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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda Sci4EGc  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 {jM<t  
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, xR|eyeR  
AuDR |;i  
#W@% K9  
W `u$7k]$  
  class filler )'!ml  
  { K@jSr*\'  
public : Q6.*"`  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} WiNr866nB  
} ; PG6L]o^  
1rv$?=Z  
L)/6kt=  
这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决: >{ECyh;  
R] Disljq  
j!S1Y0CV  
nR o=J5tY  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); Wg` +u  
0Q$~k  
Bn1L?>G  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 R5K-KSvW  
&$m=^  
*9dV/TT~f[  
CO:*x,6au  
二. 战前分析 2 {mY:\  
首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。 abICoP1zQ  
开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码 #.)xm(Ys  
6; 5)/q  
d<^_w!4X}  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); NWJcFj_  
  /* --------------------------------------------- */ B:O+*3j  
vector < int *> vp( 10 ); YER:ICQ  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); 6%ZHP?  
/* --------------------------------------------- */ wi\z>'R  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); W>Mse[6`c  
/* --------------------------------------------- */ ^e?$ ]JiA!  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); *|];f#^9  
  /* --------------------------------------------- */ <`c25ih.4  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); s?^,iQ+tp  
/* --------------------------------------------- */ ?CH?kP  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); %"l81z  
W il{FcHY  
R=\v3m  
=<[7J]%  
看了之后,我们可以思考一些问题: *>e~_{F  
1._1, _2是什么? j7@!J7S  
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。 =cdh'"XN  
2._1 = 1是在做什么? @Pxw hlxa  
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。 ,^.S0;D,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。 I:F'S#  
$Q8P@L)[  
E x_L!9>!  
三. 动工 Y*Y&)k6 t  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: x 8 f6,  
LKqRvPnh  
n&_YYEHx  
7^ B3lC)  
template < typename T > xJvLuzUD  
class assignment :~t<L%tYF  
  { o*%3[HmV  
T value; McEmd.S<n  
public : UUl*f!& o  
assignment( const T & v) : value(v) {} R `;o!B}[  
template < typename T2 > ;US83%*  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } -"F0eV+y  
} ; ewo*7j4*  
+yth_9  
m +Y@UgB  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 Qn *6D  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment +jcdf}  
h=hoV5d@  
7. %f01/i  
5+`=t07^et  
  class holder mDZ=Due1  
  { '#H&:Htm;L  
public : ,MRvuw0P  
template < typename T > h>dxBN  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const Y\.DQ  
  { [d0%.+U  
  return assignment < T > (t); V{KjRSVf=  
} yP x\ltG3  
} ; V R"8Di&)  
AQ-mE9>P  
1sD~7KPg?  
由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上: > 9o{(j  
7O:"~L  
  static holder _1; :H{Bb{B%  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 }bp.OV-+  
T\jAk+$Jo  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); U>oW~Z  
而不用手动写一个函数对象。 B0v|{C   
?C}sR:K/  
^dh=M5xz)  
#7+]%;h  
四. 问题分析 $1~c_<DN  
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。 0E yAMu  
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。 4X*Q6rW  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 +miR3~w.  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 +Jdm #n?_  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 z<t>hzl 7  
+SyUWoM  
五. 问题1:一致性 lO[E[c G  
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?| ;t|,nz4kJ  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 dKb ^x^  
rfX=*mjt  
struct holder TQ?#PRB  
  { "(<%Ua  
  // )&Mq,@  
  template < typename T > >{b3>s~T  
T &   operator ()( const T & r) const $]1qbE+  
  { LaclC]yLU  
  return (T & )r; l:)S 3  
} J]dW1boT@  
} ; TywK\hH  
\TZ|S,FS  
这样的话assignment也必须相应改动: " <Qm -  
FJ}gUs{m  
template < typename Left, typename Right > _\UIc;3Gl  
class assignment <W2ZoqaV  
  { HJ",Sle  
Left l; QAi1,+y]7w  
Right r; bf(+ldq  
public : 12-EDg/1  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} o<nS_x  
template < typename T2 > ^\T]r<rCY  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } _CL{IY  
} ; >;7a1+`3  
WU7cF81$  
同时,holder的operator=也需要改动: WI{; #A  
=-5[Hn%  
template < typename T > #n#HzbT  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const K'V 2FTJI  
  { 2 eHx"Ha  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); "O``7HA}  
} m &!XA  
~U3S eo }  
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。 9$wAm89  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 TA|s@T{  
5aG5BA[N  
return l(rhs) = r; ($'V& x8T  
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。 [[X+P 0`r  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: =W<[Fe3  
C bQ4Y  
template < typename Tp > Se Oy7  
class constant_t %4/xH 9  
  { (gU2"{:]J  
  const Tp t; TaWaHf  
public : fK"iF@=Z`  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} 86qcf"?E  
template < typename T > >4c`UW  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const 2lo:a{}j  
  { e5 3,Rqi)@  
  return t; 5NFRPGYX  
} o[^Q y(2~  
} ; tgB=vIw?3  
a ea0+,;  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 =Epq%,4nG  
下面就可以修改holder的operator=了 EZ{\D!_Y  
a'A s  
template < typename T > Zw24f1iY  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const OpUA{P  
  { [<S^c[47U  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); yquAr$L!  
