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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda XUVj<U  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 S,5>/'fy0  
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, .9Cy<z  
IUEpE9_  
#^]vhnbN  
_OjZ>j<B.  
  class filler Xm|~1 k_3  
  { ){)-}M  
public : h*40jZ  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} YL!{oHs4  
} ; rp"5176  
Id`V`|q  
M:oM(K+  
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: $kN=45SR  
=NY55t.  
|/xx**?  
uh.;Jj;  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); e-v|  
'ZI8nMY  
}wp/,\_ >  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 }ssja,;  
;a>u7rw  
W,H8B%e  
l"+8>Mm  
二. 战前分析 _()1 "5{  
首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。 g-UCvY I  
开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码 KiI+ V;o  
O9>$(`@I  
f@hM^%  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); $+n6V2^K)7  
  /* --------------------------------------------- */ g=t7YQq_~  
vector < int *> vp( 10 ); ^dk$6%0  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); Q~0>GOq*  
/* --------------------------------------------- */ ffR%@  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); 6@8t>"}  
/* --------------------------------------------- */ O<V 4j,  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); %1jcY0zEQ  
  /* --------------------------------------------- */ >P@V D"U  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); T^`; wD  
/* --------------------------------------------- */ [PUu9rz#  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); lqMr@ :t  
`#l3a  
*-Yw%uR  
T_D] rMl  
看了之后,我们可以思考一些问题: =$)M-;6  
1._1, _2是什么? \$.{*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。 IaSpF<&Y;  
2._1 = 1是在做什么? <>{m+=gA  
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。 MYjc6@=cR  
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。 ojlyW})$%  
+e2:?d@  
4P1}XYD-2  
三. 动工 ej}S{/<*n  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: `vOL3`P  
sfr+W-7kx  
=c*l!."0  
z#o''  
template < typename T > Y2 J-`o$5  
class assignment t>?tWSNf  
  { *n EkbI/  
T value; 4LB8p7$|a3  
public : E}S%yD[  
assignment( const T & v) : value(v) {} n6WKk+  
template < typename T2 > .S-)  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } &R@([=1  
} ; ~I+MuI[  
(oX!D(OI  
=(7nl#o  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 J@$~q}iG  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment !*"fWahv  
B T"R"w  
HLwMo&*rA  
r#4/~a5i~  
  class holder ML\>TDt  
  { kO3\v)B;  
public : cXqYO|3/M  
template < typename T > C[ mTVxd  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const kq5X<'MM9N  
  { ]"{8"+x  
  return assignment < T > (t); W +ER'lX  
} A|+QUPD  
} ; /IRXk[  
n:`f.jG |  
gHstdp_3  
由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上: 9ZJ 8QH  
=8?Kn@nMN  
  static holder _1; zX&SnT1~  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 ;mk[!  
-g2l-N{&  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); \_8wU' 7  
而不用手动写一个函数对象。 A/'po_'uy  
]1<GZ`  
.nrllVG%`  
]$lt  
四. 问题分析 18Y#=uH}  
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。 'v V7@@  
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。 pCh v;  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 *l+Dbm,u  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 q iOJ:'@  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 [MFnS",7c  
y')OmR2h  
五. 问题1:一致性 ,u2Qkw  
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?| 6j<!W+~G  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 _/I">/ivlM  
P$z_A8}  
struct holder @ps(3~?7  
  { {jz`K1  
  // ;cI*"-I:F  
  template < typename T > \4>,L_O  
T &   operator ()( const T & r) const DHWz,M  
  { Fa )QDBz)  
  return (T & )r; *$<W"@%^J  
} R^*baiXVI  
} ; }LT&BNZj  
?qaWt/m  
这样的话assignment也必须相应改动: >SK:b/i  
]h,rgO ;  
template < typename Left, typename Right > |R0f--;  
class assignment $QC1l@[sM  
  { ;Y^'$I2fR#  
Left l; "ntP928  
Right r; $mn0I69  
public : D=#RQ-  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} !=YKfzE  
template < typename T2 > fu^W# "{  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } BHUI1y5t  
} ; :dSda,!z  
! ;t\lgMl  
同时,holder的operator=也需要改动: 2]5{Xmmo9  
wu)+n\mt'  
template < typename T > EsMX #1>/m  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const qcj {rG18  
  { -d\sKc  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); "r-P[EKpL  
} pUXoSnIq:  
\#_ymM0  
好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。 gYB!KM *v  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 kyJbV[o<#  
"Wwu Ty|  
return l(rhs) = r; DW. w=L|5R  
在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。 RSp wU;o6z  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: -!j6&  
"o&8\KSs  
template < typename Tp > |vI`u[P  
class constant_t ?;ok9Y  
  { -&5YRfr!  
