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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda w[EEA_\  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 F`+S(APT8  
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, 2_Cp}Pj  
2o W'B^-  
>gn@NJ2N  
c]ga) A(  
  class filler :&E~~EUW  
  { )]m4FC:  
public : z@jKzyq  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} e%0IE X  
} ; UM0#S}  
C?6q ]k]r  
yC!>7@m  
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: ?4Rq +  
LVL#qNIu  
t6)R 37  
eV0eMDY5  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); !yKrA|w1  
j1ap,<\.k  
/u"Iq8QA  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 ma`sv<f4-!  
f uH3C~u7<  
90H/Txq  
%fh-x(4v  
二. 战前分析 NpGz y`&b  
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。 HEK?z|Ne  
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 }j\8|UG  
u(`7F(R  
]Rmu +N|  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); KkR.p,/  
  /* --------------------------------------------- */ ;N _ %O  
vector < int *> vp( 10 ); z qd1G(tO  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); MA7&fNjB  
/* --------------------------------------------- */ pT;xoe   
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); u:^9ZQ+  
/* --------------------------------------------- */ DuC_uNJ  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); G/KTF2wl7  
  /* --------------------------------------------- */ Jd33QL}Hj  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); 3BB/u%N}  
/* --------------------------------------------- */ a1v?{vu\E  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); 1L3 $h0i  
z7Z!wIzJ  
}7qboUGe  
`3dGn .M  
看了之后,我们可以思考一些问题: ED A6b]  
1._1, _2是什么? +n|@'= ]  
显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。 yJ8_<A  
2._1 = 1是在做什么? 2o0WS~}5  
既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。 X>MDX.Z  
Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。 M7(]NQ\TQ  
zR}vR9Ls  
4}<[4]f?|  
三. 动工 Oc / i'  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: v0%FG9Gk  
F=;nWQ&  
kyD*b3MN  
=>xyJ->R  
template < typename T > Ys@\~?ym+  
class assignment 1_)Y{3L  
  { ^O3p:X4u  
T value; 0}$R4<"{Y>  
public : `Fb%vYf  
assignment( const T & v) : value(v) {} QV=|' S  
template < typename T2 > 5^36nEoA(  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } I$I',x5Z  
} ; 8fQXif\z  
K`kWfPwp  
FW"gj\  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 *Di ;Gf@  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment ,)t/1oQ}>^  
j.29nJ  
sW@_q8lG  
bHmn0fZ9  
  class holder h.aXW]]}(P  
  { U5H5QW+  
public : ,<=_t{^  
template < typename T > `xFgYyiQd  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const >F;yfv;  
  { [vcSt5R=  
  return assignment < T > (t); S~.%G)R  
} 7iH%1f  
} ; #h2 qrX&+  
^e1mK4`  
O BZ:C!  
由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上: e1 P(-V  
(l:LG"sy\  
  static holder _1; vOBXAF  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 VJ|8 0?4h  
a O(&<  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); a*Ng+~5)6  
而不用手动写一个函数对象。 Xa&0j&AH  
1IZTo!xi  
-y)g}D%  
%CG=mTP  
四. 问题分析 wy# 5p]!u  
虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。 ci{WyIh  
1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。 "$N 4S9U  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 uE,j$d  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 QhmOO-Z?  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 tcj3x<  
420yaw/":  
五. 问题1:一致性 ,M$ J yda  
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?| h>&t``<  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 'Rw*WK  
&%`0&y  
struct holder Xa/]} B  
  { S+//g+e|f  
  // rZG6}<Hx  
  template < typename T > km9@*@)  
T &   operator ()( const T & r) const ?E.MP7Y# V  
  { pDG>9P#mO  
  return (T & )r; wlfq$h p  
} NUGiDJ+[  
} ; Yjp*T:6  
'n!kqP  
这样的话assignment也必须相应改动: K&/!3vc  
td\'BV  
template < typename Left, typename Right > F]`_akE  
class assignment :A]CD (  
  { s f<NC>-  
Left l; ~M LBO  
Right r; h9WyQl7  
public : %2EHYBQjN  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} )dZ1$MC[  
template < typename T2 > F`JW&r\  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } X16r$~Pb  
} ; 2qfKDZ9f^  
Ue2k^a*Ww  
同时,holder的operator=也需要改动: tY6QhhuS:  
Cw]bhaG g  
template < typename T > 5{O9<~,  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const {.D/MdwW;  
  { pl5Q2zq%  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); 53)*i\9&  
} DyPb]Udb:  
)SsO,E+t=U  
好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。 LQ.0"6oj  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 `Fs-z  
so@wUxF  
return l(rhs) = r; ~ U`|+ 5  
在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。 RL~]mI!U  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: 9Ts rg  
SH#!Y  
template < typename Tp > `*HM5 1U  
class constant_t i4r8146D[  
  { b{hdEb  
  const Tp t; %E`=c]!  
public : OysO55i  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} f`"@7-N  
template < typename T > TC^fyxq  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const T$Rj/u t1  
  { |FH|l#bu>  
  return t; 71!'k>]h  
} E.+BqWZ!  
