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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda * {avx  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 V{jQ=<)@e  
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, @c;XwU]2t  
0m2%ucKw  
m*bTELb  
|7Dc7p"D  
  class filler QZwUv<*  
  { rra|}l4Y  
public : EM2=g9y  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} hn`yc7<}(u  
} ; %mqep5n(  
]>v C.iYp  
`!,"">5  
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: %#go9H(K  
_HMQx_e0YM  
+56N}MAs  
-!@]z2uU  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); ;$nCQ/ /  
a/wg%cWG_  
.(J~:U  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 7)RDu,fx  
\wZ 4enm  
~,^pya  
YCPU84f  
二. 战前分析 hwx1fpo4  
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。 SEKR`2Zz,  
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 LZ=E  
NqlU?  
_xWX/1DY  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); %I^schE*  
  /* --------------------------------------------- */ ylGT9G19  
vector < int *> vp( 10 ); ?^3Y+)}  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); KPi_<LuK  
/* --------------------------------------------- */ ?4`f@=}'K  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); $)YalZ  
/* --------------------------------------------- */ "xI70c{  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); QLm#7ms*y  
  /* --------------------------------------------- */ ,+P2B%2c  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); 'G1~ A +  
/* --------------------------------------------- */ R$Rub/b6  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); ;No i H&  
7|@FN7]5NF  
K ' ?`'7  
_^Z v[P  
看了之后,我们可以思考一些问题: W{$J)iQ  
1._1, _2是什么? 7+NBcZuG9  
显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。 @ ^q}.u`  
2._1 = 1是在做什么? T^ )\  
既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。 <)$e*HrI  
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。 XQ'$J_hC  
,Gi%D3lA  
\? n<UsI  
三. 动工 u5.zckV  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: Leu6kPk  
oA*88c+{f  
A(D>Zh6o@  
u?4d<%5R!  
template < typename T > @?n~v^  
class assignment r1&eA%eh  
  { M7fPaJKL  
T value; IKrojK8-?  
public : u0Bz]Ux/Q  
assignment( const T & v) : value(v) {} pzT,fmfk  
template < typename T2 > s?JOGu  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } L9]y~[R:  
} ; %N #A1   
1f+z[ad&^  
no$X0ia  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 ^\oMsU5(  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment &s8vmUt  
D!DL6l`  
3o2x&v  
kmg/hNtN  
  class holder \IhHbcF`d  
  { (j(hr'f  
public : -]Ny-[P  
template < typename T > /pC60y}O0  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const :-Wh'H(  
  { HPY;U N  
  return assignment < T > (t); [Mk:Zz%  
} j.yh>"de  
} ; /s~BE ,su  
6/.kL;AI  
U6F7dT  
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: sis1Dh9:  
y&A&d-  
  static holder _1; '5lwlF  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 (sW$2a  
C';Dc4j  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); 2c'<rkA  
而不用手动写一个函数对象。 *&z !y/  
RGLJaEl !  
7sU+:a  
qL?$u07<9'  
四. 问题分析 FMtg7+Q|>  
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。 sk5B} -  
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。 t=\ ffpA  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 Mn 8| K nh  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 9JqT"zj  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 ]*X z~Ox2  
x9o(q`N  
五. 问题1:一致性 *^iSP(dg  
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?|  Xb~i?T;f  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 "H9q%S,FH  
k*r G^imX  
struct holder j|>^wB  
  { \8)FVpS  
  // . )E1|U[L  
  template < typename T > a`D`v5G t  
T &   operator ()( const T & r) const OD~yIV  
  { dn&4 84  
  return (T & )r; oT!i}TW?o  
} 1XpqnyL&  
} ; 3U! l8N2  
y\n#`*5k  
这样的话assignment也必须相应改动: sD9OV6^{?K  
g^{a;=  
template < typename Left, typename Right > )m I i.  
