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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda ^$L/Mv+  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 )5t_tPv  
在C++中,STL的很多算法都要求使用者提供一个函数对象。例如for_each函数,会要求用户提供一个表明“行为”的函数对象。以vector<bool>为例,如果想使用for_each对其中的各元素全部赋值为true,一般需要这么一个函数对象, ]S[r$<r$  
~8X' p6  
LH_2oJ\  
CeJ|z {F\  
  class filler  A:!{+  
  { >r*Zm2($MR  
public : s=nds"J  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} kp$ILZ  
} ; #X8[g_d/  
TXaXJIp  
P:=AD W c  
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: B';Ob  
]@P*&FRcZ  
DEs?xl]zO  
/{U{smtdFl  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); `WB|h)Y  
l>iU Q&V  
96.Wfx  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 <#Lw.;(U;k  
h>/ViB@"W|  
vuZ<'?Nm  
L~$RF {$  
二. 战前分析 oN$ZZk R  
首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。 (NQ[AypMI  
开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码 mOB\ `&h5  
Lv4=-mWv&0  
<(MFEIt  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); &zp5do;m  
  /* --------------------------------------------- */ 3u^TJt)  
vector < int *> vp( 10 ); (wfg84  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); }';&0p2Z  
/* --------------------------------------------- */ kT1lOP-Bg  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); VJ"3G;;  
/* --------------------------------------------- */ ~<%cc+;`  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); U)!AH^{32  
  /* --------------------------------------------- */ 8if"U xV(  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); v(^rq  
/* --------------------------------------------- */ M<)2  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); p(G?  
uS'ji k}  
%)D7Dr  
|$t0cd  
看了之后,我们可以思考一些问题: =gIYa  
1._1, _2是什么? wj^I1;lO  
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。 "Pc,+>vh  
2._1 = 1是在做什么? = I(s7=Liu  
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。 hvyN8We  
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。 6&Dvp1`m  
z!+<m<  
a}K+w7VY\  
三. 动工 l)8V:MK  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: Mb>XM7}PU  
+7^Ul6BB#K  
.{ -yveE  
 M9K).P=  
template < typename T > ~30Wb9eL  
class assignment C\^K6,m5  
  { I/aAx.q  
T value; h 3&:"*A2  
public : )rj mJ  
assignment( const T & v) : value(v) {} [}2.CM  
template < typename T2 > N::;J  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } >{S$0D  
} ; =oME~oB~  
S;'eoqN8  
c)8wO=!  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 Ic K=E ]p  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment LXLDu2/@  
u-_$?'l;~  
cPcV[6)5K9  
?/( K7>`  
  class holder ?C:fP`j:  
  { kA4ei  
public : ~@D%qbN  
template < typename T > 6bcrPf}  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const <.b$ gX  
  { |S{P`)z%f  
  return assignment < T > (t); bJm0  
} ~ ""MeaM8[  
} ; q4i8Sp>  
j6vZ{Fx;w  
$:[BB ,$  
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: #!jRY!2Vt  
>!1f`  
  static holder _1; s8[9YfuW  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 4C%>/*%8>  
^-u HdafP  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); w<Cmzkf  
而不用手动写一个函数对象。 rcx;3Vne  
*BsDHq-F~  
`M ygDG+u  
&8_;:  
四. 问题分析 aT#{t {gkA  
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。 hPz df*(8  
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。 {*;]I?9Al  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 J'yN' 0  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 'w[d^L   
下面我们可以对这几个问题进行分析。 O&w3@9KJ?  
{@5WeWlz~  
五. 问题1:一致性 1bg@[YN!;  
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?| @$d\5Q(G  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 i\;&CzC:  
8(5E<&JP  
struct holder `^L<db^A  
  { I#t9aR+&  
  // H ?j-=Zka  
  template < typename T > 9>3Ltnn0  
T &   operator ()( const T & r) const U;{,lS2l  
  { MQ(/l_=zQ  
  return (T & )r; _(`X .D  
} mN{ajf)@  
} ; d._gH#&v  
BG:`Fq"T  
这样的话assignment也必须相应改动: +){a[@S@x  
2ZbY|8X$r  
template < typename Left, typename Right > 9c{%m4  
class assignment ; axa ZV  
  { K#UA M .  
