z  
.while_( -- _1), tr<Nm6!  
cout << var( " \n " ) Hx"ob_^'7  
) nV"~-On  
); e>6y%v;  
((H^2KJn  
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: t<#TJ>Le  
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 th  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 O#ai)e_uQk  
那么我们就照着这个思路来实现吧: ??^5;P{yx  
GWZ }7ake  
`, OG7hg  
template < typename Cond, typename Actor > @5N]ZQ9  
class do_while smlpD3?va  
  { ;rF\kX&Jh  
Cond cd; )(bW#-  
Actor act; h;p>o75O  
public : <c2E'U)X  
template < typename T > mk;&yh  
  struct result_1 4w*Skl=F}  
  { fz|cnU  
  typedef int result_type; IHB} `e|  
} ; XW[j!`nlk  
7I&&bWB  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} Rw"sJ)/  
CS2 Bo  
template < typename T > (/=f6^}  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ]OM"ZG/^  
  { fT;s-v[`k  
  do nEJq_  
    { L{X_^  
  act(t); qB5j;@ r  
  } gqZ'$7So  
  while (cd(t)); k Z?=AXu  
  return   0 ; F^WP<0C  
} B^1>PE  
} ; ( l\1n;s*B  
!\-{D$E?H  
(ceNO4"cZ  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). X3{G:H0\p  
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。 yQ U{ zY  
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。 .CL[_;}  
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。 /NLui@|R  
下面就是产生这个functor的类: h{CL{>d  
=#;3Q~:Jl^  
\K5DOM "#  
template < typename Actor > 8L, 5Q9 $  
class do_while_actor MV5_L3M  
  { J=\HO8E6>  
Actor act; 5&QJ7B,!  
public : pV9IHs}  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} &q3"g*q  
FEW14 U'O  
template < typename Cond > '9laa=H%8  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; fa-IhB1!K  
} ; qB~rQPa  
,kiv>{  
y`VyQWW  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 ),0g~'I~D  
最后,是那个do_ d?ex,f.  
gR&Q3jlIV  
SzAJ2:qhl  
class do_while_invoker B~6&{7 xc%  
  { P Y_u/<u  
public : 34`'M+3  
template < typename Actor > N nRD|A  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const Nkjza:f{  
  { 6g2a[6G5  
  return do_while_actor < Actor > (act); {o)Lc6T8s  
} qz+dmef  
} do_; H['N  
Vy6qbC-Kt  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? VyXKZ%\dQ/  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 _G[g;$ <  
最后来说说怎么处理break和continue i5en*)O8  
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。 oQLq&zRH`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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