class assignment l\TL=8u2c  
  { 6n\){dkZ~  
Left l; 5~OKKSUmT  
Right r; d/b\:[B@  
public : `NQ;|!  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} y~z&8XrH  
template < typename T2 > mMT\"bb'  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } ba)hWtenH  
} ; or"9I1o  
u p]>UX8  
同时,holder的operator=也需要改动: /A-VT  
hGI5^!Cq  
template < typename T > k_nQmU>  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const 7e[&hea  
  { R*H-QH/H1  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); &srD7v9M8  
} psuK\ s  
ex.^V sf_  
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。 lm*C:e)4A  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 ./<giTR:p  
4j(*%da  
return l(rhs) = r; 5^{I}Q  
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。 <.{OIIuk  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: T[-Tqi NT  
$,o@&QT?AT  
template < typename Tp > RLO<5L  
class constant_t ;<=z^1X9  
  { BnG{) \s  
  const Tp t; d>0 j!+s  
public : HP=5 a.  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} 4O4}C#6(4  
template < typename T > Xif>ZL?aXb  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const (S_1C,  
  { t1p[!53(  
  return t; CQA^"Ll  
} QrLXAK\5  
} ; ItE)h[86  
@>F`;'_*z  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 !>fi3#Fi  
下面就可以修改holder的operator=了 WHr:M/qD  
v?o("I[ C  
template < typename T > aN';_tGvK  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const } : T }N]  
  { <!-#]6  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); ")u)AQ  
} 0IQ|`C.  
KcM+ 8W\  
同时也要修改assignment的operator() a fB?js6  
{DX1/49  
template < typename T2 > Q) iN_|  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } 0L \vi  
现在代码看起来就很一致了。 p+;x&h)[l  
'<h@h*R  
六. 问题2:链式操作 ;(s.G-9S  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 ?Hbi[YD  
其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。 lWFm>DiLY  
事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。 3V/f-l]X/  
比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。 kZQ$Iv+^(  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct .VkLF6  
xw3A|Aj?r  
template < typename T > XeozRfk%J|  
struct result_1 787}s`,}  
  { \r}*<CRr6  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; ;nb>IL  
} ; uvA2`%T/  
$KmE9Se6,  
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: nz`"f,  
D[(T--LLT  
template < typename T > [ZETyM`  
struct   ref (N{  
  { ,-.=]r/s  
typedef T & reference; [[Usrbf  
} ; {#l@9r%  
template < typename T > ?Q6ZZQ~  
struct   ref < T &> }9?fb[]  
  { BgwZZ<B  
typedef T & reference; pXe]hnY  
} ; *4 Kc "M  
`(L<Q%  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: yF1^/y!@  
|bmc6G[  
template < typename T > _aOsFFB1KF  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const ntF#x.1Pm  
  { 0.!Q 4bhD  
  return l(t) = r(t); 5O"wPsl  
} uzLIllVX*  
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。 W97 &[([  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 +e) RT<  
dYhLk2  
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 mWU*}-M  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: 0Y\7A  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 |)Sx"B)  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 tA9(N>[ *  
最后的布局是: 1;9  %L@  
                Add CYC6:g|)  
              /   \ Ox f,2r  
            Divide   5 qzu%Pp6If  
            /   \ }u'O<d~z?  
          _1     3 Uf-`g>  
似乎一切都解决了?不。 DYCXzFAa  
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。 1H,hw  
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。 P C  
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: 2n5{H fpY  
d*<goBd  
template < typename Right > U_e e3KKA  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const p%*! ]JRS  
Right & rt) const 7 m!e\x8  
  { ;AgXl%Q  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); \J^|H@;(@  
} QX 393v!  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 E- rXYNfy  
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。 (`Q_^Bfyl  
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。 `!g XA.9Uv  
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。 zgHF-KEV  
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。 tL@m5M%:N2  
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? N @sVA%L.  
