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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda e I^Q!b8n  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 %v"qFYVX"  
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, ozCH1V{p  
cns~)j~  
5McOSy  
U65a _dakk  
  class filler *"HA=-Z;  
  { > &VY  
public : I'%\ E,  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} x%`.L6rj  
} ; \F;  S  
5bZjW~d  
&tjv.t  
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: 4b@ Awtk  
O:J;zv\  
Cqra\  
@p\te7(P%  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); 5*#3v:l/9  
+ lNAog  
"J=A(w5   
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 -Uo"!o>x|  
;+Sc Vz  
NDo>"in  
FSNzBN  
二. 战前分析 >hFg,5 _l3  
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。 tsWzM9Yf  
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 0] u=GD%  
u,88V@^  
z]V%&f  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); r;"uk+{i  
  /* --------------------------------------------- */ 0kiV-yc   
vector < int *> vp( 10 ); Ij_h #f   
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); V|q`KOF  
/* --------------------------------------------- */ 0;X0<IV  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); ? 3t]9z  
/* --------------------------------------------- */ 5;:964Et  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); G,-x+e"  
  /* --------------------------------------------- */ 66Tx>c"H  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); cg| C S?  
/* --------------------------------------------- */ qN@-H6D1=  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); h+ggrwg'  
}~bx==SF6!  
1=^edQ+   
BIn7<.&  
看了之后,我们可以思考一些问题: ;XDGlv%  
1._1, _2是什么? OGGuVY  
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。 7.!`c-8 u  
2._1 = 1是在做什么? fEYo<@5c]  
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。 |K11Woii  
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。 Y)](jU%o  
0XLoGQ=  
%AV[vr,  
三. 动工 {{+woL'C  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: iqAME%m  
AZ'"Ua  
UPr8Q^wm  
QZO9CLX 8k  
template < typename T > J.g4I|{  
class assignment qCUn. mI  
  { vbMt}bM(GD  
T value; rd0[(-  
public : t)n}S;iD  
assignment( const T & v) : value(v) {} Rct=v DU  
template < typename T2 > v0 uA]6:  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } 7jtDhsVz  
} ; +H `FC  
E==vk~cz  
 +}-Ecr  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 ,2/y(JX}*!  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment _ rIFwT1]  
\|< 5zL  
3A)Ec/;~  
]R7zvcu&  
  class holder n^+rxG6 L  
  { jv5Os-  
public : i3usZ{_r  
template < typename T > w}:&+B:  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const W:TF8Onw  
  { d2=Z=udd  
  return assignment < T > (t); snccDuS  
} dZi ?Z  
} ; !tckE\ h#N  
1XD|H_JG<j  
ge@KopZ&  
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: kE*OjywN  
MET"s.v  
  static holder _1; "U6:z M  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 go[(N6hN  
X{-[ E^X  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); qR>"r"Fq  
而不用手动写一个函数对象。 D8r=V f  
0X: :<N@  
Vt;!FZ  
D@ R>gqb  
四. 问题分析 HLp9_Y{X.  
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。 /4_^'RB  
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。  %J?"ZSh  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 tiHP? N U  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 D$$,T.'u  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 Ua](o H  
lMW4SRk1C  
五. 问题1:一致性 yw{;Qm2\7  
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?| C?h`i ^ >2  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 pQ/ bIuq  
#nS[]UbwZ  
struct holder _5l3e7YN  
  { xZpGSlA  
  // [7|j:!  
