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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda 65pC#$F<x  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 79MB_Is]s  
在C++中,STL的很多算法都要求使用者提供一个函数对象。例如for_each函数,会要求用户提供一个表明“行为”的函数对象。以vector<bool>为例,如果想使用for_each对其中的各元素全部赋值为true,一般需要这么一个函数对象, |Oe$)(`|h  
t`A5wqm  
MbC&u:@ "v  
{7o|*M  
  class filler [2ZZPY9?Q  
  { c::Vh  
public : ekuRGG  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} ` _]tN  
} ; wmgKh)`@_{  
p:^;A/D  
5nG$6Hw  
这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决: 7o64|@'j  
ZD]5"oHY  
,u<aKae  
E+E.z?>S  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); |Ok1E  
uY=}w"Db  
JxLD}$I  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 Nc:>]  
las|ougLy  
dD"o~iEC  
(g]J hG  
二. 战前分析 $`/J V?Z  
首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。 :ug j+  
开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码 qnR{'d  
g\ p;  
eVbaxL!Q^  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); X2p9KC  
  /* --------------------------------------------- */ rgg3{bU/  
vector < int *> vp( 10 ); l=< :  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); > 9wEx[  
/* --------------------------------------------- */ fdTyY ;  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); @~<M_63  
/* --------------------------------------------- */ cLe659&  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); kVe_2oQ_>  
  /* --------------------------------------------- */ uia-w^F e  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); &/A?*2  
/* --------------------------------------------- */ ?k*s!YCZ  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); O WVa&8O  
c~+l|r=u?  
^+ +ec>  
A?*_14&  
看了之后,我们可以思考一些问题: .pQ4#AJ  
1._1, _2是什么? N!F ;!  
显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。 t^qPQ;"=,  
2._1 = 1是在做什么? Af>Ho"i  
既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。 `$D2w|  
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。 ?$xZ$zW  
3YF*TxKx  
/Hl]$sJY  
三. 动工 !&D&Gs  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: wA<#E6^vG  
niV=Ijt{5  
YS5Pt)?  
29E9ZjSK  
template < typename T > Iz\IQa  
class assignment PO[ AP%;  
  { M[R\URu8  
T value; dF%sD|<)  
public : %Ot^G%34  
assignment( const T & v) : value(v) {} @OlV6M;qJ  
template < typename T2 > w%[ `'_[  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } BJI R !J  
} ; PuhFbgxy  
v/BMzVi  
.q1OT>  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 &dkjT8L$  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment |:i``gFj  
@iwg`j6ol  
czf|c  
r}y]B\/  
  class holder }*4K]3et$  
  { tc@([XqH  
public : AtN=G"c>_  
template < typename T > ^\uj&K6l  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const <tbsQ3  
  { *@r)3  
  return assignment < T > (t); m4~Co*]w  
} `\:9 2+  
} ; l1\/ `  
'o2x7~C@  
$b/oiy!=|3  
由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上: ^MesP:[2  
PZRm.vC)k  
  static holder _1; %<q l  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 gekW&tRie  
3!0Eh8ncI  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); <=*xwI&q  
而不用手动写一个函数对象。 +`==US34  
6t|FuTC  
2rq)U+   
*1}'ZEaJ  
四. 问题分析 Z4/rqU  
虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。 40}8EP k)  
1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。 Brh<6Btl  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 b<B|p|  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 ?+S&`%?  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 E+AEV`-  
>uuP@j  
五. 问题1:一致性 N6Fj} m&E  
首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?| z&o"K\y\  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 MmBM\Dnv  
2 fX-J  
struct holder +1 H.5|  
  { `<h}Ygo>k/  
  // \5$N> 2kO  
  template < typename T > dIG(7 ~  
T &   operator ()( const T & r) const \w!G  
  { {4g1Wr5=  
  return (T & )r; n_%JXm#\  
} w<<G}4~u|  
} ; +%G*)8N3  
%QUV351H  
这样的话assignment也必须相应改动: HPAd@5d(  
) w.cCDL c  
template < typename Left, typename Right > 'Lft\.C  
class assignment Uc6BI$Fmz  
  { jZcjiOX  
Left l; g_}r)CgG|  
Right r; '!64_OMj'  
public : !Jw   
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} Af:4 XSO6  
template < typename T2 > !Re/W ykY  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } ,>n 4 `A  
} ; z)'dDM D"  
q#-szZQ  
同时,holder的operator=也需要改动: \. A~>=:  
_gK@),de  
template < typename T > )p>BN|L  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const 1%|+yu1  
  { ^{["]!f#  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); B&_62`  
} `?PZvGi  
P.P3/,  
好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。 '}*5ee](S  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 rp.S4;=Q9  
*Wv]DV=\  
