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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda #V{!|Y'  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 R XN0v@V  
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 awf]/  
`h%K8];<6f  
Spu> ac  
2= Y8$-  
  class filler `]`S"W7&  
  { 0"}=A,o(w  
public : /HH_Zi0?N|  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} f AY(ro9Q(  
} ; b_&:tE--]  
o2D;EUsNX  
-x{@D{Q%  
这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决: q eDXG  
{[4.<|26  
:d6]rOpX  
8d?%9# p-)  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); n-9a 0_{k  
XRmE  
Y[N@ )E_G  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 bt*  
}hE!0q~MfM  
X$Shi *U[  
g"~`\ xhx  
二. 战前分析 .,sbqL  
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。 d\R "?Sg  
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 0Bt>JbGs4  
|No9eZ8>.  
Q\W)}  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); Y <`X$  
  /* --------------------------------------------- */ &_q8F,I \<  
vector < int *> vp( 10 ); v .ow`MO=;  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); 4B9D  
/* --------------------------------------------- */ t7yvd7  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); `z`=!1  
/* --------------------------------------------- */ I s|_  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); ?E,-P!&R  
  /* --------------------------------------------- */ @Gw.U>"!C  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); Q;ZV`D/FA  
/* --------------------------------------------- */ ?\I@w4  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); 7^V`B^Vu  
g*Pn_Yo[.  
1g,Ofr  
,k1ns?i9KH  
看了之后,我们可以思考一些问题: [wk1p-hf  
1._1, _2是什么? D^xg2D  
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。 TV|Z$,6l  
2._1 = 1是在做什么? _>a`dp.19  
既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。 XTA:Y7"O  
Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。 ~1XC5.*-  
OLWn0  
BUdO:fr  
三. 动工 fu{v(^  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: +U<.MVOo.  
P^ht$)Y  
~c5 5LlO>  
P8#_E{f  
template < typename T > {3SK|J`  
class assignment $2Awp@j  
  { M?Fv'YE  
T value; cuI&Q?+c}  
public : qY!LzKM0  
assignment( const T & v) : value(v) {} :#\jx  
template < typename T2 > Lctp=X4  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } EuA352x  
} ; V lkJ$f5l  
WZjR^ 6  
4jlwu0L+  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 nET<u;  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment rLY I\  
Q);}1'c  
?r*}1WsH  
NG RXNh+  
  class holder ?v-!`J>EF#  
  {  fOKAy'  
public : \rT>&o .i  
template < typename T > vR pO0qG  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const 6mIeV0Q'  
  { oLtzPC  
  return assignment < T > (t); Bs|#7mA[  
} Ic^ (6  
} ; RH$l?j6  
?!$Dr0r  
z_#HJ}R=  
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: @ *uZ+$  
"uj@!SEs`?  
  static holder _1; %tPy]{S..  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 qVO,sKQ{  
I)9 ,  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); n<@C'\j@  
而不用手动写一个函数对象。 ' QjJ^3A  
Su[(IMw  
hQz1zG`z7  
({$rb-  
四. 问题分析 +VJyGbOcC  
虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。 pV!WZ Ufg  
1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。 ]GsI|se  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 1.<gC  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 &T ^bv*P  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 ]l3Y=Cl  
C[l5[DpH  
五. 问题1:一致性 .eorwj]yb  
首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?| >5TXLOYZ  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 ^ 4p$@5zH  
-G'3&L4 D  
struct holder s$lJJL  
  { L s3r( Tf  
  // RSw; b.t7  
  template < typename T > NO/5pz}1  
T &   operator ()( const T & r) const \.GA" _y  
  { 'F:Tv[qx  
  return (T & )r; L$"pk{'  
} 5d# 73)x$  
} ; Gv[(0  
u6:$AA  
这样的话assignment也必须相应改动: {Q`Q2'@  
-D1 A  
template < typename Left, typename Right > 7h:EU7  
class assignment v-"nyy-&Z  
  { EY c)v6[  
Left l; \JCpwNT{P  
Right r; \J;]g\&I"  
public : ER}5`*X{  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} uu>R)iTQ%S  
template < typename T2 > x cZF_elt7  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } 9T1 - {s R  
} ; n;:C{5  
:2XX~|  
同时,holder的operator=也需要改动: ^i8(/iwdJE  
Um*&S.y  
template < typename T > TQ%F\@"  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const `_]UlI_h  
  { ,Vof<,x0  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); ^7t1'A8e<  
} gkca{BJ   
Ka%#RNW  
好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。 >McEuoZx9  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 vWL| vR  
~8-xj6^  
return l(rhs) = r; 0h{&k7T<7  
在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。 P{: 5i%qC  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: UgZL<}  
hrXk7}9  
template < typename Tp > cJM.Q_I}Y  
class constant_t j6L(U~%  
  { l|;]"&|_]c  
  const Tp t; 8]bLp  
public : T`]P5Bk8r  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} jw0wR\1  
template < typename T > O]j<$GG!  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const ::-*~CH)  
  { *D1vla8  
  return t; M 5`hMfg  
} +jKu^f6  
} ;  }_7  
9w=[}<E  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 +Y$EZL.A  
下面就可以修改holder的operator=了 \BO6.;jA  
y'non0P.  