  template < typename T > { kF"<W  
T &   operator ()( const T & r) const szG0?e  
  { fD:>cje  
  return (T & )r; Eg;xj@S<2  
} n>["h2  
} ; [ta3sEPjs  
@ApX43U(  
这样的话assignment也必须相应改动: )?qH#>mD6  
1p]Z9$Y  
template < typename Left, typename Right > LjOHlT'  
class assignment di,?`  
  { Xj+oV  
Left l; n>-"\cjV  
Right r; ^+)q@{\8Y  
public : Gi*GFv%xB  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} I'$}n$UvZ  
template < typename T2 > ZUiI nO  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } X&+*?Q^  
} ; wn-{V kpm  
<xpHlLc  
同时,holder的operator=也需要改动: xO nW~Z  
ulzQ[?OMl  
template < typename T > (RtjD`e}  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const e9e7_QG_-  
  { $GcVI ;a  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); v *UJ4r  
} LsGu-Y 5^  
G"._]3 CPF  
好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。 1E'/!|  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 >QJfTkD$  
y7x[noGtR  
return l(rhs) = r; gJv;{;%  
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。 LNR~F_64Q  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: 5[{#/!LX)  
+&:?*(?Q  
template < typename Tp > v!b 8_0~u6  
class constant_t :(o6^%x  
  { oy?>e1Sy*  
  const Tp t; 5PXo1"n8T  
public : =Lyo]8>,X  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} Nr(3!-  
template < typename T > _/iw=-T  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const >*"6zR2 o  
  { jj&4Sv#>  
  return t; FID4@--  
} O{F)|<L(G  
} ; 7:>VH>?D  
-Ze{d$  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 !;1$1xWK  
下面就可以修改holder的operator=了 O*d4zBT  
`T \"B%  
template < typename T > :y!%GJW  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const &D[pX|!  
  { H^e0fm  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); %^C.e*  
} W6>SYa  
},=0]tvZG#  
同时也要修改assignment的operator() <\If:  
k;?Oi?]  
template < typename T2 > V>2mz c  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } xa?#wY b  
现在代码看起来就很一致了。 G\U'_G>  
(^Q:zU  
六. 问题2:链式操作 ^S'#)H-8C3  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 >(t_  
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。 S24wv2Uw i  
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。 $j\UD8Hj'-  
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。 Q.8)_w  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct g+-=/Ge  
bxS+ R\  
template < typename T > $m:4'r  
struct result_1 j+_pF<$f:  
  { 4&+;n[D  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; B:pIzCP  
} ; (xJZeY)-b^  
0{ O|o_  
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: y<<:6OBj  
P2+Z^J`Y>  
template < typename T > A?q9(n|A"  
struct   ref nv9kl Q@  
  { +cw;a]o^>  
typedef T & reference; sPee" 9%,  
} ; }5)sS}C  
template < typename T > onuhNn_=>  
struct   ref < T &>  MR/8  
  { $6c8<!B_  
typedef T & reference; -[I}"Glz:  
} ; 06&:X^  
cN{-&\ 6L  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: 1f"LAs`%  
ZXf^HK  
template < typename T > $1CAfSgKw  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const G(puC4 "&  
  { =H F||p@  
  return l(t) = r(t); [,F5GW{x  
} r=" wd  
可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。 gGiLw5o,  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 r# }`{C;+5  
9\|n2$H:  
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 -F+dRzxH  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: "SuBtoK  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 -n-rKN.T  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 r`Qzn" H  
最后的布局是: mkCv  f  
                Add \?bp^BrI  
              /   \ (]Z$mv!  
            Divide   5 [S}o[v\  
            /   \ e6n^l $'  
          _1     3 _%)v9}D  
似乎一切都解决了?不。 31n5n  
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。 S=^a''bg  
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。 S)@95pb  
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: M. Fu>Xi  
P8JN m"C  
template < typename Right > );^] is~  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const GHMoT  
Right & rt) const v@43 %`"Gj  
  { M~/%V NX  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); 0Wf,SYx`s  
} EH'?wh|Yp  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 "e4hPY#  
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-g"I  
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。 {=AK  |  
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。 iB Ld*B|#K  
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。 GRanR'xG  
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? J^@0Ff;=5^  
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: V}l >p?  
QY,.|  
template < class Action > (9N75uCa  
class picker : public Action wn'_;0fg  
  { }ug|&25D  
public : .TN9N  
picker( const Action & act) : Action(act) {} ^AWM/aY  
  // all the operator overloaded GdqT4a\S  
} ; )+[{MR '  
YQ`GOP#/  
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。 8F(_Vqu  
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: eZ]4,,m  
N/A.1W  
template < typename Right > OT_w<te  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const #'Q_eBX  
  { p;!'5 f  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); cS98%@DR  
} 1*eWo~G  
Ks.pb !r  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > @`N)`u85[  
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。 T4`.rnzyRb  
$1N_qu  
template < typename T >   struct picker_maker Hnwir!=7  
  { m8Q6ESg<*u  
typedef picker < constant_t < T >   > result; d jeax  
} ; G)b6Rit  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > :^DuB_  
  { ellj/u61bj  
typedef picker < T > result; iPMI$  
} ; T jO}P\p  
s4 o-*1R*`  
下面总的结构就有了: l>RW&C&T  
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。 6]dK,  
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。 8X`Gm!)  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 c <[?Z7y  
至此链式操作完美实现。 <_@ S@t)  
#msXAy$N3r  
uj$b/I>.'  