return l(rhs) = r; ~a8J"Wh  
在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。 yOGa W~  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: 4^VY  
KUVsCmiT  
template < typename Tp > gEtD qq~y@  
class constant_t "xlf6pm%  
  { uAR!JJ  
  const Tp t; !m rB+<:  
public : ~wIVw}  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} ehI*cf({  
template < typename T > Qw.""MLmN8  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const  ;uNcrv0J  
  { t<9oEjk["  
  return t; 0 ]U ;5  
} L$h.VQv+  
} ; I+w3It  
|HJdpY>Uu  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 `~[zIq:}7  
下面就可以修改holder的operator=了 VcT(n7  
kssS,Ogf\_  
template < typename T > g.X?wyg5  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const $BG4M?Y  
  { "-kb=fY  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t));  Z $Ynar  
} Y4}!9x  
D{h1"q  
同时也要修改assignment的operator() T{bM/?g  
;Yyg(Ex  
template < typename T2 > Rk56H  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } [[QrGJr  
现在代码看起来就很一致了。 _wKFT>  
[kgT"?w=  
六. 问题2:链式操作 ;14[)t$  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 tt,MO)8 VD  
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。 zWgNDYT~  
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。 ~;,]/'O  
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。 Ot(U_rJCi  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct XQ--8G  
;_M .(8L  
template < typename T > n[CESo%[  
struct result_1 ~qLbyzHaB  
  { Vp\BNq_!s  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; =U!'v X d  
} ; CN\SxK`,  
xZjD(e'  
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: {LbNKjn  
fzRzkn:=  
template < typename T > tQbDP!,A*=  
struct   ref (tP>z+  
  { MftW^7W-  
typedef T & reference; {bl&r?[y  
} ; ^6mlE+WY  
template < typename T > 6DD^h:*>  
struct   ref < T &> 2BBGJE  
  { <g5Bt wo%  
typedef T & reference; G6_Kid}"q  
} ; ,<%Y.x%4z[  
` #A&v  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: 3 zp)!QJi  
K!"[,=u_  
template < typename T > g4&zBn  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const X3#|9  
  { 1j# ~:=I  
  return l(t) = r(t); ~ d^+yR-  
} Zaf].R  
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。 >5#`j+8=q  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 Il%LI   
a Umcs!@  
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 AtYe\_9$C  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: EE#4,d`J  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 gfw,S;  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 dY68wW>d|  
最后的布局是: n>)CCf@H  
                Add kdman nM  
              /   \ 1`r 4  
            Divide   5 [Pi8gj*  
            /   \ N?U;G*G  
          _1     3 4~hd{8  
似乎一切都解决了?不。 'ADt<m_$  
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。 jn>3(GRGC$  
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。 E< "aUnI  
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: k'&BAC.K,  
rXuhd [!(P  
template < typename Right > vr/V_  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const )\l}i%L:  
Right & rt) const $SRpFz5y$  
  { ] NL-)8u  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); *oL?R2#7  
} vXLiYWo  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 ! pR&&uG  
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。 J"yO\Y  
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。 >B U 0B  
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。 AcyiP   
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。 6A;V[3  
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? Oj\lg2Ck  
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: HhhN8t  
D'ZR>@w@  
template < class Action > hU3c;6]3  
class picker : public Action [0El z@.C  
  { 6C4c.+S  
public : (BEGt '7  
picker( const Action & act) : Action(act) {} O&V}T#8n  
  // all the operator overloaded O;9u1,%w  
} ; *?Nrx=O*  
MzL^u8  
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。 |)* K#%j  
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)l:^/WP+  
6!bVPIyYO  
template < typename Right > ]@vX4G/  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const  #8MA+  
  { U748$%}]  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); >A|(mc  
} YD H!N l  
*9y)B|P^  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > ci0)kxUBF  
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。 >N62t9Ll[  
ST5L O#5  
template < typename T >   struct picker_maker [^ $nt  
  { 5,})x]'x  
typedef picker < constant_t < T >   > result; ? [l[y$9  
} ; 6X~.J4  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > BCYTlxC'  
  { %i{Z@  
typedef picker < T > result; Qn(2UO!pD  
} ; 9Bvi2 3  
zflfV!vAg  
下面总的结构就有了: Gole7I  
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。 ]W~\%`#8?  
