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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda Wf<LR3  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 bfO=;S]b!  
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, `kr?j:g  
a> )f=uS  
w:l"\Tm  
<or2  
  class filler W l1 6`9  
  { .KC ++\{HE  
public : yBRC*0+Vy  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} U3kyraj  
} ; 7rPF$ \#  
8] ikygt"  
J=L5=G7(  
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: '!$%> ||S  
+O5hH8<&b  
7Qsgys#/=  
or]IZ2^n  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); ap~^Ty<>  
Ewm9\qmg  
>Se,;cB'/]  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 -![|}pX  
+*^H#|!  
}-fl$j?9E  
" Jr-J#gg  
二. 战前分析 &[SC|=U'M  
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。 kN>!2UfNS  
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 `"~%bS  
Sc   
ZC}QId  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); T)}) pt!V  
  /* --------------------------------------------- */ `lPfb[b  
vector < int *> vp( 10 ); ipILG4  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); 5-G@L?~Vw  
/* --------------------------------------------- */ j7c3(*Pl  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); wPl%20t  
/* --------------------------------------------- */ pmilrZmm]  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); \;-|-8Q  
  /* --------------------------------------------- */ 4X$Qu6#i  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); -^57oU  
/* --------------------------------------------- */ qw8Rlws%  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); n(|^SH4$b  
%IRi1EmN8  
]:f%l mEy  
\L\b$4$d  
看了之后,我们可以思考一些问题: 0RK!/:'  
1._1, _2是什么? Wm3X[?V  
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。 9,tej  
2._1 = 1是在做什么?  *,m;  
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。 ? qA]w9x  
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。 F>cv<l =6l  
@K]|K]cby  
*:NQ&y*uj  
三. 动工 8*fv'  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: HKr Mim-  
)WoxMmz  
.6V}3q$-@  
^I)N. 5  
template < typename T > e$pV%5=  
class assignment hzRYec(  
  { g[t [/TV   
T value; * H9 8Du  
public : V_:&S2j  
assignment( const T & v) : value(v) {} :hV7> rr  
template < typename T2 > )0R'(#  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } )Beiu*  
} ; ?rup/4|  
m9A!D  
Bw{I;rW{2  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 ukY"+&  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment S+2(f> Z  
h*Pc=/p  
f`/x"@~H5  
,iq4Iw  
  class holder t_suF$  
  { Ki~1qu:  
public : j w9b )  
template < typename T > \j)E 5b+  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const 6x|jPb  
  { $j?1g#  
  return assignment < T > (t); }{< '8J.R  
} So 5N5,u@=  
} ; PY0j 9$i?  
U3:j'Su4H?  
[=_jYzD,j|  
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: S[T8T|_  
Q dp)cT  
  static holder _1; IkXx# )  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 s!e3|pGS  
y|q3Wa  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); ^Q^_?~h*!  
而不用手动写一个函数对象。 rc>6.sM %  
\B 7tX  
k: ;WtBC6j  
jZ3fKyp#   
四. 问题分析 pU7lnS[  
虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。  v<:R#  
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。 jb;hcraR  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 r(2uu  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 y#$CMf -q^  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 e NafpK  
R^e.s -  
五. 问题1:一致性 s|B3~Q]  
首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?| &l[$*<P5V  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 w8D"CwS1Rx  
A_#DJJMm  
struct holder lUiL\~Gq  
  { /[>sf[X\I9  
  // ;xs"j-r/  
  template < typename T >  50C   
T &   operator ()( const T & r) const 6B ?twh)  
  { =iD 3Yt  
  return (T & )r; 13=.H5  
} <V6VMYXY4  
} ; wsVV$I[2  
f0aKlhEC  
这样的话assignment也必须相应改动: uc"P3,M  
XEZF{lP  
template < typename Left, typename Right > .@Dxp]/B}  
class assignment PIpi1v*qz  
  { {& T_sw@[  
Left l; ;{o|9x|  
Right r; m7>JJX3=<  
