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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda d]E={}qo&  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 bAH<h   
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, jY%.t)>)  
7F0J*M  
,'HjL:r  
)Cj1VjAg  
  class filler M0xhcU_  
  { G.<0^q,  
public : LYL_Ah'=  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} XZ]ji9'  
} ; !;(Wm6~*ad  
h[iO'Vq  
iYvzZ7 8f  
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: %m f)BC  
C.:S@{sK  
8g!79q\c4  
Qx,#Hj  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); G4 :\6fu  
z"yW):X  
mOh?cjOi  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 aWJ BYw6{L  
PkyX,mr#1  
c}n66qJF5  
OYt_i'Q  
二. 战前分析 4hxP`!<  
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。 S-o )d  
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 P HOngn  
.6$=]hdAp  
)#i"hnYpQ  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); Y% \3N  
  /* --------------------------------------------- */ beikzuC  
vector < int *> vp( 10 ); H!7?#tRU  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); zn^7#$fC  
/* --------------------------------------------- */ +`gU{e,p  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); /{hT3ncb  
/* --------------------------------------------- */ :Bt,.uN C  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); T^#d;A  
  /* --------------------------------------------- */ *5oQZ".vA*  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); % vy,A*  
/* --------------------------------------------- */ 2HBey  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); aW dI  
lJ=EP.T  
/cx'(AT  
u9v,B$ S  
看了之后,我们可以思考一些问题: zLe(#8G  
1._1, _2是什么? Z7pX%nj_  
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。 5EQ)pH+  
2._1 = 1是在做什么? aWRi`poZT  
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。 @0PWbs$  
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。 BNjMq  
H.XyNtJ  
"}1cQ|0a  
三. 动工 km9#lK  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: 7K.],eo0  
hy;V~J#  
am3.Dt2\  
h>*3i#  
template < typename T > 3GKKC9C6  
class assignment k3t]lG p  
  { K]B`&ih  
T value; |pBFmm*  
public : :TP4f ?FA  
assignment( const T & v) : value(v) {} +{=U!}3|  
template < typename T2 > $eT[`r  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } ./3/3& 6  
} ; (?'vT %  
*2-b&PQR{  
{ixKc  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 6(7{|iY  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment Q~ Ad{yC  
z.RM85?T  
b49h @G  
LNR1YC1c  
  class holder k)D5>T  
  { `a[fC9  
public : ,Nw2cv}D  
template < typename T > &E0^Jz  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const +RM!j9Rq  
  { MHt ~ZVH  
  return assignment < T > (t); $v2t6wS,"  
} jf1GYwuW*  
} ; PE6,9i0ee  
/^jl||'H,:  
:oW 16m1`  
由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上: XSN=0N!GB  
P8h|2,c%  
  static holder _1; JBHPI@Qt%  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 XaE*$:   
H)Me!^@[D  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); 'j{o!T0  
而不用手动写一个函数对象。 p ]jLs|tat  
n05GM.|*s  
A9]& w  
_]ZlGq!L  
四. 问题分析 J Bq6Qg  
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。 'J0I$-QYk  
1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。 XPdqE`w=$p  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 X!~y&[;[C  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 bM?29cs  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 GSSmlJ`  
di+ |` O  
五. 问题1:一致性 JQej$=*  
首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?| [OOQ0c~  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 ]G8"\J4 &  
F?FfRzZ[  
struct holder EQpF:@_  
  { AFBWiuwI3  
  // fD\Fq'29{  
  template < typename T > Crj7n/mp]s  
T &   operator ()( const T & r) const ]gnEo.R  
  { 7Q Ns q  
  return (T & )r; +3XaAk  
} ^yl}/OD  
} ; /%jX=S.5h<  
;K>'Gl  
这样的话assignment也必须相应改动: H{i|?a)  
=~W=}  
template < typename Left, typename Right > ci2Z_JA+  
class assignment tcl9:2/^]  
  { SvkCx>6/G  
Left l; Z 1wtOL  
Right r; 3Ur_?PM+C  
public : j@+$lU*r  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} "Vl4=W)u  
template < typename T2 > :Sd`4"AA  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } sz/^Ie-~  
} ; W?wt$'  
8_Uh h5[  
同时,holder的operator=也需要改动: m:0[as=  
.w{Y3,dd>  
template < typename T > `jOk6;Z[  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const \JR^uJ{Y  
  { 4:**d[|1  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); +hispU3ia  
} OXKV6r6f  
d)Z&_v<|  
好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。 o+XQMg  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 +rSU  
CSW+UaE  
return l(rhs) = r; ue+{djz[4  
在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。 z>y# ^f)r  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: #l- 0$  
q o^mp  
template < typename Tp > ~UeTV?)  