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。 m_zl*s*6  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 .T 6 NMIp*  
至此链式操作完美实现。 =e](eA;  
h:-ZXIv?  
 QMLz  
七. 问题3 1"YN{Ut;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。 1fm4:xHH  
NY 756B*  
template < typename T1, typename T2 > Atc9[<~WG  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const  <K;  
  { C]414Ibi  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); GK .^Gd  
} 4~xKW2*`K  
k\BJs@-  
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: L[lX?g?Ob  
g"ha1<y<  
template < typename T1, typename T2 > r*HbglB  
struct result_2 dv -L!C  
  { M<^]Ywq*p  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; 7aRtw:PQn  
} ; fqrQ1{%UH  
V 6I77z  
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? fI"sdzu^  
这个差事就留给了holder自己。 O2;FaASF  
    <}t~^E,  
{,NGxqhE  
template < int Order > JJ_b{ao<  
class holder; G%^jgr)  
template <> *o.f<OwOz  
class holder < 1 > w\,N}'G  
  { ]<L(r,@,  
public : d-c<dS+R  
template < typename T > s|F}Abx,^  
  struct result_1 /Cy4]1dw  
  { mSLA4[4{  
  typedef T & result; 7]W6\Z  
} ; (rqc_ZU5  
template < typename T1, typename T2 > 7OAM  
  struct result_2 `ppyCUX  
  { x1H1[0w,i  
  typedef T1 & result; x1]J  
} ; K8#MQR2@  
template < typename T > &H8wYs  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const Ha~F&H|"O  
  { _D~l2M  
  return (T & )r; ~MWI-oK  
} g>G+?PY  
template < typename T1, typename T2 > m}A|W[p<  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const TOapq9B]  
  { GT.1,E ,Vw  
  return (T1 & )r1; 6&| hpp#[  
} Y`F)UwKK  
} ; $B%wK`J  
}Q $}LR@  
template <> q9Zp8&<EqH  
class holder < 2 > T_R2BBT v  
  { F!7dGa$  
public : `eZzYe(N  
template < typename T > Y TpiOPf  
  struct result_1 ]1hyvm3  
  { e}dGK=`  
  typedef T & result; ( jACLo  
} ; ')N[)&&Q{  
template < typename T1, typename T2 > 1WjNFi  
  struct result_2 @k=UB&?I  
  { 0JFS%Yjw[  
  typedef T2 & result; "s-3226kj  
} ; X*cDn.(I  
template < typename T > 6/Iq@BZ&  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const 0N;~(Vt2  
  { hL4T7`  
  return (T & )r; Hg&.U;n  
} L0l'4RRm\  
template < typename T1, typename T2 > ]K?;XA3dZ  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const c wNJ{S+  
  { '9{`Czc(Gb  
  return (T2 & )r2; cWtuI(.  
} /!Ay12lKE}  
} ; i<0_sxfUD  
/< k&[  
O22Q g  
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> >。 e ,kxg^  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: ZnKjU ]m  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: IG+g7kDCY  
JBhM*-t(M1  
return l(i, j) = r(i, j); k5M5bH',  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) IOA2/ WQu  
M"Dv -#f  
  return ( int & )i; L4DT*(;!E  
  return ( int & )j; f=k_U[b4>  
最后执行i = j; xX f,j#`"  
可见,参数被正确的选择了。 .n n&K}h  
gY'-C  
u6nO\.TTtY  
+m9ouF  
acrR  
八. 中期总结 AH{#RD  
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: .k:heN2-x  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 2FR+Z3&z  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 SJB^dI**/d  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor (C;Q<  
m"@o  
HYg! <y  
C.BlB  
l`uI K.  
rFUR9O.{E  
九. 简化 Zg$S% 1(Q  
很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。 Ptz## o'{5  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 mC0_rN^Aj  
首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种: -"NK"nb  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 #c!rx%8I  
  +-*/&|^等 Lqdapx"Z_  
2. 返回引用。 v,C~5J3h)  
  =,各种复合赋值等 ^@3,/dH1 t  
3. 返回固定类型。 e|?eY)_  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) p}3` "L=  
4. 原样返回。 V@ g v  
  operator, pd B\D  
5. 返回解引用的类型。 R# T 6]  
  operator*(单目) s7afj t  
6. 返回地址。 06O_!"GD}  
  operator&(单目) tKS[  
7. 下表访问返回类型。 P1AC2<H  
  operator[] J/fnSy  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 @I}VD\pF  
  operator<<和operator>> =&6sU{j*  
.%y'q!?  
OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。 ;>>n#8`  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: Th$Z9+()  
@R}3f6@67  
template < typename Left > x!fG%o~h  
struct value_return ~Th,<w*o  
  { mogmr  
template < typename T > lP*n%Pn)  
  struct result_1 m";..V  
  { 9Vqy<7i1  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; >s 6ye  
} ; ^D5Jqh)  
pmUf*u-  
template < typename T1, typename T2 > &&m3E=K!^  
  struct result_2 d|oO2yzWv  
  { ]/kpEx  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; p J_+n:_{  
} ; ~uH_y-  
} ; 04jvrde8-O  
^ZO! (  
mE`qA*=?  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait SOq:!Qt  
b~}$Ch3ymW  
下面我们来剥离functor中的operator() |4g0@}nr+W  
首先operator里面的代码全是下面的形式: /W)A[jR  
=qc+sMo  
return l(t) op r(t) hrtz>qN  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) ! ig& 8:  
return op l(t) GLyPgZ`|  
return op l(t1, t2) hiBsksZRnk  
return l(t) op GyWa=KW.u  
return l(t1, t2) op 71\53Qr#U  
return l(t)[r(t)] 3ZI7;Gw  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] &}[P{53sr  
C6[W/,eS  
很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式: t+}w Tis  
单目: return f(l(t), r(t)); Bp_R"DS7A  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); 7]xDMu'^&f  
双目: return f(l(t)); R?O)v Lmd  
return f(l(t1, t2)); 6IG?t  
下面就是f的实现,以operator/为例 Kc?4q=7q  
^L5-2;s<U'  
struct meta_divide 3q}j"x?  
  { fCx (  
template < typename T1, typename T2 > RzjUrt  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) l>}f{az-T  
  { <BED&j!qvP  
  return t1 / t2; ~<f[7dBv  
} _0v+'&bz  
} ; sde>LZet/  
}VZExqm)  
这个工作可以让宏来做: itP`{[  
jZzTnmm&?  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ ey=KAt  
template < typename T1, typename T2 > \ N"G aQ  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; q50F!yHC-  
以后可以直接用 2^=.j2  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) z'"7zLQ  
来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数 qEr?4h  
(ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。) \O;2^  
`,-mXxTNT  
VwE4:/7YN  
下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体 HKXC=^}x'  
+q}t%K5  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > 8^>c_%e}  
class unary_op : public Rettype lP3|h*  
  { Si>38vCJ*  
    Left l; VFL^-tXnA^  
public : "vSKj/]  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} NC%hsg^0/  
4}h}`KZZ  
template < typename T > yl~_~<s6  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ^~;ia7V&2  
      { +Cw_qS"=  
      return FuncType::execute(l(t));  ~2"hh$  
    } h<U?WtWT-p  
+T$Olz  
    template < typename T1, typename T2 > &\N>N7/1  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const teg5g|*  
      { HCs^?s8Pp  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); `SFeln{1B  
    } uqC#h,~ 0  
} ; Lj3o-@\*j  
h6 {vbYj  
Nv7-6C6<  
同样还可以申明一个binary_op }+9?)f{?@  
KOS0Du  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > H\R a*EO~j  
class binary_op : public Rettype 8u+kA mI  
  { N s+g9+<A  
    Left l; g0tnt)]  
Right r; ?`piie9V  
public : YpDJ(61+  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} z6iKIw $  
25)9R^  
template < typename T > TC?B_;a  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 2|,L 9  
      { Reikf}9Q  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); @gD) pH  
    } {*7MT}{(  
1.cP3k l  
    template < typename T1, typename T2 > a/j;1xcc<  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const F3}MM dX  
      { {h?pvH_>  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); Af;Pl|Zh[  
    } L/"};VI  
} ; /l*v *tl  
^HSxE  
@.e X8~3=  
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 >ou= }/<  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 ?{S>%P A_B  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) .>B'oD  
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。 2!^=G=H/  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! ! I@w3`  
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。。。 KS$t  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 _6NUtU  
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) K3?5bT_{  
下面是修改过的unary_op Y<xqws  
S/'0czDMW  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > a;HAuy`M x  
class unary_op !%G]~  
  { r)iEtT!p*  
Left l; exb} y  
  '47 b"uV  
public : !g|O.mt  
b/'bhE=  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} d05xn7%!{  
,Xn2xOP  
template < typename T > n%&L&G  
  struct result_1 Ay16/7h@hi  
  { }`"}eN @,  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; 0^ODJ7  
} ; fu "cX;  
kamQZzPe  
template < typename T1, typename T2 >  )d2Z g  
  struct result_2 SyvoN, ;Q  
  { PM\Ju]  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; 0|P=S|%~  
} ; FU3K?A B  
.k,j64 r  
template < typename T1, typename T2 > c{MoeIG)v@  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const (;l@d|g  
  { d&#_t@%  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); v~nKO?{   
} E\[BE<y  
]Y\$U<YjO  
template < typename T > z#tIa  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const iq; | i!  