} ; !=rJ~s F/{  
{BS`v5*  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 /dq(Z"O_  
下面就可以修改holder的operator=了 muKCCWy#  
&1$|KbmV4  
template < typename T > QPJz~;V2  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const ;;lOu~-*$p  
  { 9,G94.da  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); !+Us)'L  
} w^wh|'u^_@  
eL{6;.C  
同时也要修改assignment的operator() 1JWo~E'  
}N%uQP#I  
template < typename T2 > ooIA#u  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } w-?|6I}T  
现在代码看起来就很一致了。 \1mTKw)S  
{}1KI+s9\  
六. 问题2:链式操作 $61j_;WF`  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 m.2=,,r<Fq  
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。 RI#o9d"x}  
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。 ~5sH`w~vQ  
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。 ZAa:f:[#f  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct wwVg'V;  
{&d )O  
template < typename T > $KMxq=  
struct result_1 ~;P>}|6Y  
  { %% A==_b  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; u[~= a 5:4  
} ; 9 Z79  
~ w,hJ `  
那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为: fNaboNj[  
b5.L== >  
template < typename T > MMS#Ci=Lj  
struct   ref cL yed3uU  
  { `(Ij@8 4  
typedef T & reference; 6*tbil_G+  
} ; nMU[S +  
template < typename T > Z|IFT1K  
struct   ref < T &> A ^U`c'$  
  { -P[bA0N,  
typedef T & reference; 6Z7J<0  
} ; ; 6*Ag#Z  
$3D#U^7i  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: #,PB(  
> J>|+W  
template < typename T > #;~dA  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const tDwj~{a~  
  { 8@J5tFJ&%  
  return l(t) = r(t); '1te(+;e@  
} tFKR~?Gc  
可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。 ygS vYMC  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 @!:_r5R~N  
StWF66u34&  
有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么 Hg%8Q@  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: Y~+`F5xX<  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 oq3{q  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 t ?404  
最后的布局是: [V_?`M  
                Add -y5Z c?e  
              /   \ I!uGI  
            Divide   5 1l`$.k  
            /   \ ^tY$pPA  
          _1     3 2*1FW v  
似乎一切都解决了?不。 :x<'>)6  
你可以想象一下一个完整的Lambda库,它必然能够重载C++几乎所有的操作符。假设其重载了10个操作符,那么至少会有10个代表这些操作符的functor类。大体上来讲,每一种操作符所对应的functor都应当能够由链式操作产生别的任意一种操作符所对应的functor。(例如:*_1 = 2既是由operator*的functor产生operator=的functor)。可想而知这样一共能产生10*10=100种产生方式。这是对编码的一个大挑战。 0 w#[?.  
