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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda JKer//ng4  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 ^gV T$A  
在C++中,STL的很多算法都要求使用者提供一个函数对象。例如for_each函数,会要求用户提供一个表明“行为”的函数对象。以vector<bool>为例,如果想使用for_each对其中的各元素全部赋值为true,一般需要这么一个函数对象, _3]][a,  
st"{M\.p  
5L:1A2Z?c  
> 0{S  
  class filler Z5c~^jL$-  
  { 2tROT][J%  
public : :{NC-%4o0  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} AamVms  
} ; 0y<wvLv2C  
,!V]jP)  
\4"S7.% |  
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: _U;eN|Ww  
1!pa;$L  
)1g"?]  
sC[yI Up  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); LZ@|9!KDw  
{lth+{&L#  
+0),xu  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 lpH=2l$>?  
x8;`i$  
)2,eFNB#n  
o ]IjK  
二. 战前分析 2<mW\$  
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。 H:p Z-v*  
开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码 K[chjp!$l  
1FtM>&%4  
#YDr%>j  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); dD<fn9t  
  /* --------------------------------------------- */ ~2EHOO{  
vector < int *> vp( 10 ); PSawMPw  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); (M =Y&M'f  
/* --------------------------------------------- */ [i0Hm)Bd3  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); 9dMrgz&'  
/* --------------------------------------------- */ 3]-_q"Co4f  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); Q-#$Aa  
  /* --------------------------------------------- */ >;z<j$;F<  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); _2btfY1U  
/* --------------------------------------------- */ VF&Z%O3n  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); VL' fP2  
Kb =@ =Xta  
Knhp*V?  
]nhr+;of/-  
看了之后,我们可以思考一些问题: 0J.dG/I%  
1._1, _2是什么? `:'w@(q  
显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。 H A}f,),G  
2._1 = 1是在做什么? \:> Wpqw  
既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。 oJKa"H-jL  
Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。 ,Ma.V\T[  
4'KOp&#l K  
^$%Z! uz  
三. 动工 nN$Y(2ZN  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: )XQ`M?**M  
M5T9JWbN  
g~UUP4<$"  
~lEVXea!  
template < typename T > `RMI(zI3g.  
class assignment "l={)=R  
  { 3Rm#-T s  
T value; JO14KY*%  
public : C8a*Q"  
assignment( const T & v) : value(v) {} yBLK$@9  
template < typename T2 > M.h`&8  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } (]/9-\6(#  
} ; lCW8<g^  
co _oMc  
elG;jB  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 {;2i.m1  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment 0oy-os  
MH| ] \  
[6jbgW~E  
>-E<n8  
  class holder 9*6]&:fm  
  { GFSt<k)  
public : TEUY3z[g  
template < typename T > M(|   
assignment < T >   operator = ( const T & t) const @|ye qy_:  
  { AvR2_  
  return assignment < T > (t); TJ?g%  
} uhN%Aj\iu(  
} ; bIt=v)%$  
! #wdVe_(  
66snC{g U  
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: v;{{ y-  
4 ;Qlu  
  static holder _1; r%Rs0)$yj  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 OEdJc\n_R  
Ql?^ B SqG  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); o/ [  
而不用手动写一个函数对象。 Ct$82J  
_9:@Vl]Q@  
 Z:2I/  
PXP`ZLF  
四. 问题分析 `n!viW|tB  
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。 "a1O01n  
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。 4^c- D  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 ~ aZedQc  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 "rXOsX\;  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 JM0I(%Z%  
E_ $z`or  
五. 问题1:一致性 eX&Gw{U-f  
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?| D-9\~gvh  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 >=ot8%.!,B  
,KW;2t*IQ@  
struct holder HU B|bKy  
  { F-n"^.7  
  // kL@Wb/K JP  
  template < typename T > crA :I"I  
T &   operator ()( const T & r) const "YFls#4H-  
  { Bt^K]F\  
  return (T & )r; 3bC yTZk  
} OQ_stE2i  
} ; q5 &Ci`  
WoL9V"]  
这样的话assignment也必须相应改动: 'TN)Lb*  
O^{1RV3:,T  
template < typename Left, typename Right > g;F"7 ^sg  
class assignment c $;\i  
  { lXrD!1F  
Left l; !MZw#=D`  
Right r; Dxx;v.$  
public : 90 { tIX  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} NlR"$  
template < typename T2 > V:K;] h*!  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } <SXZx9A!  
