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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda }gFa9M<  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 HR?bnkv|id  
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, /Dyig  
\Ui8gDJ8y5  
)T?BO  
,7 m33Pv*  
  class filler _\8E/4zh  
  { -SLk8x  
public : W7(5z  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} ,L<x=Dg  
} ; G(wstHT;/  
%Pl |3i  
AZ4:3}  
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: ^uphpABpD  
Z15 =vsV  
5q'b M  
r\}?HS06  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); etUfdZ  
Pa#Jwo  
X}5"ZLa7l  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 Yakrsi/jV}  
UtC<TBr  
\ So)g)K  
P[$idRS&  
二. 战前分析 }'86hnW  
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。 Z\]LG4N?  
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 6xY6EC  
}eI9me@Aa  
@P>>:002/  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); 8G2QI4  
  /* --------------------------------------------- */ B5h)F> &G  
vector < int *> vp( 10 ); M+^ NF\  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); 8zcS h/  
/* --------------------------------------------- */ f`K#=_Kq7  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); M,yxPHlN  
/* --------------------------------------------- */ I,05'edCQ  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); t-n'I/^5  
  /* --------------------------------------------- */ c6=XJvz  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); 3]@wa!`  
/* --------------------------------------------- */ nr8#;D  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); lqgR4  !  
1(*+_TvZ  
x^i97dZS^"  
Tr4\ `a-i  
看了之后,我们可以思考一些问题: Yt{Z+.;9OI  
1._1, _2是什么? 5\O&pz@D  
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。 {5HQ=&  
2._1 = 1是在做什么? g z uWhQo  
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。 "pcr-?L  
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。 :8hXkQ  
&j/,8 Z*  
&~x|w6M]J  
三. 动工 xRO9o3  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: Snn4RB<(  
3u 7A(  
j|qdf3^f  
U#sv.r/L}3  
template < typename T > W5()A,R  
class assignment f_;tFP B  
  { rf 60'   
T value; {zc*yV\  
public : 0F6@aQ\y3  
assignment( const T & v) : value(v) {} |Q@(<'8=  
template < typename T2 > ftRdK>a D  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } =Lb(N61  
} ; BeD>y@ it  
L_+ Fin  
nB[B FVkU  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 0S }\ML  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment 4PR&67|AH_  
V?>&9D"m  
k8SY=HP  
F x$W3FIO]  
  class holder YACx9K H  
  { 0LIXkF3^1  
public : |oX9SUl  
template < typename T > C43I(.2g  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const Oml /;p  
  { kp!(e0n  
  return assignment < T > (t); iCGHcN^3  
} !Htl e %  
} ; @Jlsx0i}}  
_ 5b~3K/V  
n:?a=xY  
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: E0aFHC[  
jROh3kq  
  static holder _1; G=CP17&h6  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 .<YfnW5/K  
-]YsiE?r  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); Nr"GxezU+A  
而不用手动写一个函数对象。 0C"2?etMx  
1Mx2%  
/Tw $} 8  
7 4(bo \  
四. 问题分析 $RHw6*COG  
虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。 7C_U:x  
1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。 Dr(;A>?qG  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 !+YSc&R_fW  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 1gvh6eE F  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 hh.`Yu L  
B{S^t\T$  
五. 问题1:一致性 ]n'.}"8Kn  
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?| nDLiER;U  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 %x}Unk  
}XRfHQk  
struct holder ^L\w"`,~  
  { ]D^; Ca  
  // Y[m*  
  template < typename T > 4 'vjU6gW  
T &   operator ()( const T & r) const N[DKA1Ei  
  { %+;amRb  
  return (T & )r; 8Bxb~*  
} 41rS0QAM  
} ; qjf4G[]!  
O -p^S  
这样的话assignment也必须相应改动: V4W(> g  
$%ztP Ta  
template < typename Left, typename Right > D*_. 4I  
class assignment uMZ<i}  
  { /R( .7N  
Left l; \ 9sJ`,T?  
Right r; z~1S/,Ca  
public : 1pN8,[hyR7  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} |OZ>5  
template < typename T2 > mVK^gJ3  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } P8ns @VV  
} ; `V*$pHo  
Np.<&`p!  