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: -%)8=  
rDWqJ<8  
template < class Action > W>]=0u4  
class picker : public Action `'<&<P  
  { (6\ H~  
public : gw9:1S  
picker( const Action & act) : Action(act) {} M kadl<  
  // all the operator overloaded & pS5_x  
} ; {!vz 6QDS  
Fu !sw]6xx  
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。 CI6qDh6  
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: cX/ ["AM  
kP}91kja  
template < typename Right > k`Ifd:V.y  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const G!IJ#|D:~  
  { : S |)  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); K.jm>]'z4;  
} c{t(),nAA  
(T0%H<#+  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > K|LS VN?K  
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。 Y+I`XeY  
e#$ZOK)`  
template < typename T >   struct picker_maker L1E\^)  
  { (Dx]!FFz  
typedef picker < constant_t < T >   > result; y|@=j~}Zq  
} ; k"2xyzt*  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > *QpKeI  
  { I|?Z.!I|  
typedef picker < T > result; 675x/0}GO  
} ; Fu cLcq2Z  
P9D'L{yS/x  
下面总的结构就有了:  ,M&[c|  
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。 +Ss|4O}'  
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。 W:16qbK  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 j/xL+Y(=  
至此链式操作完美实现。 ,HdFE|  
` `R;x  
Kr]`.@/.S  
七. 问题3 0BTLIV$d;  
如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。 Tfl4MDZb  
7)Rx-  
template < typename T1, typename T2 > GlVD!0  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const -*EK-j  
  { KwiTnP!Dca  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); VJeN m3WNb  
} xFY;aK  
v+|N7  
很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2: nUvxO `2  
8y{<M"v+/  
template < typename T1, typename T2 > ctL@&~*nY  
struct result_2 lS(?x|dO  
  { @u2nG:FG  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; 'L2M  W  
} ; }$ Am;%?p  
BZE~k?*  
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? /IC7q?avQN  
这个差事就留给了holder自己。 l&4TfzkY  
    &@xixbg  
U/oncC5  
template < int Order > 4yH=dl4=44  
class holder; |mfQmFF  
template <> "3v[\M3  
class holder < 1 > j9za)G-J  
  { (SLAq$gvd  
public : 1v4(  
template < typename T > e/m ,PE  
  struct result_1 h+x"?^   
  { \S@;>A<J  
  typedef T & result; '%`W y@  
} ; D/Y.'P:j  
template < typename T1, typename T2 > .sA?}H#wb  
  struct result_2 #<bt}Tht  
  { @hiwq 7[j  
  typedef T1 & result; <;.Zms${@  
} ; N}>XBZy  
template < typename T > )BY\c7SG  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const J..>ApX  
  { 1TKOvy_  
  return (T & )r; vb}; _/ #?  
} sSi1;9^o  
template < typename T1, typename T2 > \z<B=RT\  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const v3+ \A q   
  { g@.RfX=  
  return (T1 & )r1; #"a?3!wr  
} H85HL-{  
} ; x(z[S$6Y\  
~3.1. 'A  
template <> I#kK! m1Q  
class holder < 2 > *Ri?mEv hF  
  { .foM>UOY  
public : ' @M  
template < typename T > >yn%.Uoh@  
  struct result_1 d9[*&[2J|  
  { n}qHt0N  
  typedef T & result; H'$g!Pg  
} ; PY.c$)az>  
template < typename T1, typename T2 > 8ltHR]v  
  struct result_2 AyKaazm]9  
  { #{GUu ',?&  
  typedef T2 & result; n< [np;\  
} ; %,GY&hTw  
template < typename T > SU9#Y|I  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const Pn5@7~  
  { lC +p2OG^[  
  return (T & )r; tgDmHxB]0  
} 9/RbfV[)  
template < typename T1, typename T2 > SM5i3EcFYP  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const UcDJ%vI  
  { [K[tL|EK  
  return (T2 & )r2; _`L,}=um'  
} ?^us(o7-  
} ; vfJ}t#%UH  
 pFGK-J  
k'wF+>  
新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。 LQ?J r>4  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: 3KfZI&g  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: -,et. *  
(j+C&*u  
return l(i, j) = r(i, j); "TKf" zc  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) 2s;/*<WM  
C8y 3T/G  
  return ( int & )i; [zK|OMxoV  
  return ( int & )j; O: sjf?z  
最后执行i = j; (^Xp\dyZL  
可见,参数被正确的选择了。 pK4I?=A'  
m~#S76!w  
'!Vn  
BG"~yyKA  
Tn/T :7C  
八. 中期总结 t-lWvxXe  
目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事: %$I\\q q>{  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 dx[<@f2c  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 (hd^  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor :N%cIxrqP  
52tIe|KwL  
R 3 Eh47  
=V_} z3b  
$ # @G!  