Left l; -`dxx)x  
Right r; ZBR^[OXO  
public : 3>9dJx4I  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} tH,K\v`f  
template < typename T2 > ~,!hE&LE~  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } _8li4;F  
} ; Mc7<[a  
d]ZC8<`w  
同时,holder的operator=也需要改动: *{dD'9Bg  
d50IAa^p6J  
template < typename T > b?] S&)"9  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const x_y>j)  
  { l8xd73D)8  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); "1!.^<V*  
} Da8$Is;n  
 K-5"#  
好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。 9`C iE  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 B:- KZuO  
?PE1aB+{:  
return l(rhs) = r; IEoR7:  
在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。 ;}eEG{`Y  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: A,lw-(.z4Z  
ss`q{ARb  
template < typename Tp > k;fnC+Y$s  
class constant_t 2x`xyR_Q.R  
  { -{8Q= N  
  const Tp t; im \ YL<  
public : a&s"# j  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} QE#-A@c  
template < typename T > ( X 'FQ  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const B`Or#G3ph  
  { 1s} ``1>  
  return t; =!S@tuY  
} ADyNNMcx  
} ; i[ Gw 7'f  
!v5sWVVR  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 86[RH!e  
下面就可以修改holder的operator=了 m{lRFKx>s  
h"BhTx7E}  
template < typename T > )1Ma~8Y%r  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const TFJ{fLG  
  { [Yx-l;78  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); c ;21i;&,9  
} 7o965h  
s;_#7x#  
同时也要修改assignment的operator() G{:af:5Fo  
UOLTCp?M;J  
template < typename T2 >  zfjDb  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } t)oES>W1  
现在代码看起来就很一致了。 h2/dhp  
U-~*5Dd  
六. 问题2:链式操作 .}$`+h8W T  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 Y1yXB).AH8  
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。 f^6&Fb>  
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。  g`)/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。 igRDt{}  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct ^i`3cCFB<  
E2qB:  
template < typename T > lk*0c {_L  
struct result_1 {m+S{dWp  
  { kKxL04  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; %|`:5s-T%  
} ; mq{$9@3  
)WP]{ W)r  
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: >uyeI&z  
c69U1  
template < typename T > $LxG>db  
struct   ref GFQG(7G9  
  { ~51kiQW  
typedef T & reference; u,Q_WR-wJ  
} ; JO& ;bT<  
template < typename T > pu2wEQ  
struct   ref < T &> ,);= (r9  
  { u-%r~ }  
typedef T & reference; Qe @A5#  
} ; =e-a&Ep-z  
S<y>Y  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: I5TQ>WJbf  
u:AfHZ  
template < typename T > CzzUi]*Ac{  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const w| -0@  
  { F,L82N6\U  
  return l(t) = r(t); R<y  Nv  
} ,`%k'ecN  
可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。 q19k<BqR  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 <i{m.p R>  
8`AcS|k  
有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么 9&[) (On74  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: Yn IM-  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 ~>N`<S   
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 `eMrP`  
最后的布局是: 1BMV=_  
                Add tf$PaA  
              /   \ ~!3t8Hx6  
            Divide   5 [0%yJH  
            /   \ ;I!+ lx3[  
          _1     3 R (tiIo  
似乎一切都解决了?不。 :c~9>GCE&  
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。 PSP1>-7)w  
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。 Zzw}sZ?8  
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: 5(iSOsb  
IKMs Y5i  
template < typename Right > 36kc4=  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const R\9>2*w  
Right & rt) const dT0^-XSY  
  { {~j /XB  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); aWHd}%  
} 2p$n*|T&c  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 p~Yy"Ec;p  
XXX指的是原来的functor的类型,picker_maker<T>是一个类型变换的trait,如果T是一个常量,那么他会返回constant_t<T>,否则返回T本身。 v{mv*`~nA\  
因此如果该函数声明在assignment的内部,那么就实现了连等,如果声明在的dereference(解引用)的内部,就允许(*A = B)的行为发生。 EFa{O`_@U  
最后,如何把这些函数塞到各个functor的声明里边呢?当然可以用宏,但是。。。大家都知道这样不好。 P|unUW(P  
除了宏之外还可以用的方式就是继承。我们可以写一个类叫做picker,该类实现了所有的如上的产生函数。然后让所有的functor继承自它。 "xe7Dl  
且慢,也许立刻就有人跳出来说:这样的话那个XXX怎么写呢?这样不是会导致循环依赖么?这样不是会有downcast么? 4cXAT9  
正解,让picker做基类确实不是一个好主意。反过来,让picker继承functor却是一个不错的方法。下面是picker的声明: S\! a"0$  
}|Hw0zP.  