} ; vM0_>1nN  
&TN2 HZ-bJ  
同时,holder的operator=也需要改动: $7gB_o$zz  
ol!86rky  
template < typename T > G^h_ YjR`*  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const k M*T$JqN  
  { a4GWuozl  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); go|>o5!g  
} a#(U2OP  
2PC5^Ni/9@  
好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。 3l:QeZ  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 MZm'npRf  
i*tv,f.(  
return l(rhs) = r; =:$) Z  
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。  0%Q9}l#7  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: IvU{Xm"qB  
X BI;Lg  
template < typename Tp > n E :'Zxj  
class constant_t = t+('  
  { ,7/ _T\d<  
  const Tp t; VyZV (k  
public : R$0U<(/  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} ?z.Isvn  
template < typename T > ZxSsR{  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const qe?Ggz3p.  
  { =y;@?=T  
  return t; D$pj#  
} B3b,F#  
} ; Kdt|i93  
rc~Y=m   
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 ;~ee[W$1  
下面就可以修改holder的operator=了 26nBBS,;  
kyAs'R @z  
template < typename T > "Pdvmur  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const u~Lu<3v  
  { f)gGH'yOQ  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); @,6ST0xT (  
} XARSGAuw  
HWbBChDF  
同时也要修改assignment的operator() )kA2vX^=Z  
# ITLz!g E  
template < typename T2 > "'aqb~j^  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } Oy'0I,  
现在代码看起来就很一致了。 ![Hhxu  
^Ezcy?  
六. 问题2:链式操作 Em9my2oE  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 z|%Bh  
其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。 Jk~UEqr+  
事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。 W9jNUZVXE#  
比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。 8l?w=)Qy  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct %JaE4&  
6=BZ~ed  
template < typename T > e5qvyUJM  
struct result_1 Fj3^ #ly  
  { ZpTi:3>  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; +DxifXtB  
} ; -g$O OJB6  
<tU :U<ea]  
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: &08 Tns"  
KMe.i'  
template < typename T > [BE:+ ID3  
struct   ref =_pmy>_z  
  { K9}jR@jy$  
typedef T & reference; M3PVixli3  
} ; (A|B@a!Y>  
template < typename T > JN)"2}SE  
struct   ref < T &> YBeZN98Nt  
  { 'bG1U`v=3  
typedef T & reference; myffYK,  
} ; krwf8!bI  
89ZDOji?O  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: "&| lO|  
vB]3Xb3a  
template < typename T > EqYz,%I%  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const H2s*s[T -  
  { ;q'DGzh  
  return l(t) = r(t); `7F@6n   
} +i2YX7Of  
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。 {W]bU{%.  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 yr (g~MQ  
4$qNcMdz  
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 WNl&v]   
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: ;}n|,g>  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 VoWA tNU  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 6j?FRs  
最后的布局是: KC#kss  
                Add `\nON  
              /   \ !XkymIX~O.  
            Divide   5 :Xh_$4~^Y  
            /   \ 5F% h>tqh  
          _1     3 (X0`1s  
似乎一切都解决了?不。 pE~9o 9  
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。 N:"M&E UM  
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。 Qd 9-u)L<  
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: z +y;y&P  
>Iu]T{QNO  
template < typename Right > aslU`#"  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const ^uKnP>*l  
Right & rt) const dcV,_  
  { pjaiAe!k  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); VyB\]EBu  
} x e"4u JO  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 )Ix-5084  
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。 u^j8 XOT  
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。 r\4*\  
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。 -lJx%9>  
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。 ^.ZSpc}<  
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? UrD=|-r`  
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: #i}#jMT  
i}v}K'`  
template < class Action > lQ=&jkw  
class picker : public Action J3]qg.B%z  
  { BXQ\A~P\  
public : P5yJO97  
picker( const Action & act) : Action(act) {} SH@  
  // all the operator overloaded =;'ope(?S  
} ; Fi?U)T+%+  
bQ|#_/?  