public : [\b 0Lem  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} ")HFYqP>9  
template < typename T2 > ~<OSYb  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } L`EBfz\n  
} ; oF GhNk  
 {s{j~M  
同时,holder的operator=也需要改动: &q|K!5[k  
}XM(:|8J,  
template < typename T > rI-%be==  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const `%Al>u5  
  { Q'mM3pq4r  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); Clb@$,  
} 5RpjN: 3  
H&}pkrH~  
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。 ZEO,]$Yi7  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 0tB0@Wj  
,$+V  
return l(rhs) = r; yN s,Ll~  
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。 [bNx^VP*  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: bB;5s`-  
^Uh BH@ti  
template < typename Tp > JO"<{ngsQ  
class constant_t qH6>!=00  
  { L4|`;WP  
  const Tp t; \<6CZ  
public : usL* x9i  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} ,tJ" 5O3-  
template < typename T > 'D"C4;X  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const 'W,jMju  
  { 1&(V   
  return t; 9 ea\vZ  
} 3% ;a)c;D  
} ; ([LSsZ]sj  
qXtC^n@x  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 ;K &o-y  
下面就可以修改holder的operator=了 WPG(@zD  
M*H nM(  
template < typename T > xZF}D/S?Ov  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const @Sbe^x  
  { pDCeQ6?  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); KX7 >^Bt&k  
} 6,9>g0y'NG  
hJ#xB6  
同时也要修改assignment的operator() D^3vr2  
l9u!aD  
template < typename T2 > h"lv7;B$  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } Ev(>z-{F  
现在代码看起来就很一致了。 @qlK6tE`  
\3aoM{ztD  
六. 问题2:链式操作 e?=^;v%r  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 2eol gXp  
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。 aC.~&MxFC  
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。 9dUravC7  
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。 t#pS{.I  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct :| 8M`18lZ  
{"QNJq#:  
template < typename T > zY!j:FT1HY  
struct result_1 FfPar:PHj  
  { vV e';|8v  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; Ab"@714@  
} ; ~-J]W-n  
>R! jB]5  
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: 1sdLDw_)p  
j*jo@N |  
template < typename T > }\:Nu Tf  
struct   ref &_|#.  
  { )vb*Ef  
typedef T & reference; zZ323pq  
} ; YCM]VDx4u1  
template < typename T > ]cMqahaY  
struct   ref < T &> f-n1I^|  
  { 7.#F,Ue_0T  
typedef T & reference; ,+{LYF  
} ; Pjjewy1}^  
doy`C)xI  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: DOJN2{IP  
'>0fWBs  
template < typename T > W_8wed:b  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const {|:;]T"y  
  { 'd$P`Vw:  
  return l(t) = r(t); $$5aUI:$~$  
} <\ :Yk  
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。 j; y#[|  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 YccH+[X;  
H'HA+q  
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 ZR?yDgL  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: )PuFuf(wz  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 kB|B  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 $m1z-i;/  
最后的布局是: DLMM/WJg@  
                Add W=vP]x >J  
              /   \ IrhA+)pdse  
            Divide   5 QPg8;O  
            /   \ fNt`?pW H  
          _1     3 C3],n   
似乎一切都解决了?不。 ~SF<,-Kg  
你可以想象一下一个完整的Lambda库,它必然能够重载C++几乎所有的操作符。假设其重载了10个操作符,那么至少会有10个代表这些操作符的functor类。大体上来讲,每一种操作符所对应的functor都应当能够由链式操作产生别的任意一种操作符所对应的functor。(例如:*_1 = 2既是由operator*的functor产生operator=的functor)。可想而知这样一共能产生10*10=100种产生方式。这是对编码的一个大挑战。 I3mGo  
如何简化这个问题呢?我们不妨假定,任意一种操作符的functor,都能够产生任意一种操作符的functor,这样,每一种操作符的functor都拥有一样的产生方案。如果某种转换确实是不合法的(例如:A/B=C无论如何也不可能合法),那么在试图产生新functor的时候会出现编译错误。幸好C++的模版是如果不使用就不编译的,因此这种编译错误不会干扰到正常的使用,这正是我们所要的。 lXiKY@R#  
OK,我们的方法呼之欲出了。既然所有的functor都具有一样的产生方案,那么不如大家都不要实现,等到最后统一的在所有的functor里面加上这么一系列的产生代码吧。例如,如果要添加从某functor XXX到operator=的functor的产生代码: sVv xHkt@  
ime\f*Fg  
template < typename Right > | >27 B  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const Z}l3l`h!  
