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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda *m>XtBw.  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 7RpAsLH=  
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"A*!" b  
&x mYpQ  
G=VbEL^H  
=cP7"\  
  class filler BH;7CK=7R  
  { ~ZxFL$<'3  
public : arQEi  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} vG2&qjY1  
} ; :c?}~a~JO(  
!kpnBgmU  
U %,K8u|WH  
这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决: <jjn'*44f  
S&q(PI_"  
S.)+C2g,@  
=Rw-@ *#l  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); s/+k[9l2  
PV(TDb:0  
q@+#CUa&n  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 @lO(QpdG  
cUDo}Yu  
QBD\2VR  
l)P~#G+C  
二. 战前分析 RZL:k;}5  
首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。 mI4)+8SUu  
开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码 r5s$#,O/&Q  
_v\L'`bif  
(\qO~)[0  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); HLruZyN4  
  /* --------------------------------------------- */ 9)~Ha iVB  
vector < int *> vp( 10 ); gX'nFGqud  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); 5 0KB:1(g  
/* --------------------------------------------- */ OS{j5o  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); f 8AgTw,K8  
/* --------------------------------------------- */ 4k6,pt"  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); =X24C'!Mpe  
  /* --------------------------------------------- */ ]+)cXJ}6#  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); .I1k+   
/* --------------------------------------------- */ S!JwF&EW  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); uK!G-1   
]A.tauSW  
ohW qp2~  
j~#nJI5]  
看了之后,我们可以思考一些问题: YT@D*\  
1._1, _2是什么? [@4.<4Y  
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。 Dpf"H  
2._1 = 1是在做什么? I5$]{:L|9  
既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。 Ojwhcb^  
Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。 Osj/={7g  
^?Y x{r~9  
9|K3xH  
三. 动工 (Z)F6sZ`8  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: EWZ?q$  
H6Dw5vG"l  
]N#%exBVo  
2sXNVo8`w"  
template < typename T > >vny9^_  
class assignment v "Yo  
  { -0G/a&ss  
T value; $ KAOJc4<  
public : 0^G5 zQlj  
assignment( const T & v) : value(v) {} -V\$oVS0S  
template < typename T2 > JsY|Fv  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } A])+Pe  
} ; (;(P3h  
.^o3  
&?wNL@n  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 ,T<q"d7-#  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment #ts;s\!  
)^q7s&p/  
_ !r]**  
qHtonJc  
  class holder x<lY&KQ0  
  { ))xyaYIZkk  
public : lij>u  
template < typename T > l+!eC lM%  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const 5p]Cwj<u  
  { wiE'6CM  
  return assignment < T > (t); DX\|*:,  
} tUXly|k  
} ; Q.zE}ZS  
\(g/::|  
%c`P`~sp  
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: 3;t{V$  
fZ7Ap3dmP  
  static holder _1; 4eh~/o&h  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 W5c?f,  
:IB@@5r1  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); s(u,mtG  
而不用手动写一个函数对象。 k  __MYb  
NB@TyU  
ROWrkJI>i  
k&M9Hn2  
四. 问题分析 _=*ph0nu  
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。 ]A%S&q  
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。 'Io2",~ M  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 `COnb@uD  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 >$ok3-tuU  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 a*GiLq  
EH2a  
五. 问题1:一致性 ~;ZT<eCIA  
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?| QswbIP/>:'  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。  gK Uci  
=e j'5m($3  
struct holder =|Vm69  
  { .`; bQh'!  
  // F&[MyXU4  
  template < typename T > "%[aWb  
T &   operator ()( const T & r) const N{<9N jmm  
  { T x 6\  
  return (T & )r; M%S.Z4D (0  
} P"k`h=>!4  
} ; -Rcl(Q}LZ  
VQe@H8>3  
这样的话assignment也必须相应改动: 3l?-H|T  
7~H.\4HB  
template < typename Left, typename Right > YuVg/ '=  
class assignment 48p< ~#<W\  
  { 8-clL\bm  
Left l; Uk0Fo(HY  
Right r; u ^}R]:n  
public : +ia N[F$  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} 4w<4\zT_U}  
template < typename T2 > J\fu6Ti  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } 6M-Y`T`J  
} ; J~=tR1 k  
XxeyGs^%9  
同时,holder的operator=也需要改动: Dc;zgLLL  
7 8n`VmH~L  
template < typename T > ^PrG5|,s  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const x |0@T?  