同时,holder的operator=也需要改动: &s\/Uq  
,W_".aguX  
template < typename T > Q%V530 P;  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const m8gU8a"(  
  { O"RIY3m  
  return assignment < holder, T > ( * this , t);  .g=D70  
} =;?Maexp3$  
[LbCG  
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。 C6D Eq>v  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 =jU#0FAO  
)M56vyo  
return l(rhs) = r; aLQ]2m  
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。 sE^= ]N  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: 3YEw7GIO-  
H~0B5Hl!F  
template < typename Tp > t-]~^s  
class constant_t gA2]kZg  
  { )Oj{x0{\Q  
  const Tp t; Dk g-y9  
public : CzmB76zy.  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} Z22#lF\N  
template < typename T > K#y CZ2  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const zWF[cf>'  
  { q~xs4?n1U  
  return t; 8Urj;KkD  
} S;nlC  
} ; 8ROZ]Xh,x  
th{Ib@o  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 =Zaw>p*H  
下面就可以修改holder的operator=了 #!4 HSBf  
;PMy9H  
template < typename T > 7q#R,\  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const @4]dv> Z  
  { #/hXcF  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); cA!o xti  
}  '^,|8A2  
7X.B  
同时也要修改assignment的operator() V?jot<|$  
M-C>I;a  
template < typename T2 > #ePtfRzJ  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } zZPXI&,  
现在代码看起来就很一致了。 AUr~b3< 6  
^F|/\i   
六. 问题2:链式操作 ]"\sd"  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 Cs^'g'  
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。 w?R#ly  
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。 aR%E"P-6l  
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。 @ | (Tg  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct MQo/R,F }  
(<Kf  
template < typename T > fZxEE~Q1  
struct result_1 H4ancmy  
  { C4eQ.ep  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; 7x(z  
} ; -Vjrh/@  
Tpp?(lT7r  
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: L:UPS&)  
Pbakw81!~  
template < typename T > K5\;'.9M  
struct   ref /)XN^Jwa;m  
  { n%ZOR1u)k#  
typedef T & reference; wD $sKd  
} ; %9T|"\  
template < typename T > )'$'?Fn  
struct   ref < T &> IoHYY:[-  
  { |6Qn/N$+f  
typedef T & reference; \7 *"M y*  
} ; e/<'HM T  
CVGQ<,KVW  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: -Dr)+Y  
aq.Lnbi/X  
template < typename T > g6;a2  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const Iv>4o~t  
  { u 9kh@0  
  return l(t) = r(t); JS(%:  
} lXu6=r  
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。 :v8~'cZ  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 `"eIzLc%o6  
`it  
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 [xl+/F7  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: x:`"tJa  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 U^9#uK6GM  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 3TNj*jo  
最后的布局是: #Dl=K<I  
                Add l1" *  
              /   \ y- @{  
            Divide   5 m+pFU?<|  
            /   \ |j!U/n.%w  
          _1     3 $6*6%T5}  
似乎一切都解决了?不。 !sh>`AF  
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。 ~x g#6%<=  
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。 RH0J#6C/  
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: <P pW.1w  
dC 8,  
template < typename Right > ,<]~/5-f  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const =~'{2gsB  
Right & rt) const A=\:b^\  
  { C dTE~O<)  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); &u9@FFBT8  
} n~?n+\.&a  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 *ZV=4[#bT  
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。 +o}mV.&1,  
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。 vptBDfzz  
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。 _"S1>s)X?j  
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。 fO 6Jug  
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? y"Jma`Vjq  
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: h)sQ3B.}A  
c"`CvQO64  
template < class Action > {4HcecT  
class picker : public Action DkeFDzQ5  
  { :o}LJc)|  
public : I+']av8e  
picker( const Action & act) : Action(act) {} K]C@seF`  
  // all the operator overloaded ;Zw? tU  
} ; xcE<|0N :  
,2`FSL%J  
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。 Q<fDtf}  
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: 05Y4=7,!  
&4jc3_UKV  
template < typename Right > 9"b  =W@  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const 9{XV=a v  
  { uN9J?j*ir  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); ,?`Zrxe[  
} 3s$vaV~(a  
-=a,FDeR  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > nn{PhyK  
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。 ^?-wov$  
4-~S"T8<u  
template < typename T >   struct picker_maker roHJ$~q?  