Right & rt) const &6YIn|}  
  { iS Gq!D  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); SB|Qa}62  
} <_tT<5'[$u  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 D (m j7oB  
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。 ;y\IqiA{o  
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。 4.=3M  
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。 cy3B({PLy  
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。 cK i m-  
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? X/2&!O  
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: >eB\(EP  
F,MO@&ue"  
template < class Action > ^T$|J;I  
class picker : public Action CcFn.omA  
  { @EpIh&  
public : X+S9{X#Cm  
picker( const Action & act) : Action(act) {} O_ DtvjI'  
  // all the operator overloaded C/kW0V7  
} ; "C19b:4H  
lfz2~Si5A  
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。 J/GSceHF  
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: $[&*Bj11Yg  
9qz6]-K  
template < typename Right > a]/>ra5{  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const vbBc}G"w  
  { >JCM.I0_|  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); 3`.7<f`  
} WIf0z#JMJm  
%_L\z*+  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > 5>j)kx=J9  
使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。 i9A+gtd  
TAF PawH  
template < typename T >   struct picker_maker h`k"A7M  
  { "a1n_>#Fb  
typedef picker < constant_t < T >   > result; 6&l+0dq  
} ; &LVn6zAba  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > jeX^}]x|%  
  { k_q0Q;6w!l  
typedef picker < T > result; RUT,Y4 b  
} ; FPI;Jx6W'  
7C ,UDp|  
下面总的结构就有了: lM{ +!-G,  
functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。 NchXt6$i9  
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。 (B_\TdQ  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 "xHgqgFyO  
至此链式操作完美实现。 ;)e2 @'Agl  
D-(w_$#  
o=?C&f{  
七. 问题3 5HO9 +i  
如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。 h!ZV8yMc  
rKf-+6Na  
template < typename T1, typename T2 > yA(K=?sq  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const `~;rblo;  
  { @reeO=  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); C@W"yYt  
} aKuSd3E@#  
 <**y !2  
很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2: ~UjGSO)z}  
``e$AS  
template < typename T1, typename T2 > nwaxz>;  
struct result_2 ]=";IN:SU  
  { q**G(}K  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; D] ~MC  
} ; ANSFdc  
F>[,zN  
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? ;Uu(zhbj  
这个差事就留给了holder自己。 F[[TWf/  
    WT`4s  
.?e\I`Kk^'  
template < int Order > pV,P|>YTf  
class holder; +d!v}aJ  
template <> FMkzrs  
class holder < 1 > / iV}HV0  
  { H0SQ"?  
public : S'B|>!z@  
template < typename T > ] Ww?QhJ  
  struct result_1 mJ`A_0  
  { K/=_b<  
  typedef T & result; ?Wt$6{)  
} ; 3UQ;X**F  
template < typename T1, typename T2 > s)2fG\1  
  struct result_2 w MP  
  { `zt_7MD  
  typedef T1 & result; nn9wdt@.]  
} ; ADk8{L{UU  
template < typename T > 9>rPe1iv  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const %T9  sz4V  
  { z2hc.29t  
  return (T & )r; \$OF1i@  
} ${nX:!)  
template < typename T1, typename T2 > 3LTcEd  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const $aPfGZ<i  
  { { e5/+W  
  return (T1 & )r1; tP%{P"g3^  
} -cm$[,b6  
} ; j"@93D~  
*[R eb %  
template <> j>/ ,$H  
class holder < 2 > Gkxj?)`  
  { ;6{@^  
public : R &4Z*?S  
template < typename T > +@K09ge  
  struct result_1 A4?+T+#d  
  { lP!;3iJ B  
  typedef T & result; WJ9 cZL  
} ; ^3FE\V/=  
template < typename T1, typename T2 > {; >Q.OX@  
  struct result_2 &0BdUU+:<  
  { y&=ALx@  
  typedef T2 & result; LtKI3ou  
} ; d k<XzO~g  
template < typename T > T=:]]nf?M  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const 4r0b)Y &I  
  { Yl$SW;@  
  return (T & )r; {E0z@D)U-  
} LW:LFzp  
template < typename T1, typename T2 > j]m|7]  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const ed_FiQd  
  { iTg;7~1pY  
  return (T2 & )r2; *d',Vuv&[  
} d'Axum@  
} ; c9nH}/I_  
.ol'.t ,S  
@ (i!Y L  
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> >。 {?}*1,I  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: A?T<",bO  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: FsGlJ   
^p/Ob'!  
return l(i, j) = r(i, j); !!nuAQ"E[  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) h}Wdh1.M3  
fn/7wO$!  
  return ( int & )i; *79m^  
  return ( int & )j; `H3.,]  
最后执行i = j; iIGbHn,/  
可见,参数被正确的选择了。 d@3}U6,  
Vax^8 -  
ZB[Qs   
q0bHB_|wL  
!HJ$UG/\  
八. 中期总结 )I-fU4?  