  { 7!r)[2l  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); YI!@ ,t  
} 9@{=2 k  
_4lhwKYU  
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。 !%,k]m'  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 H7&bUt/  
wz1fl#WU  
return l(rhs) = r; _1EWmHZ?  
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。 ! {c"C  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: ,lUr[xzV  
Z?AX  
template < typename Tp > hOH DXc"  
class constant_t v[t *CpGd  
  { b$O1I[o  
  const Tp t; $1< ~J  
public : 8*\PWl  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} XaH%i~}3  
template < typename T > ?VaAVxd29  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const 8*[Q{:'.  
  { l2 [{T^  
  return t; aH(B}wh{  
} ~P5;k_&  
} ; }+3v5Nz;  
p^/6Rb"e  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 #lo1GoL\  
下面就可以修改holder的operator=了 8H<:?D/tH  
Zwm2T3@e  
template < typename T > [L4s.l_#  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const |WMP_sGn  
  { `Ir{ax&H.e  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); sPoH12?AL  
} =bDy :yY}  
}2CVA.Qm!  
同时也要修改assignment的operator() ?Gr2@,jlD  
G zw $M  
template < typename T2 > T#:n7$M|?A  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } 2S#|[wq(  
现在代码看起来就很一致了。 u U;]/  
+,$ SZO]  
六. 问题2:链式操作 #G`UR  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 W]l&mr  
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。 ),53(=/hl  
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。 D @bnm 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。 i *9Bu;  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct i{.%4tA4  
Qe,aIh  
template < typename T > ER4j=O#  
struct result_1 $<QOMfY>  
  { fAHf}j  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; Cg4l*"_  
} ; hantGw |  
"PhP1;A9,  
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: xfsf  
kH9P(`;Vq  
template < typename T > 64jFbbd-/  
struct   ref O>)Fl42IeD  
  { Tu*"+*r>s  
typedef T & reference; SuuLB6{u3  
} ; )~CnDk}^R  
template < typename T > jXCSD@?]K  
struct   ref < T &> vD@ =V#T  
  { L%sskV(  
typedef T & reference; YKtF)N;m]  
} ; F-SD4a  
$lYy`OuC  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: q o^PS  
@}[yC['  
template < typename T > /6@iRswa  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const pZUXXX  
  { AIK99  
  return l(t) = r(t); "z/)> ?Wn  
} $~s|%>@  
可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。 =k +nC)e  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 %hM8px4d  
xLp<G(;  
有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么 -Nn@c|fz  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: ZQV,gIFys  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 'Bc{N^  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 %D9,Femt  
最后的布局是: P9/Bc^5'  
                Add WVa#nU^  
              /   \ |?=a84n1l  
            Divide   5 vC1D}=Fp  
            /   \ pY T^Ug  
          _1     3 YA,vT[kX  
似乎一切都解决了?不。 F{;{o^Pv  
你可以想象一下一个完整的Lambda库,它必然能够重载C++几乎所有的操作符。假设其重载了10个操作符,那么至少会有10个代表这些操作符的functor类。大体上来讲,每一种操作符所对应的functor都应当能够由链式操作产生别的任意一种操作符所对应的functor。(例如:*_1 = 2既是由operator*的functor产生operator=的functor)。可想而知这样一共能产生10*10=100种产生方式。这是对编码的一个大挑战。 X4z6#S58  
如何简化这个问题呢?我们不妨假定,任意一种操作符的functor,都能够产生任意一种操作符的functor,这样,每一种操作符的functor都拥有一样的产生方案。如果某种转换确实是不合法的(例如:A/B=C无论如何也不可能合法),那么在试图产生新functor的时候会出现编译错误。幸好C++的模版是如果不使用就不编译的,因此这种编译错误不会干扰到正常的使用,这正是我们所要的。 `$hna{e^n  
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: !Ic{lB   
% bpVK~z  
template < typename Right > ^xZo .P  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const T)Ohk(jK1  
Right & rt) const rr;p;  
  { VGDds  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); %hnv go:^g  
} gp`H>Sn.|  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 m.|__L  
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。 45+w)Vf!  