七. 问题3 f1;Pzr  
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。 8|A*N< h  
uE~? 2G  
template < typename T1, typename T2 > j+:q:6=  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const lm}mXFf#  
  { 3&!X8Lhv  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); C,R_` %b%  
} 3u7^*$S  
?]}1FP  
很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2: xBhfC!AK}  
e2Sudd=' G  
template < typename T1, typename T2 > Akf?BB3bC  
struct result_2 zE +)oQ,  
  { (!Q^.C_m  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; ~A+D H  
} ; Ti }Ljp^O  
bWK}oYB*  
显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢? Pe w-6u"  
这个差事就留给了holder自己。 p]uwGWDI  
    ir<HC 'D[  
F8km8lPQl  
template < int Order > X8Px  
class holder; =& ~*r  
template <> o'@VDGS`  
class holder < 1 > xI}h{AF7  
  { mT;1KE{J{  
public : T_:"~ ]  
template < typename T >  KTd,^h  
  struct result_1 yZbO{PMr  
  { <U=:N~L  
  typedef T & result; N=&~3k  
} ; Dh0`t@  
template < typename T1, typename T2 > az~4sx$+}  
  struct result_2 QfJ?'*  
  { vW`{BWd  
  typedef T1 & result; [1@ -F+  
} ; `#hdb=3  
template < typename T > zFh JLH*C  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const 4f<%<Z  
  { 0t<]Uf  
  return (T & )r; +]/_gz  
} eLcP.;Z  
template < typename T1, typename T2 > EUj'%;s z-  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const ~HD:Y7  
  { CRvUD.D  
  return (T1 & )r1; A,rgN;5fb  
} 2-i>ymoOS  
} ; b(dIl)Y4 :  
3!^5a %u  
template <> ?fDF Rms  
class holder < 2 > a?CV;9   
  { s8 .OL_e  
public : LbDhPG`u  
template < typename T > @a) x^d  
  struct result_1 |D%i3@P&ZR  
  { !.mMO_4}  
  typedef T & result; .v G_\-@  
} ; "; tl>Ot  
template < typename T1, typename T2 > >bWsUG9  
  struct result_2 >}h/$bU  
  { MNOT<(  
  typedef T2 & result; ce&)djC7U  
} ; 1 ry:Z2  
template < typename T > 09`5<9/  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const DYJ@>8  
  { &GcWv+p  
  return (T & )r; TjGe8L:  
} LX[J6YKR  
template < typename T1, typename T2 > a0OH  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const Asicf{HaX  
  { :BG/]7>|V  
  return (T2 & )r2; .?9+1.`  
} ?c0OrvM  
} ; a02;Zl  
?as)vYP  
v:(_-8:F  
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> >。  @*'|8%  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: HJ]\VP9Zb  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: JX(JZ/8B^  
h=um t<&D  
return l(i, j) = r(i, j); Oz!#);v  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) ,T?8??bZ  
"40Jxqt  
  return ( int & )i; \[oU7r}?/V  
  return ( int & )j; &bBK#d*-u?  
最后执行i = j; 7yxZe4~|#  
可见,参数被正确的选择了。 u&1n~t`  
Udv5Y  
;LNFPo   
Ks:~Z9r}  
>up'`K,  
八. 中期总结 pXPwn(  
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: A"FlH:Pn  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 #bgW{&_ y  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 vU LlAQG  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor IwhZzw w  
S',i  
kxp$Nnk  
Y15KaoK?  
fw,ruROqD  
> tXn9'S  
九. 简化 Fy5xIRyI\F  
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。 ?I&ha-."  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 |3W\^4>,  
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: +lmMBjDa  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 u}hQF $a"  
  +-*/&|^等 }2-<}m9}  
2. 返回引用。 1BUdl=o>S  
  =,各种复合赋值等 {ecmOxKP}  
3. 返回固定类型。 0{g@j{Lbz  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) TDXLxoC?  