class constant_t XHJ` C\xR  
  { YIgHLM(  
  const Tp t; \ %MsG  
public : [YODyf}M>\  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} H=~7g3  
template < typename T > /!;v$es S  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const kQd|qZ=:w  
  { i0+e3!QU  
  return t; I#;dS!W"'  
} [ "3s  
} ; .Oc j|A6  
(.Ak*  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。  CDuA2e  
下面就可以修改holder的operator=了 0T(+z)Ki  
0&Ftx%6%  
template < typename T > 3< 6h~ek )  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const 6:; >id${  
  { LCj3{>{/=  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); /5L\:eX%  
} ?mK&Slh.  
3pW4Ul@e  
同时也要修改assignment的operator() H-u SdT  
d2gYB qag  
template < typename T2 > rMjb,2*rC7  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } kF,ME5%  
现在代码看起来就很一致了。 /)K;XtcN  
j%bC9UkE3  
六. 问题2:链式操作 |7A}LA  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 {=Jo!t;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。 coPdyw'9&  
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。 f##/-NG  
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。 H%rNQxA2 +  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct 5|pF*8*  
 #$2/<  
template < typename T > } d8\ Jg  
struct result_1 LA 2/<:  
  { &hL2xx=  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; 4J(-~  
} ; Q/4ICgo4  
&)||~  
那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为: cbm;45 L|  
oUN\tOiS+  
template < typename T > "sDs[Lcq  
struct   ref \~Z%}$ =  
  { T KAs@X,t  
typedef T & reference; ^^B_z|;Aa  
} ; Y[R>?w  
template < typename T > m]fUV8U  
struct   ref < T &> `\;Z&jlpT  
  { -+Yark  
typedef T & reference; {~Jk(c~I  
} ; 8{i}^.p  
?r8hl.Z>  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: X?< L<:.  
Qyx~={ .C~  
template < typename T > @b^$h:H  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const lic-68T  
  { HOPy&Fp  
  return l(t) = r(t); x@bqPZ t  
} oZ tCx  
可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。 whHuV*K}  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 f>ktv76  
n4+q7  
有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么 U{[YCs fk  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: vZ srlHb  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 } }~a4p>%  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 n9J{f"`m  
最后的布局是: 4`:POu&  
                Add wJq$yqos{  
              /   \ Tt{z_gU6  
            Divide   5 </xf4.C  
            /   \ R@tEC)Zn  
          _1     3 ;A7JX:*?y=  
似乎一切都解决了?不。 xypgG;`\  
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。 1%N*GJlwJ  
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。 'OP0#`6`  
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: 4Nt4(3Kf  
es#6/  
template < typename Right > 7'i{JPm  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const z,SI  
Right & rt) const 5n}<V-yJ*m  
  { {y6h(@I8\  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); 4\v &8">LL  
} AgSAjBP  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 62_k`)k  
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。 =*lBJ-L  
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。 CyYr5 Dz  
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。 J+ S]Qoz  
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。 . 43cI(  
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? y1PyH  
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: G'-#99wv.  
=G^'wwpv(  
template < class Action > (g X8iKl  
class picker : public Action WR"1d\m:  
  { qA`@~\ qh"  
public : \6?a  
picker( const Action & act) : Action(act) {} zixG}'  
  // all the operator overloaded KT<$E!@  
} ; h{ix$Xn~  
nC%qdzT  
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。 C<(oaeQY  
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: Fih pp<  
wW)(mY?   
