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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda ~q3O,bb{   
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 xxur4@p!  
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,  >:-e  
HEVj K$  
"Wj{+ |f  
G[>NP#P  
  class filler u+j\PWOtm  
  { "9_$7.q<y  
public : 3:iEt (iCI  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} ?0; 2ct  
} ; -$:; en?  
(,h2qP-;ud  
w1tM !4r  
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: zP44 Xhz  
G%I .u  
5mZ2CDV  
TLsF c^X  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); {5Bj*m5  
|`o|;A]  
bo|THS  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 1D 'r;`z  
8{ZTHY -  
 @/s|<*  
m54>}  
二. 战前分析 %>&ex0j]  
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"pT?\kO  
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 #+ch  
#NFB=o JI  
94w)Yln  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); "OenYiz  
  /* --------------------------------------------- */ F1.Xk1y%  
vector < int *> vp( 10 ); \ivxi<SR  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); [h'u@%N|/  
/* --------------------------------------------- */ I D_4M_G  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); 9295:Y| w1  
/* --------------------------------------------- */ zcP=+Y)YA  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); c]u ieig0~  
  /* --------------------------------------------- */ tpGT~Y(  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); }[akj8U  
/* --------------------------------------------- */ #KiJ{w'  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); W_}j~[&  
I(*3n"  
BaQyn 6B  
E4% -*n  
看了之后,我们可以思考一些问题: 5f7id7SI  
1._1, _2是什么? [\W&  
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。 4H6Fq*W{k  
2._1 = 1是在做什么? q KD  
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。 vL@<l^`$0  
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。 `0qjaC  
A1prYD  
"kP,v&n  
三. 动工 a>OYJe  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: W/,bz",v3  
1O`V_d)  
Po)U!5Tm  
YD[HBF)~j  
template < typename T > 5[4wN( )  
class assignment qHub+"2  
  { _|u}^MLO  
T value; AJ}FHym_ZQ  
public : Ca'BE#q  
assignment( const T & v) : value(v) {} 44 u)F@)  
template < typename T2 > Yk|6?e{+)  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } sbmtx/%U  
} ; +bE{g@%@ +  
%4LoEm=U  
jQ V[zcM  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 p9)YRLOh.  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment Q/SO%E`E  
'd~(=6J  
VZt%cq  
qGA|.I9,  
  class holder e8<}{N0,n  
  { HF*0  
public : C7dq=(p&  
template < typename T > Q#3}AO  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const sMMOZ'bT  
  { Aars\   
  return assignment < T > (t); {rcN_N%  
} s;I @En  
} ; "<=4]Z  
g8.z?Ia#5Z  
IB&G#2M<  
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: /ugWl99.W  
JP Zp*5c6A  
  static holder _1; iHhdoY[]  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 nook/7]  
OdFF)-K >~  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); i(|u g_^  
而不用手动写一个函数对象。 nod&^%O"  
rNk'W,FU  
#r#[&b  
+%XByY5  
四. 问题分析 1Rd|P<y  
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。 -rU_bnm  
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。 \OVFZ D  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 ;D~#|CB  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 NWn*_@7;  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 1Of(O!  
D;P=\i>9-  
五. 问题1:一致性 Kzn1ct{65!  
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?| )l`Ks  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 +A?P4}  
 skl3/!  
struct holder vSHPN|*  
  { JlnmG<WLT  
  //  a[nSUlT&  
  template < typename T > F:m6Mf7L  
T &   operator ()( const T & r) const =;-C;gn:w  
  { =Smd/'`_  
  return (T & )r; d'W2I*Zc<  
} F9eEQ{L  
} ; uMDd Zj&  
$=.%IJ_MAz  
这样的话assignment也必须相应改动: T{ @@V  
:O413#8  
template < typename Left, typename Right > Pp } Z"  
class assignment 9;LjM ~Ct  
  { 2FuV%\p  
Left l; =W7-;&  
Right r; gfK_g)'2U  
public : OpaRQ=  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} :j`f%Vg~x  
template < typename T2 > [@9S-$Xa  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } _{`Z?lt  
} ; #; !@Pf  
32K& IfV  
同时,holder的operator=也需要改动: z" tz-~  
h)Fc<,vwBE  
template < typename T > '/<\X{l8  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const "a2|WKpD  
  { 4vbGXb}!  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); DyqqY$ vH(  
} -]^JaQw  
; +\h$  
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。 b|-)p+ba  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 MtL<)?HQ  
%j^QK>%  
return l(rhs) = r; @K!JE w\  
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。 @ovaOX  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类:  7V5c`:"  
]AA|BeL?|  
template < typename Tp > d2eXN3"  
class constant_t XB!qPh .  