template < class Action > 8Ehy9<  
class picker : public Action  /gqqKUx  
  { ]Wy^VcqX  
public : ql{^"8x  
picker( const Action & act) : Action(act) {} =R8f)UQYx  
  // all the operator overloaded 8FO1`%8Oe  
} ; $Q`yNEc  
-,K*~ z.l  
Picker<T>继承自T,唯一的作用就是给T添加上了各种操作符的重载函数。 4 o3)*  
现在所有参与行动的functor都要套上一层picker, _1被声明为 picker<holder>, 并且holder中所重载的操作符除了operator()之外全部被移到了picker内。而picker中的操作符重载的返回的functor也必须套上一个picker: 6T^N!3p_  
O_r^oH  
template < typename Right > m+D2hK*  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const .;<7424(%  
  { ]iz_w`I\  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); q=P f^Xp  
} fap|SMGt  
9l]UE0yTL/  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > v?Z'[l  
使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。 i>ESEmb-  
>VRo|o<D  
template < typename T >   struct picker_maker g)=V#Bglv  
  { 4'+d"Ok  
typedef picker < constant_t < T >   > result; T4V[R N  
} ; RE ![O  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > Du)B9s  
  { T$gkq>!j<E  
typedef picker < T > result; KW&nDu t  
} ; M,b<B_$  
W9 n^T+2  
下面总的结构就有了: ~fyF&+ibp'  
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。 #@nZ4=/z  
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。 v t^r1j  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 EHH|4;P6  
至此链式操作完美实现。 IT8B~I\OY  
r:fwrC  
P\D[n-&  
七. 问题3 [WcS[](ob  
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。 Q9` s_4  
keT?,YI  
template < typename T1, typename T2 > /-DKV~  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const DWF >b  
  {  )v${&H  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); &tlR~?$e*  
} ,DE(5iDS  
fs wZM\@  
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: Eem 2qKj  
M.o?CX'  
template < typename T1, typename T2 > ,$HHaoo g  
struct result_2 ,3G$`  
  { UqD5 A~w  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; fdd~e52f  
} ; NY~ dM\  
"F&Tnhh4  
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? LTg?5GwD\j  
这个差事就留给了holder自己。 l9]o\JFXk  
    *Zc9yZl2  
l)}<#Ri  
template < int Order > /DLr(  
class holder; 4qqF v?O[r  
template <> ~&lQNl3`m6  
class holder < 1 > V^j3y`K  
  { 08`f7[JQo]  
public : ?+3R^%`V  
template < typename T > \U==f &G?J  
  struct result_1  =Ov9Kf  
  { 0v;ve  
  typedef T & result; ;])I>BT[  
} ; dz8-):  
template < typename T1, typename T2 > Bfbl#ZkyL  
  struct result_2 x*:n4FZ7b  
  { P1dN32H o  
  typedef T1 & result; 8&i;hZm  
} ; gs$3)t  
template < typename T > _Mlhum t  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const x2Ha&   