template < typename Right > +M_ _\7  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const 4E=v)C'  
  { L{8_6s(:  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); LOfw #+]d  
} <Oh i+a%6  
V8B4e4F  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > -6NoEmb)\'  
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。 ZM v\j|{8  
-wg}X-'z0  
template < typename T >   struct picker_maker vMEN14;yH_  
  { C&vi7Yx  
typedef picker < constant_t < T >   > result; 8Ala31  
} ; 1eshuL  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > KHHYk>FR  
  { ;xzaW4(3  
typedef picker < T > result; xt,Qn460;  
} ; -mRgB"8  
oU\7%gQ  
下面总的结构就有了: ;zD4 #7=  
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。 }a~hd*-#  
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。 Q#H"Se  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。  w0=  
至此链式操作完美实现。 23L>)Q  
jLVD37 P^  
=%IyR  
七. 问题3 ^&1O:G*"  
如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。 |H_WY#  
n^ fUKi*;  
template < typename T1, typename T2 > b-  t  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const `}=R  
  { h L [eA  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); W>d)(  
} %ZWt 45A  
vZTXvdF  
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: ^-k"gLg  
&Q?@VN i  
template < typename T1, typename T2 > U6@c)_* <  
struct result_2 ~Y CH5,  
  { |>]@w\]  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; Wmcd{MOS  
} ; r\ft{Z<P  
/ugyUpyg  
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? w($a'&d`0  
这个差事就留给了holder自己。 TMPk)N1Ka  
    iUR ij@  
YFB>GQ;  
template < int Order > a!:N C  
class holder; V)/J2-w  
template <> JJ?rVq1g  
class holder < 1 > j;coPehB  
  { ..u{v}4&  
public : ( uD^_N]3  
template < typename T > f2IH2^)P  
  struct result_1 Fk3(( n=  
  { P%e7c,  
  typedef T & result; = N*Jis  
} ; * CR#D}F  
template < typename T1, typename T2 > N?vb^?  
  struct result_2 5<ruN11G  
  { /ie&uW y  
  typedef T1 & result; ~ `qWE u  
} ; L@(. i  
template < typename T > nI6ompTX  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const TxG@#" ^g}  
  { e~lFjr]  
  return (T & )r; }BlyEcw'aN  
} Io3-\Ff  
template < typename T1, typename T2 > $Xlr@)%  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const !X-\;3kC0  
  { C'$}{%Cc@$  
  return (T1 & )r1; 'A:Y&w"r  
} :\"0jQ.y|  
} ; )f:i4.M  
2\1+M)  
template <> '|ntwK*f  
class holder < 2 > nahq O|~  
  { AtCT  
public : `3T=z{HR9g  
template < typename T > *GE6zGdN  
  struct result_1 }UW*[dCf>C  
  { ?{f6su@rW  
  typedef T & result; gE\ ^ vaB  
} ; '1b 1N5~  
template < typename T1, typename T2 > jC>ZMy8U)4  
  struct result_2 X13+n2^8]  
  { n~yKq"^  
  typedef T2 & result; $"/l*H\h  
} ; @r*GGI!  
template < typename T > KUZi3\p9W>  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const w CLniCt  
  { )Ac,F6w  
  return (T & )r; +S(# 7  
} 3/n?g7B  
template < typename T1, typename T2 > ?Xypn#OPt  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const o[!o+M  
  { .-rz30xT  
  return (T2 & )r2; \T_ZcV  
} f~mwDkf?L  
} ; 6P _+:Mf  
:P_h_Tizv  
X^eyrqv  
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> >。 ~q566k!Ll!  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: PDD2ouv4  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: `S|F\mI ~  
$GRwk>N  
return l(i, j) = r(i, j); 9abUh3  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) a[~[l k=7  
GCN-T1HvA2  
  return ( int & )i; Vp]7n!g4l  
  return ( int & )j; +-'F]?DN'  
最后执行i = j; <h/q^|tZ{  
可见,参数被正确的选择了。 [m:cO6DM,  
g.9C>>tj  
_ $>);qIP4  
aF?_V!#cT  
vf3)T;X>  
八. 中期总结 I(~([F2  
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: *bFWNJ}`q  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 ;F @Sz/  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 Gxe)5,G  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor i`F5  
ZiuD0#"!  
C%yH}T\s  
75Z|meG~  
AJi+JO-  
R5=J:o  
九. 简化 <T[LugI  
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。 3'.3RKV  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 R&W%E%uj  
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: bDWL Hdu a  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 6Z#Nh@!+C  
  +-*/&|^等 30^q_|l:]  
2. 返回引用。 O.Pp*sQ^  
  =,各种复合赋值等 'Jf LTG.  