  { i 3i  
typedef picker < constant_t < T >   > result; {6gY6X-R  
} ; m-MfFEZ  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > "aJf W  
  { Q;0 g  
typedef picker < T > result; th`pf   
} ; &W$s-qf".  
&a?k1R>  
下面总的结构就有了: GVUZn//  
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。 +9R@cUr  
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。 bDT@E,cSi  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 cX4I+Mf  
至此链式操作完美实现。 Q> J9M` a  
}C<$q  
aP/Ff%5T  
七. 问题3 rqz`F\A;%  
如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。 n1;zml:7_  
) S,f I  
template < typename T1, typename T2 > I7Xm~w!{qk  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const bSj-xxB]e  
  { JNxrs~}  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); r Zg(%6@  
} 0vrx5E!  
+CXtTasP  
很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2: n+SHkrW  
 -wQ@z6R  
template < typename T1, typename T2 > nIf~ds&TT  
struct result_2 U~q2j#pJ  
  { /uJ(&#87  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; ms`U,  
} ; BL1d= %2 R  
;U]Ym48  
显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢? *dPG[ }  
这个差事就留给了holder自己。 QHgkfo  
    JXF0}T)C  
!YENJJ  
template < int Order > cN%@ nW0i  
class holder; KK, t!a  
template <> _o'a|=Osx>  
class holder < 1 > g1&>.V}!  
  { pmgPBiU>  
public : ~UQX t r  
template < typename T > LW!>_~g-  
  struct result_1 %abc -q  
  { v?(z4oOD/>  
  typedef T & result; W=\45BJ  
} ; T$*#q('1"}  
template < typename T1, typename T2 > 0t2n7Y?N  
  struct result_2 l-?#oy  
  { sMgRpem;  
  typedef T1 & result; DLD5>  
} ; PpezWo)9  
template < typename T > !Wz4BBU8o  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const ^5rB/y,  
  { _t?#  
  return (T & )r; dry>TXG*  
} fxknfgbg  
template < typename T1, typename T2 > UT_kw}1o  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const ,ut7`_Fy  
  { k c /"  
  return (T1 & )r1; \HQw$E/p  
} B ,U|V  
} ; 9Xh1i`.D  
P71] Z  
template <> _f"KB=A_x  
class holder < 2 > rVZlv3  
  { tP4z#0r2  
public : 9xaieR  
template < typename T > REWW(.3o  
  struct result_1 =d#(n M*  
  { aY0{vX  
  typedef T & result; 6o&ZS @  
} ; `APeS=< &  
template < typename T1, typename T2 > G.]'pn  
  struct result_2 !3`X Gg  
  { jx14/E+^  
  typedef T2 & result; qW`DCZu  
} ; "xAIK  
template < typename T > ^j7>Ul,  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const *JF7 B  
  { `Gh J)WA<  
  return (T & )r; pU1miA '  
} ;e6L@)dp9  
template < typename T1, typename T2 > m ;yIFO  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const 3v ~[kVhoG  
  { Q'rgh+6  
  return (T2 & )r2; lP *p7Y '  
} Og7^7))  
} ; $},_O8R  
lf#5X)V  
)zkr[;j~`  
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> >。 >~jl0!2z@  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: X3'd~!a)  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: lJdrrR)wg  
ai"N;1/1O|  
return l(i, j) = r(i, j); 8Y [4JXUK  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) v^aI+p6  
9XmbHS[0V  
  return ( int & )i; Rk#p zD  
  return ( int & )j; QL:Qzr[  
最后执行i = j; Ffig0K+ `  
可见,参数被正确的选择了。 (L`IL e*  
UJ><B"  
o:`^1  
`=%G&_3_<  
8ib e#jlg  
八. 中期总结 |? rO  
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: g%okYH?  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 Pq1j  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 /0b7"Kr  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor N ;Cs? C  
+/ ?oyC+Z  
(-xVW#39  
iy|;xBI,  
`NfwW:  
duc\/S'  
九. 简化 Q-J} :U  
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。 Q5]rc`} 5  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 U/ax`_  
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: pnUL+UYeM  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。  PZj}]d `  
  +-*/&|^等 5w5"rcV  
2. 返回引用。 0E9 lv"3o  
  =,各种复合赋值等 ,/Q`gRBh"  
3. 返回固定类型。 hqa6aYY x  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) i ^, $/  
4. 原样返回。 5?.!A 'zb  
  operator, P|ftEF  
5. 返回解引用的类型。 &FG0v<f5Pv  
  operator*(单目) J^!wk9q  
6. 返回地址。 k ~4o`eA  
  operator&(单目) E {UhM q7  
7. 下表访问返回类型。 &5*t*tI  
  operator[] qp{~OW3  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 N'0nt]&a  
  operator<<和operator>> \H 5t-w=  
h6?o)Q>N  
OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。 pZ]&M@Ijp  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: <) -]'@*c  
hqV_MeHv'  
template < typename Left > @u`m6``T  
struct value_return <pM6fI6BD  
  { :;\xyy}A  
template < typename T > Gn4XVzB`O  
  struct result_1 b>]UNf"-  
  { tMXNi\Bj  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; 4{G>T  
} ; GK1P7Qy?V  
=i6k[rg  
template < typename T1, typename T2 > OS1f}<  
  struct result_2 _-2;!L#/  
  { j+e s  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; /T 2 v`Li  
} ; ExF6y#Y G<  
} ; h@J3+u<  
nELY(z  
BU|)lU5)z  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait PP]7_h^ 2  
IFW7MF9V  
下面我们来剥离functor中的operator() '<'5BeU  
首先operator里面的代码全是下面的形式: b5? kgY  
V9cj  
return l(t) op r(t) v=cX.^ L  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) g ;X K3R  
return op l(t) Yp\Y]pym  
return op l(t1, t2) .3#Xjhebvu  
return l(t) op &q M8)2Y  
return l(t1, t2) op |io)?`pj  
return l(t)[r(t)] - Rx;"J.H  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] ^}`24~|y  
B~b ='jN  
很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式: uMRzUK`QK  
单目: return f(l(t), r(t)); uo ;m  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); ,W;|K 5  
双目: return f(l(t)); Bn.5ivF3  
return f(l(t1, t2)); \jZ)r>US"  
下面就是f的实现,以operator/为例 ]@~%i=. 7  
K[x=knFO  
struct meta_divide ;wTc_i  
  { &he:_p$x  
template < typename T1, typename T2 > xNa66A-8  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) [.6bxK  
  { B ]sVlbt  
  return t1 / t2; M.bkFuh  
} ?}= $zN  
} ; ~ _IQ:]k  
1=e(g#Ajn\  
这个工作可以让宏来做: lXEn m-_  
;|W:,a{kS  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ b|iIdDK  
template < typename T1, typename T2 > \  Sr_hD5!  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; F{_,IQ]U  
以后可以直接用 0g; o6Fg  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) I!Mkss xc  
来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数 4N= gl(  
(ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。) ^/#8 "  
h"'}Z^  
)1$H 7|  
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 JIqg[Mao  
K3h"oVn  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > L\!Oj5  
class unary_op : public Rettype `u_k?)lK  
  { O}j@+p%M  
    Left l; 87m`K Str7  
public : Wtp=1  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} wA6E7vi'  
-B(p8YH  
template < typename T > 1QnaZhu'  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ):A.A,skf  
      { \j &&o  
      return FuncType::execute(l(t)); <GLoTolZ  
    } ",#Ug"|2  
 vNdW.V}  
    template < typename T1, typename T2 > P>^$X  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const l3/Cj^o4  
      { }*O8]lG  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); @\M^Zuo  
    } =k;X}/  
} ; lR mVeq:  
[nlq(DGJhp  
e)}=T0 s  
同样还可以申明一个binary_op TtQd#mSI\  
7!)VO D8Z  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > PYzTKjw  
class binary_op : public Rettype cr?ZXu_  
  { edZBQmx+#  
    Left l; 9[lk=1.qN  
Right r; pbIVj3-lY  
public : &>R:oYN  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} Vr;>Im  
7|"$YV'DM  
template < typename T > 9l:[jsk<d  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const BB ::zBg  
      { ZwiXeD+4  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); <*P)"G  
    } .ud&$-[a  
xsNOjHk  
    template < typename T1, typename T2 > 3Jq GLR`z3  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const &PFq(4  
      { zAev@+.ld  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); 91DevizXx  
    } z46Sh&+  
} ; } :gi<#-:G  
=h+-1zp{M^  
m Ph=bG  
很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮 "?FBbJ  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 VuN#j<H  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) !f}D*8\f  
那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。 KTAQ6k  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! 2 zG;91^  
如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。  =WEDQ\ c  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 `.]oH1\  
这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan) 2L51 H(  
下面是修改过的unary_op I1s$\NZ~]  
lhf5[Rp  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > l)'*jZ  
class unary_op sE!g!ht  
  { i [Wxu M  
Left l; {XD':2E  
  D=Yr/qc?  