} aj v}JV&:  
N<n8'XDdG  
同时也要修改assignment的operator() #R<G,"N5  
?;RD u[eD  
template < typename T2 > 61>f(?s  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } t R ;{.  
现在代码看起来就很一致了。 w5(yCyNp~  
NWaO_sm  
六. 问题2:链式操作 bRsc-Fz6  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 LD_M 3 P  
其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。 U{HML|  
事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。 y]^#$dK(z  
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。 y!hi"!  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct Gnv!]c&S>l  
e96#2A5f  
template < typename T > }Aw47;5q;  
struct result_1 ])UwC-l  
  { +4HlRGH  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; 2rmNdvvrk  
} ; ^vW$XRnt  
M}KZG'7  
那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为: 8JP6M!F#  
QoWR@u6a  
template < typename T > 'e85s%ru  
struct   ref ;AJ< LC  
  { om>VQ3  
typedef T & reference; "/!'9na{QL  
} ; 3C#RjA-2[  
template < typename T > 3fl7~Lw,  
struct   ref < T &> ftaBilkjp  
  { o X@nP?\  
typedef T & reference; k:mlt:  
} ; ^}hZ'<PK  
.jaZ|nN8`  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: }7Jp :.qk  
}_]As}E  
template < typename T > =Sa~\k+  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const #@E(<Pu4`  
  { P#v^"}.Wd  
  return l(t) = r(t); mt I MW9  
} 7j T#BWt  
可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。 nd;O(s;  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 *w|iu^G  
PU"S;4m  
有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么 -F1P2 8<?  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: Q K j1yG0i  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 M/l95fp   
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 AoIc9E lEX  
最后的布局是: jceHK l  
                Add r.?+gW!C  
              /   \ 77tZp @>hn  
            Divide   5 ~ur)f AuF2  
            /   \ 61kO1,Uz*  
          _1     3 a}w&dE$!-  
似乎一切都解决了?不。 C[g&F 0 6  
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。 aX]y`  
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。 QU,?}w'?d  
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: q 7`   
)Yrr%f`\  
template < typename Right > }FZp 840  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const 9T/<x-FD  
Right & rt) const A>5S]  
  { 9c%(]Rn:  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); kHZKj!!R  
} F; 0Dp  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 q4 $sc_0i  
XXX指的是原来的functor的类型,picker_maker<T>是一个类型变换的trait,如果T是一个常量,那么他会返回constant_t<T>,否则返回T本身。 /%;/pi  
因此如果该函数声明在assignment的内部,那么就实现了连等,如果声明在的dereference(解引用)的内部,就允许(*A = B)的行为发生。 ~O8] 3+U  
最后,如何把这些函数塞到各个functor的声明里边呢?当然可以用宏,但是。。。大家都知道这样不好。 h|)2'07  
除了宏之外还可以用的方式就是继承。我们可以写一个类叫做picker,该类实现了所有的如上的产生函数。然后让所有的functor继承自它。 iKY-;YK  
且慢,也许立刻就有人跳出来说:这样的话那个XXX怎么写呢?这样不是会导致循环依赖么?这样不是会有downcast么? %$^$'6\77  
正解,让picker做基类确实不是一个好主意。反过来,让picker继承functor却是一个不错的方法。下面是picker的声明: 6B /Jp  
Mg&HRE  
template < class Action > c'S M>7L  
class picker : public Action xR _DY'z  
  { lf}?!*V`+  
public : aL{EkiR  
picker( const Action & act) : Action(act) {} U24V55ZnI  
  // all the operator overloaded e_\SSH @tw  
} ; dnk1Mu<  
Fv<]mu  
Picker<T>继承自T,唯一的作用就是给T添加上了各种操作符的重载函数。 ?! !;XW  
现在所有参与行动的functor都要套上一层picker, _1被声明为 picker<holder>, 并且holder中所重载的操作符除了operator()之外全部被移到了picker内。而picker中的操作符重载的返回的functor也必须套上一个picker: f.sPE8 #3=  
?NQD#  
template < typename Right > sY&r bJ(P  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const ">03~:oA  
  { x`wZtv\  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); (gFQ K[  
} oVAOGHE  
l@ (t^68OD  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > V>DXV-%&C  
使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。 rAtai}Lx  
'Wd3`4V$  
template < typename T >   struct picker_maker \z<ws&z3`$  
  { W5 M ]  
typedef picker < constant_t < T >   > result; g4?Q.'dZr  
} ;  eYPt  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > &:IfhS  
  { b6 J2*;XG  
typedef picker < T > result; V7qCbd^>XJ  
} ; 94S .9A  
g9RzzE!  