如何简化这个问题呢?我们不妨假定,任意一种操作符的functor,都能够产生任意一种操作符的functor,这样,每一种操作符的functor都拥有一样的产生方案。如果某种转换确实是不合法的(例如:A/B=C无论如何也不可能合法),那么在试图产生新functor的时候会出现编译错误。幸好C++的模版是如果不使用就不编译的,因此这种编译错误不会干扰到正常的使用,这正是我们所要的。 A/4HR]  
OK,我们的方法呼之欲出了。既然所有的functor都具有一样的产生方案,那么不如大家都不要实现,等到最后统一的在所有的functor里面加上这么一系列的产生代码吧。例如,如果要添加从某functor XXX到operator=的functor的产生代码: [# '38  
B "z`X!\  
template < typename Right > g, %xGQ4+  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const <Y9xHn&  
Right & rt) const +s'qcC  
  { 01nbR+e  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); 5z>kz/uxW  
} 8,,$C7"EP  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 V~uH)IMkh7  
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。 x{X(Y]*1S  
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。 .kO;9z\B  
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。 p(F}[bP  
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。 <?UIux  
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? %`P6a38j  
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: bJo)rM :m  
ZgcJxWC<  
template < class Action > ]S6`",+)<f  
class picker : public Action -];/*nl  
  { V^P]QQ\ )  
public : GIt~"X  
picker( const Action & act) : Action(act) {} `N_elf://n  
  // all the operator overloaded t} zffe-  
} ; D~~&e<v'1  
s:y~vd(Vi  
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。 v>FsP$p4yE  
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: UJXRL   
=rA"|=  
template < typename Right > @O/Jy2>3H  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const 6q[|U_3I@  
  { B&~#.<23:  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); 8,Jjv*  
} gBzg'Z  
/STFXR1@.u  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > h01 HX  
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。 N02X*NC  
'~HCYE:5  
template < typename T >   struct picker_maker #V[j Q Vl  
  { @l)HX'z0d  
typedef picker < constant_t < T >   > result; qB57w:J  
} ; eSNwAExm  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > mRe BS  
  { G_GV  
typedef picker < T > result; <l/QS3M  
} ; /gkHV3}fu  
LUGyc( h  
下面总的结构就有了: F)ak5  
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。 Y}<w)b1e|  
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。 J*Dt\[X  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 Hc`)Q vFRW  
至此链式操作完美实现。 'R&Y pR  
fqoI(/RWP  
lSGtbSyDI  
七. 问题3 snPM&  
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。 .lclW0*  
X$aN:!1  
template < typename T1, typename T2 > Wpgp YcPS  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const O$F<x,  
  { ;VhilWaF-  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); =L,s6J8_'  
} {+`'ZU6C  
$A GW8"  
很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2: &I8Q'  
Lp!4X1/|\  
template < typename T1, typename T2 > :c4iXK0_^?  
struct result_2  F#0y0|  
  { Ri[ v(Zf  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; Mnj\t3:  
} ; ]i$ <<u  
#b u]@/  
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? 0\qLuF[)  
这个差事就留给了holder自己。 YkOl@l$D  
    R,+Pcn$ws  
qDG{hvl[1r  
template < int Order > |p4D!M+$7  
class holder; z|KQiLza  
template <> ~>&Jks_Q  
class holder < 1 > 54X=58Q  
  { 2O|jVGap5x  
public : p"%K(NL  
template < typename T > j ^Tb=  
  struct result_1 Ly\  `  
  { Fe r&X  
  typedef T & result; }u3Q*oAGl  
} ; !?AgAsSmc  
template < typename T1, typename T2 > ,,FO6+4f  
  struct result_2 H0!LiazA>  
  { UF_?T.Rl^  
  typedef T1 & result; DGc5Lol~  
} ; $,b1`*  
template < typename T > Rcn6puZt  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const JWh5gOXd  
  { 0A,u!"4[  
  return (T & )r; pB;U*lt  
} (h8RthQt  
template < typename T1, typename T2 > @IXvp3r  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const ;7:_:o[.  
  { j7(S=  
  return (T1 & )r1; l:@`.'-=  
} &c AFKYt  
} ; @K=:f  
KUV(vAY,  
template <> 5bj9S  
class holder < 2 > |8{c|Qz  
  { oCxh[U@*D  
public : p2=+cS"HC  
template < typename T > S5+W<Qs  
  struct result_1 c,yjsxETW  
  { v1R  t$[  
  typedef T & result; FjU -t/  
} ;  Qi;62M  
template < typename T1, typename T2 > -d*zgP  
  struct result_2 V* I2  
  { WSsX*L  
  typedef T2 & result; )c<X.4  
} ; v =]!Po&Q-  
template < typename T > "9v4'"  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const z+5%.^Re  
  { +a'["Gjq;  
  return (T & )r; FoX,({*Ko~  
} xbNL <3"a  
template < typename T1, typename T2 > '}, 8x?  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const (:|rCZC  
  { khb/"VYd  
  return (T2 & )r2; (7*((  
} eJy}W /  
} ; QFg{.F?3q>  
dr gCr:Gf  
Fzk%eHG=  
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> >。 nrM_ay  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: .jv#<"DW  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: 9YvK<i&I  
M `49ydh&  
return l(i, j) = r(i, j); >|rU*+I`  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) 7m.>2U   
G0lg5iA<fC  
  return ( int & )i; mIW/x/I  
  return ( int & )j; aXgngw q  
最后执行i = j;  _W  
可见,参数被正确的选择了。 ') K'Ea  
D$fWeG{f  
B'hN3.  