  { jeY4yM  
  return (T & )r; FL59  
} w(aUEWYL  
template < typename T1, typename T2 > wUbmzP.  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const wh9L(0  
  { >r~0SMQr  
  return (T1 & )r1; #X4LLS]VV  
} $B<~0'6}  
} ; ! &Z*yH  
uRP Ff77  
template <> O\%j56Bf  
class holder < 2 > X d!Cp  
  { Gj6<s./  
public : _wMc*kjJO  
template < typename T > mG X\wta  
  struct result_1 P<8LAc$T  
  { yxqTm%?y  
  typedef T & result; wyp{KIV  
} ; MY&<)|v\  
template < typename T1, typename T2 > bC6X?m=  
  struct result_2 c qv .dC  
  { L%f-L.9`u  
  typedef T2 & result; ,K T<4  
} ; 6 tX.(/+L  
template < typename T > QI.t&sCh5  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const bG52s  
  { ~Hs=z$  
  return (T & )r; cnbo +U  
} HTw#U2A;+  
template < typename T1, typename T2 > `Rrr>vj  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const ma3Qi/  
  { <Uf|PFVj$  
  return (T2 & )r2; dZF8 R  
} ohtT O]\  
} ; D^$]>-^  
S=4R5igrC  
V_jiOT!  
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> >。 ZHz^S)o\[s  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: B .El a  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: FZeP<Ban  
U8E0~[y'  
return l(i, j) = r(i, j); *jGPGnSo  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) iL+y(]  
r9<V%PH v  
  return ( int & )i; fa"\=V2S  
  return ( int & )j; ZH% we  
最后执行i = j; Ohc^d"[7  
可见,参数被正确的选择了。 hRk,vB ]  
_<XgC\4O|  
k/U>N|5  
R!9qQn?  
#T[%6(QW  
八. 中期总结 L+7*NaPY*  
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: ci;&CHa  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 -7&?@M,u  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 YjX*)Q_sl?  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor (p^S~Ax  
6`1k ^  
u9BjgK(M  
f0OgK<.>T  
'w:bs!  
CNq[4T'~A  
九. 简化 f7ZA837Un  
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。 R#D#{ cC(  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 Y!F!@`%G  
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: 'bl%Y).9w  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 lz- iCZ  
  +-*/&|^等 s88y{o  
2. 返回引用。 GZ <nXU>  
  =,各种复合赋值等 W|0My0y  
3. 返回固定类型。 sSNCosb  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) ),yH=6  
4. 原样返回。 IOX:yxj  
  operator, 2HSb.&7-G  
5. 返回解引用的类型。 3Qa?\C&4  
  operator*(单目) 8+&gp$a$  
6. 返回地址。 2!BsEvB(  
  operator&(单目) 6oYIQ'hc  
7. 下表访问返回类型。 pG~'shD~Dn  
  operator[] .ByU  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 @\!ww/QT  
  operator<<和operator>> (xbIUz.  