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。 @s[Vtw%f  
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。 dH8^\s .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。 '1u!@=.\G  
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? ZA>p~Zt  
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: Y  c]  
n>|7 k3  
template < class Action > KOqp@K$  
class picker : public Action qC;1ND  
  { ]u\K}n6[q  
public : GI ~<clhf  
picker( const Action & act) : Action(act) {} `~ ,  
  // all the operator overloaded 14LOeo5O  
} ; iJH;OV;P  
.PHz   
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。 Frxim  
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: A3jT;D9Y%  
D;RZE  
template < typename Right > .NOh[68'  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const kl&9M!;:n  
  { b{WEux{)  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); Gs7#W:e7  
} ]`S35b  
7 g2@RKo  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > 9"%ot=)  
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_8;j  
^.]]0Rp&  
template < typename T >   struct picker_maker Fy!-1N9|l  
  { gXzp$#  
typedef picker < constant_t < T >   > result; $&>z`bAS>  
} ; 6gSo>F4=  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > 0 jszZ_  
  { \KpSYX1  
typedef picker < T > result; Vu u2SS  
} ; 6n}5>GSF  
afJ`1l  
下面总的结构就有了: rEl bzL"&<  
functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。 @m bR I0  
picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。 2:>|zmh_  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 NE'4atQ|  
至此链式操作完美实现。 B"9/+Yj  
5qx,b&^w  
K.{:H4_  
七. 问题3 Z\@m_ /g  
如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。 4Em$L]7   
+d=cI  
template < typename T1, typename T2 > |i-d#x8  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const B > sTM  
  { ?cF-w!>o8  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); |x[zzx# >-  
} nKP[U=ac  
Ba]J3Yp,z  
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: yhBf%m  
a/(IvOy#6  
template < typename T1, typename T2 > /%'>?8/  
struct result_2 oK!W<#  
  { zURob MpE#  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; 6)QJms  
} ; 'W>Zr}:  
p? q~.YY  
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? T{VdlgL  
这个差事就留给了holder自己。 E(l'\q'.  
    ELlTR/NW  
v;r!rZX  
template < int Order > mnwYv..ePz  
class holder; LZ"yMnhOf  
template <> W%)uKQha  
class holder < 1 > Lh"!Z  
  { N0:gY]o%  
public : B< `'h  
template < typename T > #t^y$9^  
  struct result_1 <Fc @T4Q,  
  { rps2sXGr  
  typedef T & result; z g'1T2t  
} ; tBZ&h` V  
template < typename T1, typename T2 > ^3q o%=i  
  struct result_2 ~|7jz;$V  
  { 99<0xN(25  
  typedef T1 & result; m)]A$*`<  
} ; =h#3D?b0n  
template < typename T > bkZ~O=uv$-  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const )kq3q5*_  
  { }.uB6&!:  
  return (T & )r; U!0 Qf7D  
} JMnk~8O  
template < typename T1, typename T2 > %Q0J$eC  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const Bx>)i8P7i0  
  { yLo{^4a.  
  return (T1 & )r1; ##6_kcL:6G  
} R-8/BTls7  
} ; le*1L8n$'  
NvZ )zE  
template <> cP4K9:k  
class holder < 2 > k>N >_{\  
  { Pd,+= ML  
public : eTV%+  
template < typename T > Mk*&CNo3  
  struct result_1 Zv`j+b  
  { +&w=*IAKZ  
  typedef T & result; q $Hg\ {c  
} ; e2SU)Tr%b  
template < typename T1, typename T2 > |+^-b}0  
  struct result_2 fCA/   
  { *=-o0c  
  typedef T2 & result; T%%+v#+  
} ; E>BP b  
template < typename T > f-V8/  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const D~;hIt*  
  { 0NN{2"M$p  
  return (T & )r; l>Nz]Ul%{  
} $9}z^sGIM  
template < typename T1, typename T2 > P&ig.Og*  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const ?H c~ 3  
  { j:yQP# U  
  return (T2 & )r2; rt7Ma2tK  
} ]aqHk  
} ; Qo4+=^(  
q;))3aQe  
jf&LSK;2  
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> >。 <eObQ[mQ  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: G%a8'3d,  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: kH!I&4d&  
hLVS}HE2  
return l(i, j) = r(i, j); h48JpZ"  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) :J3ZTyjb  
x4PH-f-7  
  return ( int & )i; n\nC.|_G@  
  return ( int & )j; "%c\i-&t  
最后执行i = j; %f{1u5+5  
可见,参数被正确的选择了。 d2Z kchf  
Y4%Bx8  
+DWmutL  
B%v2)+?@  
?G5JAG`  
八. 中期总结 .b4_O CGg  
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: 9.KOrg5}L  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 :qV}v2  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 1_Um6vS#  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor *0 ;DCUv  