public : rV?@Kgxi  
+8"P*z,  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} bQPO'S4  
(m=1yj9  
template < typename T > Eb CK9  
  struct result_1 2^nws  
  { ][YuJUK8  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; {M= *>P]E  
} ; 7s;;2<k;_  
7) a f  
template < typename T1, typename T2 > a:4!z;2 |  
  struct result_2 i CB:p  
  { !1UZ<hq  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; H^vA}F`  
} ; u:B=lZ[  
&5[+p{2  
template < typename T1, typename T2 > E]S:F3  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const K$r)^K=s  
  { .YP&E1lNi  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); @2hOy@V  
} }9!}T~NMs  
uc|ej9N  
template < typename T > bqaj~:}@  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const [$:L| V!{  
  { 8U7d d[  
  return OpClass::execute(lt(t)); Lr= ^0  
} u1d%wOY  
bf2r8   
} ; PzhC *" i}  
2U"2L^oKI  
:JZV=@<T  
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 9E0x\%2K  
好啦,现在才真正完美了。 FU.?n)P  
现在在picker里面就可以这么添加了: F[W0gjUc  
8!@}\6qM  
template < typename Right > *O\lR-z!k  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const wm9wnAy  
  { v!$?;"d+  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); '$J M2 u  
} {) sE;p-  
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。 hTcU %Nc  
7r.~L  
t~44ub6GN`  
L]&y[/\E1  
;d_<6|*M  
十. bind "/2kf)l{4  
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。 2iO{*cB  
先来分析一下一段例子 {z;4t&5  
R|` `A5zQ  
<s$T7Zk  
int foo( int x, int y) { return x - y;} =^_a2_BBl  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 G2+ gEg  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 $M+'jjnP  
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。 'C#[iRG4  
我们来写个简单的。 BMV\@Sg  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: H0.A;`  
对于函数对象类的版本: S1m5z,G  
Pf?15POg&B  
template < typename Func > whrDw1>(  
struct functor_trait 8pp;" "b  
  { dO,; k +  
typedef typename Func::result_type result_type; <U\8&Uv>  
} ; ~`B]G  
对于无参数函数的版本: ya,-Lt  
!@ y/{~Gu  
template < typename Ret > '* /$66|  
struct functor_trait < Ret ( * )() > rR#wbDr5  
  { T7O)  
typedef Ret result_type; A4b+:MQ*OX  
} ; m&be55M;  
对于单参数函数的版本: ?C   
UISsiiG(  
template < typename Ret, typename V1 > up0=Y o@  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > yF|+oTp  
  { p<w C{D  
typedef Ret result_type; /q'-.-bo  
} ; 6E^9>  
对于双参数函数的版本: j#Lj<jX!xR  
vz1I/IdTd  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > }n'W0 Sa  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > b^P\Q s*m  
  { zqZ/z>Gf  
typedef Ret result_type; i*A_Po  
} ; {eQijW2Z3  
等等。。。 )p:+!sX(  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy ?|!m  
\g)?7>M|  
template < typename Func > R|wS*xd,  
struct func_return P7l3ZH( g  
  { -9o7a_Z  
template < typename T > /;E=)(w  
  struct result_1 -7%dgY(  
  { WORRF  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; Fzy#!^9Nu  
} ; UQ@szE  
bUSa#pNO>  
template < typename T1, typename T2 > \YF07L]qs-  
  struct result_2 k5+ Fxf  
  { A* Pz-z>z  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; b' ~WS4xlD  
} ; Bqb`WX[<`  
} ; 7+hc?H[&'  
S1C#5=  
^<   
最后一个单参数binder就很容易写出来了 6KD-nr{S  
:/t_5QN  
template < typename Func, typename aPicker > kV!1k<f  
class binder_1 v!3Oq.ot  
  { ej=}OH4  
Func fn; Xf mN/j2  
aPicker pk; mC?}:W M@  
public : &!HG.7AY  
%|j`;gYV  
template < typename T > t2rZ%[O  
  struct result_1 5~E{bW$  
  { [MKt\(  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; B8!$?1*^a  
} ; ZU2D.Kf_:  
wjT#D|soI  
template < typename T1, typename T2 > ")nKFs5  