4. 原样返回。 ZYZQ?FN  
  operator, I <`9ANe  
5. 返回解引用的类型。 W@v@|D@  
  operator*(单目) 4thLK8/c5g  
6. 返回地址。 WJCEiH  
  operator&(单目) $Z(fPKRN/  
7. 下表访问返回类型。 uhvmh  
  operator[] N r5 aU6]  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 jC> l<d_  
  operator<<和operator>> rXXIpQRi$S  
[,)yc/{*  
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。 De,4r(5  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: @=q,,t$r  
e|u|b  
template < typename Left > b}4k-hZL  
struct value_return t_5b  
  { cy8+@77  
template < typename T > ysD @yM,  
  struct result_1 NKB,D$!~&  
  { "ut:\%39.  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; 68?oV)fE  
} ; h"/FqO  
4&;.>{ :;  
template < typename T1, typename T2 > B8-v!4b0`  
  struct result_2 GCCmUR9d  
  { 8`}(N^=}  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; Z\6&5r=  
} ; -=,%9r  
} ; [?$ZB),L8  
0 ;kcSz  
iaBy/!i  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait 2MwR jh_  
c(Zar&z,E  
下面我们来剥离functor中的operator() ]bCeJE.+)  
首先operator里面的代码全是下面的形式: cn#JO^8  
'bp*hqG[  
return l(t) op r(t) B~oSKM%8R  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) HVaWv].  
return op l(t) 9k=-8@G9  
return op l(t1, t2) ;V]EF  
return l(t) op WLGx= ;  
return l(t1, t2) op z!27#gbL  
return l(t)[r(t)] Gs%IZo_  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] ""l_& 3oz  
]z`Y'wSxd  
很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式: xMJF1O?3  
单目: return f(l(t), r(t)); +cv7]  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); ;Vc@]6Ck  
双目: return f(l(t)); 6J0HaL  
return f(l(t1, t2)); u38FY@U$  
下面就是f的实现,以operator/为例 JmdXh/X  
rhY>aj  
struct meta_divide d&'z0]mOe  
  { K_j$iHqLF  
template < typename T1, typename T2 > <(W0N|1v  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) yyZH1A  
  {  ,!_  
  return t1 / t2; |VM c,_D  
}  s#om  
} ; Kd^{~Wlz&z  
,\Gn  
这个工作可以让宏来做: K1#Y{k5D}  
32jOs|<\  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ Rro|P_  
template < typename T1, typename T2 > \ 3nv7Uz  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; @>f]0,"(  
以后可以直接用 )\_xB_K\  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) 0-cqux2U  
来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数 KpBh@S  
(ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。) 8;9GM^L  
n's3!HQY[  
bsVms,&  
下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体 Pm; /Ua  
5(bG  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > qQN&uBQ[  
class unary_op : public Rettype eIc~J!?<&V  
  { {H s" "/sb  
    Left l; 7?j$Lwt  
public : ;hR!j!3}  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} e'aKI]>a  
M>J8J*  
template < typename T > ])h={gI  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const G?12?2  
      { pv039~Sud  
      return FuncType::execute(l(t)); q]q(zUtU  
    } 9PhdoREb  
Nw $io8:d  
    template < typename T1, typename T2 > vc o/h  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const VaZ+TE  
      { Yf Udpa0  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); m! &bK5+*  
    } K v"e\ E  
} ; b1{~j]"$L  
+(3"XYh  
; iQ@wOL]  
同样还可以申明一个binary_op {LTb-CB  
Qfo'w%px  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > H4 Y7p  
class binary_op : public Rettype :Bp{yUgi@  
  { M`\c'|i/  
    Left l; '"QC^Joz  
Right r; {n%-^9b1{&  
public : |o~<Ti6]  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} ZV}BDwOFI  
{OP-9P=p  
template < typename T > r:K)Q@  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const =BY)>0?z  
      { B5Rmz&  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); )xCpQ=nS  
    } ]3hz{zqV^  
=N01!?{  
    template < typename T1, typename T2 > ~!~VC)a*  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const  A$ %5l  
      { G;615p1  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); @va{&i`%A7  
    } 6HpSZa  
} ; I^/Ugu  
Gdnk1_D>  
;5#P?   