  const Tp t; aTuu",f  
public : Y_JQPup  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} l;lrf3  
template < typename T > G#n 4g :K  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const ?RsrY4P  
  { 3f[Yk# "  
  return t; 6c-/D.M  
} o.{W_k/n  
} ; 6Wu*zY_+  
e73=*~kfR  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 8W\yM;'  
下面就可以修改holder的operator=了 hx:q@[ +J/  
Re,;$_6o  
template < typename T > SiLW[JXd  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const DiFYVR<@  
  { p0Jr{hM  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); .<"XE7  
} d y HC8  
|C [!A  
同时也要修改assignment的operator() dHc\M|HCC  
+OE!Uqnt  
template < typename T2 > !D#"+&&G8  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } hmu>s'  
现在代码看起来就很一致了。 Jka>Er  
MiT0!6Pg  
六. 问题2:链式操作 SYCL\b   
现在让我们来看看如何处理链式操作。 AW]\n;f  
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。 D.K""*ula  
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。 SMEl'y  
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。 ]`/>hH>+~9  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct x b,XI/  
 `q?3ux  
template < typename T > b@Ej$t&  
struct result_1 UMoj9/-  
  { }L\;W:0  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; TN(Vzs%  
} ; xyp{_ MZ  
8xPt1Sotq[  
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: oac)na:O#  
*F\wWg'!B  
template < typename T > =;rLv7(a  
struct   ref YM}a>o  
  { tT}b_r7h(1  
typedef T & reference; jn<?,UABD  
} ; uX_H;,n  
template < typename T > w% %q/![uy  
struct   ref < T &> >JpBX+]5m  
  { im<bo Mv  
typedef T & reference; +\eJxyO  
} ; M3tl4%j  
*uc/| c  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: JrzPDb`m  
PCviQ!X  
template < typename T > RM;a]g*  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const g#5R|| r  
  { +fP.Ewi  
  return l(t) = r(t); -?Cr&!*B  
} fVbjU1N  
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。 $n\Pw  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 ]auvtm- [  
'nCVjO7o  
有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么 AV5={KK  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: [wGj?M}  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 lvW T  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 ? doI6N0T  
最后的布局是: YX$(Sc3.6  
                Add )~ ( *q  
              /   \ $ev+0m_  
            Divide   5 Bqf(6\)F  
            /   \ &<A,\ M  
          _1     3 C[J9 =!t  
似乎一切都解决了?不。 CX|W$b)%  
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。 1oQw)X  
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。 /<rvaR  
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: %*R, ceuI  
EF0v!XW  
template < typename Right > ^O07GYF  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const 2bt>t[0ad  
Right & rt) const 4^F[Gp?  
  { l_g$6\&|  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); ~; 9HGtg  
} M\]lNQA  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 [`n_> 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。 `Fd \dn  
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。 gRLt0&Q~  
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。 ? i{?Q,  
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。 R"B{IWQi  
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? 'S`l[L:.8  
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: uNyU]@R<W  
^ZwZze:2  
template < class Action > oD2:19M@p  
class picker : public Action _{[6hf4p  
  {  6}"%>9  
public : nWd!ovd  
picker( const Action & act) : Action(act) {} 'OY4Q 'Z  
  // all the operator overloaded &Hoc`u  
} ; >h7(kj:  
67j kU!  
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。 .9J^\%JD  
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: y ``\^F  
dbf<k%i6  
template < typename Right > c8uaZvfW  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const wWl ?c  
  { ..N6]u  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); iLy^U*yK  
} m{IlRf'  
};Q}C0E  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > cMT7Bd  
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。 cYSn   
=H{<}>W'  
template < typename T >   struct picker_maker m$vq %[/#  
  { x-%O1frc  
typedef picker < constant_t < T >   > result; G5}_NS/  
} ; b}! cEJY  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > \e86'&  
  { (0{Dn5MH  
typedef picker < T > result; 8zK#./0\  
} ; lC5zqyG  
VVJ0?G (?  