N- ?U2V  
九. 简化 3`J?as@^8  
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。 @ h([c  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 }.4`zK&SB  
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: KSuP'.l  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 FgNO#%  
  +-*/&|^等 _$0<]O$  
2. 返回引用。 8^$}!9B~JZ  
  =,各种复合赋值等 D*`|MzlQ  
3. 返回固定类型。 6J6MR<5'  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) {LY$  
4. 原样返回。 :HRJ49a  
  operator, XY1NTo. =  
5. 返回解引用的类型。 ${KDGJ,^  
  operator*(单目) *(s+u~, I  
6. 返回地址。 Q<d\K(<3?:  
  operator&(单目) 4*l ShkL  
7. 下表访问返回类型。 Mvrc[s+o  
  operator[] \S}&QV  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 &m`1lxT  
  operator<<和operator>> vML01SAi  
,2[laJ  
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。 u1ggLH!U  
例如针对第一条,我们实现一个policy类:  e1S |&W8  
vX)JJ|g  
template < typename Left > 4/S 4bk*8  
struct value_return q>%KIBh(  
  { wtetB')yD  
template < typename T > B=7bQli}  
  struct result_1 q+3Z3v  
  { ,!|/|4vh  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; gT'c`3Gkz  
} ; f3|ttUX  
L"1UUOKy  
template < typename T1, typename T2 > m7^aa@^m  
  struct result_2 wS <d8gw  
  { $=4T# W=m  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; nu}$wLM  
} ; PNd]Xmv)  
} ; CwTx7 ^qa  
fr;>`u[;  
hkJ4,.  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait  3@J0-w  
V z8o  
下面我们来剥离functor中的operator() 5 1@V""m  
首先operator里面的代码全是下面的形式: |J'@-*5?[8  
0V"r$7(}  
return l(t) op r(t) >1,.4)k%K  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) )(9>r /bq  
return op l(t) ?&_ -,\t  
return op l(t1, t2) CK 3]]{  
return l(t) op EJ.oq*W!*J  
return l(t1, t2) op he wX)  
return l(t)[r(t)] x %L2eXL  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] k8F<j)"  
I0(BKMp&  
很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式: (8qMF{  
单目: return f(l(t), r(t)); kTAb <  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); d `>M-:dF  
双目: return f(l(t)); UQaLhK v:  
return f(l(t1, t2)); iP~5=  
下面就是f的实现,以operator/为例 LpGplD lB  
&&xBq?  
struct meta_divide '~VKH}b  
  { %UI.E=`n  
template < typename T1, typename T2 > mFjX  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) ?!U=S=8  
  { 5:Pp62  
  return t1 / t2; \-0@9E<D  
} cNtGjLpx;  
} ; [pUw(KV2m  
wV+ W(  
这个工作可以让宏来做: sNc(aGvy  
9AD`,]b  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ C~ t?<  
template < typename T1, typename T2 > \ am{f<v,EI  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; ^I~2t|}  
以后可以直接用 |Up+Kc:z/n  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) 7"2L|fG  
来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数 pzbR.L}'D  
(ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。) 8V>j-C  
.mn`/4  
NKvBNf|D  
下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体 dFS>uIT7X  
Yc3\NqQM  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > !jN}n)FSq  
class unary_op : public Rettype <|c n Qj*  
  { mM!'~{r[-  
    Left l; <{bQl L  
public : )XmV3.rI  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} }&I\a  
]>E*s3h  
template < typename T > PUV)w\!&is  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const Tz4,lwuWX7  
      { uz-,)  
      return FuncType::execute(l(t)); +D[|L1{xb  
    } '$YB -  
[9(tIb!x  
    template < typename T1, typename T2 > (MY#;v\AYE  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const n1m[7s.[&  
      { z}.y ?#  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); seC]=UJh#>  
    } eqU2>bI f  
} ; VR ^qwS/  
&PVos|G  
-G e5gQ=  
同样还可以申明一个binary_op e:fp8 k<  
91qk0z`N  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > <`k\kZM  
class binary_op : public Rettype Ni#!C:q  
  { {e\Pd!D?|  
    Left l; lPx4=O  
Right r; /ts=DxCC;  
public : 9]fhH  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} M(|Qvh{Q6  
v".q578 0B  
template < typename T > fftFNHP  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const JQ=i{9iJ  
      { R*a5bKr  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); gF-<%<RV  
    } o(w!x!["  
k4fc 5P  
    template < typename T1, typename T2 > .) uUpY%K^  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const Z>gxECi  
      { `bT!_Ru  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); Wt4ROj  
    } Ko_Sx.  
} ; x;)bp7  
KY34Sc  
]E'BFon  
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 (MhC83|?  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 &IsQgS7R  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) =M'M/vKD  
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。 PLU8:H@X  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! :xJ]# t..  