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: [J0 v&{)?  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 =60~UM  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 q(5+xSg"gK  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor |J~eLh[d  
hwDbs[:  
X5*C+ I=2  
Y}DonF  
^U8r0]9  
eb8w~   
九. 简化 h`}3h< 8  
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。 /)rkiwp  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 WWZ9._  
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: 1]T`n/d V  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 .~gl19#:T  
  +-*/&|^等 1Fi86  
2. 返回引用。 9=/N|m8.  
  =,各种复合赋值等 Bz`yfl2  
3. 返回固定类型。 kV Rn`n0  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) /+3a n9h  
4. 原样返回。 N6[i{;K@N{  
  operator, 5b6s4ZyV  
5. 返回解引用的类型。 ,s^<X85gp\  
  operator*(单目) 6dEyv99  
6. 返回地址。 -)y%~Zn  
  operator&(单目) ib0g3p-Lc  
7. 下表访问返回类型。 'iLH `WE  
  operator[] 8%~t  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 VIR.yh  
  operator<<和operator>> S2VVv$r_6  
Q^Bt1C  
OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。 D["MUB4l  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: :Ld!mRZF  
VZIR4J[\.  
template < typename Left > www`=)A;  
struct value_return GW2')}g  
  { 1[;@AE2Y  
template < typename T > YO:&;K%  
  struct result_1 s2v(=  
  { yO>V/5`  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; WnAd5#G  
} ; 7> Pgc  
K$REZe  
template < typename T1, typename T2 > )DUL)S  
  struct result_2 L6i|:D32p  
  { %E27.$E_  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; ~-F?Mc  
} ; uC]Z8&+obb  
} ; 7=*VpX1  
| H ;+1  
IGAzE(  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait 4o9$bv  
I 2HT2c$  
下面我们来剥离functor中的operator() Cj;/Uhs  
首先operator里面的代码全是下面的形式: r5/R5Ga^  
u>Ki$xP1  
return l(t) op r(t) ZZ)G5ji  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) swpnuuC-  
return op l(t) "L2m-e6  
return op l(t1, t2) ;' e@t8i6  
return l(t) op } IlP:  
return l(t1, t2) op ]5v:5:H  
return l(t)[r(t)] ? 4)v`*  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] r[Zq3  
q?~Rnv  
很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式: 3#<* k>1G?  
单目: return f(l(t), r(t)); / axTh  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); QlW=_Ymv{  
双目: return f(l(t)); <kD#SV%"  
return f(l(t1, t2)); y?N Nz0  
下面就是f的实现,以operator/为例 p#_[  
`!w^0kZ  
struct meta_divide 8t .dPy<  
  { CM~MoV[k7e  
template < typename T1, typename T2 > LI:T c7t  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) C 7n Kk/r  
  { !g 0cC.'  
  return t1 / t2; XSB8z   
} ?(im+2  
} ; amB@N6*  
KC&`x |  
这个工作可以让宏来做: +|C[-W7Sw  
>v0:qN7|  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ {&nV4c$v  
template < typename T1, typename T2 > \ \/Ij7nD`l%  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; MMD<I6Iyv  
以后可以直接用 3DoRE2}  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) ~/`X*n&  
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  ?B4#f!X  
(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。。。) (Imp $  
IG / $!* E  
M<qudi  
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 Rk<%r k  
DA LQ<iF  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > EE%s<_k`  
class unary_op : public Rettype } 21j  
  { K ~>jApZ%  
    Left l; / = ^L iP  
public : 9!t4>  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} _IYY08&(r  
t>U!Zal"  
template < typename T > gEKO128  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const qB JRS'6'9  
      { sA_X<>vAKJ  
      return FuncType::execute(l(t)); kQ}s/*  
    } +?e}<#vd'?  
&LU'.jY  
    template < typename T1, typename T2 > H%Y%fQ ~^  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const dB`b9)Tk0z  
      { YMAQ+A!  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); ^"tqdeCb=  
    } I>((o`  
} ; 98<zCSe\]  
C.E[6$oVc  
oO:LG%q  
同样还可以申明一个binary_op yH(V&Tv  
4Vx+[8W  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > 9U10d&M(  
class binary_op : public Rettype Jn,w)Els  
  { xzK>Xi?  
    Left l; W#45a.v  
Right r; P{lh)m>  
public : j<$R4A 1  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} f8!l7{2%q  
sfC@*Y2XT  
template < typename T > +{xG<Wkltz  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const FT_k^CC  
      { b]dxlj} <  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); s, -*q}  
    } |+/$ g.  