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。 #;qFPj- v  
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: ^P3g9'WK  
1B9Fb.i  
template < typename Right > c<JM1  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const Mhu53DT  
  { uMiD*6,$<  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); xdFP$Y~ogy  
} zR3lX}g  
I>YtWY|ed  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > SG(%d^x`R  
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。 Allt]P>  
qb>|n1F_  
template < typename T >   struct picker_maker onWYT}c{  
  { R"9oMaY  
typedef picker < constant_t < T >   > result; :uU]rBMo  
} ; 36x5q 1  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > ?:{0  
  { #G[ *2h~99  
typedef picker < T > result; =hOj8;2  
} ; qJbhPY8Ak  
}e/[$!35  
下面总的结构就有了: Sug~FV?k$e  
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。 K&\BwBU  
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。 ;S{Ld1;  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 n}ZBU5_  
至此链式操作完美实现。 /`j  K  
U:pLnNp`  
D 7;~x]*  
七. 问题3 f/IRO33  
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。 )=,9`+Zta  
*'`3]!A  
template < typename T1, typename T2 > xRTg [  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const Rrs`h `'-  
  { "$,}|T?Y`  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); 0N3tsIm>  
} SCI-jf3WN  
=xlYQ}-(a  
很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2: !5' 8a5  
yoA*\V  
template < typename T1, typename T2 >  2U+z~  
struct result_2 ]~g|SqPA@  
  { ,< )/45  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; v%l|S{>(  
} ; O+8ApicjTc  
U7f&N  
显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢? Ie`SWg*WL  
这个差事就留给了holder自己。 HS5Ug'\446  
    |+4E 8;4_  
1!v >I"]  
template < int Order > GD6'R"tJ  
class holder; 3/SqXu  
template <> ]a%\Q 2[c  
class holder < 1 > -~Z@,  
  { ^) b7m  
public : P". qL 5  
template < typename T > -)->Jx:{  
  struct result_1 I!0$% ]F  
  { ~V$5m j   
  typedef T & result; UgP=k){  
} ; <4A(Z$ZX)  
template < typename T1, typename T2 > pQgOT0f  
  struct result_2 Lw2YP[CR  
  { ?;.+A4  
  typedef T1 & result; Rp@}9qijb  
} ; C7*Yg$`{  
template < typename T > +[l{C+p  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const @1qUC"Mg  
  { 0,D9\ Ebd  
  return (T & )r; 7zk m  
} [Xo J7  
template < typename T1, typename T2 > AdN= y8T  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const Y @ ,e  
  { c,s<q j  
  return (T1 & )r1; TXk"[>,:H  
} cF<DUr)Ve  
} ; MvjwP?J]  
Xk fUPbU  
template <> Y<$"]@w  
class holder < 2 > ABYW1K=  
  { 8#JyK+NU  
public : WE8L?55_Au  
template < typename T > Mud\Q["  
  struct result_1 w7ABnX  
  { 1~ZHC[ `  
  typedef T & result; AxqTPx7`|  
} ; 58gt*yVu  
template < typename T1, typename T2 > [~r $US  
  struct result_2 K]azUK7  
  { E6IL,Iq9  
  typedef T2 & result; o>k-~v7  
} ; l[j0(T  
template < typename T > vH:+  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const I3=Sc^zz&V  
  { ha'm`LiX  
  return (T & )r; 5suSR;8  
} # 2t\>7]  
template < typename T1, typename T2 > pDS4_u  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const Gqu0M`+7  
  { rlh6\Fa  
  return (T2 & )r2; HOI`F3#XI  
} w0>)y -  
} ; Iz=E8R g  
9Yne=R/]  
97 X60<  
新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。 BHBR_7  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: pv.),Iv-68  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: NNV.x7  
d~s-;T  
return l(i, j) = r(i, j); ?fwr:aP~  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) VFp)`+8  
Z19y5?uR  
  return ( int & )i; 3JO:n6  
  return ( int & )j; ]o[HH_`s@  