db'K!M)  
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。 y>)MAzz~\  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: }{A?PHV5  
72u db^  
template < typename Left > :1*zr  
struct value_return zx7#)*  
  { x vdY 8%S  
template < typename T > dt<~sOT3s  
  struct result_1 -nOq\RYV  
  { ] ;&"1A  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; ZOC#i i`:  
} ; F'rt>YvF  
T30Zk*V  
template < typename T1, typename T2 > ",T` \8&@e  
  struct result_2 h^Qh9G0dn  
  { %Sul4: D#  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; Nkx0CG*  
} ; ' Wtf>`  
} ; I ld7}R  
g1ytT%]  
dGU8+)2cn  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait K0v.3  
TqAtcAurM  
下面我们来剥离functor中的operator() (U_wp's  
首先operator里面的代码全是下面的形式: qv$!\T  
H}B2A"  
return l(t) op r(t) Jl_~_Z  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) r,Ds[s)B  
return op l(t) LZ4xfB (  
return op l(t1, t2) 8'\~%xw  
return l(t) op 5=Suj*s{D#  
return l(t1, t2) op y~dB5/  
return l(t)[r(t)] 8ZW?|-i  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] zWb -pF|  
l 1|~  
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: X% X$Y6  
单目: return f(l(t), r(t)); Hv8H.^D>  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); LJj=]_  
双目: return f(l(t)); x^X$M$o,l  
return f(l(t1, t2)); mbGcDG[HQ  
下面就是f的实现,以operator/为例 *Wso3 6an  
l=xt;c!  
struct meta_divide ^EuW( "  
  { :PUK6,"5]O  
template < typename T1, typename T2 > 6e<^o H  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) Gnk|^i;t  
  { A=y"x$%-_  
  return t1 / t2; vlu $!4I  
} ]x@~-I )  
} ; L_k9g12  
%E  aE,  
这个工作可以让宏来做: |Q5+l.%  
K\aAM;)-  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ JN|VPvjE   
template < typename T1, typename T2 > \ M7vj^mt?  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; NocFvF7\  
以后可以直接用 S~> 5INud  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) xD4$0Ppu  
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 # ) `\!)?  
(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。。。) IkU|W3Vo  
KJdz v!l=  
;:T9IL  
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 .&PzkqWZ  
Je@kiE  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > kN.B/itvA  
class unary_op : public Rettype ^SAq^3^P!  
  { @/ k x er  
    Left l; ULIFSd Y  
public : gB >pd?d  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} H]]c9`ayt  
~z`/9 ;  
template < typename T > 5 < GDW=  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const *i@T!O(1)M  
      { ED/FlL{  
      return FuncType::execute(l(t)); y1#O%=g  
    } \lW_f{X)  
r :NH6tAL  
    template < typename T1, typename T2 > &XtRLt gS  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const x9~[HuJ  
      { 4w;~4#ZPp  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); lLMPw}r<  
    } g|4w8ry  
} ; nP;;MX:B  
!k-` eJ|  
5 VKcV&D  
同样还可以申明一个binary_op A0>x9XSkJ  
> H~6NBd5D  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > m8HYW zN  
class binary_op : public Rettype SM<d  
  { (6clq:c7j  
    Left l; ;'^, ,{  
Right r; )2V@p~k?  
public : iadkH]w  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} Z2bUs!0  
R8 jovr  
template < typename T > v?)SA];  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const #w*"qn#2Uz  
      { :,^>d3k  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); /PW&$P1.]"  
    } Egf^H>,.M  
{R8=}Qo  
    template < typename T1, typename T2 > [e1L{_*l  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const *KJ7nRKx(w  
      { vI|As+`$d  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); ESv:1o`?n  
    } L/ fRF"V  
} ; VaJfD1zd1  
Onw24&  
c{VJ2NQ+  
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 0m&3?"5u  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 ,E9d\+j  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) anC+r(jjg9  
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。 eO[c lB  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! o|rzN\WJn  
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。。。 !M^\f N1  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 !DcX8~~@  
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) +$,dwyI2t  
下面是修改过的unary_op >|nt2  
Q1T@oxV  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > jI0]LD1k  
class unary_op Ag6uR(uI  
  { |7c `(.  
Left l; )5GQJiY  
  1.0J2nZpt  
public : { i;6vRr  
Y&GuDLUF  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} ,C:o`fQ\  
$3#%aA!(#  
template < typename T > FUqt)YHi  
  struct result_1 ^Plc}W7h  
  { m[rL\](-  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; eEP( ).  