template < typename T > %'S[f  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const  P.mlk>r  
  { .>LJ(Sx9b  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); [X>f;;h  
} 0]^gT'  
U~M!T#\s  
同时也要修改assignment的operator() vcaPd}nf  
${gO=Z  
template < typename T2 > 8NTE`l=>/  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } jvo^I$|2h  
现在代码看起来就很一致了。 uf"(b"N0  
jX^_(Kg  
六. 问题2:链式操作 5du xW>D  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 ;82?ACCP  
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。 V7cr%tY5  
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。 sk AF6n  
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。 J93xxj  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct Lu5X~6j"$  
q1m{G1W n  
template < typename T > LC\U6J't1  
struct result_1 #7/39zTK  
  { <d >!%  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; q;7DH4;t  
} ;  M+:9U&>  
usC$NVdm  
那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为: iq,rS"  
wN :"(mQ  
template < typename T > {w7/M]m-  
struct   ref 2gR*]?C*  
  { c5: X$k\  
typedef T & reference; (L(n%  
} ; |"+Uf w^  
template < typename T > NFR>[L V  
struct   ref < T &> h[Uo6`  
  { ?GW}:'z  
typedef T & reference; yrd1J$  
} ; M}Xf<:g)  
U.JE \/  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: /'b7q y  
90K&oof?M  
template < typename T > HxcL3Bh$~}  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const =%c\<<]aV  
  { vu#ZLq  
  return l(t) = r(t); o?6m/Klw6  
} C\B4Uu6q  
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。 P+wpX  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 e[0"x. gu  
Rd|8=`)  
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 VqxK5  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: .J O1kt  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 76KNgV)3  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 O;|Cu7WU  
最后的布局是: {8oGWQgrj  
                Add xc\zRsY`  
              /   \ P{yb%@I~J  
            Divide   5 S>S7\b'  
            /   \ YPf?  
          _1     3 -'SA &[7dP  
似乎一切都解决了?不。 v+8Ybq  
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。 u05Yy&(f  
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。 ra>2<  
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: ${eV3LSC  
i];P!Gm  
template < typename Right >  Ip:54  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const #<ST.f@*  
Right & rt) const y@<2`h  
  { -a&<Un/  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);  bLAHVi<.  
} 32j}ep.*  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 akU2ToP  
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。 z|X6\8f  
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。 >#k- ~|w  
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。 |_>^vW1f  
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。 7GWOJ^)  
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? Q2uV/M1?  
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: B4wRwrVI>  
Y[dq"  
template < class Action > $LFL4Q  
class picker : public Action R&J?X Q  
  { rp{|{>'`.q  
public : x +pf@?w  
picker( const Action & act) : Action(act) {} nP]!{J]  
  // all the operator overloaded \7"|'fz  
} ; 'A3skznX{  
|K06H ?6X  
Picker<T>继承自T,唯一的作用就是给T添加上了各种操作符的重载函数。 xZlCFu   
现在所有参与行动的functor都要套上一层picker, _1被声明为 picker<holder>, 并且holder中所重载的操作符除了operator()之外全部被移到了picker内。而picker中的操作符重载的返回的functor也必须套上一个picker: 8.Y|I5l7G  
#mA(x@:*  
template < typename Right > IT&,?u%  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const T9H*]LxK  
  { Vm>EF~r  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); ZcQu9XDIt  
} Zo yO[#  
7K:V<vX5  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > >[,eK=  
使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。 ,1$F #Eh  
MA6 Vy  
template < typename T >   struct picker_maker G+t:]\  
  { O6R)>Y4  
typedef picker < constant_t < T >   > result; |#kY_d)10  
} ; ]b!n ;{5  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > y~@zfJ5/^  
  { |uqI}6h.  