下面总的结构就有了: ;2+ FgOj  
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。 btJ,dpir  
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。 $yP'k&b!  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 >^2ZM  
至此链式操作完美实现。 Ih9ORp7  
1)nM#@%](h  
iPR!JX _  
七. 问题3 +Y_Q?/M@8  
如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。 p7?CeyZ-V  
v]UU&Jq8U  
template < typename T1, typename T2 > 5x93+DkO\  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const |:J*>"sq  
  { 8,Q. t7v  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); d|D'&&&c  
} nA{ncTg1\  
bqf]$}/8k  
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: V{/)RZ/  
=N[V{2}q  
template < typename T1, typename T2 > ;@=@N9q K  
struct result_2 ,Yiq$Z{qQ  
  { .~V".tZV[  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result;  h;:Se  
} ; Huug_E+  
=B ,_d0Id  
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? NoSqzJyh  
这个差事就留给了holder自己。 4q@9  
    .3g\[p   
[xp~@5r'  
template < int Order > &j wnM  
class holder; _mI:Lr#dT  
template <> }(vOaD|k=  
class holder < 1 > hCOy\[2$  
  { pXh^M{.  
public : S|=rF<]my  
template < typename T > hz>yv@1  
  struct result_1 A+bu bH,  
  { |tolgdj  
  typedef T & result; >k&lGF<nl  
} ; 4p/V6kr&r  
template < typename T1, typename T2 > %l]rQjV-  
  struct result_2 e5:l6`  
  { 6m;wO r  
  typedef T1 & result;  +lf@O&w  
} ; C>(M+qXL+  
template < typename T > a\HtxR8L  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const xVwi }jtG|  
  { w!GU~0~3[  
  return (T & )r; v'2OHb#  
} U mx  
template < typename T1, typename T2 > 6u]OXP A|  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const "l2N_xX;  
  { (w7cdqe  
  return (T1 & )r1; ss M9t  
} E)Zd{9A5)  
} ; L^ jC& dF  
;]`NR  
template <> &V,-W0T_  
class holder < 2 > kI1{>vYD  
  { Sr#fyr  
public : bMK'J  
template < typename T > /Z9`uK  
  struct result_1 J W yoh|  
  { =jd=Qs IL  
  typedef T & result; V~^6 TS(  
} ; bU +eJU_%  
template < typename T1, typename T2 > pQm!Bt L  
  struct result_2 :Tl6:=B  
  { $R#L@iL-  
  typedef T2 & result; 0o'ML""j  
} ; y7L4jO9h  
template < typename T > L5N{ie_  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const W&re;?Z{ke  
  { q-)_Qco  
  return (T & )r; ';L^mxh  
} vYm& AD  
template < typename T1, typename T2 > ?~y(--.t;T  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const a0W\?  