} ; ~6HDW  
e8q4O|I_  
template < typename T1, typename T2 > >3P9 i ;W  
  struct result_2 Noz&noq  
  { }NwN2xTB  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; " @)lH  
} ; ? d5h9}B  
3+9 U1:1[.  
template < typename T1, typename T2 > O^NP0E  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const WK4@:k m6)  
  { \O? u*  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); >UWStzH<  
} ZAeQ~ j~  
(}"S) #C  
template < typename T > n1 v,#GE  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ?0z)EPQ|  
  { f[}|rf  
  return OpClass::execute(lt(t)); <\ETPL,<  
} 1Z 6SI>p  
Nb1J ~v  
} ; oyW00]ka  
&^+3er rO  
u`6/I#q`  
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  i6 L  
好啦,现在才真正完美了。 F`srE6H  
现在在picker里面就可以这么添加了: EneAX&SG  
q,@+^aZ  
template < typename Right > @\PpA9ebg%  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const ,LZ(^ u  
  { 5~U:@Tp  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); xlw 2g<s  
} \JU{xQMB  
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。 bKUyBk,\#  
J7n5Ps\M  
w_3xKnMT\  
g ;LVECk  
)!a$#"'  
十. bind ^aptLJF  
既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。 zX~}]?|9  
先来分析一下一段例子 )S Q('vwg  
H%C\Uz"o  
yQwVQUW8B  
int foo( int x, int y) { return x - y;} waQtr,m)  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 PkJcd->  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 ?l 9=$'  
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。 u-39r^`5  
我们来写个简单的。 3agNBF2  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: Ut_mrb+W  
对于函数对象类的版本: nsl*Dm"*F  
9A+M|;O  
template < typename Func > 9GPb$ gtx  
struct functor_trait j{"[Ec  
  { "Z~`e]>  
typedef typename Func::result_type result_type; Pw  xIz  
} ; o&,Y<$!:VH  
对于无参数函数的版本: [TEcg^  
Z(UD9wY5m  
template < typename Ret > 4|F#gK5E  
struct functor_trait < Ret ( * )() > 8 }z3CuM  
  { 4 l1 i>_R  
typedef Ret result_type; @G(xaU'u  
} ; Y }/c N\  
对于单参数函数的版本: gVA; `<  
=)*JbwQ   
template < typename Ret, typename V1 > .+vd6Uc5a  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > XNlhu^jh  
  { C fSl 54  
typedef Ret result_type; x< S\D&  
} ; DB~MYOX~  
对于双参数函数的版本: y;:]F|%<  
((cb4IX  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > 6Hn)pD#U  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > R'Eq:Rv~;^  
  { piuKV U  
typedef Ret result_type; doH2R @  
} ; !&JiNn('  
等等。。。 ^9'$Oa,*  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy avBua6i'  
C#$6O8O  
template < typename Func > /n8 psj  
struct func_return [ro t  
  { _NT[ ~M_Q  
template < typename T > `oVB!eapl  
  struct result_1 48k 7/w\  
  { Uz $ @(C  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; RJ*F>2  
} ; f@x_#ov  
\n;g2/VjO  
template < typename T1, typename T2 >  mmcdtVe  
  struct result_2 _4!{IdR  
  { &SrGh$:X  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; UM`nq;>  
} ; .HCaXFW  
} ; R=Ymo.zs6  
5v3RVaqZ  
/6jGt'^U  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 wibwyzo  
&N9IcNP  
template < typename Func, typename aPicker > 9N1#V K  
class binder_1 [9HYO  
  { 117c,yM0  
Func fn; 8H_l[/  
aPicker pk; $W*|~}F/Ap  
public : F"v:}Vy|   
|i u2&p >  
template < typename T > k#?| yP:  
  struct result_1 P{Lg{I_w.B  
  { SXh?U,5u  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; %Gu][_.L  
} ; Ysl9f1>%  
NhCAv +  
template < typename T1, typename T2 > s,kU*kHn  
  struct result_2 uR^.  