3. 返回固定类型。 85&7WAco"B  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) ;?HP/dZLz  
4. 原样返回。 _?"y1 L.  
  operator, y60aJ)rAX  
5. 返回解引用的类型。 p)B /(%  
  operator*(单目) J(#6Cld`c  
6. 返回地址。 G;cC!x<  
  operator&(单目) O"~[njwkE  
7. 下表访问返回类型。 (k!7`<k!Y  
  operator[] WZ ?>F  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 kfas4mkc  
  operator<<和operator>> *.nSv@F  
aWTurnee^  
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。 ZJs~,Q  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: kNWTM%u9  
'M6+(`x  
template < typename Left > bI0xI[#Q  
struct value_return c9Et Uv~  
  { %|H]T] s  
template < typename T > O MQ?*^eA  
  struct result_1 ~`Bk CTT  
  { #^VZJ:2=|  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; @* vVc`;  
} ; M2cGr  
Ti)Me-g  
template < typename T1, typename T2 > 5?H8?~&dz  
  struct result_2 z# &1>  
  { b EcN_7  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; *ilh/Hd>  
} ; )I*(yUj  
} ; eV}"L:bgJ  
nQV0I"f]?]  
$#f_p-N  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait 1#3|PA#>  
wyX3qH  
下面我们来剥离functor中的operator() w3q'n%  
首先operator里面的代码全是下面的形式: mTu>S  
9+9g(6  
return l(t) op r(t) yOz6a :r  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) V. i{IW  
return op l(t) &X:;B'   
return op l(t1, t2) =M-=94  
return l(t) op F&!vtlV)  
return l(t1, t2) op ]CLM'$  
return l(t)[r(t)] toGd;2rl  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] ?0:]% t18  
tx d0S!  
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: Z#@  
单目: return f(l(t), r(t)); Zfk]Z9YO  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); 9Zd\6F,  
双目: return f(l(t)); G 3U[)("  
return f(l(t1, t2)); X[ Ufq^fyA  
下面就是f的实现,以operator/为例 /v9qrZ$$  
R /" f  
struct meta_divide $)NS]wJ]3  
  { ~.3v\Q  
template < typename T1, typename T2 > RN 4?]8  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) *_I`{9~'  
  { |Io:D:  
  return t1 / t2; U)f('zD  
} bu6Sp3g  
} ; A{;"e^a-^l  
jC[_uG  
这个工作可以让宏来做: Q(-&}cY  
8>WA5:]v  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ 5QK%BiDlr  
template < typename T1, typename T2 > \ J/P[9m30[  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; "|I.j)  
以后可以直接用 $=diG  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) hO[_ _j8  
来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数 N{bg-%s10i  
(ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。) KE"6I  
Hre&a!U  
<o|fH~?X  
下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体 c6 &k?Puy  
<vWP_yy  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > v3cMPN  
class unary_op : public Rettype KwHN c\\  
  { J:W+'x`@  
    Left l; n[e C  
public : ynM:]*~K  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} ./;uhj  
94&t0j_  
template < typename T > .F$}a%  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const F8<G9#%s\  
      { ByP<-Deh  
      return FuncType::execute(l(t)); !0hyp |F:>  
    } \E,2VM@6  
V-#JV@b  
    template < typename T1, typename T2 > ]wDqdD y7S  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const qdZ ^D  
      { eY#^vB  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); wipl5O@L  
    } |Q)mBvvN  
} ; '.z7)n  
@2. :fK  
%dnpO|L  
同样还可以申明一个binary_op r e zp7  
&&l ZUR,`  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > *cM=>3ws/  
class binary_op : public Rettype uQH]  
  { 0J/yd  
    Left l; V0 {#q/q  
Right r; +`wr{kB$~  
public : UfPB-EFl$D  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} 7/a7p(   
>b"@{MZ@t  
template < typename T > ,N:^4A  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ,w6?Ap  
      { 4|&/# Cz^Y  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); C zw]5  
    } :'%|LBc0  
|MKR&%Na  
    template < typename T1, typename T2 > _Jg#T~  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const {sB-"NR`K  
      { 9Br+]F _i  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); g7?[}?]3"p  
    } 8K 9HFT@yV  
} ; w^8Q~ 3|7  
|sr\SCx  
9^g8VlQdT  
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 eCKm4l'BZ  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 pSC{0Y$g  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) ~rO&Y{aG#  
那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。 r6\g #}  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! "Cxj_V@\  
如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。 16eP7s  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 [dLc+h1{B  
这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan) `:Wyw<^  
下面是修改过的unary_op !NNPg?Y  
6{i0i9Tb  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > u,iiS4'Ze  
class unary_op "JmbYb#Z  
  { yxx_%9X  
Left l; ;DX{+Z[  
  Q (N'Oj:J  
public : 0_je@p+$  
ynra%"sd  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} "UD)3_R  
0y<9JvN$9  
template < typename T > 9Oj b~  
  struct result_1 %LC)sSq{H  
  { [wSoZBl  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; wT+60X'  
} ; YhglL!p C  
Z\C"/j<y  
template < typename T1, typename T2 > ,e$RvFB  
  struct result_2 < hy!B4  
  { \I i# R  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; $#e}9g.  