最后执行i = j; E)SOcM)  
可见,参数被正确的选择了。 'n`$c{N<tM  
Z.f<6<gF  
lcLxqnv  
l@9:V hU(  
Eu_0n6J  
八. 中期总结 *J- jr8&  
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: q"vT]=Y}:  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 @y%qQe/g  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 {_D'\i(Y_  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor hIHO a  
hRiGW_t  
g4932_tC  
:~(^b;yhZ  
V3nv5/6  
xpo}YF'5  
九. 简化 XX+rf  
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。 Msdwv.jM  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 v:ZD}Q_  
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: z(a:fL{/XG  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 p`ZGV97  
  +-*/&|^等 D{}\7qe  
2. 返回引用。 pEP.^[  
  =,各种复合赋值等 CF4y$aC#  
3. 返回固定类型。 Z ISd0hV  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) aesFv)5DK  
4. 原样返回。 ~nlY8B(  
  operator, Y`RfE  
5. 返回解引用的类型。 "R]K!GUU  
  operator*(单目)  iSax-Mc  
6. 返回地址。 ^u<+tV   
  operator&(单目) Mqy`j9FbL  
7. 下表访问返回类型。 g==^ioS}*  
  operator[] r +fzmb  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 {hR23eE)#  
  operator<<和operator>> )FCqYCfk  
]].21  
OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。 l{yPO@ut`F  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: U h}yHD`K  
%;gWl1&5  
template < typename Left > YEj U3^@  
struct value_return  -"H9W:  
  { V19*~v=u  
template < typename T > K a jyQ"j  
  struct result_1 HBu>BSv:  
  { bvKi0-  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; CSs6Vm!=  
} ; |F`'m":$m  
:'=C/AL  
template < typename T1, typename T2 > w5Z3e^g  
  struct result_2 D%btlw ?{  
  { VP&lWPA}\$  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; 9p<l}h7g  
} ; X35hLp8 M  
} ; I1jF`xQ&0  
5kz`_\ &  
xcA`W|M  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait >XN&Q VE  
#c_ZU\" h"  
下面我们来剥离functor中的operator() aMWNZv  
首先operator里面的代码全是下面的形式: )1ciO+_  
a6C ~!{'nW  
return l(t) op r(t) 'u~use"  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) WqO* vK!t  
return op l(t) N 2\,6<  
return op l(t1, t2) 4k 8 @u  
return l(t) op Vow+,,oh  
return l(t1, t2) op t1S\M%?  
return l(t)[r(t)] (nm&\b~j  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] 5{UGSz 1  
QQJ cvaQ  
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: lK0coj1+  
单目: return f(l(t), r(t)); v?rN;KY#pK  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); "#%T*c{Tf0  
双目: return f(l(t)); IN"qJ3<k  
return f(l(t1, t2)); {fWZ n  
下面就是f的实现,以operator/为例 fsu'W]f  
4U3T..wA  
struct meta_divide tfO _b5g  
  { { .AFg/Z  
template < typename T1, typename T2 > ` $}[np |  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) /$E1!9J  
  { }0 Z3Lrv  
  return t1 / t2; gg=z.`}  
} b.F2m(e2  
} ; ufmFeeg  
hM-qC|!  
这个工作可以让宏来做: zT@vji%Y  
*ZHk^d:  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ ry:tL0;;e#  
template < typename T1, typename T2 > \ / wEr>[8S  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; ~b e&T:7.  
以后可以直接用 5}f$O  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) `ainJs:B  
来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数 )<+Z,6  
(ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。) r(RJ&\ !  
gxF3gM  
jd#{66:  
下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体 /%~`B[4F  
s`TfNwDvU  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > 0=~Ji_5mB  
class unary_op : public Rettype 'O CVUF,  
  { *fl1 =Rfr  
    Left l; Upf1*$p  
public : *}FoeDe  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} ]:F]VRPT  
>t.I,Zn  
template < typename T > p!=/a)4X  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const cdk;HK_Ve.  