  struct result_2 \nL@P6X  
  { 'GO *6$/  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; .SOCWznb  
} ; VD =f 'D  
mGoC8t}iP  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} lh!8u<yv*  
!FB2\hiM  
template < typename T > s:z  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const A.r.tf}:  
  { m"AyO"}I5  
  return fn(pk(t)); :?i,!0#"  
} [[]NnWJ  
template < typename T1, typename T2 > XjxI@VXzUV  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const f}?p Y"yvO  
  { V|{~9^  
  return fn(pk(t1, t2)); :r{W)(mm  
} 5Z#(C#  
} ; DQ0 UY  
.cmhi3o4  
`/WOP`'zM  
一目了然不是么? n:H |=SF{  
最后实现bind *GdJ<B$  
0$U\H>r  
l^$U~OB8k  
template < typename Func, typename aPicker > M.C`nI4  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) <Oy2 JjY  
  { aghlYcPg  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); y'JJ#7O=  
} zhyf}Ta'  
2j1HN  
2个以上参数的bind可以同理实现。 4e?cW&  
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。 |]-~yYqP3  
eQqCRXx  
十一. phoenix VjZb\ d4  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: #ZHKq7  
uF)^mT0D=  
for_each(v.begin(), v.end(), ``kesz  
( cwQ *P$n  
do_ Dr}elR>~G=  
[ SLvo)`Nc3-  
  cout << _1 <<   " , " x@> ~&eP  
] 8%MF <   
.while_( -- _1), N;=J)b|9  
cout << var( " \n " ) t!>0^['g4  
) 8Kn}o@Yd  
); ICTjUQP  
N2u4MI2  
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: $ylxl"Y  
首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor (;HO3Z".q$  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 )k `+9}OO  
那么我们就照着这个思路来实现吧: V {}TG]  
hWX4 P  
gDX\ p>7  
template < typename Cond, typename Actor > >9<rc[  
class do_while XqcNFSo)  
  { 1D~B\=LL}  
Cond cd; 'w|N} 4  
Actor act; 1d&Q E\2}  
public : Dd$8{~h"G  
template < typename T > azTiY@/  
  struct result_1 .wtYost v  
  { -, $:^4  
  typedef int result_type; oiz]Bd  
} ; z34+1d  
li} >xDSQ4  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} *r6v9  
ZalL}?E ?  
template < typename T > J%E0Wd  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const clIn}wQ  
  { b}hQU~,E  
  do 2D3mTpw  
    { Ka"1gbJ|  
  act(t); oV~S4|9:  
  } wFBSux$  
  while (cd(t)); g+C~}M_7  
  return   0 ; CY!H)6k  
} Nk9w ; z&  
} ; 7? ="{;  
mVT[:a3  
l@@ qpaH  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). )LBbA  
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。 L|A1bxt  
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。 K-@cn*6  
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。 MLmv+  
下面就是产生这个functor的类: F@ZB6~T~.  
j~hvPlho  
]\3<UL  
template < typename Actor > hXx:D3h  
class do_while_actor U8zs=tA  
  { }</"~Kw!  
Actor act; op_ 1J;RF  
public : 2W63/kRbU  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} Ye[Fu/0  
SQJ4}w>i  
template < typename Cond > #}UI  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; R ggZ'.\  
} ; :~,V+2e  
!Jaj2mS.N  
(~:ip)v  
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|@'= ]  
最后,是那个do_ tYUo;V  
C3C&hq\%  
`O?j -zR  
class do_while_invoker W{kTM4  
  { [Lf8*U"  
public : 4&B|rf  
template < typename Actor > *+J`Yk7}  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const O+~@ S~  
  { \Oe8h#%  
  return do_while_actor < Actor > (act); o~VZ%B  
} m khp@^5  
} do_; ,u.A[{@py  
!\q'{x5C  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? Acb %)Y  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 ;]%Syrzp  
最后来说说怎么处理break和continue 4uv*F:eo  
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。 74KR.ABd  
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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