  { 75# 8P?i  
  return OpClass::execute(lt(t)); g&$=Y7G  
} tIuM9D{P  
8Qg10Yjy  
} ; ]cpb;UfM  
Z=JKBoAY  
1sqE/-v1_^  
该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug P(D>4/f3"  
好啦,现在才真正完美了。 46:<[0Psl/  
现在在picker里面就可以这么添加了: OyTK,i<n  
0?7yM:!l  
template < typename Right > PIri|ZS  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const C >*z^6Gz  
  { `OfhzOp  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); ZJ/528Ju  
} ?v2_7x&  
有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。 /q9I^ztV  
|qNe_)  
.|,LBc!  
8}'iEj^e  
';I}6N  
十. bind \ "O5li3n  
既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。 X=sE1RB  
先来分析一下一段例子 W:r[o%B  
A!lZyG!3  
.(@=L1C<}J  
int foo( int x, int y) { return x - y;} FZ- Wgh 0z  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 !M~:#k  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 HMq}){=S  
可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。 [DaAvN^0A  
我们来写个简单的。 Q0J1"*P0  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: kF|$oBQ  
对于函数对象类的版本: PL:(Se%  
z9o]);dZ  
template < typename Func > >dAl*T  
struct functor_trait IK -vcG  
  { {<-s&%/r  
typedef typename Func::result_type result_type; :\;9y3  
} ; TNu% _ 34  
对于无参数函数的版本: S@,/$L  
)PN8HJAArh  
template < typename Ret > K?l|1jez(#  
struct functor_trait < Ret ( * )() > ZdW+=;/#  
  { /$; Z ~^P  
typedef Ret result_type; o-<i+To%  
} ; yhH2b:nY(9  
对于单参数函数的版本: uX7L1~s-  
FWW4n_74  
template < typename Ret, typename V1 > 0)dpU1B#M  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > (TeH)j!  
  { (PpY*jKR  
typedef Ret result_type; x?Sx cQP  
} ; SgU@`Pb  
对于双参数函数的版本: +Y?Tri  
-h8mJ D%Oi  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 >  ^*P?gG  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > eXl?f_9  
  { @fd<  
typedef Ret result_type; Z!v,;MW  
} ; @[^ 3y C#  
等等。。。 eu(Fhs   
然后我们就可以仿照value_return写一个policy ]5'*^rz ^  
_c]}m3/  
template < typename Func > ]TrJ*~  
struct func_return 30h[&Oc  
  { Jk.x^  
template < typename T > 8r( Vz  
  struct result_1 lO@-*m$  
  { qZ<n\Mt  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; NZGO8u  
} ; gc4o |x  
s.z)l$  
template < typename T1, typename T2 > B;bP~e>W  
  struct result_2 'M%iS4b{IM  
  { }cz58%  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; /IirTmFK  
} ; RY5e%/bg~U  
} ; wU%uO/sU9  
Md6u4c  
~criZI/  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 X0*+]tRg  
orJ|Q3c)d  
template < typename Func, typename aPicker > hTBJ\1 -  
class binder_1 ]Jz=. F sO  
  { ` k] TOc  
Func fn; &tOo[U?  