下面总的结构就有了: j7}mh  
functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。 5rsz2;#p  
picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。 zluq2r  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 \BHZRytQF  
至此链式操作完美实现。 ,r B(WKU  
[ V.67_~  
L=lSW7R  
七. 问题3 9z(SOzZn  
如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。 -P;3BHS$T  
HPtMp#`T  
template < typename T1, typename T2 > W@R7CQE@  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const AiHU*dp6  
  { %]P{)*y-?  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); &y? |$p\;/  
} [2@:jLth=  
N9-0b  
很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2: 8"h;+;  
fG \" p  
template < typename T1, typename T2 > Ej(BE@6>s  
struct result_2 b|i4me@  
  { ~XR ('}5D  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; S{^x]h|?  
} ; bxE~tsM"@Y  
}a"=K%b<\  
显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢?  Xu-~j!  
这个差事就留给了holder自己。 aO{@.  
    7$*E0  
j2G^sj"|  
template < int Order > ]]|#+$ ~  
class holder; Xt$qjtVM  
template <> 6wp1jN  
class holder < 1 > }3lG'Y#Kpy  
  { Uh/=HNR  
public : @Ou H=<YN  
template < typename T > ]xRR/S4  
  struct result_1 dA<%4_WZty  
  { }83 8F&  
  typedef T & result; .$\-{)  
} ; 2J=`"6c  
template < typename T1, typename T2 > qJG;`Ugl:  
  struct result_2 d(^8#4  
  { Bz'.7" ":0  
  typedef T1 & result; P0 0G*iY~\  
} ; :Wbp|:N0  
template < typename T > k| OM?\  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const SPqJ [ F  
  { QGN+f)  
  return (T & )r; 2TGND-(j  
} x-i,v"8  
template < typename T1, typename T2 > S(.J  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const vjX,7NY?  
  { P5my]4|x  
  return (T1 & )r1; "G%S m")  
} ,$`} Rf<  
} ; t?9J'.p  
?)9L($VVD  
template <> ) f3A\^  
class holder < 2 > >vD}gGBe  
  { 2S7 BzZ/  
public : G@P;#l`(D  
template < typename T > (1x8DVXNN  
  struct result_1 j&Hui>~  
  { }[leUYi`  
  typedef T & result; g;Ugr8  
} ; //NV_^$y  
template < typename T1, typename T2 > k (AE%eA  
  struct result_2 N[eL Qe]q  
  { k -G9'c~  
  typedef T2 & result; 4D&L]eJ  
} ; H!Gw@u]E  
template < typename T > ;MeY@* "{  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const g#(+:^3'  
  { '/`O*KD]  
  return (T & )r; #~p;s>  
} cn}15JHdR  
template < typename T1, typename T2 > Q m*z  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const 3>n&u,Xe  
  { xY?p(>(  
  return (T2 & )r2; 'jO2pH/%  
} _N;@jq\q  
} ;  +C\79,r  
e(wc [bv  
(+gTIcc >  
新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。 NrS+N;i  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: 4Pr^>m  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: #_^ p~:  
}Bv1fbD4U  
return l(i, j) = r(i, j); xD*Zcw(vj~  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) oL9<Fi  
E 14DZ  
  return ( int & )i; z wUC L  
  return ( int & )j; Mq~E'g4#  
最后执行i = j; TeuZVy8a  
可见,参数被正确的选择了。 v 8F{qT50  
62nmm/c  
Kz b-a$  
!84Lvg0&  
yl?LXc[)  
八. 中期总结 MgP|'H3\  
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: B^9C}QB  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 Sm[#L`eqW  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 hqeknTGsIn  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor +6>2= ,?Z  
r1F5'?NZ(0  
G\tN(%.f  
Pz*BuL <  
>!Gq[i0  
gGE{r}$  
九. 简化 W/A@qo"  
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。 V=fu[#<@Ig  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 %@%rdrZ  
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: Q.9,W=<6  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 L+ew/I>:  
  +-*/&|^等 q5Zu'-Cx@  
2. 返回引用。 6Z1O:Bou  
  =,各种复合赋值等 `yq) y>_  
3. 返回固定类型。 N @_y<7#C  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) &LI q?  