  { ;)h?P.]  
  const Tp t; :!s7B|_U  
public : h F+aL  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} {v0r'+`  
template < typename T > ]D;*2Lw4&  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const :PBFFLe  
  { ,G0"T~  
  return t; wKi#5k2  
} ^S`hKv&87  
} ; ZY8.p  
)!0}<_2  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 I;rW!Hb  
下面就可以修改holder的operator=了 Evj%$7H1L1  
SAq .W"ri  
template < typename T > eikZ~!@  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const eW 4[2Q  
  { Z&>Cdgt*  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); .<?7c!ho  
} ;@S'8  
|9XoRGgXU  
同时也要修改assignment的operator() ]0T*#U/P  
YD[AgToo0  
template < typename T2 > ]*=!lfrV  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } =iB[sLEJ  
现在代码看起来就很一致了。 kk`K;`[tB  
lwfS$7^P  
六. 问题2:链式操作 4*Hzys[{  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 +JYb)rn$^  
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。 tRI<K  
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。 "y~*1kBu  
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`mxN!1[  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct 2'=)ese  
eV!(a8  
template < typename T > MH)V=xU|)  
struct result_1 Fy\q>(v.  
  { n@tt.n!{l  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; xGyl7$J  
} ; tW~kn9glZ  
+pgHCzwJE  
那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为: #C } +  
I )yaR+l  
template < typename T > } O+xs3Uv  
struct   ref 'AK '(cZ  
  { ftMlm_u  
typedef T & reference; Q4 &P\V  
} ; aHC%:)ww:  
template < typename T > 1c QF(j_  
struct   ref < T &> I(7 GVYM  
  { iLv -*%%  
typedef T & reference; mf g>69,w  
} ; Fc[vs52  
@D-I@Cyl  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: q}p$S2`  
_O}U4aGMTC  
template < typename T > w_>\Yd[  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const r'nPP6`  
  { 9O&m7]3  
  return l(t) = r(t); z*.G0DFw  
} 423%K$710  
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。 , poc!n//  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 ]#4kqj}  
q !9;JrX  
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 Sr Nc  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: yCR8c,'8  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 C.ynOo,W  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 Cxq |N]E  
最后的布局是: tvf.K+  
                Add wz3X;1l`c  
              /   \ JAKs [@:  
            Divide   5 3mofp`e  
            /   \ nygGI_[l  
          _1     3 HD#>K 7  
似乎一切都解决了?不。 O)V;na  
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。 &8f/6dq  
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。 h-"q <eY"  
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: *=B<S/0  
e.L&A|  
template < typename Right > 8F<|.V;  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const  .?CaU  
Right & rt) const e8f 7*S8  
  { /"="y'Wx  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); %S"z9@  
} n;. M5}O  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 Q3& ?28  
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。 H (K!{k  
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。 CvRCcSJM\2  
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。 |qguLab(  
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。 I 2AQ G  
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? x1`w{5;C 2  
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: KsTGae;ds  
q p}2  
template < class Action > HfH+U&  
class picker : public Action c}$>UhLe  
  { h{o,*QL  
public : %JPr 7 }  
picker( const Action & act) : Action(act) {} hj"JmF$m  
  // all the operator overloaded kD+#|f  
} ; kuBtPZ  
2{WZ?H93a  
Picker<T>继承自T,唯一的作用就是给T添加上了各种操作符的重载函数。 0TV16 --  
现在所有参与行动的functor都要套上一层picker, _1被声明为 picker<holder>, 并且holder中所重载的操作符除了operator()之外全部被移到了picker内。而picker中的操作符重载的返回的functor也必须套上一个picker: &k|EG![  
"LDNkw'  
template < typename Right > L'$\[~Ug  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const ?r(vXq\  
  { &S*{a  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); |O)ZjLx  
} rtJ@D2Hj^  
]U~{?K'g@j  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > e`][zx  
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。 4J`-&05O  
K)x6F 15r  
template < typename T >   struct picker_maker nm\f$K>Pg  
  { % +  
typedef picker < constant_t < T >   > result; ueU"v'h\  
} ; f%_$RdU  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > [E<A/_z  
  { c]VK%zl  
typedef picker < T > result; Na]Z%#~  
} ; ! 1?u0  
@G#`uoD  
下面总的结构就有了: RB*z."  