typedef picker < T > result; t'l4$}(  
} ; _wS=*-fT  
.Dr!\.hL  
下面总的结构就有了: ,0.kg  
functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。 YAOfuas]j  
picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。 L ,dh$F  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 Y(.e e%;,  
至此链式操作完美实现。 R[ a-"  
:Kwu{<rJ!(  
uK2HtRY1  
七. 问题3 >8>!wi9U  
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。 o8 JOpD  
iZ-R%-}B  
template < typename T1, typename T2 > >8e)V ;  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const w={q@. g%  
  { ]?tRO  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); i6'=]f'{  
} hG?y)g\A  
mgAjD.  
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: im2mA8OH  
K ze?@*  
template < typename T1, typename T2 > '[ t.  
struct result_2 _;j1g%  
  { *#T: _  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; @7twe;07r  
} ; PR%)3  
JU?;Kq9R  
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? d4S4 e  
这个差事就留给了holder自己。 EZ)b E9  
    &n6{wtBP  
1=R$ RI  
template < int Order > NN*L3yx  
class holder; nR{<xD^  
template <> 8;@y\0  
class holder < 1 > .q9Sg8G  
  { [ohLG_9  
public : r1L@p[>  
template < typename T > T+Z[&|  
  struct result_1 @]l|-xGCWn  
  { o[ZjXLJzV  
  typedef T & result; q<&1,^ A  
} ; OcT Wq  
template < typename T1, typename T2 > g0B] ;Y>(  
  struct result_2 fsL9d}  
  { f .O^R~,  
  typedef T1 & result; q/EX`%U  
} ; MB)<@.A0  
template < typename T > xt^1,V4Ei~  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const TKB8%/_p  
  { 1Wpu  
  return (T & )r; c4fH/-  
} (47?lw &  
template < typename T1, typename T2 > JwSF}kNs}  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const _ $F=A  
  { 'nTlCYT  
  return (T1 & )r1; w6vbYPCN  
} w-K A~  
} ; w"' Pn`T  
w;O-ATUzN  
template <> )\1>)BJq  
class holder < 2 > Nf] ?hfJ  
  { <XLae'R  
public : KhR3$|fH<  
template < typename T > _.s ,gX  
  struct result_1 poQ_r <I  
  { s<YN*~  
  typedef T & result; EH844k8 p  
} ; #*iUZo  
template < typename T1, typename T2 > =Y2 Rht  
  struct result_2 }097[-g7  
  { IWv(G Qx  
  typedef T2 & result; al[^pPKZ  
} ; ,WyEwc]  
template < typename T > BE0l2[i?  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const JBpV'_"]  
  { |=q~X}DA  
  return (T & )r; 0nt@}\j  
} |ke0G  
template < typename T1, typename T2 > %6Gg&Y$j!  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const 2^'Ec:|f  
  { N@|<3R!N*e  
  return (T2 & )r2; HT.,BF  
} og";mC  
} ; cSPQ NYU:  
R'gd/.[e  
&{j!!LL  
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> >。 Htgo=7!?\3  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: mu\1hKq;B  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: `4K|L6  
F~Dof({:  
return l(i, j) = r(i, j); GQ1/pys  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) O:0{vu9AQ  
bSe\d~{  
  return ( int & )i; w+6P x#  
  return ( int & )j; }.g5zy  
最后执行i = j; vEI{AmogRx  
可见,参数被正确的选择了。 c0o]O[  
s*rR> D:  
WOn53|GQK  
}ktIG|GC  
6w<rSUd'  
八. 中期总结 %_|KiW  
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: Hhtl~2t!0  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 D&FDPaJM  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 tdK&vqq  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor 336ETrG^0  
=w3A{h"^  
KJ+6Y9b1  
6 /<Hx@r (  
0d+n[Go+S  
r|l?2 eO~  
九. 简化 \ ITd\)F%N  
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。 ec ;  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 zTc;-,  
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: I0x)d`  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 ,yC..aI  
  +-*/&|^等 1 *' /B  
2. 返回引用。 g|Lbe4?  