)_O.{$ to  
    template < typename T1, typename T2 > Y\u_+CG*  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const /.-m}0h|W-  
      { aL$j/SC  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); 6 ">oo-  
    } fMB4xbpD  
} ; 6bJ"$o  
kh&_#,  
e3rfXhp  
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 4[H,3}p9H  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 -wIM0YJ  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) R`7n^,  
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。 c'lIWuL)  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! 'WzUu MCx  
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。。。 Q=XA"R  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 $9m5bQcV  
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) htg'tA^CtS  
下面是修改过的unary_op <tQXK;  
83xd@-czgh  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > TA9dkYlE/  
class unary_op YUS?]~XC7x  
  { Hf.xd.Yw  
Left l; s'AQUUrb <  
  D`fc7m  
public : Wbs^(iUU}  
9rWLE6 `  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} *lY+Yy(  
cqHw^{'8  
template < typename T > vK`S!7x'&  
  struct result_1 I tgH>L'  
  { :b,o B==%  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; [Z% l.  
} ; <mn-=#)  
&X7ttB"#h  
template < typename T1, typename T2 > ,{TQ ~LP  
  struct result_2 t*rp3BIG  
  { EUXV/QV{  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; iGyVG41U  
} ; ec`>KuY  
8ipW3~-4  
template < typename T1, typename T2 > z,os MS  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 9`,,%vdj  
  { 2:n|x5\H  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); ,FS?"Ni  
} T*p|'Q`  
;_w MWl0F  
template < typename T > ],$6&Cm  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const =QTmK/(|B  
  { {z-NlH  
  return OpClass::execute(lt(t)); }7&\eV{qU  
} 4Z],+?.[  
f!^)!~  
} ; ! 7Nn ]Lx  
/;b.-v&  
x1:vUHwC  
该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug lW&[mnR  
好啦,现在才真正完美了。 #[C< J#;  
现在在picker里面就可以这么添加了: d[yrNB6|  
I S.F  
template < typename Right > 4'_L W?DS  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const  s"#CkG  
  { M$gvq:}kt  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); # e$\~cPd  
} M'b:B*>6  
有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。 ^v#+PyW  
2}ag_  
}t}38%1i  
M2a}x+5'  
dzpj9[  
十. bind G|<]Ma9x  
既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。 |F3vRt@  
先来分析一下一段例子 EmYO5Whi  
_dz +2au  
2c!h2$w  
int foo( int x, int y) { return x - y;} f*UBigk  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 rK*hTjVn  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 m]E o(P4+  
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。 , &-S?|  
我们来写个简单的。 }#YIl@E  
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@bNx@T  
对于函数对象类的版本: R A*(|n>  
NEZH<#  
template < typename Func > IQ o]9Lx  
struct functor_trait s_x=^S3~LO  
  { Cb+P7[X-  
typedef typename Func::result_type result_type; 7^`RP e^a+  
} ; YAX #O\,  
对于无参数函数的版本: Y#GT*V  
(Be$$W  
template < typename Ret > R %Rv  
struct functor_trait < Ret ( * )() > N=hSqw[  
  { 3`mC"a b /  
typedef Ret result_type; ::kpl2r\c  
} ; N+ak[axN  
对于单参数函数的版本: $z~jnc  
M|$H+e } :  
template < typename Ret, typename V1 > ~:R4))qpg  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > mxtlr)  
  { Rc;1Sm9\  
typedef Ret result_type;  ]v/t8`  
} ; B/kcb(5v  
对于双参数函数的版本: &3!i@2d;3f  
"4J?JR  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > :d, >d  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > oiIt3<BX  
  { -i| /JH  
typedef Ret result_type; V6A5(-%`y  
} ; +#&el//  
等等。。。 O@G<B8U,K  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy 0V{>)w!Fo  
$%lHj+(  
template < typename Func > g{rt^B  
struct func_return [N'r3  
  { d#x8O4S%i2  
template < typename T > nhB^Xr=  
  struct result_1 37.) @  
  { $Ui]hA-:?y  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; {jq^hM!TEy  
} ; ^!zJf7(+<>  
/DgT1^&0  
template < typename T1, typename T2 > 7Y|Wy Oq  
  struct result_2 #g5't4zqx  
  { }W^V^i)  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; _N[^Hl`\  
} ; G7Edi;y/{  