4. 原样返回。 n<|8Onw  
  operator, gna!Q  
5. 返回解引用的类型。 q=e;P;u  
  operator*(单目) =P,mix|  
6. 返回地址。 V|A.M-XLv4  
  operator&(单目) )J]NBE:8  
7. 下表访问返回类型。 IZdWEbN1  
  operator[] B (eXWWT_  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 X*#\JF4$i  
  operator<<和operator>> Vel(+HS  
?VxQ&^|  
OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。 GR(m+%Vw!  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: %{'[S0@Z  
tYMr  
template < typename Left > 8~qpOQX^V  
struct value_return 3<.DiY  
  { 6Jy%4]wK  
template < typename T > i.^UkN{  
  struct result_1 [qxpu{  
  { [jN Vk3  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; L$a{%]I  
} ; u`B/9-K)y  
z1tD2jL_  
template < typename T1, typename T2 > zt]8F)l@  
  struct result_2 9'Z{uHi%  
  { \8*j"@ !H  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; us5Zi#}  
} ; K HNU=k  
} ; rp @%0/[  
)s7EhIP  
"=%YyH~WY  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait xP9R d/xa|  
IecD41%  
下面我们来剥离functor中的operator() 8WLh7[  
首先operator里面的代码全是下面的形式: y+wy<[u  
i`6utOq  
return l(t) op r(t)  S\ZCZ0  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) RKMF?:  
return op l(t) 41B.ZE+*qd  
return op l(t1, t2) VwBw!,%Ab  
return l(t) op 7^)yo#i4  
return l(t1, t2) op [$$R>ELYQ  
return l(t)[r(t)] ;E{@)X..|  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] qc'KQ5w7!  
MP@}G$O  
很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式: kyJKai  
单目: return f(l(t), r(t)); p? +!*BZ  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); ZQR)k:k7  
双目: return f(l(t)); A$~H`W<yxB  
return f(l(t1, t2)); i+Ne.h  
下面就是f的实现,以operator/为例 q}'<[Wg  
@w%kOX  
struct meta_divide [vBP,_Tjx  
  { tOF8v8Hd  
template < typename T1, typename T2 > kSJ;kz,_  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) ?TDmW8G}J  
  { O d6'bO;G  
  return t1 / t2; taVK&ohWx  
} U/HF6=Wot  
} ; vGH]7jht  
_MQh<,Z8  
这个工作可以让宏来做: 9l[C&0w#\  
b*Hk} !qH  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ o|n+;h  
template < typename T1, typename T2 > \ V#4oxkm  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; {R7RBX  
以后可以直接用 M_?B*QZJI  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) pxbuZ9w2Q  
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 qbD_  
(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 `tRh<  
K)Ya%%6[U#  
55y}t%5  
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 2 =>3B  
4;jAdWj3  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > +U1fa9NSn  
class unary_op : public Rettype e'v_eD T^  
  { /lHs]) ,  
    Left l; <g&GIFE,  
public : 8SiWAOQAL  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} 5M>SrZH  
oY\;KPz  
template < typename T > -G1R><8[  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const Uu`}| &@i  
      { ! }eq~3  
      return FuncType::execute(l(t)); M.$=tuUL  
    } o9{1_7K  
s }^W2  
    template < typename T1, typename T2 > |c$*Fa"A  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const DM,;W`|6%  
      { ~2NT Xp  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); 8M['-  
    } rd(-2,$4  
} ; $0M7P5]N*G  
|f}`uF  
H!y-o'Z  
同样还可以申明一个binary_op MqWM!v-M  
#Guwbg  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > obX2/   
class binary_op : public Rettype ZE/Aj/7Qy  
  { Ox aS<vQ3  
    Left l; wxG*mOw  
Right r; ~ayU\4B  
public : *z'Rl'j9[  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} hz2f7g  
4l{La}Aj  
template < typename T > fhHTp_u)2  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const P6'0:M@5  
      { ~4S6c=:  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); } f!wQx b  
    } 7,{!a56zX  
\3t)7.:4  
    template < typename T1, typename T2 > AUU(fy#<  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const gFM~M(  
      { YL4yT`*  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); ?I.bC   
    } "W}+~Sn  
} ; h5; +5B}D  
gi/W3q3c6  
5)4?i p  
很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮 5e'**tbKH  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 taSYR$VJ  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) aTLr%D:Ka  
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。 %A@U7gqc  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! %8"Aq  
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。。。 y$|OE%S  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 y=1(o3(  
这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan) ,ce$y4%(  
下面是修改过的unary_op 7ws[Rp8  
;p( Doy)i  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > BLo=@C%w5  
class unary_op Fz$^CMw5K  
  { W$R@Klz  
Left l; {f>e~o  
  ]"vpCL  
public : x1`Jlzrp,  
j+3=&PkA.]  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} )5U7w  
; JHf0  
template < typename T > e5sQl1  
  struct result_1 )|U+<r<  
  { XCO;t_%  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; 8r jiW#  
} ; gM v0[~;u  
^+dL7g?+  
template < typename T1, typename T2 > eG5xJA^  
  struct result_2 KlRIJOS  
  { eKqo6P:#f  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; f:A1j\A?  