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 hZI9*= `,"  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 OTd=(dwh  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) |s|>46E  
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。 !Jb?r SJ.h  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! 4?M= ?K0  
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。。。 O; EI&  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 YD2M<.U  
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) //KTEAYyy#  
下面是修改过的unary_op !.iu_xJ  
H7G*Vg  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > _6THyj$f  
class unary_op K2nq2Gbn  
  { 1iaNb[:QX  
Left l; N J:]jd  
  k#`.!yI,  
public : O]w&uim  
W5}.WFu  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} CU6rw+Vax  
2N)=fBF%-  
template < typename T > qfE/,L(B  
  struct result_1 %^^2  
  { :BCjt@K}  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; ttLC hL  
} ; -Qo`UL.}  
hU5[k/ q  
template < typename T1, typename T2 > )vO Zp&  
  struct result_2 E5 H6&XU  
  { jD0^,aiG  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; <;#d*&]  
} ; $y\'j5nk3  
t-dN:1  
template < typename T1, typename T2 > JXBW0|8b  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const Q`g0g)3w  
  { s['F?GWg  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); ~FH''}3:3  
} ]eb9Fq:N7  
E& T9R2Y  
template < typename T > *La*j3|:  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const dGQxGt1  
  { 8^p/?R^bu  
  return OpClass::execute(lt(t)); Kr=DoQ."d8  
} N:0/8jmmO  
nk1(/~`  
} ; 9%oLv25{)  
82Nh;5T r  
r$;DA<<|<c  
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 .qy._C2(  
好啦,现在才真正完美了。 w|>:mQnU  
现在在picker里面就可以这么添加了: ?A(=%c|,g  
)H S|pS:  
template < typename Right > W2tIt&{  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const `>rdn*B  
  { RoM'+1nP:#  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); {i~qm4+o  
} v;el= D  
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。 CY)Wuv ^  
!#3#}R.$Fl  
8l>/ZZ.NXi  
L GK0V!W  
[[JwHM8H&  
十. bind %&Z!-k(  
既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。 !rb)Y;WQt  
先来分析一下一段例子 J\_tigd   
(o{QSk\  
VyCBJK  
int foo( int x, int y) { return x - y;} .zlUN0oe  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 ; z:}OD  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 :Ff1Js(Z  
可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。 -#3B>VY  
我们来写个简单的。 / !jd%,G  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: vBj{bnl  
对于函数对象类的版本: V5K`TC^  
?OYu BZF  
template < typename Func > PAH; +  
struct functor_trait Niou=PI@  
  { g[-'0d\1  
typedef typename Func::result_type result_type; fbNVmjb$)  
} ; 93)&  
对于无参数函数的版本: Da_g3z  
wi:]oo#  
template < typename Ret > ..'^1IOA  
struct functor_trait < Ret ( * )() > ;. !AX|v  
  { ?&)<h_R4p  
typedef Ret result_type; ;*wZgl  
} ; >8t3a-/  
对于单参数函数的版本: t=iy40_T  
.cQwj L  
template < typename Ret, typename V1 > kxWf1hIz0  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > %l,p />r  
  { O9=vz%  
typedef Ret result_type; #p*{p)]HiA  
} ; p[hA?dXn  
对于双参数函数的版本: n8A*Y3~R  
+_06{7@h  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > B2 Tp;)  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > n:`> QY  
  { j9) Z'L  
typedef Ret result_type; :v Pzw!  
} ; F_zs"ex/  
等等。。。 `t {aN|3V[  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy +MGEO+  
!(w\%$|  
template < typename Func > 7tUl$H;I/R  
struct func_return q,^^c1f  
  { )+N%!(ki  
template < typename T > \2: JX?Jw!  
  struct result_1 53=s'DZ  
  { I Vq9z  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; _yJd@  
} ; @/`b:sv&*  
/tJJ2 =%l  
template < typename T1, typename T2 > Ca*^U-  
  struct result_2 #J, `a.  
  { JdfjOlEb  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; 87>\wUJ  
} ; K S,X$)9  
} ; /(E)|*~6  
Hl?\P6   
_E:]qv  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 .AWRe1?  