  =,各种复合赋值等 W.^zN'a  
3. 返回固定类型。 #ZJ 1\Ov  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) :6Z2@9.}w  
4. 原样返回。 l 73% y  
  operator, H~yHSm 3  
5. 返回解引用的类型。 ?pZ"7kkD  
  operator*(单目) _#V&rY&@  
6. 返回地址。 e:HORc~U  
  operator&(单目) ?t%{2a<X  
7. 下表访问返回类型。 yBy7d!@2  
  operator[] tU?BR<q  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 dU3A:uS^  
  operator<<和operator>> T^4 dHG-(  
v]M:HzP  
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。 ;U3:1hn  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: 6 rnFXZ\  
vD8pVR+  
template < typename Left > '1D $ ;  
struct value_return &.E/%pQ`  
  { <r,5F:  
template < typename T > +.~K=.O)  
  struct result_1 _>vH%FY  
  { @RPQ 1da  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; AZ(zM.y!#_  
} ; S`vt\g$ dN  
A8tJ&O rwY  
template < typename T1, typename T2 > e.vt"eRB  
  struct result_2 rf=l1GW  
  { <P#BQt f  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; [y8(v ~H  
} ; 3: GwX4yW  
} ; CzG[S\{+  
jOT/|k  
bit|L7*14  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait /Pe xtj<  
E0I/]0  
下面我们来剥离functor中的operator() ]r#b:W\  
首先operator里面的代码全是下面的形式: D9TjjA|zS  
Ja~8ZrcY  
return l(t) op r(t) ; =n}61  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) ho$}#o  
return op l(t) #M~yt`R~  
return op l(t1, t2) +\ftSm>  
return l(t) op s=:)!M.i  
return l(t1, t2) op 6hj[/O)E  
return l(t)[r(t)] Y-bTKSn  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] +ZbNSN=  
VLV]e_D6s  
很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式: "*HM8\  
单目: return f(l(t), r(t)); @&G}'6vF!  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); ^ oav-R&  
双目: return f(l(t)); z00X ?F  
return f(l(t1, t2)); ~IYR&GEaUG  
下面就是f的实现,以operator/为例 |= cc>]  
X'b3CS4  
struct meta_divide cO]w*Hti  
  { rmggP(  
template < typename T1, typename T2 > L*4"D4V  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) Gx$m"Jeq\  
  { d;<'28A  
  return t1 / t2; F5X9)9S  
} R +@|#!  
} ; MhA4C 8  
vLxaZWr  
这个工作可以让宏来做: 5/Qu5/  
+F q_w  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ rrz([2E2  
template < typename T1, typename T2 > \ ,y'6vW`%g9  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; +EjXoW7V  
以后可以直接用 C)c*s C5N  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) )PvnB=wy  
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 7 q!==P=  
(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。。。) a& 0g0n6  
pq r_{  
c BqbbZyUk  
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 d BB?A~  
`Kg!aN  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > v {r%/*  
class unary_op : public Rettype $gnrd~v4e  
  { 4`"}0:t.  
    Left l; 9<0yz?b':  
public : QOK,-  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} >yKz8SV#  
QGI@5  
template < typename T > %0 {_b68x  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const x*:VE57,z  
      { EUs9BJFP  
      return FuncType::execute(l(t)); %\HE1d5;  
    } fZpi+I  
J:"@S%gy%  
    template < typename T1, typename T2 > <[n:Ij  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 05{}@tW-  
      { cY5;~lO  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); ,mx\ -lWFy  
    } 'k]~Q{K$  
} ; eYP^.U)  
3O; H&  
m8PS84."]M  
同样还可以申明一个binary_op lTu& 9)  
?\8  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > ,\iXZ5"R  
class binary_op : public Rettype $b2~Wj*-nJ  
  { ,9d]-CuP;  
    Left l; N@tKgx  
Right r; @gb W:  
public : Q*I8RAfd  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} D'u7"^=  
y+k^CT/u  
template < typename T > 'fl.&"/r  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const y akRKiz\  
      { 9tv,,I;iU  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); 2DPv7\fW  
    } I;"pPJ3G  
(_4DZMf  
    template < typename T1, typename T2 > Y!oLNGY  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const &*" *b\  
      { deaB_cjdI  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); wH!$TAZ:Yw  
    } &kzysv-_  
} ; 2#:p:R8I>  
M5w/TN  
=K0%bI  
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 iii|;v ]+  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 =q]!"yU[d  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) hsY?og_H  
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。 OWwqCPz.  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! l+ >eb  
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。。。 C`t @tgT  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 (eU4{X7  
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) JqMF9|{H  
下面是修改过的unary_op 6Jq[]l"v  
,k~' S~w.  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > WN=0s  
class unary_op 0D2I)E72o  
  { F4G81^H  
Left l; PlH~um[J  
  -!_8>r;Q4  
public : +Mijio  
#at`7#K@  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} LWJ ?p-X  
YyxU/UnhG  
template < typename T > D {Ol8:  
  struct result_1 E>]K#H  
  { sq`Xz 8u  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; i:aW .QZ.  