} ; YR~)07  
_ Av_jw`m  
template < typename T1, typename T2 > 4p(\2?B%f  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const z`y^o*qc]  
  { yLvU@V@~  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2));  u+]8Sq  
} s !HOrhV  
v}"DW?  
template < typename T > eq36mIo  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const lLL)S  
  { k`,>52  
  return OpClass::execute(lt(t)); flU?6\_UC  
} ?w"zW6U  
Mg {=(No  
} ; }$'T=ay&  
h\OMWJ~  
@w[HXb  
该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug 0qo :M3  
好啦,现在才真正完美了。 ~$ "P\iJ  
现在在picker里面就可以这么添加了: )m(?U  
R-Z)0S'ZR  
template < typename Right > $)M 5@KT  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const 7brC@+ZD  
  { b,RQ" {  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); P?YcZAJT*  
} kCU (Hi`Q  
有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。 :.f m LL  
xAAwH@ +  
"?{=|%mf  
.|3&lb6  
q!8aYw+c  
十. bind Fpy-? U  
既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。 0\yA6`}!  
先来分析一下一段例子 kR;Hb3hb  
QpMi+q Y  
7 +kU8}  
int foo( int x, int y) { return x - y;} f5&K=4khn  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 ,9~2#[|lq  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 t\\`#gc9~i  
可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。 Ouc$M2m0!  
我们来写个简单的。 : ]~G9]R`  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: ~myY-nEY  
对于函数对象类的版本: ^1,VvLA+  
R"qxT.P(  
template < typename Func > `"qSr%|  
struct functor_trait nHF%PH#|o  
  { W v!%'IB  
typedef typename Func::result_type result_type; ]*vv=@"`e  
} ; /X97dF)zt  
对于无参数函数的版本: 59M\uVWR  
B)u*c]<qU  
template < typename Ret > @ZGD'+zd?  
struct functor_trait < Ret ( * )() > 8~8VoU&  
  { #\$AB_[ot>  
typedef Ret result_type; 7 y'2  
} ; aqN6.t  
对于单参数函数的版本: c R6:AGr  
._US8  
template < typename Ret, typename V1 > +I r  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > YS+|n%?  
  { zqa7!ky  
typedef Ret result_type; #hF(`oX}4K  
} ; oD&axNk  
对于双参数函数的版本: jS| 9jg:  
% *Lv  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > Y4I;-&d's  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > 58o'Q  
  { ]}0QrD  
typedef Ret result_type; &Z 6s\r%  
} ; *VgiJ  
等等。。。 C0%yGLh&  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy >K-S&Y  
j )b[7%  
template < typename Func > gano>W0  
struct func_return d\v1R-V  
  { fu $<*Sa2  
template < typename T > NNP ut$.  
  struct result_1 X6SWcJtSw  
  { EK$3T5e  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; nv/'C=+L  
} ; $ucA.9pJ  
?_nbaFQK3  
template < typename T1, typename T2 > :SvgXMY@  
  struct result_2 GX ;~K  
  { ^n&_JQIXb  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; 6#(==}Sm+  
} ; V(3=j)#  
} ; o3=pxU*  
~"nF$DB  
6-J%Z%yT #  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 'j(F=9)  
'Uu!K!  
template < typename Func, typename aPicker > b .|k j  
class binder_1 EE$\8Gx']!  