} ; (421$w,B%  
M6cybEk`  
template < typename T1, typename T2 > jS3@Z?x?*  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const o/ \o -kC}  
  { 6flO;d/v  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); B YB9M  
} W'k&DKhTqF  
5[zr(FuE  
template < typename T > A<H]uQ>  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const nUONI+6Z/  
  { S|u5RU8*"|  
  return OpClass::execute(lt(t)); +>it u J  
} ;w%g*S  
q{*[uJ}Xc"  
} ; <F_w4!  
r{yIF~k@  
"o;%em*Bc  
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 myXGMN$i  
好啦,现在才真正完美了。 *URY8 a`bO  
现在在picker里面就可以这么添加了: eWYet2!Q  
`m AYK)N  
template < typename Right > AS0(NlV  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const aAoAjVNkK  
  { ;/m>c{  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); "OUY^ cM  
} X+emJ&Z$@  
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。 '%Oo1:wJ  
$?: -A  
RToX[R;1E  
0=`aXb-  
z}5'TV=^  
十. bind 0_y&9Te  
既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。 PK?}hz  
先来分析一下一段例子 !Y^$rF-+  
&e[Lb:Uk)  
hhjsg?4uL  
int foo( int x, int y) { return x - y;} *X|%H-Q:H`  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 Dh{P23}  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 5.0;xz}#y  
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。 +W>tdxOh  
我们来写个简单的。 V/OW=WCzN  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: R'K /\   
对于函数对象类的版本: ~c1~) QzZ  
u_WW uo  
template < typename Func > NFIFCy!  
struct functor_trait }?{. 'Hv0  
  { QBoX3w=  
typedef typename Func::result_type result_type; @J@bD+Q+0  
} ; #lVSQZO~a  
对于无参数函数的版本: r Z5eXew6  
YRl4?}r2  
template < typename Ret > v Ma$JPauI  
struct functor_trait < Ret ( * )() > 71&`6#  
  { rUiUv(q  
typedef Ret result_type; )[sSCt]  
} ; #@5 jOi  
对于单参数函数的版本: CA"`7<,  
n |,}   
template < typename Ret, typename V1 > 4P24ySy9F  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > B;{sr'CP  
  { 9qZ|=r]y'  
typedef Ret result_type; SLd9-N}T  
} ; MT&q~jx*  
对于双参数函数的版本: \v9<L'NP)  
e8]mdU{)  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > H~*[v"  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > 1 gRR  
  { .fW`/BXE  
typedef Ret result_type; qn\>(&  
} ; GWShv\c}  
等等。。。 Q;1$gImFz  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy }Ty_ } 6a5  
3^ &pb  
template < typename Func > 2gjA>ET`N  
struct func_return 483vFLnF  
  { ~Uz|sQ*G  
template < typename T > :TWHmxch  
  struct result_1 }S&SL)  
  { L/cbq*L  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; %^ E>~  
} ; `[1]wV5(5@  
lu.2ZQE  
template < typename T1, typename T2 > Ki@8  
  struct result_2 Ix5yQgnB}j  
  { 0MzHr2?'P  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; 3 ?/}  
} ; |y=D^NTG  
} ; #$fFp  
*m]%eU(  
Z=sAR(n}~  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 55N/[{[  
a. 5`Q2  
template < typename Func, typename aPicker > ~JT{!wcE}o  
class binder_1 Z#W`0G>'  
  { L,X6L @Q  
Func fn; 9k"nx ,"  
aPicker pk; #wm)e)2@  
public : bmddh2  
]X _&  
template < typename T > j({L6</x  
  struct result_1 Ap>n4~  
  { gA) F  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; uTJ?@ ^nq  
} ; QU4'x4YS  
i|d41u;@  
template < typename T1, typename T2 > KoXXNJax  
  struct result_2 J<zg 'Jk^  
  { 4Y/!V[  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; C,z]q$4  
} ; wYawG$@_  
< ?nr"V  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} /iQ>he~fy  