x*H4o{o0  
\haJe~  
$c-h'o  
&S}i)Nu6J  
TzXivE@mm  
九. 简化 [<)/ c>Y  
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。 )`RF2Y-A7  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 `"0#lZ`n  
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: C+r<DC3  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 Y",Fs(  
  +-*/&|^等 z$3 3NM  
2. 返回引用。  +X i#y}%  
  =,各种复合赋值等 apxZ}  
3. 返回固定类型。 zMfr`&%e  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) `laaT5G\y  
4. 原样返回。 <a-I-~  
  operator, or_x0Q  
5. 返回解引用的类型。 1cE3uA7  
  operator*(单目) pV#~$e  
6. 返回地址。 {x $H# <Y  
  operator&(单目) ^X6fgsjz  
7. 下表访问返回类型。 tJ>OZ  
  operator[] v;S7i>\  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 (+<SR5,/3  
  operator<<和operator>> r5b5`f4  
JM5 w`=  
OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。 p @@TOS  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: G: FP9  
D?w?0b Eu  
template < typename Left > `.f<RVk-  
struct value_return 3~"G(UP  
  { fF208A7U I  
template < typename T > ^|@t2Rp@  
  struct result_1 h+k:G9;sS  
  { tT}*%A  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; AL/q6PWi  
} ; \UI7H1XDH  
=T)4Oziks  
template < typename T1, typename T2 > }/ 6Q3B  
  struct result_2 ]HP aM  
  { @O}%sjC1  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; ;z;O}<8s  
} ; i,R<`K0  
} ; Kk2PWJ7  
X>w(^L*>  
] (3e +JC  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait +tL]qO BP  
\|Pp%U [  
下面我们来剥离functor中的operator() (W3~r  
首先operator里面的代码全是下面的形式: .jRp.U  
etdI:N*x  
return l(t) op r(t) UQ#"^`=R<  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) ql5NSQ>{  
return op l(t) "d'D:>z]%  
return op l(t1, t2) sQrP,:=r#  
return l(t) op D 8^wR{-;J  
return l(t1, t2) op G>{Bij44  
return l(t)[r(t)] xU#f>@v!  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] 7/lXy3B4  
{J2*6_  
很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式: ~6`HJ  
单目: return f(l(t), r(t)); !Q!= =*1H  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2));  Hu|;cbK  
双目: return f(l(t)); {D1"bDZ  
return f(l(t1, t2)); Ml1sE,BT  
下面就是f的实现,以operator/为例 <rc?EV  
/ %}Xiqlrd  
struct meta_divide 4 2aYM!  
  { 9L;fT5Tp7  
template < typename T1, typename T2 > C-/<5D j  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) 1BK-uv:  
  { (J8 (_MF  
  return t1 / t2; c%_I|h<?iT  
} @K; 4'b~  
} ; &*\wr} a!  
e&zZr]vs]l  
这个工作可以让宏来做: sf4NKe2*  
o 5dPE{f  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ gT$`a  
template < typename T1, typename T2 > \ mGZ^K,)&OR  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; RnV )*  
以后可以直接用 E7-il;`cKn  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) ~G.'pyW  
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 ohqi4Y!j/~  
(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。。。) '`Eb].s*  
_NQMi4 V(  
E}K6Op;=v5  
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 >[;+QVr;  
@l:\0cO  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >  L5/J  
class unary_op : public Rettype iB1"aE3  
  { 6qQdTp{i  
    Left l; [+EmV>Y  
public : n46H7e(ej\  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} ]ovP^]]V  
L=4%MyZ.e  
template < typename T > Zq7Y('=`t@  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const };"-6e/9  
      { 9fr LYJz"  
      return FuncType::execute(l(t)); !t/I j~o  
    } f QSP]?  
33dHTV  
    template < typename T1, typename T2 > &@CcH_d*  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const (27bNKr  
      { v7x %V%K  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); ygoA/*s  
    } Os--@5e  
} ; tB4dkWt.}  
Hd H,   
9?$Qk0jc  
同样还可以申明一个binary_op b_2bg>|;  
gE$D#PZa  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > "NR`{1f:O  
class binary_op : public Rettype cKt=_4Lf  
  { 7M;7jI/C  
    Left l; yO\ .dp  
Right r; 8,unq3  
public : 8D3|}z?  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} &`+tWL6L  
gXZl3  
template < typename T > hKo& ZWPq  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const yf3c- p  
      { <4r3ZV;'  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); E(]39B"i  
    } F uYjrzmx  
1vw [{.wC  
    template < typename T1, typename T2 > z2'3P{#s  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const }ZaZPB/_}P  
      { /BEE.`6yI5  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); -JgN$Sf  
    } [XK^3pT_  
} ; XdS&s}J[I  
{/|RKV83  
-\=s+n_ZP?  