Zo#c[9IaC  
D zdKBJT+  
八. 中期总结 ld[BiP`B2V  
目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事: hiw>Q7W  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 B4eV$~<  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 S#b)RpY  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor XaH;  
YM&i  
t[p/65L>8  
ddwokXx (  
|e91KmiqJ  
|F49<7XB[~  
九. 简化 l9naqb:iP  
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。 >rY^Un{Z  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 |w.h97fj  
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: n um2HtU&%  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 qHu\3@px  
  +-*/&|^等 fF^A9{{BS  
2. 返回引用。 :KI0j%>2y  
  =,各种复合赋值等 4ah5}9{g  
3. 返回固定类型。 ^!Tq(t5V  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) GI%9Tif  
4. 原样返回。 ^+}~"nvD  
  operator, %&!B2z}  
5. 返回解引用的类型。 +@dgHDJ  
  operator*(单目) km29]V=}  
6. 返回地址。 CcZM0  
  operator&(单目) 7 b 8pWM  
7. 下表访问返回类型。 co*XW  
  operator[] W)Mc$`nX  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 i2!0bY  
  operator<<和operator>> .RPh#FI6J  
A5~OHmeK  
OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。 {j%7/T{  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: %$F_oO7"  
 #zg"E<  
template < typename Left > S"%W^)mZ  
struct value_return OE2r2ad  
  { v[~Q   
template < typename T > ,f$ftn\~j/  
  struct result_1 5UvqE_  
  { Ph17(APt,Q  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; :z2G a  
} ; c3J12+~;  
1SG^X-(GM/  
template < typename T1, typename T2 > \vgM`32<  
  struct result_2 R_Uy.0=4  
  { MI>_wG5P@  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; !Aw.)<teW  
} ; SA{5A 1  
} ; vOU9[n N[  
}r|$\ms  
|)%;B%  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait U4h5K}j4  
z)%]# QO  
下面我们来剥离functor中的operator() "ed A  
首先operator里面的代码全是下面的形式: t>eeOWk3  
uYXkD#{  
return l(t) op r(t) 98lz2d/Fcq  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) <P#:dS%r  
return op l(t) ZC3;QKw>  
return op l(t1, t2) mJ+mTA5bW  
return l(t) op @j=rS S  
return l(t1, t2) op j>#ywh*A  
return l(t)[r(t)] vAfYONU  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] z|O3pQn~  
0}WDB_L  
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: >`I%^+ z  
单目: return f(l(t), r(t)); z~#d@c\  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); f s2}a  
双目: return f(l(t)); \2M{R  
return f(l(t1, t2)); ?s[!JeUA  
下面就是f的实现,以operator/为例 t]8nRZ1  
wLy:S.r  
struct meta_divide .-GC,&RO  
  { N[kl3h%q  
template < typename T1, typename T2 > lFa?l\jLXZ  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) afd.v$63  
  { lA n^)EL  
  return t1 / t2; +<fT\Oq#  
} 15R:m:T  
} ; r:H.VAD  
%XH%.Ps/  
这个工作可以让宏来做: 9(hI%idq  
i&0Zli  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ fHXz{,?/w  
template < typename T1, typename T2 > \ 9b)'vr*Hy7  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; CgKFI  
以后可以直接用 fr8hT(,s)  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) ;n.SRy6  
来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数 aEdc8i ?  
(ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。) eOJ_L]y-  
K[i&!Z&  
QG5)mIJ  
下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体 3]67U}`  
X)S4vqf}  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > :b<<  
class unary_op : public Rettype 6o~g3{Ow  
  { lQG;WVqW  
    Left l; W/u_<\  
public : r=<1*u  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} Za7!n{? 0  
0w?G&jjNtM  
template < typename T > zUz j F  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const EO G&Xa  
      { II{"6YI>  
      return FuncType::execute(l(t)); HA3d9`  
    } z;PF% F  
G>S3?jGk  
    template < typename T1, typename T2 > 5k`Df/  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 5.F/>?<  
      { M+Eg{^ q`  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); ""x>-j4  
    } O.$OLK;v  
} ; <4jqF 4 W  
b^WF R   
Q =4~u z|  
同样还可以申明一个binary_op D[<~^R;*  
lh*!f$2 ~  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > ]TSzT"_r~~  
class binary_op : public Rettype )X 'ln  
  { yrFl,/8&G  
    Left l; x1`zD*{  
Right r; M6"a w6  
public : d%Nx/DS)  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} j&"GE':Y  
s1 (UOd7}  
template < typename T > $im6v  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const Z2&7HTz  
      { RwDXOdgu  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); KKM!($A  
    } W>J1JaO  
Zxn>]Z_  
    template < typename T1, typename T2 > z9ZS& =>  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ew*;mQd  
      { Fz^5cxmw  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); 8QN/D\uq  
    } =[IKwmCX  
} ; YbP}d&L  
*M+CA_I(  
RgLkAHA  
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 t[X,m]SX  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 884-\M"h  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) '2v$xOh!y  
那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。 -ei+r#  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! K#a_7/!v/  
如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。 89a`WV@}  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 48[b1#q]  
这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan) e4Xo(EY &  
下面是修改过的unary_op MFs W  
<*5`TE0J  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > 7hfa?Mcz  
class unary_op `bcCj~j  
  { ~0Xx]  
Left l; -ZBSkyMGy  
  <(B: "wI  
public : `(pe#Xxn  
o&Sv2"2  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} s]i<D9h  
J3AS"+]  
template < typename T > =pn(56  
  struct result_1 Wj\< )cH]  
  { l5,}yTUta  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; z|sR `]K  
} ; gclw>((5  
X1\ao[t<;c  
template < typename T1, typename T2 > BV6 U -  
  struct result_2 M;1B}x@  
  { +@#k<.yqn  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; :y(HOUB  
} ; & *!) d"  
iM{UB=C  
template < typename T1, typename T2 > j!hdi-aTU  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const  hPgDK.R'  
  {  \%/zf  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); 1JO@G3,  
} n%}Vd `c  
-H AUKY@;5  
template < typename T > xgv&M:%D-  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const Kgu#M i~  
  { iXFN|ml  
  return OpClass::execute(lt(t)); !Zma\Ip  
} ">NPp\t>/Z  
l?swW+ x\  
} ; WbDD9ZS  
</7_T<He.  
LwS>jNJx  
该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug Pg/$ N5->  
好啦,现在才真正完美了。 %<Te&6NU'  
现在在picker里面就可以这么添加了: F~${L+^  
$09PZBF,i  
template < typename Right > O^yD b  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const 3QO*1P@q  
  { 5Bog\mS  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); g$$j:U*-  
} + c"$-Jr  
有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。 VN!+r7w'  
4Hcds9y9  
[_,Gk]F=  
p:9^46N @  
v05B7^1@_  
十. bind A~7q=-  
既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。 VUE6M\&z>  
先来分析一下一段例子 8{ iFxTz  
N J_#;t#j  
0?d}Oj  
int foo( int x, int y) { return x - y;} qD/X%`>Q  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 It8m]FN  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 4x%R4tk  
可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。 #X?#v7i",D  
我们来写个简单的。 i4 Vv6Sx1  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: ;]+p>p-#  
对于函数对象类的版本: *)4 `"D  
zP$Ef7bB  
template < typename Func > x%\m/_5w%  
struct functor_trait ?}g#Mc  
  { f-b#F2I  
typedef typename Func::result_type result_type; 'HdOW[3o  
} ; FaUc"J  
对于无参数函数的版本: ]fgYO+  
540,A,>:tb  
template < typename Ret > 7 ,![oY[  
struct functor_trait < Ret ( * )() > wmf#3"n  
  { +S3r]D3v/  
typedef Ret result_type; Wk"\aoX"E  
} ; V;}6C&aP.  
对于单参数函数的版本: qIIl,!&}A  
NtnKS@Ht  
template < typename Ret, typename V1 > V%c1+h<  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > O%n=n3  
  { 9:l@8^_o  
typedef Ret result_type; O] nZr  
} ; (i*;V0  
对于双参数函数的版本: "uthFE  
8a SH0dX  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > LBkAi(0rd  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > *`HE$k!  
  { s{]2~Z^2od  
typedef Ret result_type; %bs~%6)  
} ; GG@&jcp7  
等等。。。 %+y92'GqG/  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy D`G ;kp  
qU) pBA  
template < typename Func > %O<  qw  
struct func_return zU7/P|Dw+  
  { 07?|"c.  
template < typename T > k^ZcgHHgb  
  struct result_1 q["T6  
  { ?l3PDorR  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; w53+k\.  