yq,5M1vR  
template < typename T > @+!d@`w:z2  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ?%0i,p@<  
  { |)_<JAN  
  return fn(pk(t)); T<=\5mn  
} p_(hM&>C  
template < typename T1, typename T2 > 5Q'R5]?h  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const =UP)b9*h  
  { 4* hmeS"  
  return fn(pk(t1, t2)); _1 JvA-  
} hg>YOf&RG  
} ; UX9o  
";. 3+z  
Tuy*Df  
一目了然不是么? 5astv:p,P  
最后实现bind |3cR'|<Ual  
)T+htD)  
J\0YL\jw1K  
template < typename Func, typename aPicker > !%(B2J  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) Yb\36|  
  { \5l}5<|  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); TPzoU" qh  
} /kq~*s  
}R'oAE}$  
2个以上参数的bind可以同理实现。 yI;Qb7|^  
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。 )G|U B8]  
Mt:(w;Y  
十一. phoenix G j:|  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: u@3w$"Pv1  
ZtT`_G&  
for_each(v.begin(), v.end(), pL-$Np] V  
( j)5Vv K\  
do_ i xyjl[G  
[ 1FX-#Y`e  
  cout << _1 <<   " , " Ek BM>*W  
] mnia>; 0H  
.while_( -- _1), J{ Vl2P?@  
cout << var( " \n " ) Z~gqTB]H  
) Mf63 59  
); tpctz~ .  
oAx0$]+%V)  
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: WQ]pg "  
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 ] ge-b\  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 `F@yZ4L3S  
那么我们就照着这个思路来实现吧: \3/9lE|gh  
Pg36'aTe%j  
lo#,zd~  
template < typename Cond, typename Actor > I R&u55#I6  
class do_while PTh Ya  
  {  Ui.F<,E  
Cond cd; ^eRuj)$5A  
Actor act; WveFB%@`;  
public : 1,J.  
template < typename T > b,W '0gl  
  struct result_1 wtKh8^:YD  
  { (qrT0D6  
  typedef int result_type; YGO@X(ej,  
} ; 5W48z%MN  
fYi!Z/Ck2  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} )qIK7;  
H6eGLg={  
template < typename T > #Grm-W9E  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const  ]gW J,  
  { S7vE[VF5  
  do @:@rks&  
    { `4qKQJw  
  act(t); yiq#p "Hs  
  } >A/=eW/q  
  while (cd(t)); (r4\dp&  
  return   0 ; d w|0K+-PH  
} ^b~5zhY&  
} ; JNz0!wi  
 df'g},_  
P.:T zk6  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). 11sW$@xs 9  
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。 v#FUD-Z  
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。 C(t/:?(y  
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。 #`$7$Y~]  
下面就是产生这个functor的类: lUEyo.xVt  
7w*&Yg]  
d8#j@='a*  
template < typename Actor > 2'U9!. o  
class do_while_actor >e;f{  
  { Ul Iw&U  
Actor act; 8E+l; 2  
public : P$Q&xN<#)  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} ~aG-^BAS  
(Nahtx!/9  
template < typename Cond > hd;I x%tq>  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; rzHa&:Y  
} ; $5r,Q{;$  
O@rb4(  
pg)g&ifKl  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 s_LSs yqo  
最后,是那个do_ >``GDjcJ  
,GIqRT4K  
YP,PJnJU8  
class do_while_invoker ]r6bJ 2  
  { Bl];^W^P  
public : 6pR#z@,  
template < typename Actor > aw1J#5j`n  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const HV.7IyBA^  
  { X;:xGZ-oY  
  return do_while_actor < Actor > (act); +kL(lBv'  
} dk/*%a +  
} do_; <4,?lZ  
}o- P   
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? 8B/9{8  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。  /GUuu  
最后来说说怎么处理break和continue "S:N- Tf%U  
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。 8A.7=C' z  
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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