      { p< XjiRq  
      return FuncType::execute(l(t)); k(et b#  
    } 'EXp[*  
} pA0mW9  
    template < typename T1, typename T2 > RP6QS)|  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const NVP~`sxiZ  
      { z`{x1*w_  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); g=b 'T-  
    } VPK)HzPG,  
} ; _bW#* Y5  
S-My6'ar  
a93Aj  
同样还可以申明一个binary_op LFtnSB8  
5'6Oan7dL:  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > " @.hz@>  
class binary_op : public Rettype ;R}:2  
  { B \BP:;"  
    Left l; eR?`o!@y  
Right r; s(-$|f+s  
public : PE-Vx RN)  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} 5s8k^n"A  
ZfoI7<?33  
template < typename T > K-sJnQ23'  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const _HGbR/  
      { GkVV%0;&J1  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); Iq(BH^K  
    } ^k/@y@%  
E<Efxb' p  
    template < typename T1, typename T2 > -:Yx1Y3 [  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const bDRl}^aO6  
      {  9/`T]s"  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); "p0e6Z=  
    } 5!-'~W  
} ; kect)=T(  
~Cm_=[  
c#Y/?F2p  
很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮 k,OP*M  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 ?`lIsd  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) LS <\%A}  
那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。  YH@p\#Y  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! Onz@A"  
如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。 y38x^fuYJ~  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 _ 5n Lrn,~  
这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan) "MOM@4\  
下面是修改过的unary_op )lwxF P;  
\AQ*T`Dq  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > 4zzJ5,S1  
class unary_op f0S$p R  
  { +XMKRt  
Left l; |ZC@l^a7  
  sYE|  
public : v)1@Ew=Y%  
b*Sw") #  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} VN]70LFz*i  
';'gKX!9V  
template < typename T > *sz:c3{_  
  struct result_1 yGj'0c::  
  { /fgy07T  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; @? e+;Sx  
} ; '3R o`p{  
ecvQEK2L  
template < typename T1, typename T2 > dT?mMTKn+  
  struct result_2 t.X8c/,;g  
  { DXyRNE<G[C  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; &1 t84p:^=  
} ; Zmx[:-  
E/OfkL*\  
template < typename T1, typename T2 > pm` f? Py  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const xaI)d/  
  { y8%QS*  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); @;;3B  
} ]Ub"NLYV  
gUGMoXSTI|  
template < typename T >  9q[ d?1  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ? R!Pf: t  
  { wNvq['P  
  return OpClass::execute(lt(t)); ze"`5z26|  
} $&Lw 2 c0  
_kEU=)Xe  
} ; Fzmc#?  
BK]5g[   
`}.jH1Fx/m  
该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug Kt3T~k  
好啦,现在才真正完美了。 ;.+C  
现在在picker里面就可以这么添加了: F e1^9ja  
s7?d_+O  
template < typename Right > y3@m1>]09  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const weH;,e*r  
  { <IBWA0A=8a  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); ^UmhSxQ##  
} .k!<Oqa  
有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。 y?'Z'  
*E|#g  
c8h71Cr  
1EMrXnv,  
dnzZ\t>U  
十. bind O^Y@&S RrQ  
既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。 3w&Z:<  
先来分析一下一段例子 s:xt4<  
)0o|u>  
9}T(m(WQVu  
int foo( int x, int y) { return x - y;} 7Vo[zo  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 Z{^Pnit  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 :Qu.CvYF  
可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。 uWLf9D"  
我们来写个简单的。 AzMX~cd  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: ,l#f6H7p  
对于函数对象类的版本: 9~v#]Q}Z}4  
:DJLkMP  
template < typename Func > N)EJP ~0  
struct functor_trait | MXRNA~  
  { Wb#ON|.2  
typedef typename Func::result_type result_type; OzV|z/R2'  
} ; v*&WqVg  
对于无参数函数的版本: `svOPB4C'  
_| >bOI  
template < typename Ret > _SrkR7  
struct functor_trait < Ret ( * )() > Z8:'_#^@a[  
  { 72\o6{BiC  
typedef Ret result_type; `08}y*E  
} ; a/Cc.s   
对于单参数函数的版本: es1'z.UJ  
K7},X01^  
template < typename Ret, typename V1 > eY\!}) 5  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > ug?#Oa  
  { P G*FIRDb  
typedef Ret result_type; :@,UPc-+  
} ; `aM8L  
对于双参数函数的版本: %(~8a  
*40Z }1ng  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > sf,9Ym  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > SXRND;-W8  
  { xeSv+I-b  
typedef Ret result_type; #1[Q?e4,0  
} ; jO5We mqf  
等等。。。 H8$";T(I  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy *cc|(EM  