} ; Z&2 &wD  
t[L2'J.5  
UMnR=~.  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 3<V.6'*k  
%D%e:se  
template < typename Func, typename aPicker > ua6*zop  
class binder_1 XRX7qo(0g  
  { /v<e$0~s<  
Func fn; h8Dtq5t4  
aPicker pk; ?h>(&H jWV  
public : BxW||O|_N"  
=|DkD- O  
template < typename T > $i5G7b  
  struct result_1 s.k`];wo  
  { S^_JC  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; x`j_d:C~G  
} ; AmUe0CQ:k'  
K6 PC&+x  
template < typename T1, typename T2 > ^MF=,U'8  
  struct result_2 >?:i6&4o  
  { oW\Q>c7 =  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; EX[l0]fj  
} ; v= 8~ZDY  
C5W-B8>  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} OV0cr  
dNS9<8JX  
template < typename T > (RI>aDG RH  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const DVeF(Y3&  
  { @Reh?]# v  
  return fn(pk(t)); P^o"PKA  
} w|3fioLs  
template < typename T1, typename T2 > 3oNt]2w/'  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const bN<O<x1j  
  { ,sy / r V  
  return fn(pk(t1, t2)); \f<thd*bC  
} Tk2&{S"  
} ; *1;L,*J"|  
d3\l9R{}  
 t}* qs  
一目了然不是么? LT y@6*  
最后实现bind [jG uO%  
_3g %F  
y D=)&->Ra  
template < typename Func, typename aPicker > Jq=>H@il  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) Qcy+ {j]  
  { ;_;H(%uY  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); LXOF{FG  
} +eVpMD( l  
`cy"-CJS  
2个以上参数的bind可以同理实现。 J>&dWKM3  
另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。 d&3I>E$UP  
hKH Q!`&v  
十一. phoenix A`mf 8'nTG  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: yp7,^l  
Phjf$\pt  
for_each(v.begin(), v.end(), [eTck73  
( >O[^\H!\  
do_ >goAf`sqo  
[ V0wC@?  
  cout << _1 <<   " , " qoyGs}/I8  
] g^|_X1{  
.while_( -- _1), SJY"]7  
cout << var( " \n " ) T<_1|eH  
) d#$i/&gE  
); FCw VVF0 y  
2* cKFv{  
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: FnU{C=P  
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 RdpQJ)3F  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 19.!$;  
那么我们就照着这个思路来实现吧: ,L;c{[*rh  
N'W >pU  
j4hUPL7  
template < typename Cond, typename Actor > ,_7tRkn  
class do_while r+WPQ`Ar  
  { #)c;i<Q3S  
Cond cd; trNK9@wT)  
Actor act; -_H2FlB  
public : qy0_1xT-  
template < typename T > 1\9BO:<K  
  struct result_1 {:q9:  
  { #'{PY r  
  typedef int result_type; " kJWWR  
} ; `5aypJf 1  
eWt>^]H~  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} E*#60z7F  
g\mrRZ/?  
template < typename T > SGT-B.  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const "}Sid+)<  
  { f0s<Y  
  do gB'Ah-@,P  
    { OA5md9P;d  
  act(t); T;vPR,]rz  
  } QSQ\@h;E  
  while (cd(t)); k>@^M]%  
  return   0 ; MyS7AL   
} ur_"m+  
} ; /Gu2@m[r  
Ik2szXh[J  
N4JL.(m){I  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). (VF4]  
代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。 jjlCi<9CQ^  
其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。 C{Xk/Er5<  
因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。 *d*;M>  
下面就是产生这个functor的类: |"(3]f\  
zAdVJ58H  
%)@(T ye -  
template < typename Actor > 7]+'%Uwu)  
class do_while_actor IF21T  
  { KPvYq?F>4  
Actor act; At_Y$N:  
public : Bd]DhPhJ  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} ?^A:~"~  
74N\G1  
template < typename Cond > rsj}hS$  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; |gxB; GG  
} ; 761"S@tf$}  
ktJLp Z<0O  
LfSU Y  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 a[9OtZX<  
最后,是那个do_ OX`GN#yl  
PX{~!j%n  
RJm8K,3#  
class do_while_invoker Bc ,z]  
  { ,,-3p#P bw  
public : w)c#ZJHG  
template < typename Actor > OnPLz"-  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const G U/k^ Qy  
  { m!>'}z  
  return do_while_actor < Actor > (act); #6Ph"\G/  
} F476"WF  
} do_; tm#y `1-  
5rSth.&  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? 0-O.*Q^  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 2xxwQwg8  
最后来说说怎么处理break和continue ~Q\uP(!D  
显然break的语义超出了我们的能力范围,然而却是有一个东西很适合模拟其行为,那就是异常。 {oC69n:  
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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