  { *Sp_s_tS  
Func fn; 9vI<\ Xa  
aPicker pk; T1=T  
public : ZfP$6%;_  
G_/Dz JBF  
template < typename T > z^^)n  
  struct result_1 N|\Q:<!2_w  
  { szC<ht?z  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; X)b@ia'"Wp  
} ; 7B{LRm6;Vu  
2R];Pv  
template < typename T1, typename T2 > 8(ej]9RObU  
  struct result_2 lgQ"K(zY  
  { chA7R'+LA  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; Xli$4 uL   
} ; a|eHo%Qt  
VMIX=gTZ  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} ble[@VW|  
+FJ+,|i  
template < typename T > 'M!M$<j  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const c8 Je&y8  
  { 1Y'NG<d _  
  return fn(pk(t)); H5>?{(m  
} a&RH_LjM  
template < typename T1, typename T2 > )9i$ 1"a(  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const yc+pNC)ue_  
  { ~sT1J|  
  return fn(pk(t1, t2)); {2F@OfuCF  
} B;e (5y-  
} ; LY;Fjb yU  
6|n3e,&A2  
o2~P vef  
一目了然不是么? Dl@Jj?zc  
最后实现bind `3yK<-  
Z@,[a  
d$hBgJe>N  
template < typename Func, typename aPicker > 55Ya(E  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) ?k dan  
  { Kv9Z.DY  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); ir|c<~_=  
} f~ wgMp.W0  
f0&%  
2个以上参数的bind可以同理实现。 +}R#mco5K  
另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。 -nXlW  
}Xvm( ;  
十一. phoenix %+^Qs\j  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: zf;sdQ;4  
'^)}"sZ@G  
for_each(v.begin(), v.end(), U0Uy C  
( 8W Etm}  
do_ 10_#Z~aU  
[ 7-gT:  
  cout << _1 <<   " , " s  }Ql9  
] YD;G+"n?T  
.while_( -- _1), ly:2XvV3~  
cout << var( " \n " ) T~L&c  
) e|N~tUVrrN  
); >L ')0<!&  
+pRNrg?k  
是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧: A `{hKS  
首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor }OY/0p-Z  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 X ,{ 3_  
那么我们就照着这个思路来实现吧: ALj~e#{;z  
RqX^$C8M  
F3hG8YX  
template < typename Cond, typename Actor > 5] LfJh+"n  
class do_while +PS jBO4!  
  { _b$ yohQ  
Cond cd; M|NQoQ8q  
Actor act; .$@+ / @4  
public : dIfy!B"  
template < typename T > Y_K W9T_  
  struct result_1 NSM7n= *nh  
  { IC?(F]$%>  
  typedef int result_type; $<yhEvv  
} ; .5uqc.i"f  
=*1NVi $n  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} e3ce?gk  
Lw2VdFi>E&  
template < typename T > rr,w/[  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const |{v#'";O:  
  { $,yAOaa  
  do YS_3Cq  
    { T+^c=[W  
  act(t); c]zFZJ6M  
  } 3{f g3?  
  while (cd(t)); W.NZ%~|+e/  
  return   0 ; <{GVA0nr  
} uFha N\S  
} ; [dAQrou6P  
QFMA y>Gdn  
J ZkQ/vp(  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). LT"H -fTgs  
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。 K_@?Q@#YhR  
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。 :AS`1\ C  
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。 K8R>O *~  
下面就是产生这个functor的类: -Caj>K  
Q;J( 5;  
?xrOhA9  
template < typename Actor > 7B)1U_L0H  
class do_while_actor 5VJe6i9;  
  { =J4|"z:  
Actor act; 1X&.po  
public : BM`6<Z"3q  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} 5dB62dqN  
P#7=h:.522  
template < typename Cond > R3;%eyu  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; lPI~5N8  
} ; s M*ay,v;  
#=={h?UDT  
9v[V"m`M  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 N!Rt040.%  
最后,是那个do_ S>r",S  
>=|p30\b  
)Qd x  
class do_while_invoker ddyX+.LMk  
  { PO?_i>mA  
public : ~7U~   
template < typename Actor > r4fHD~#l{  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const c(e>Rmh  
  { p |1u,N  
  return do_while_actor < Actor > (act); a5GLbanF  
} " X8jpg  
} do_;  -X71JU  
)+hV+rM jp  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? !TJ,:c]4{!  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 C!a1.&HHZ7  
最后来说说怎么处理break和continue 9&5<ZC-D  
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。 ".tL+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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