  {  ,8 NEnB  
  return (T2 & )r2; 1R~WY'Ed  
} r#Oz0=0u  
} ; r#w_=h)  
T|iF/p]F  
/>I8nS}T  
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> >。 WatLAn+  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: EYD{8Fw-  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: CH+&  
U\GZ  
return l(i, j) = r(i, j); $U.'K!B  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) HaN _}UMP  
DWxh{h">  
  return ( int & )i; KIl.?_61O  
  return ( int & )j; +&8Ud8Q  
最后执行i = j; bvRGTOxO  
可见,参数被正确的选择了。 g~D6.OZU  
L;t~rW!1  
/+U)!$zm*  
+\$|L+@Z  
;+KgujfU  
八. 中期总结 M{RZ-)IC  
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: ]<z(Rmn`Q  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 x#VUEu]8  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 nL20}"$E  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor 17 iq  
_%%"Y}  
a-2 {x2O  
5&Kn #  
]+7c1MB(5  
F@K;A%us)  
九. 简化 _VJwC|  
很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。 ov>L-  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 (,y/nc=GN  
首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种: d+ko"F|  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 )#Bfd(F  
  +-*/&|^等 &bK$!8Z  
2. 返回引用。 Dx)XC?'xO  
  =,各种复合赋值等 5FKd{V'  
3. 返回固定类型。 -s "$I:v  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) ; O0rt1  
4. 原样返回。 ^i1:PlW]  
  operator, B;_3IHMO  
5. 返回解引用的类型。  IomJo  
  operator*(单目) CxQ,yd;>  
6. 返回地址。 6u;(R0n  
  operator&(单目) (.+n1)L?  
7. 下表访问返回类型。 l);8y5  
  operator[] S6X<3L`FfH  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 7E)7sd  
  operator<<和operator>> =upP3rw  
M3`A&*\;  
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。 TvwIro  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: 1 to<at-NN  
!2Iwur u  
template < typename Left > 1zW6Pb  
struct value_return [nD4\x+  
  { nJg2O@mRJ  
template < typename T > KVy5/A/8c  
  struct result_1 axOy~%%c  
  { s$6#3%h  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; KL`>mJo$  
} ; fTgN2U  
eO G%6C%a  
template < typename T1, typename T2 > :nEV/"#F  
  struct result_2 "FS.&&1(  
  { k0?6.[ku  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; %L.+r!.  
} ; {jG`l$$  
} ; =1capix 1r  
jp`N%O]6  
^+<uHd>  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait lh5d6VUA  
)`-]nMc  
下面我们来剥离functor中的operator() ZeZwzH)BD  
首先operator里面的代码全是下面的形式: 6B{Awm@v}X  
k#n=mm'N9  
return l(t) op r(t) A?zW!'  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) 1 Y& d%AA  
return op l(t) lR!$+atW  
return op l(t1, t2) = xk@Q7$  
return l(t) op wQc  w#  
return l(t1, t2) op 8 Hn{CJ~'  
return l(t)[r(t)] gK CIfxM  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] a{W-+t   
3F1Z$d(  
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: ,}0pK\Y>$  
单目: return f(l(t), r(t)); IpxjP\  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); (tvh9 o  
双目: return f(l(t)); cw\a,>]H  
return f(l(t1, t2)); DV l: s  
下面就是f的实现,以operator/为例 -tQ|&fl  
Jk*MxlA.b  
struct meta_divide =F4}  
  { lLhCk>a  
template < typename T1, typename T2 > 2OTpGl  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) guvQISQlY  
  { k s}o9[D3  
  return t1 / t2; |=POV]K  
} KJiwM(o  
} ; l ;uEw  
/L.a:Er$  
这个工作可以让宏来做: Ou^dI  
x-<dJ}`  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ $c-3Q|C  
template < typename T1, typename T2 > \ QVpZA,  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; DYS(ZY)4  
以后可以直接用 _*9Zp1r  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) w9%gaK;  
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 mI# BQE`p6  
(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。。。) Q$%@.@  
E !8y|_(j  
Mw~ ?@Sq  
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 <T wq{kt  
RjDFc:bB  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > 1 .M?Hp9i  
class unary_op : public Rettype ezn>3?S  
  { jhLh~. 8  
    Left l; D1f=f88/}  
public : CbZ1<r" /  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} !cZsIcIe  
HZT;7<  
template < typename T > ^{w&&+#,q  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 0\+Qi?&  
      { K  +~  
      return FuncType::execute(l(t)); `Ao: }  
    } "#7i-?=  
o$-P hl  
    template < typename T1, typename T2 > GYYro&aq{  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 7,1idY%cy  
      { 073(xAkL{  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); 0pR04"`;  
    } 8<^,<?  
} ;  lcr=^  
L,WK L.  