} ; xA(z/%  
HuTtp|zM>  
template < typename T1, typename T2 > q 7%p3  
  struct result_2 @T\n@M]  
  { GqRXNs!  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; u|t l@_  
} ; SdYf^@%}F  
Kb(11$U  
template < typename T1, typename T2 > =D$ED^W  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const |~BnE  
  { "QdK Md  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); 0i_:J  
} iv$YUM+  
@/<UhnI  
template < typename T > q_.fVn:!  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const QKj0~ia 5  
  { O<cP1TF  
  return OpClass::execute(lt(t)); "wOfs$w%s  
} QnVr)4"  
*[]E 5U  
} ; %BGg?&  
Y'|,vG  
EpAgKzVpJ  
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 Os"('@jd>  
好啦,现在才真正完美了。 n6% `  
现在在picker里面就可以这么添加了: Zigv;}#  
[HQ)4xG  
template < typename Right > *z0d~j*W;  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const } jj)  
  { hX{,P:d=f  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); d5m -f/  
} 3 39q%j$  
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。 bGWfMu=n  
hN'])[+V  
>-A@6Qe_  
f(5(V %  
U7s$';y"%  
十. bind g5B TZZ  
既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。 yc](  
先来分析一下一段例子 C.jWT1  
~w>h#{RB  
*V6| FU  
int foo( int x, int y) { return x - y;} rR.It,,  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 r9 @=d  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 EraGG"+  
可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。 1]7gYNzV"  
我们来写个简单的。 +& r!%j7  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: 5Kg'&B (  
对于函数对象类的版本: X 0y$xC|<  
T^}UE<  
template < typename Func > 3%Y:+%VE  
struct functor_trait @z@%vr=vX  
  { ~sk p}g]  
typedef typename Func::result_type result_type; .Fn|Okn^gr  
} ; hk~/W}sI  
对于无参数函数的版本: W" 5nS =d%  
7<yc:}9nx  
template < typename Ret > LCHMh6  
struct functor_trait < Ret ( * )() > P"w\hF  
  { +"?+Be  
typedef Ret result_type; o <q*3L5  
} ; 7PY$=L48A  
对于单参数函数的版本: !ZBtXt#P  
OBWWcL-  
template < typename Ret, typename V1 > %T/@/,7h  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > K!-OUm5A  
  { X$Vi=fvt  
typedef Ret result_type; I_J&>}V'  
} ; 1^\w7Rew 2  
对于双参数函数的版本: ! xCo{U=  
m^_=^z+  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > Jxe+LG  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > ~K;QdV=YX  
  { c5YPV"X  
typedef Ret result_type; \fA{sehdL  
} ; sl]< A[jR  
等等。。。 >d/H4;8  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy OR <+y~Rv  
4yl{:!la  
template < typename Func > i>F=XE  
struct func_return 3P cVE\GN  
  { `R[Hxi  
template < typename T > }E 'r?N  
  struct result_1 vi,hWz8WB  
  { P\jGyS j  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; JVE\{ e)  
} ; qLN\%}69/  
A]z*#+Sl  
template < typename T1, typename T2 > 7>E.0DP  
  struct result_2 "`vRHeCKN  
  { Ke$_l]}  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; ( ay AP  
} ; y?$DDD  
} ;  7GgZ: $d  
pO` KtagL  
ZaFt4#  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 ^#/FkEt7bp  
VeoG[Jl  
template < typename Func, typename aPicker > b9.M'P\  
class binder_1 u!_l/'\  
  { %$!3Pbu i  
Func fn; ag=d6q  
aPicker pk; t'qYM5  
public : @YJI'Hf67  
lPTx] =G  
template < typename T > GtA`0B  
  struct result_1 h!EA;2yGKa  
  { tq3Wga!5  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; }r,\0Wm  
} ; %Sr+D{B  
V`V\/s gj  
template < typename T1, typename T2 > )pnyVTKt  
  struct result_2 +&EXTZ@o  
  { m~=~DMj  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; $<}c[Nm  
} ; Cm}2>eH  