'S)}mG_  
template < typename Func, typename aPicker > r_-iOxt~5  
class binder_1 xdXt  
  { ,l#V eC  
Func fn; /"~CWNa  
aPicker pk; i=o<\ {iV:  
public : +[V?3Gdb  
xQm!  
template < typename T > enO5XsIc  
  struct result_1 )`,3/i9C$  
  { X[(u]h`  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; gK9@-e  
} ; V!DQ_T+a  
Fj7cI +  
template < typename T1, typename T2 > (m-(5 CaJ  
  struct result_2 D5]T.8kX(7  
  { My5h;N@C  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; BQ)zm  
} ; pI( OI>~3  
)4D |sN  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} AHIk7[w  
yw{GO([ZQ  
template < typename T > RoJ{ ou@cs  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const H`9E_[  
  { bs kG!w  
  return fn(pk(t)); -nV]%vJ$R}  
} :&/'rMi<T  
template < typename T1, typename T2 > 3*/y<Z'H  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const (m|p|rL  
  { 2Rc#{A  
  return fn(pk(t1, t2)); Oq|RMl  
} ("}TW-r~  
} ; }(hx$G^M  
2x"&8Bg3  
<JuP+\JAm  
一目了然不是么? ,l_"%xYx  
最后实现bind nkG1&wiX  
@v2_gjRe  
X<OwB-N  
template < typename Func, typename aPicker > lOCMKaCD  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) `&LPqb  
  { l <Tkg9  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); =d!3_IZ  
} -L NJ*?b  
?.LS _e_0  
2个以上参数的bind可以同理实现。 .Lr;{B  
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。 x<>#G~-  
]L"jt8E  
十一. phoenix Xat>d>nJ]  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: f 0~<qT?:n  
^|5vmI'E  
for_each(v.begin(), v.end(), h rW  
( D8m1:kU  
do_ ~5N0=)  
[ rFh!&_  
  cout << _1 <<   " , " -v/1R1$e1  
] Ovxs+mQ  
.while_( -- _1), [1F.   
cout << var( " \n " ) pi*cO  
) pV9$Vg?-H  
); `+CRUdr  
B36_ OH  
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: bg'Qq|<U  
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 bE74Ui  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 8doKB<#_+=  
那么我们就照着这个思路来实现吧: 08n2TL;EsX  
~Y7>P$G)  
^":UkPFCx:  
template < typename Cond, typename Actor > }R=n!Y$F  
class do_while c$Z3P%aP'V  
  { b(Zh$86  
Cond cd; fa//~$#"{L  
Actor act; 6ey{+8  
public : l ~b# Y&  
template < typename T > ?NOc]'<(G  
  struct result_1 -|bnvPmE  
  { M4w,J2_8MK  
  typedef int result_type; s/"&k  
} ; n0bm 'qw  
Hz ) Xn\x  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} J: vq)G\F  
(u-K^xC  
template < typename T > w[YiH $  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const WWhAm{m  
  { uD0T()J.P5  
  do o%;R4 s,  
    { vMu6u .e  
  act(t); >x9@ if  
  } lD)ZMaaS3  
  while (cd(t)); Hb55RilC  
  return   0 ; D_]4]&QYT  
} 4 3V {q  
} ; & Xm !i(i  
<'N"GLJ  
}$i Kz*nx|  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). mhVdsa  
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。 [1nfSW  
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。 $ @g\wz  
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。 He vZ}.  
下面就是产生这个functor的类: a> qB k})  
(yA`h@@WS  
v7gs $'Q  
template < typename Actor > o9\J vJk  
class do_while_actor ?*cr|G$r[  
  { v+Mi"ZAd  
Actor act; x7J8z\b"O  
public : ##!idcC  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} N iw~0"-V  
+i^@QNOa  
template < typename Cond > yhm6%  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; 3w!8PPl  
} ; g]&7c:/  
1i3;P/  
tf[)Q:|  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 a;bmZh  
最后,是那个do_ ZDny=&>#  
K93L-K^J  
g?B4b7II  
class do_while_invoker qJ(XW N H  
  { yUnNf 2i  
public : H j [!F%  
template < typename Actor > _Ns/#Xe/  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const F3nYMf  
  { j/ [V<  
  return do_while_actor < Actor > (act); SG \6qE~  
} *).u:>D4  
} do_; M`  V<`  
*I]/ [d  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? +2xgMN6B@  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 g$f+X~Q  
最后来说说怎么处理break和continue R*0]*\C z  
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。 7<GC{/^T  
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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