=8iM,Vl3  
同样还可以申明一个binary_op ?o4&cCFOE  
& zG=  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > rdb%/@.-  
class binary_op : public Rettype 2d._X$fx7  
  { eYagI  
    Left l; qSQjAo4t@  
Right r; `drvu?F  
public : 8[DD=[&  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} , ?%`Ky/  
$*PyzLS  
template < typename T > _ehU:3L`s  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const HV sIbQS  
      { DGU$3w  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); (~P&$$qfD  
    } ?eu=0|d  
u&qdrKx  
    template < typename T1, typename T2 > {<GsM  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const EgY]U1{  
      { R+m{nO~r  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); VHJr+BQ1K/  
    } mz#(\p=T  
} ; /`1zkBj<&  
53L)+\7w  
+@!9&5S A  
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 UpgOU.  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 I[&!\Me[+w  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) o6qQ zk  
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。 P`"dj@1'  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! =3}+f-6"'  
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。。。 TWn7&,N  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 sOHh&e  
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) rGN-jb)T+  
下面是修改过的unary_op 7mu%|!  
9`b*Y*d  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > ULoTPx@N  
class unary_op -Wmpj  
  { %o?fE4o'  
Left l; A1:Fe9q  
  o]]Q7S=  
public : t >8t|t+  
akNJL\b  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} Jus)cO#I  
<cl$?].RE!  
template < typename T > =U^B,q  
  struct result_1 \O^= Z{3y  
  { '8}\! i&  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; i1/FNem  
} ; A\=:h  AQ  
"e_ED*  
template < typename T1, typename T2 > $mpfr#!&3o  
  struct result_2 d 5Il0sG  
  { H\O|Y@uVr  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; h<6r+*T' p  
} ; {2V=BDS|?K  
"U yw7  
template < typename T1, typename T2 > K[ylyQ1  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 8x+K4B"oe  
  { |o+vpy  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); .d.7D ]Yn  
} 1Og9VG1^  
a5&wS@) ;  
template < typename T > ^tpy8TQ  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const bi,%QZZ  
  { * yt/ Dj  
  return OpClass::execute(lt(t)); n:7=z0 s  
} eNXpRvY  
&jj\-;=~Ho  
} ; F`Pu$>8C  
ka]n+"~==\  
hI?<F^b  
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 2!jbaSH(+  
好啦,现在才真正完美了。 XbHcd8N T  
现在在picker里面就可以这么添加了: RzyEA3L'  
RI%* 5lM8;  
template < typename Right > ~L?p/3m   
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const 'W$qi@f_s  
  { 60hf)er  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); R/P.m~?  
} :CH'Bt4<  
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。 "b2Mk-qP  
IMVoNKW-  
!N!M NsyDz  
FxD"z3D  
H4%wq  
十. bind RPLr7Lb  
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。 %S@XY3jZY  
先来分析一下一段例子 uV;Z  
K<N0%c~  
!WDdq_n*v  
int foo( int x, int y) { return x - y;} CIV6 Qe"<  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 hf%W grO.  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 p-ry{"XA  
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。 4N*^%  
我们来写个简单的。 )TXn7{M:  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: 1)k))w9  
对于函数对象类的版本: #`?uV)(  
rNI3_|a  
template < typename Func > H#6J7\xcS  
struct functor_trait `M\L 6o  
  { _Hkc<j/e~  
typedef typename Func::result_type result_type; +y-:(aP  
} ; LZ^sc  
对于无参数函数的版本: p%j@2U  
^QXUiXzl  
template < typename Ret > )Q9J,  
struct functor_trait < Ret ( * )() > $KtMv +m"  
  { F[ 9IHT6{  
typedef Ret result_type; ;r8,Wx@f1C  
} ; viKN:n! Ev  
对于单参数函数的版本: [rGR1>U?i  
\7W {/v4^  
template < typename Ret, typename V1 > MLL2V`vBT  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > %f?#) 01>  
  { {K:/(\  
typedef Ret result_type; 7rsrC  
} ; I /RvU,  
对于双参数函数的版本: ]_#[o S  
8f#YUK sW=  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > )v'3pTs2  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > g,x$z~zU{  
  { JB* *z00;  
typedef Ret result_type; WqwD"WX+w  
} ; J2yq|n?2gq  
等等。。。 c[ =9Z;|  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy JCE364$$"  
9/^4W.  
template < typename Func > ;Q-sie(#  
struct func_return w)3LYF  
  { l1!i3m'x  
template < typename T > vChkSY([  
  struct result_1 aiUn bP  
  { VSM%<-iQ  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; %M~Ugv_4v  
} ; wxvt:= =  
R?^FO:nM%!  
template < typename T1, typename T2 > u!;kBs  
  struct result_2 =OhhMAn  
  { Pq;1EI  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; )WuuU [(  
} ; TlAY=JwW  
} ; .LV=Z0ja  
]uj H7T  
wG19NX(  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 jhK&Z7;  
)FE'#\  
template < typename Func, typename aPicker > 8={(Vf6  
class binder_1 0d.lF:  
  { IRXpk 6|  
Func fn; [Fj h  
aPicker pk; "RZ)pav?  