  { yYk|YX(7U  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; ;.AV;C"  
} ; wsI5F&R,  
1I b_Kmb-  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} tJz^DXqAc  
Tm\OYYyk  
template < typename T > jJ c07r']  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ez+yP,.#  
  { NFV_+{X\  
  return fn(pk(t)); ?lyltAxs'  
} VAg68 EbnF  
template < typename T1, typename T2 > dxntGH< O  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const EZ `}*Yrd  
  { V $>"f(  
  return fn(pk(t1, t2)); ([tG y  
} ~hzEKvs  
} ; )\"I*Jwir  
q^%5HeV 2  
=oPng= :  
一目了然不是么? q#|r   
最后实现bind +NT:<(;|i5  
fQ1 0O(`g,  
E^82==R  
template < typename Func, typename aPicker > "\<P$&`HA  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) 58PKx5`D  
  { _)q4I(s*  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); HGb.656r  
} V>r j$Nc]  
?jFc@t*\:  
2个以上参数的bind可以同理实现。 5Fh8*8u6hL  
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。 .5N Zf4:C  
SKW;MVC  
十一. phoenix {<r`5  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: G_0)oC@Jl:  
 -?Ejbko  
for_each(v.begin(), v.end(), , uO?;!t  
( LjCykk  
do_ <0>[c<{V<  
[ UFL0 K  
  cout << _1 <<   " , " c<>y!^g  
] p8_2y~ !  
.while_( -- _1), juXC?2c  
cout << var( " \n " ) |w4(rs-  
) ,;c{9H  
); 4[Z1r~t\L  
Q Y@nE  
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: j $KM9  
首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor "s${!A)  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 Ir^BC!<2>  
那么我们就照着这个思路来实现吧: I IYLA(  
AsD1-$  
$=lJG(2%  
template < typename Cond, typename Actor > .1Vu-@  
class do_while ~%/'0}F  
  { LK{a9` h  
Cond cd; uFWvtL?;_  
Actor act; lR, G;  
public : YyG~#6aCh  
template < typename T > ~ J%m  
  struct result_1 b~F!.^7Q  
  { 1BTgGF  
  typedef int result_type; "AV1..mu  
} ; a~6ztEhGm  
<e[!3,%L  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} 3JTU^-S<  
u^!&{q  
template < typename T > A xRl*B  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const sBbL~ce50?  
  { % 6"o8  
  do 2}597Hb   
    {  H RWZ0 '  
  act(t); juR  
  } jzT;,4poy  
  while (cd(t)); K7+^Yv\YQx  
  return   0 ; 9*f2b.Aj  
} L,GShl0S  
} ; C CLfvex  
e K\|SQb  
py}.00it  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). 0@:Y>qVa  
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。 2Qw )-EB  
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。 #wGQv  
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。 AUu5g  
下面就是产生这个functor的类: >c&4_?d&,A  
H7y&N5.V  
/E; ;j9  
template < typename Actor > :jl u  
class do_while_actor "^18&>^  
  { 5f/@: ~  
Actor act; x_]",2 W'  
public : |:dCVd<du  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} \ YjB+[.  
3x,Aczb  
template < typename Cond > 4S^  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; t*eleNYeS~  
} ; O7! fI'R  
=%:JjgKc*t  
t%0r"bTi  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 k\Yu5)  
最后,是那个do_ Qfwwh`;  
yLV2>kq  
AECxd[k$9  
class do_while_invoker fma tc#G  
  { WT;.>F  
public : XCKY xv&  
template < typename Actor > cw*(L5b u  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const *pDXcURw  
  { |TC3*Y  
  return do_while_actor < Actor > (act); V]+o)A$  
} ?3.(Vqwog  
} do_; g%@]z8L  
fQ2!sV  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? GZxglU,3T  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 ;a#}fX  
最后来说说怎么处理break和continue "US" `a2  
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。 e5]&1^+  
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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