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。。。 QA>(}u\+  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 !>fYD8Ft,  
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) rCfr&>nn  
下面是修改过的unary_op A<P3X/i  
5I/wP qR[  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > WA}<Zme3[  
class unary_op E}AOtY5a  
  { 9<u^.w  
Left l; Py7!_TX  
  Mx<z34(T  
public : BC*vG=a  
[p[nK=&r  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} H,,-;tN?  
]@X5'r"  
template < typename T > PN9^ sLx=  
  struct result_1 U |I>CDp  
  { } 8ZCWmd  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; uD4=1g6[s  
} ; Vp8t8X1`  
J)1:jieQ  
template < typename T1, typename T2 > q/y4HT,x  
  struct result_2 O@JgVdgf  
  { dmh6o *  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; [Du@go1C  
} ; 5/x"!Jk  
+|}R^x`z  
template < typename T1, typename T2 > ~\= VSwJ  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const eduaG,+k7p  
  { tP; &$y.8  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); RmS|X"zc  
} s_]p6M  
W: Rs 0O  
template < typename T > 5.gM]si  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const gcYx-gA}  
  { rM<lPMr1*  
  return OpClass::execute(lt(t)); wMy$T<:   
} tX;00g;U.  
fDc>E+,  
} ; Rz}?@zh_8  
(Wkli:Lq  
3wXmX  
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  >)ZX  
好啦,现在才真正完美了。 gfQ&U@N  
现在在picker里面就可以这么添加了: \)'nxFKqV  
Z09FW>"u  
template < typename Right > WelB+P2  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const Gd0-}4S?  
  { }Ictnb  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); `-zdjc d  
} N;,?k.vU  
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。 SNP.n))   
h&4uf x6  
ps0wN%tA  
#!p=P<4M  
{#q']YDe`  
十. bind 7L)1mB.  
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。 mhTpR0  
先来分析一下一段例子 OJE<2:K  
AoHA+>&U  
Lm+!/e  
int foo( int x, int y) { return x - y;} `}o4&$  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 Rf@D]+v  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 U -~%-gFC  
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。 pM~Xh ]/  
我们来写个简单的。 JV'd!5P  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: 5@c,iU-L  
对于函数对象类的版本: `;fh<kv  
>4TJH lB}8  
template < typename Func > Ab7hW(/  
struct functor_trait b~06-dk1  
  { m^ zx &  
typedef typename Func::result_type result_type; =fMSmn1S  
} ; ^ )N[x''a  
对于无参数函数的版本: []Cvma 1\  
~WuElns  
template < typename Ret > 3(P^PP8  
struct functor_trait < Ret ( * )() > mm$D1=h{|  
  { IWu^a w  
typedef Ret result_type; vZ 4Z+;.  
} ; ,4j$kR  
对于单参数函数的版本: /Nq!^=  
V5rnI\:7  
template < typename Ret, typename V1 > L*tXy>&b.  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > uZZ[`PA(  
  { ^ vI|  
typedef Ret result_type; Ga f/0/|  
} ; 0!=e1_  
对于双参数函数的版本: pALB[;9g  
w|WZEu:0|  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > c Yx=8~-  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > ZJ"*A+IJx[  
  { j-gLX  
typedef Ret result_type; ;TSnIC)c  
} ; CkoPno  
等等。。。 6uDA{[OH  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy 9?D7"P+  
s cR-|GuZ  
template < typename Func > X1<)B]y  
struct func_return Y'f I4  
  { 'G(N,vu[@  
template < typename T > oE#HI2X  
  struct result_1 P},S[GaZ  
  { %fP^Fh   
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; ~b\7 qx_a9  
} ; JoW*)3Z  
p8s2#+/  
template < typename T1, typename T2 > Oi BK  
  struct result_2 U]vNcQj  
  { (/YC\x?  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; mk\U wv  
} ; i?=3RdP/R1  
} ; {DN c7G  
@PwEom`a  
?]fBds=  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 7P/j\frW  
IX7d[nm39  
template < typename Func, typename aPicker > Ccz:NpK+  
class binder_1 qjR;c& qR  
  { I-/PzL<W P  
Func fn; 5[l3]HOO  
aPicker pk; >[|:cz  
public : #*S/Sh?Q  
1bzPBi  
template < typename T > eE7 R d>  