public : H=7dp%b"  
7| IW\  
template < typename T > YIt:_][*  
  struct result_1 (w@|:0t^y[  
  { V?5QpBK I  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; {h|3P/?7  
} ; P?\rRB  
Hq6VwQu?  
template < typename T1, typename T2 > Vs\ )w>JF  
  struct result_2 ,tmo6D62  
  { ?RrJYj1  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; ml\7JW6Rx  
} ; Sr%~ 5Q[W  
G }TT-  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} Cg8{NNeD  
[,xFk* #  
template < typename T > ]!0 BMZmf  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ZVgR7+`]#  
  { es&+5  
  return fn(pk(t)); OjyS ?YY)b  
} @DY0Lz;  
template < typename T1, typename T2 > !(l,+@j  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const tgc&DT; E  
  { f}nGWV%,  
  return fn(pk(t1, t2)); (Q#ArMMORI  
} =:o)+NE  
} ; .oAg (@^6  
aN%t>*?Xa  
rx|/]NE;  
一目了然不是么? }# w>>{Q  
最后实现bind SS(jjpe&,  
wp.'M?6`L  
\ 1ys2BX  
template < typename Func, typename aPicker > 69O?sIk  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) |'Ve75 W6u  
  { i|.!*/qF  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); 1[u{3lQ  
} izmL8U ?t  
bZ )3{  
2个以上参数的bind可以同理实现。 QBai;p{  
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。 ax'Dp{Q  
kX5v!pm[  
十一. phoenix in(n[K  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: {K_YW  
j$N`JiKM  
for_each(v.begin(), v.end(), M /Bn^A8@  
( N[dhNK"  
do_ V@e0VV3yx%  
[ pZ OVD%  
  cout << _1 <<   " , " !\+SE"ml  
] }[D[ZLv  
.while_( -- _1), v\$XhOK  
cout << var( " \n " ) O:p~L`o>>  
) k<8:  
); %+>I1G  
{3 zq.e{  
是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧: AP/tBC eM  
首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor N@;6/[8  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 e,:@c3I  
那么我们就照着这个思路来实现吧: 7&|fD{:4U  
dwB-WF%k  
)]X_')K  
template < typename Cond, typename Actor > V..m2nQj  
class do_while kmo3<'j{  
  { n8R{LjJ2@  
Cond cd; k@KX=mG<  
Actor act; F-UY~i8  
public : {.Nt#l  
template < typename T > wzP>Cq  
  struct result_1 :N%]<Mq  
  { u_zp?Nc  
  typedef int result_type; DQKhR sC  
} ; 0m51nw~B  
HQv#\Xi1  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} cp[4$lu  
"m/0>UU0  
template < typename T > 6M259*ME  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const g%[lUxL  
  { OC"W=[Myl  
  do PlTY^N6Hn  
    { 3mr9}P9;  
  act(t); IuB0C!'  
  } +r4^oT[-  
  while (cd(t)); >qAQNX  
  return   0 ; mhT3Fwc  
} * J~N  
} ; 8[2^`g  
v:s~Y  
</qXKEu`_  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). \BUr2]  
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。 CXvL`d"  
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。 $6BXoh!  
因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。 u@[D*c1!H  
下面就是产生这个functor的类: 80 i<Ij8J  
>k kuw?O@  
<EJ}9`t  
template < typename Actor > vYrqZie<  
class do_while_actor o;_v'  
  { ^5j9WV  
Actor act; A$[@AY$MI  
public : k+&LOb7  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} PgxD?Oi8  
1i#M(u_  
template < typename Cond > /nGsl<  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; Y2QlK1.8V  
} ; +hV7o!WxC  
wUW+S5"K  
gKn"e|A  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 gtVI>D'(W  
最后,是那个do_ D~U 4K-  
/wH]OD{  
r;I 3N+  
class do_while_invoker $Rd74;edn  
  { ^szCf|SM  
public : P*)}ENY  
template < typename Actor > y]+i. 8[  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const ixE72bX  
  { 3-Xum*)Y  
  return do_while_actor < Actor > (act); H '&x4[J:  
} /mo4Q?^  
} do_; D CcM~  
aOA;"jR1  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? q.g<gu]  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 -[".km  
最后来说说怎么处理break和continue 3a"4Fn  
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。 al(t-3`<  
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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