} ; l{7q(  
_Zq2 <:  
template < typename T1, typename T2 > t*&O*T+fgy  
  struct result_2 ]qLro<  
  { j(;o   
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; \2K_"5  
} ; B-<H8[GkG1  
} ; ,/qS1W(  
ezC2E/#  
.-6B6IEI_"  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 "[*W=6m0  
8u401ddg  
template < typename Func, typename aPicker > UqP %S$9  
class binder_1 d4h, +OU  
  { -<'&"-  
Func fn; /kAu&}  
aPicker pk; A7;|~??  
public : %Tn0r|K  
:d7tzYT ^  
template < typename T > 8mCL3F  
  struct result_1 p&:(D=pIu  
  { K'`N(WiL  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; &s|&cT  
} ; %U.aRSf/  
\s.c.c*eh;  
template < typename T1, typename T2 > /uc*V6Xd (  
  struct result_2 9K>$  
  { LV:`si K  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; QT5,_+ho  
} ; 0<{+M`G/  
W6&s_ (  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} l>i<J1  
KT)A{i  
template < typename T > 8TK&i,  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const Ax=k0%M[&  
  { RtrESwtR  
  return fn(pk(t)); g|W|>`>  
} (W<n<sl:-  
template < typename T1, typename T2 > piRP2Lbm*  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const PXZ ZPW/  
  { 'g8~uP  
  return fn(pk(t1, t2)); [jD.l;jF  
} 7 I/  
} ; a'LM6A8~x  
.[v4'ww^  
'V reO52  
一目了然不是么? Rw$>()}H8  
最后实现bind %)7HBj(*J  
NR8YVO)5$  
5I!EsW$sY  
template < typename Func, typename aPicker > PYldqY   
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) `ySmzp  
  { Fm@G@W7,m  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); sv<U$M~)X  
} "#T3l^@  
WXqrx*?*+  
2个以上参数的bind可以同理实现。 S7cxEOfAu  
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。 ;><9R@0  
FFH9 $>A  
十一. phoenix $a|DR  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: Sri,sZv  
'Ldlo+*|5  
for_each(v.begin(), v.end(), #P,mZ}G\  
( 4}:a"1P"  
do_ _ri1RK,  
[ p)d0ZAs  
  cout << _1 <<   " , " q' };.tv  
] p&w XRI  
.while_( -- _1), |];s[^$#  
cout << var( " \n " ) RW!D! ~  
) xU/Eu;m  
);  Py$*c  
2| u'J  
是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧: eWvL(2`Tx  
首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor 30 Vv Zb  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 }-H<wQ&x  
那么我们就照着这个思路来实现吧: H R$\jJ  
)Yvf9dl  
K'[H`x^  
template < typename Cond, typename Actor > | fAt[e_E  
class do_while 7<V(lX.{  
  { ^7C?yC  
Cond cd; 0Zkb}F2-  
Actor act; >&h#t7<  
public : cDMA#gp  
template < typename T > (,eH*/~/  
  struct result_1 wrq0fHwM  
  { yyJ4r}TE  
  typedef int result_type; GH2D5HVN  
} ; '`^<*;w  
T69'ta32V  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} s$e0;C!D  
nfck3h  
template < typename T > |V{'W-` |[  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const \;x+KD  
  { V2kNJwwk  
  do O#Ab1FQn  
    { 9,y*kC  
  act(t); 4J*%$Vxv  
  } uUb[Dqn  
  while (cd(t)); {,p<!Jq~G  
  return   0 ; b`E'MX_ m  
} C,:3z  
} ; ('!90  
DzX5_ kA  
ZK4/o  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). >(EMZ5  
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。 pulE6T7 x  
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。 hH8:7i  
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。 ;cIs$  
下面就是产生这个functor的类: C#X|U2$  
k0.|%0?K  
-#= v~vE  
template < typename Actor > 4' bup h1(  
class do_while_actor aB~?Y+m  
  { ?cf9q@eAH  
Actor act; RVtb0FL  
public : c*ac9Y'o  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} =xFw4 D9  
GQO}E@W6C  
template < typename Cond > +4EQ9-  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; S !cc%  
} ; #WlIH7J8Tc  
)xIk#>)  
-4{sr| lm  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 WjtmV2b<7  
最后,是那个do_ w$4fS  
$5T3JOFz  
PX}YDC zP$  
class do_while_invoker  U=MFNp+  
  { B/g.bh~)q  
public : }-9  
template < typename Actor > yZ=wT,Y  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const @#$5_uU8\(  
  { }8Tr M0q8  
  return do_while_actor < Actor > (act); TyVn5XHl^  
} 0q(}nv  
} do_; JlJy3L8L  
E$dPu  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? :hB/|H*=  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 LO0<=4iN(  
最后来说说怎么处理break和continue `Et)@{iP  
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。 O` R@6KG  
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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