  struct result_1 jLr8?Hyf  
  { 4L!{U@ '  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; IUd>jHp`6  
} ; ItM?nyA  
c09] Cp<  
template < typename T1, typename T2 > { w!}:8p  
  struct result_2 b@YSrjJ  
  { rA=F:N 2  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; jv2l_  
} ; @2$PU{dH  
[-6j4D  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} qgZ(o@\  
!YJdi~q  
template < typename T > 0?p_|X'_  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const S\0"G*  
  { :\80*[=;Z  
  return fn(pk(t)); yr sP'th  
} _9n.ir5YX  
template < typename T1, typename T2 > u x:,io  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const S<p "k]  
  { sK?[ 1BI  
  return fn(pk(t1, t2)); ?rBj{]=  
} 8(3vNuyP  
} ; 1&jX~'  
44%::Oh  
>5^Z'!Z"  
一目了然不是么? [*}[W6 3v  
最后实现bind ;/oMH/,U8  
{qLnwy!i  
Mqc[IAcd]  
template < typename Func, typename aPicker > 9!9 Gpi  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) f7s]:n*Ih  
  { P\2QH@p@t  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); ]-* }-j`  
} 9,y&?GLP  
?R,^prW{  
2个以上参数的bind可以同理实现。 fd+kr#  
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。 {ReAl_Cm  
m@zxjIwT  
十一. phoenix H>M%5bj  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: $wN'mY  
gVG :z_6  
for_each(v.begin(), v.end(), Opjt? ]  
( kdmVHiGF  
do_ sgCIY:8  
[ up:e0di{  
  cout << _1 <<   " , " a[(n91J0  
] .mok.f<G_m  
.while_( -- _1), Q;aZpi-E"  
cout << var( " \n " ) E#HO0 ]S  
) &)bar.vw/  
); %{HqF>=~  
:=i0$k<E/  
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: /au\OBUge  
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 4yBe(&N-d  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 {.!:T+'Xi\  
那么我们就照着这个思路来实现吧: mDM]RAub)  
"jeJV,%  
:m37Fpz&b  
template < typename Cond, typename Actor > 8tdUnh%/  
class do_while "%.#/!RG  
  { 3}h&/KN{  
Cond cd; a#raUF7e  
Actor act; 8AefgjE  
public : p O: EJ  
template < typename T > x&9 I2"  
  struct result_1 <c\aZ9+V  
  { B]Zsn`n  
  typedef int result_type; LG,RF:  
} ; n:#ji|wM  
Xp{gh@#dr  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} @{ nT4{  
Vm6^'1CY  
template < typename T > u*9C(je  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const }XXE hOO  
  { k"sL.}$  
  do QY^ y(I49  
    { c3 wu&*p{  
  act(t); tXp)o >"  
  } 2XI%4  
  while (cd(t)); SA/0Z=  
  return   0 ; ,U2D &{@  
} \/$v@5  
} ; r} ,|kb  
RMvlA' c  
yGD0}\!n  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). \4vFEJSh  
代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。 xeHu-J!P  
其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。 O! j@8~='  
因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。 p[/n[@<8=  
下面就是产生这个functor的类: XBr>K> (  
z?gJHN<  
7P\sn<  
template < typename Actor > FcWu#}.p}  
class do_while_actor B[$SA-ZHi  
  { Lte\;Se.tu  
Actor act; Awr]@%I  
public : 5S7Z]DXiT8  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} CY 7REF  
v(t&8)Uu  
template < typename Cond > }BfwMq4E)n  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; 8WyG49eic  
} ; S`l CynGH  
9<YB &:<  
-[7.VP   
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 p5 [uVRZ  
最后,是那个do_ -!}1{   
1u` Z?S(  
S\X_!|  
class do_while_invoker !l\pwfXP&%  
  { UbYKiLDF)  
public : Mr1pRIYMd  
template < typename Actor > :5Vu.\,1  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const s e1ipn_A  
  { _E "[%  
  return do_while_actor < Actor > (act);  ?Z!KV=  
} zCQv:.0L  
} do_; TxiJ?sDh*  
DBv5Og  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? Th8Q ~*v  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 L*l( ~t)vF  
最后来说说怎么处理break和continue S_QDYnF)`  
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。 t^[{8,N  
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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