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。 R~A))4<%%  
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。 3ONWu  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 8hy1yt6t4~  
至此链式操作完美实现。 HQ=pf >  
ZTqt4H  
xzz@Wc^_  
七. 问题3 M@q)\UQ'  
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。 Ie Chz d  
,1|=_M31  
template < typename T1, typename T2 > ;7E"@b,tPN  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const G,Yctv  
  { t:lDFv4s  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); QHje}  
} $B>L_~cS  
Qu<HeSA_  
很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2: 8Rw:SU9H?T  
zN9@.!?X2  
template < typename T1, typename T2 > S]T71W<i  
struct result_2 ?vD<_5K; I  
  { d_:tiHw$  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; >~_>.R+{  
} ; { ~{D(k  
V^D 1:9i  
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? xPT$d,~"  
这个差事就留给了holder自己。 cbou1Ei   
    b!SIs*  
"/^kFsvp  
template < int Order > s#0m  
class holder; T|oDJ]\J  
template <> /YwwG;1  
class holder < 1 > 26zif  
  { %^I 7=  
public : ,-$%>Uv   
template < typename T > NJ}x qg  
  struct result_1 <;b  
  { 7~MWp4.   
  typedef T & result; ByWad@-6i  
} ; tx3p, X  
template < typename T1, typename T2 > yYk?K<ou  
  struct result_2 T8T,G4Q  
  { _mQ~[}y+?  
  typedef T1 & result; {![E)~  
} ; bDw\;bnG  
template < typename T > b1e)w?n  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const z}VCiS0  
  { B%[#["Ol  
  return (T & )r; |SJ%Myy  
} {iLr$ 89  
template < typename T1, typename T2 > RKs_k`N0  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const .$G^c   
  { 2qj0iRH#N<  
  return (T1 & )r1; 0j#$Swa  
} xr)m8H  
} ; N9Fu  
HwMe^e;  
template <> |])Ko08*tE  
class holder < 2 > 7V\M)r{q7  
  { r_a1oO:  
public : \gZjq]3  
template < typename T > +(q r{G?  
  struct result_1 ,qgR+]?({  
  { 7BA9zs392  
  typedef T & result; h7]>b'H  
} ; 5FNf)F   
template < typename T1, typename T2 > V3pn@'pr  
  struct result_2 =8qhK=&]  
  { Mr K?,7*Xi  
  typedef T2 & result; {\!@ k\__  
} ; \w{fq+G  
template < typename T > $/JnYkL{m  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const oB}rd9  
  { \HJt}  
  return (T & )r; G!ryW4  
} ybm&g( -\  
template < typename T1, typename T2 > n lvDMZ  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const TU8K\;l]  
  { `p^xdj}  
  return (T2 & )r2; `jFvG\aC  
} yF&?gPh&  
} ; K)8 m?sf/  
v[ y|E;B  
E"H> [E  
新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。 ;{>-K8=>$  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: b WZ X  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: TlBu3z'P  
z1~U#  
return l(i, j) = r(i, j); Q# $dp  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) T^ah'WmNw  
ZZ;V5o6E  
  return ( int & )i; o|a]Q  
  return ( int & )j; n)teX.ck)  
最后执行i = j; fNi_C"<  
可见,参数被正确的选择了。 pK2n'4 C  
m4T` Tg#P  
nr9c G/"  
k{$Mlt?&-  
w~9=6|_  
八. 中期总结 {I_I$x_  
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: <~qhy{hRn  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 (V~PYf%  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 |a Ht6F  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor W r;?t!  
p>]2o\["  
&5wM`  
R_DZJV O  
>*mLbp"  
(hX}O>  
九. 简化 m&#a M8:\  
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。 %g&i.2v  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 -@_V|C'?  