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 F/33# U  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 VZhtx)  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) (R^X3  
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。 +S/OMkC  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! EjxzX1:  
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。。。 r{oRN  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 *?Hc8y-dG,  
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) aY:u-1  
下面是修改过的unary_op 5dwC~vn}c  
Lg6;FbY?  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > eO7 )LM4  
class unary_op 2>`m1q:  
  { cg`bbZ  
Left l; h"O4r8G}  
  >JOEp0J  
public : ,j3Yvn W  
a6Zg~>vX  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} j _]#Ew\q  
r xlKoa  
template < typename T > T,G38  
  struct result_1 )>-94xx|  
  { D1G9^7:^E  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; ":igYh  
} ; p;nRxi7'  
o'Rr2,lVi  
template < typename T1, typename T2 > {N.J A=  
  struct result_2 \3K%>   
  { *z?Vy<u G  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; P|U9f6^3  
} ; ]*/%5ZOI&  
sKu/VAh x  
template < typename T1, typename T2 > +g.lLb*#  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const * I)F5M  
  { eHX;*~e6)  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); J_-K"T|f  
} {KQ]"a 6  
W=-:<3XL  
template < typename T > WR :I2-1  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const  =&8Cg  
  { )#%v1rR  
  return OpClass::execute(lt(t));  yxx9h3  
} |[+/ ]Y  
e-E0Bp  
} ; ~7;AV(\%e  
[N=v=J9  
8?l/x  
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 yq6Gyoi<  
好啦,现在才真正完美了。 TmEJ!)*  
现在在picker里面就可以这么添加了: DH IC:6EY  
ja2BK\"1:  
template < typename Right > eN,6p '&  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const Ns2<wl-  
  { %+8" -u  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); cPp<+ ts  
} +H**VdM6s  
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。 %3kS;AaA  
Y[~Dj@Q<  
|#i|BVnoE  
<>71;%e;'  
+eUWf{(_  
十. bind Bx" eX>A8  
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。 (qyT,K8  
先来分析一下一段例子 u%24% Q  
Rlwewxmr  
G2 {R5F !  
int foo( int x, int y) { return x - y;} P9yg  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 n=iL6Yu(  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 =zsA@UM0  
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。 EK 8rV  
我们来写个简单的。 k1_" }B5  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: N+nv#]{  
对于函数对象类的版本: eeM$c`Y<  
YiGSFg  
template < typename Func > c,L{Qv"n{  
struct functor_trait Ljs4^vy <J  
  { v!WkPvU  
typedef typename Func::result_type result_type; _C4N6YdU  
} ; |!6<L_31%  
对于无参数函数的版本: .~AQxsGH  
QLLMSa+! \  
template < typename Ret > Ha41Wn'tZ  
struct functor_trait < Ret ( * )() > E'^$~h$  
  { o,yZ1"  
typedef Ret result_type; /D~MHO{  
} ; ir<K"wi(2  
对于单参数函数的版本: L (@".{T  
EC8Fapy  
template < typename Ret, typename V1 > \Y$@$)   
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > D:=Q)Uh0I  
  { ^&!iqK2o  
typedef Ret result_type; /cC4K\M  
} ; H[J5A2b  
对于双参数函数的版本: ., =\/ C<  
d>gN3}tT  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > .|c=]_{  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > [,TK"  
  { o?`^ UG-   
typedef Ret result_type; L7"B`oa(p  
} ; #>_5PdO  
等等。。。 ?Zh,W(7W  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy XY)I~6$Y  
IfzW%UL  
template < typename Func > m#|h22^H  
struct func_return 3R?6{.  