t_iZ\_8  
template < typename Func > ]Czq A c  
struct func_return ZIJTGa}B q  
  { 8_uh2`+Bvb  
template < typename T > z1LY|8$G  
  struct result_1 .KxE>lJbqM  
  { 6gD|QC~;  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; N4wMAT:h  
} ; du^r EMb%  
MJ~)CiKgN  
template < typename T1, typename T2 > )}SiM{g  
  struct result_2 fZt3cE\  
  { jAOD&@z1  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; }9>X M  
} ; mG+hLRTXP  
} ; kA(q-Re$B*  
ppPzI,  
E3E$_<^  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 p&(~c/0  
x^JjoI2vf  
template < typename Func, typename aPicker > f n'N^  
class binder_1 ZUUfn~ORc  
  { -~imxPmZ  
Func fn; My\  
aPicker pk; 7x :j4  
public : O7\ )C]A  
(r )fx  
template < typename T > m#(ve1E  
  struct result_1  kn|z  
  { ti9 cfv>  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; od~`q4p1(-  
} ; =Pg u?WU@  
2\=cv  
template < typename T1, typename T2 > YP vg(T  
  struct result_2 ,JmA e6  
  { L8j#l u  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; UT7".1H  
} ; ld*RL:G  
7<VfE`Q3  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} Ig6>+Mw  
iiZK^/P$  
template < typename T > 5CuK\<  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const SAGLLk07G  
  { 84*Fal~Som  
  return fn(pk(t)); C&ivjFf  
} ;.r >  
template < typename T1, typename T2 > P'6(HT>F?  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const l7r!fAV-f  
  { md/Z[du:'  
  return fn(pk(t1, t2)); ?$^qcpJCp  
} cnOk  
} ; V F'! OPN  
:{tvAdMl7  
U;:,$]+  
一目了然不是么? , eZL&n  
最后实现bind Th%1eLQ  
b\w88=|  
0Fh*8a}?b  
template < typename Func, typename aPicker > 7o+!Gts]  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) B"I> mw  
  { S!n 9A  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); ZCMB]bL-e  
} r\"O8\  
f6Wu+~|Y  
2个以上参数的bind可以同理实现。 hqY9\,.C  
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。 [#td  
(;a O%  
十一. phoenix E `)p,{T  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: GfU+'k;9  
Tc)T0dRP  
for_each(v.begin(), v.end(), K0\a+6kh  
( u hP0Zwn  
do_ 0{Kl5>Z9M  
[ zux+ooU  
  cout << _1 <<   " , " y+?tUSPP  
] g}3c r .  
.while_( -- _1), <' %g $"  
cout << var( " \n " ) @WU_GQas3  
) KX)xCR~  
); g#_?Vxt  
=tH+e7it  
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: `z)!!y  
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 ojVpw4y.  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 [`fq4Ky  
那么我们就照着这个思路来实现吧: _u;^w}0  
0 $e;#}  
4'54  
template < typename Cond, typename Actor > 2a=WT`xf ?  
class do_while Lx?bO`=qg7  
  { vEzzdDwi6  
Cond cd; OqBw&zm  
Actor act; |k/;.  
public : Ti3BlWQH  
template < typename T > u."fJ2}l0X  
  struct result_1 Z{p6Q1u  
  { &OhKx  
  typedef int result_type; }h_Op7.5D  
} ; \ @N>38M  
mZ;yk(  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} % C 3jxt  
6eDIS|/  
template < typename T > 6@XutciK  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ;7`<.y  
  { Rc6 )v  
  do M+hc,;6  
    { b=|&0B$E  
  act(t); Ix"c<1 I  
  } ~2H7_+.#  
  while (cd(t)); 0='DDy  
  return   0 ; Bd NuhV`0  
} a ^)Mx9  
} ; R ^B2J+O  
k@8#Byl|  
%o"Rcw|  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). Ar<OP'C  
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。 |Lhz^5/  
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。 rmMO-!s  
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。 ,#wVqBEk  
下面就是产生这个functor的类: ;n;^f&;sJ  
4{vd6T}V!  
phc1AN=[E  
template < typename Actor > D@^F6am%  
class do_while_actor @^` <iTK&p  
  { \4j+pU  
Actor act; @zJI0_Bp  
public : :>X7(&j8  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} jYy0^)6X(  
O h" ^  
template < typename Cond > ^mum5j  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; +uLo~GdbE  
} ; } )e`0)  
13QCM0#  
zJnVO$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。 c"YK+2  
最后,是那个do_ xF/DYXC{8  
zl:D|h77  
v)d0MxSC  
class do_while_invoker d_,tXV"z&  
  { *(`.h\+  
public : S!q}Pn  
template < typename Actor > Nb#7&_f=  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const q],R6GcVr  
  { _#4,&bh8  
  return do_while_actor < Actor > (act); - X_w&  
} vf yv a  
} do_; {@#L'i|  
9(l'xuX  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? Q#Y3%WF  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 D9C}Dys  
最后来说说怎么处理break和continue z`5I 1#PVA  
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。 1!`768  
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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