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: # OQ(oyT  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 #6<9FY#  
  +-*/&|^等 9Lxj ]W2^  
2. 返回引用。 ]hkway  
  =,各种复合赋值等 FmRa]31W  
3. 返回固定类型。 e6?h4}[+*  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) ;yH1vX  
4. 原样返回。 |LDo<pE*V4  
  operator, D Psf]  
5. 返回解引用的类型。 r5?qz<WW~  
  operator*(单目)  %sLij*  
6. 返回地址。 ]LhNP}c  
  operator&(单目) A,qWg0A]nt  
7. 下表访问返回类型。 FVcoo V  
  operator[] 3$`qy|=zO  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 G" Fd]'  
  operator<<和operator>> =#<TE~n2(  
#zcnc$x\  
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。 [0e}%!%M  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: VXAgp6  
zZ=.riK  
template < typename Left > :xT=uE.I  
struct value_return Ls^$E  
  { 9m fYB  
template < typename T > e$^O_e  
  struct result_1 Ci ? +Sl  
  { ^CwzA B  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; o5FBqt  
} ; i'%:z]hp9  
q|%(47}z  
template < typename T1, typename T2 > ^\<1Y''  
  struct result_2 xe6 2gaT  
  { n300kpv  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; nNFZ77lg  
} ; tXTa>Q  
} ; WVf>>E^1  
~l@SGHx  
AjZ@hid  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait 3RP}lb  
b&Sk./ J6  
下面我们来剥离functor中的operator() NY ZPh%x  
首先operator里面的代码全是下面的形式: ?8X+)nU@  
eID"&SSU  
return l(t) op r(t) HBL)_c{/O  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) p' FYK|  
return op l(t) Bk 1Q.Un  
return op l(t1, t2) .Go3'$'v  
return l(t) op 9)QvJ87e@7  
return l(t1, t2) op T%xB|^lf  
return l(t)[r(t)] zRJopcE<  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] :R<n{%~  
yl%F}kBR  
很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式: S0~F$mP'  
单目: return f(l(t), r(t)); ;%#@vXH[Oo  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); Ss&R!w9p  
双目: return f(l(t)); jv]:`$}G\  
return f(l(t1, t2)); rK2*DuE  
下面就是f的实现,以operator/为例 65Ysg}x  
lfKrd3KS_  
struct meta_divide .Tdl'y:..  
  { y@G5I>v  
template < typename T1, typename T2 > ,bCPO` 45  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) (y AQm pp  
  { :(Feg2c  
  return t1 / t2; t  HPC  
} g4I&3 M  
} ; c;ELAns>  
>b0e"eGt  
这个工作可以让宏来做: ^6ZA2-f/<8  
r 8,6qP[  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ @`?"#^jT  
template < typename T1, typename T2 > \ lYeot8  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; X .g")Bt7  
以后可以直接用 +aV>$Y  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) ^m{kn8  
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 !+T+BFw.  
(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。。。) %?C{0(Z{  
gRKmfJ*u  
+MeEy{;  
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 .Lp0_R@  
a$FELlMv  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > y^:g"|q  
class unary_op : public Rettype lBL;aTzo  
  { -X Bh\w  
    Left l; 7k:}9M~  
public : ?PSm) ~ Oa  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} rBkf@  
Q4Q*5>  
template < typename T > 'j!7 O+7y  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 6pQ#Zg()vp  
      { *Rj>// A  
      return FuncType::execute(l(t)); (9$/r/-a  
    } 8sg8gBt  
. dVo[m;  
    template < typename T1, typename T2 > QKbX^C  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const kkFE9:[-c&  
      { v/Z}|dT"  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); NwuME/C7#  
    } $d!Sl a  
} ; 7Z"mVh}  
Lqbu]  
W9Bl'e  
同样还可以申明一个binary_op oyJ/Oe {  
Cfb/f]*M  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > ?ae:9ZcH  
class binary_op : public Rettype ZQnJTS+Rd  
  { 2anx]QV4  
    Left l; V4 Pf?g  
Right r; xK0VWi  
public : OHqLMBW!!  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} n\.K:t[:  
=M 7FD  
template < typename T > Uz\B^"i|  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const klKAwCQ,  
      { @ MNL  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); )-[ 2vhXz  
    } ]ODC+q1  
_d]w)YMO  
    template < typename T1, typename T2 > X c,UR .  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ^Q4w<sX'  