  { ;y]BXW&l&  
template < typename T > =2OLyZDI  
  struct result_1 )u>/:  
  { L g2z `uv  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; $*qQ/hi  
} ; ojbms>a  
m ?#WQf  
template < typename T1, typename T2 > Jq8:33s   
  struct result_2 z;lWr(-x  
  { _)a!g-Do7  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; cL+bMM$4r~  
} ; C+vk9:"  
} ; 8T"8C  
@$R^-_m  
\rSofn#c  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 9iM[3uyO  
I*EHZctH  
template < typename Func, typename aPicker > |'!9mvt=  
class binder_1 M d.^r5r  
  { Q=?YY-*$  
Func fn; \qw1\-q  
aPicker pk; q vGP$g  
public : =v6qr~  
JLh{>_Rr  
template < typename T > Ocf:73t  
  struct result_1 d37|o3oC  
  { r68d\N`.  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; K-Fro~U  
} ; tE"IE$$1  
TFI$>Oz|  
template < typename T1, typename T2 > RCY}JH>}  
  struct result_2 fK10{>E1  
  { O)D+u@RhH  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; @,;VMO  
} ; KvNw'3Ua  
i'MpS  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} V!zU4!@qP  
m/p:W/0L  
template < typename T > KA{ JSi  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ( P\oLr9  
  { &w{: qBa  
  return fn(pk(t)); =q<t,UP8  
} ^ Q  
template < typename T1, typename T2 > #sb@)Q  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 6I-Qq?L[H  
  { {33B%5n"  
  return fn(pk(t1, t2)); d 6zfP1lQ  
} G%XjDxo$I  
} ; _KAg1Ww  
ftccga  
OYj~"-3y)  
一目了然不是么? _.+2sm   
最后实现bind T3In0LQ  
Ak+MR EG  
nRh.;G  
template < typename Func, typename aPicker > q4]Qvf>  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) `Oe"s_O#  
  { *ulkqpO  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); ;{Tf:j'g  
} mu@IcIb>  
AR6hfdDDT  
2个以上参数的bind可以同理实现。 J9q[u[QZ9O  
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。 n7iIY4gZ  
VY j pl  
十一. phoenix Ct9dV7SH  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: 18AlQ+')?w  
MxLi'R=  
for_each(v.begin(), v.end(), N6w!V]b  
( i ?]`9z  
do_ 8=WX`*-uH  
[ #8i9@w  
  cout << _1 <<   " , " )5Ofr-Y  
] ldRisL  
.while_( -- _1), ]Nb~-)t%B  
cout << var( " \n " ) 2A(IsUtqO:  
) DNGj81'c  
); x?n13C  
KpfQ=~'  
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: "q3W& @  
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 I2e@_[ 1  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 jI45X22j  
那么我们就照着这个思路来实现吧: .aD=d\  
6&[rA TU+  
7Lx =VX#]q  
template < typename Cond, typename Actor > lzK,VZ=mM  
class do_while C>Cb  
  { %d2\4{{S  
Cond cd; llRQxk  
Actor act; 3R`eddenF  
public : hg+0!DVx  
template < typename T > OJXK]dZ  
  struct result_1 ySNXjH Q=  
  { V@`A:Nc_>  
  typedef int result_type; {7d\du&G  
} ; (x/xqDpmBS  
-(l/.yE{X  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} p[:E$#W~;  
{/q4W; D  
template < typename T > G&dz<f  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const mE"},ksg  
  { |\J! x|xy  
  do xv~E wT)  
    { OG{vap)  
  act(t); D0 ,t,,L  
  } 2F|06E'  
  while (cd(t)); q#*b4q {  
  return   0 ; !z |a+{  
} k?qd -_sC  
} ; MznMt2-u  
ghDOz 3  
ER)to<k  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). >;Vy{bL8  
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。 y({EF~w  
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。 |>jlmaV  
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。 k8O%gO  
下面就是产生这个functor的类: C252E  
Ct0YwIR*  
qL/XGIxL?  
template < typename Actor > .;jp2^  
class do_while_actor m$80D,3  
  { #ByrX\  
Actor act; z-`-0@/A$  
public : GCv*a[8?n  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} EbMG9  
Erq% Ck(  
template < typename Cond > *;Gnod<  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; d <Rv~F@  
} ; GOj<>h}r  
?@5#p*u0  
\@hq7:Q  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 X'.*I])  
最后,是那个do_ q !Nb-O{  
GcCMCR3  
Wv-nRDNG  
class do_while_invoker v>E3|w%  
  { v8NoD_  
public : CK#SD|~:  
template < typename Actor > l t{yo\  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const e2vL UlL8  
  { @V71%D8{  
  return do_while_actor < Actor > (act); #/2W RN1L  
} XS`=8FQ  
} do_; $p~X"f?0  
{p)=#Jd`.P  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? 2y@y<38  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 N]7#Q.(~  
最后来说说怎么处理break和continue P#N@W_""YD  
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。 P=PVOt@ b  
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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