r* *zjv>  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} r~4uIUE{  
7u):J  
template < typename T > 3*b5V<}'|  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const  <wH+\  
  { cnv>&6a)  
  return fn(pk(t)); ]-fkmnmWX  
} %,$n^{v  
template < typename T1, typename T2 > ?^}30V:E  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const TCtZ2 <'  
  { %bW_,b  
  return fn(pk(t1, t2)); GIC1]y-'  
} K1B9t{T  
} ; o2 14V\  
wQkM:=t5  
+.G"ool  
一目了然不是么? TJ|Jv8j<s  
最后实现bind 8.E"[QktZ  
'rQ"Dc1D  
A'WR!*Yt  
template < typename Func, typename aPicker > ,"(L2+Yp  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) ]Bw0Qq F#  
  { okNo- \Dh!  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); [6/ QUD8  
} \ mqx '  
EY}:aur  
2个以上参数的bind可以同理实现。 em$pU*`P  
另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。 y_]+;%w:  
6b|?@  
十一. phoenix e#eVc'=cDR  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: f8 d 3ZK  
AOf4y&B>q  
for_each(v.begin(), v.end(), 6*OL.~WE  
( 4w4B\Na>l  
do_ NW3 c_]`=  
[  >@ t  
  cout << _1 <<   " , " C@rGa7  
] R%E7 |NAG  
.while_( -- _1), 2Xb, i  
cout << var( " \n " ) +n3I\7G>  
) 5E:$\z;  
); KWTV!Wxb=K  
eRauyL"Q+  
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: @NHh- &;w  
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 yU$ MB,1  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 vdQoJWuB  
那么我们就照着这个思路来实现吧: S}m_XR]  
V7ph^^sC}  
: Mf"   
template < typename Cond, typename Actor > a QH6akH  
class do_while gr=h!'m  
  { %x)b Z=An  
Cond cd; +2tQ FV;  
Actor act; ==[,;g x  
public : ,S)r%[ru^  
template < typename T > f)I5=Ijy(  
  struct result_1 tF2"IP.  
  { ~5 ^Jv m  
  typedef int result_type; 3Ob.OwA  
} ; R[WiW RfD  
|"H 2'L$  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} ~z,o):q1 }  
(!j#u)O  
template < typename T > 6CJMQi,kn  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 8;PkuJR_]  
  { yNTd_XPL  
  do IThd\#=  
    { . ,7bGY 1$  
  act(t); 0lw>mxN  
  } X/!_>@`7?  
  while (cd(t)); xad`-vw  
  return   0 ; yPyu)  
} NnZW@ln"|  
} ; t [QD#;  
$ {Z0@G+  
Xtp8 ^4Va  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). 1uF$$E6[  
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。 Q YJ EUC@  
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。 ;*K4{wvG  
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。 "S#F I  
下面就是产生这个functor的类: h}b:-a  
8hRcB[F~S  
#-hO\ QdC  
template < typename Actor >  *kr/,_K  
class do_while_actor >rG>Bz^Pu  
  { Io6/Fv>!  
Actor act; f| RmAP;X,  
public : *Cy54Z#  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} +A9~h/"kt  
$ /VQsb  
template < typename Cond > 6&3,fSP  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; !, 4ag1  
} ; _Hb;)9y  
:1v,QEb\  
Iq$| ?MH  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 )U^=`* 7  
最后,是那个do_ m 2H4V+M+  
JJ.8V72;!Z  
3f;=#|l  
class do_while_invoker <,d550GSm  
  { .Po"qoGy  
public : _vQ52H,  
template < typename Actor > XTol|a=  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const UK`A:N2[  
  { *MF9_V)8V  
  return do_while_actor < Actor > (act); gGqrFh\  
} p|UL<M9{a]  
} do_; 6r7>nU&d  
8tvmqe_G  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? ZsGvv]P  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 (Wzp sDte  
最后来说说怎么处理break和continue ~ELY$G.xl  
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。 =w2 4(S  
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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