      { ||}|=Sz  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); <Ky\ ^  
    } }` Q'!_`  
} ; d^Ra1@0"q2  
 #d*mG =  
KcfW+> W3  
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 )~O{jd  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 wQp,RpM  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) JXGIVH?Rpu  
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。 av gGz8  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! V_~}7~ I  
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。。。 '9*wr*  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 =5%jKHo+9z  
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) 3>0/WbA:7E  
下面是修改过的unary_op Xe*@`&nv@  
R?>a UFM  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > -t?S:9 [w  
class unary_op q uv`~qn  
  { bI@+Or  
Left l; W]_+3qvZ  
  LZM[Wg#  
public : .ymR%X_k  
*2 4P T7  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} <jw`"L[D  
]BP/KCjAI<  
template < typename T > 3oxQ[.o  
  struct result_1 X5qU>'?`  
  { wv ,F>5P  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; U-3KuR+0  
} ; &EXql']  
WaN0$66[:  
template < typename T1, typename T2 > d<V+;">2  
  struct result_2 "a5?cX;  
  { 7u!R 'D  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; (bH"x  
} ; 2j4VW0:  
p."pI Bd  
template < typename T1, typename T2 > Zj~tUCc  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const zEF3B  
  { 15 uVvp/  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); qp  
} /I$g.f/#  
F]z xx  
template < typename T > -G;4['p  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 6O$OM  
  { MrLDe {^C2  
  return OpClass::execute(lt(t)); =^q:h<  
} f&8&UL>e`  
5p94b*l  
} ; 5^GUuFt5m  
H=Yl @  
E} Uy-  
该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug }/(fe`7:  
好啦,现在才真正完美了。 ?*4&Z.~J  
现在在picker里面就可以这么添加了: YqR MVWcnk  
}3lM+]pf  
template < typename Right > 0D|^S<z6  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const o*f7/ZP1o  
  { (IIOKx_  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); d|j3E  
} 26 o68U8&y  
有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。 ` B : Ydf  
g?^o++  
HP. j.  
AJ^9[j}  
pL.r 9T.  
十. bind S<88>|&n]  
既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。 Nypa,_9}  
先来分析一下一段例子 m,Q<4'  
H:,rNaz7D^  
jp=^$rS6[  
int foo( int x, int y) { return x - y;} x?va26FV  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 bH3-#mw5w  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 ?%;7k'0"  
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。 %Ni)^   
我们来写个简单的。 lmj73OB3  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: {\;CGoN|  
对于函数对象类的版本: Gow_a'  
*vCJTz  
template < typename Func > E:&=A 4 %  
struct functor_trait R\A5f\L9  
  { iW-w?!>|m  
typedef typename Func::result_type result_type; 2[r#y1ro  
} ; k U*\Fa*E  
对于无参数函数的版本: d=xU f`^  
O6Xu/X]  
template < typename Ret > 4}W*,&_  
struct functor_trait < Ret ( * )() > d01bt$8>  
  { 4@/[aFH  
typedef Ret result_type; h[ba$S,T  
} ; z1T.\mzfX  
对于单参数函数的版本: $w)yQ %  
5mnIQ~psR  
template < typename Ret, typename V1 > E2LpQNvN%g  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > <[8at6;  
  { jGb+bN5U7  
typedef Ret result_type; qI^6}PB  
} ; 3"6lPUS  
对于双参数函数的版本: X*]uLgbl  
+sQ=Uw#e  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > Dx4?6  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > *-3K],^a  
  { }/SbmW8(1  
typedef Ret result_type; a7%5Qg9B;  
} ; nP0|nPWz#  
等等。。。 O<Ht-TN&  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy %%G2w6 3M  
A%k@75V@  
template < typename Func > l<(MC R*  
struct func_return 3RXq/E  
  { oa}-=hG  
template < typename T > A=I]1r  
  struct result_1 }_@*,  
  { 9=ns.r  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; U;`N:~|p#  
} ; ?`u Y*+u  
Eu l,1yR  
template < typename T1, typename T2 > (6^v`SZ  
  struct result_2 Al5E  
  { rs]%`"&=  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; yS@c2I602  
} ; q$(aMO&J  
} ; k9~NIvnB`  
!L2R0Y:a  