aPicker pk; 9^Xndo]y  
public : +9HU&gQ3  
U'jmgHq  
template < typename T > -n:2US<  
  struct result_1 %[n5mF*`  
  { (0`rfYv5.R  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; puOMtCI  
} ; #7fOH U8v  
jHq+/\  
template < typename T1, typename T2 > |mhKD#:  
  struct result_2 oX6C d:c-  
  { >uCO=T,|  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; PCCE+wC6  
} ; X}B] 5  
&Zz&VwWR  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} 8h ol4'B  
0,0WdJAe  
template < typename T > 0o/;cBH  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const z7fX!'3V  
  { p&}m')  
  return fn(pk(t)); d Np%=gIj  
} R1*&rjB  
template < typename T1, typename T2 > qRT5|\l  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ",YNphjAn  
  { ,>6mc=p  
  return fn(pk(t1, t2)); UXSwd#I&  
} T c-fO /0  
} ; kU:Q&[/jzH  
jhT/}"v  
DI{Qs[  
一目了然不是么? #~Kno@  
最后实现bind j\#)'>"  
C4E*q3[Y  
D[T\_3 W  
template < typename Func, typename aPicker > aeMj4|{\  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) h<IAH Cz;(  
  { j+.E#:tu"  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); uToi4]w"y  
} )m-(-I  
*4 m]UK  
2个以上参数的bind可以同理实现。 g9GPy U  
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。 =j_4!^  
!rx5i  
十一. phoenix nJH'^rO!C  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: ;&b=>kPlZ  
m%U=:u7#M  
for_each(v.begin(), v.end(), KYhL}C+  
( o &b\bK%E  
do_ '<"%>-^Gn  
[ i [/1AI  
  cout << _1 <<   " , " |}l/6WHB  
] `[=/f=Q}  
.while_( -- _1), mv<cyWp  
cout << var( " \n " ) ?zo7.R-Vac  
) }m!T~XR</  
); p E1uD4lLb  
*R&77 o7  
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: Vl7V?`_4  
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 ^(*eoe  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 )x5w`N]lm  
那么我们就照着这个思路来实现吧: RG1#\d-fE  
sI)jqHZG  
#;2kN &  
template < typename Cond, typename Actor > <Rt0 V%}-  
class do_while ziAn9/sT  
  { P@etT8|V  
Cond cd; V2Z^W^  
Actor act; +5ql`C  
public : nCldH|>5w  
template < typename T > CJ;D&qo  
  struct result_1 ~N2 [j  
  { i;2V   
  typedef int result_type; B(@uJ^N  
} ; q!d7Ms{q  
]VVx2ERs  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} iA2TvP#  
]:6IW:  
template < typename T > Kt#X'!9/<  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ,=6;dT  
  { neWx-O  
  do u_=>r_J[b  
    { t-FrF</ 0  
  act(t); \n0Gr\:  
  } ZYl*-i&~?  
  while (cd(t)); QswFISch  
  return   0 ; uCFpH5>  
} 'kCr1t  
} ; !O,`Z`T?  
)q+;+J`>  
E-rGOm" m  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). =HoA2,R)  
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。 M/6q ^*  
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。 `?"[u" *  
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。 *=QWx[K|  
下面就是产生这个functor的类: U_0"1+jbq  
Yv;iduc('  
6r5<uZ9w_X  
template < typename Actor > &-.2P!t  
class do_while_actor ! "^//2N+,  
  { +_fxV|}P  
Actor act; 7baQ4QY?n  
public : y#{> tC  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} LZpqv~av  
u_)'}  
template < typename Cond > k8sjW!2  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; 'k$j^ |r>  
} ; -[lOf  
5 .b U2C  
%xwdH4 _  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 fH 5/  
最后,是那个do_ JLxAk14lc  
gM#]o QOGE  
X pf:I  
class do_while_invoker X04JQLhy"  
  { DmpD`^?-L  
public : yFqB2(Dv  
template < typename Actor > GA)t!Xg^  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const p?sC</R  
  { ]OA8H[U-eA  
  return do_while_actor < Actor > (act); [RUYH5>Ik  
} uHO>FM,  
} do_; t'Pn*  
.37Jrh0Iv  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? zC\L-i>G  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 sZPA(N?  
最后来说说怎么处理break和continue  F| O  
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。 I.}E#f/A'  
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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