L1VUfEG-  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 Ha[Bf*  
brl(7_ 2  
template < typename Func, typename aPicker > r0+lH:G*q  
class binder_1 g`d5OHvO o  
  { 7!]$XGz[  
Func fn; 0 x4Xs  
aPicker pk; K``MS  
public : )U`6` &F  
\5_+6  
template < typename T > 3 i Id>  
  struct result_1 Oq7M1|{  
  { "4<RMYQ  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; Zz!XH8sH  
} ; dPc*!xrq  
]e$mTRi*  
template < typename T1, typename T2 > M/EEoK^K@  
  struct result_2 )iNM jg  
  { 9s>q4_D  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; WldlN?[j  
} ; }rj.N98  
B: \\aOEj  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} Pv17wUB  
~pO6C*"  
template < typename T > zflq|dW  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ^HgQ"dD <  
  { , ;W6wj  
  return fn(pk(t)); q6bi{L@/R  
} f=+|e"i #p  
template < typename T1, typename T2 > LBq~?Q.e  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const DJVH}w}9_P  
  { Nj$3Ig"l  
  return fn(pk(t1, t2)); qjFz}6  
} 8UJK]_99I,  
} ; q_bE?j{  
VUpa^R  
eee77.@y-p  
一目了然不是么? cY8X A6  
最后实现bind |`+kZ-M*  
]v(8i3P84  
Jz&a9  
template < typename Func, typename aPicker > Cc/h|4  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) [=7=zV;}4  
  { 2BZYC5jy  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); sD H^l)4h  
} ROlef;/A  
O-J;iX}  
2个以上参数的bind可以同理实现。 b`){f\#t  
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。 K1>X%f^  
5\gL+ qM0  
十一. phoenix GqMa|8j  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: c7UmR?m  
V T8PV5z  
for_each(v.begin(), v.end(), ?oana%  
( gqV66xmJ3  
do_ *oopdGue  
[ ZUePHI-dP  
  cout << _1 <<   " , " Q97F5ru6  
] " !F)K  
.while_( -- _1), 'n4Ro|kA  
cout << var( " \n " ) 'w3BSaJi  
) $0$'co"  
); B~+3<#B  
+Z> Y//  
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: =r"-Pm{  
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 w^OV;gp  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 Y)#x(s?t  
那么我们就照着这个思路来实现吧: R % [ZQ K  
~A@T_ *0  
cq lA"Eof  
template < typename Cond, typename Actor > G&=4@pLY5  
class do_while ,)/gy)~#  
  { (3cJ8o>&  
Cond cd; hgIqr^N9  
Actor act; Zk,` Iq  
public : kt`_n+G  
template < typename T > BIGln`;,f  
  struct result_1 wJyrF  
  { tpu2e*n-|  
  typedef int result_type; qTSyy=  
} ; ~tK4C|  
Hdvtgss!  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} HYcLXhvgu  
o>WB,i^G  
template < typename T > <Qg).n>;z  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 8(-V pU  
  { ffoL]u\  
  do <A|X4;  
    { YnM&t ;TX  
  act(t); w-iu/|}  
  } < z':_,  
  while (cd(t)); V"Cx5#\7C  
  return   0 ; I(^pIe-  
} mzw`{Oy>L  
} ; e&~vO| 3w%  
]oT8H?%*Y  
Dz d[<Qln  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). n/W@H Im#  
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。 [|iWLPO1&k  
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。 +85#`{ D  
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。 =MR.*m{  
下面就是产生这个functor的类: I=aoP}_  
.8o?`  
*vy^=Yea  
template < typename Actor > &10l80vj  
class do_while_actor M3XG s|gw  
  { 6HroKu  
Actor act; 9S 'u 1%  
public : 6U.A/8z  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} OaTnQ|*  
G5WQTMzf&  
template < typename Cond > `iHyGfm  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; YnR8mVo5Q  
} ; q+iG:B/Z  
%G0J]QY{(x  
;R5@]Hg6q  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 CdBpz/  
最后,是那个do_ bG0 |+k3O  
87!D@Xn  
;X_bDiG$  
class do_while_invoker I+oe{#:.  
  { [8C|v61Y  
public : vHJOpQmt~  
template < typename Actor > T`?7z+2A  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const 6jw9p+.  
  { Clz. p  
  return do_while_actor < Actor > (act); is~"yE7  
} #|PPkg%v<  
} do_; 7MWd(n-  
q ~%'V  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? 4nsc`Hu  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 ]ilQq~X  
最后来说说怎么处理break和continue 1.9bU/X  
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。 (@DqKB  
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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