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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda >-./kI "  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 X0r#,u  
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, i+ &lMgh  
f'?6D+Yw~  
q0KXuMK  
DoPF/m}  
  class filler %imBGh  
  { (Q p] 0  
public : 4`'BaUU(  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} !kk %;XSZ  
} ; NcY0pAR*  
^zluO   
,+5VeRyrV  
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: (P52KD[A[  
@W5hrei  
V/wc[p ~  
"GC]E8&>H  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); OTjryJ^  
# *aGzF  
V;+$/>J`vB  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 QT&Ws+@ s{  
y2hFUq  
vgbjvyfN  
z o))x(  
二. 战前分析 Dqcu$ V]  
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。 GbrPtu2{@V  
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 lp%.n= '\  
\f Fy$  
`m0Uj9)#  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); 4a50w:Jy]  
  /* --------------------------------------------- */ WHj4#v(  
vector < int *> vp( 10 ); ;7=J U^@D@  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); byxehJ6[V  
/* --------------------------------------------- */ 'pls]I]  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); i}{Q\#=#  
/* --------------------------------------------- */ ]?^xc[  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); =4\~M"[p  
  /* --------------------------------------------- */ nXaX=  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); d"`>&8*  
/* --------------------------------------------- */ jO N}&/  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); eeTaF!W  
nZ+5@( *  
-oT+;2\2  
@X><lz  
看了之后,我们可以思考一些问题:  KGwL09)  
1._1, _2是什么? NcMq>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。 MxA'T(Ay  
2._1 = 1是在做什么? UNLNY,P/!)  
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。 *H<g9<Dn  
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。 6i=wAkn_J  
t>u9NZt G  
U$J_:~  
三. 动工 ewPdhCK  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: . pEeR  
]=VI"v<X  
/ H/Ne )r  
k3h53QTmC  
template < typename T > q x }fn/:  
class assignment h#;K9#x6  
  { <Y'YpH`l  
T value; 5kZ yiC*  
public : fx"+ZR  
assignment( const T & v) : value(v) {} Nmq5Tv  
template < typename T2 > R*#Q=_  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } P Y<V  
} ; t[ocp;Q  
? NK} q\$  
< l ^ Z;.  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 Zpd>' ${4  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment #$)rwm.jW?  
CrQ& -!Eh  
~m&oa@*=y  
zX Pj7K*  
  class holder [cs8/Q8+  
  { 3goJ(XI  
public : <xNM@!'\h  
template < typename T > 5-po>1g'  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const OyZ>R~c'B  
  { R7b*(33  
  return assignment < T > (t); DYl{{L8@  
} +38P$Koz{r  
} ; WF0>R^SpZ  
}TLC b/+  
l'f!za0  
由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上: mmK_xu~f28  
q0<`XDD`  
  static holder _1; rnaDo\5  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 pU/.|Sh  
:M`BVZ1t  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); oI/ThM`=q  
而不用手动写一个函数对象。 F9hWB17u  
go5!zSs  
g"f^YEQ_  
t9{EO#o' k  
四. 问题分析 e /Y+S;a  
虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。 @SXgaWr  
1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。 5E=Odep`  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 |XZf:}q5:  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 \}W.RQ^3  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 [X]o`  
v$Z1Lh  
五. 问题1:一致性 LOzKpvGl  
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?| 1)ne-e  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 ,Fiiw  
2Mp;/b!  
struct holder IgJC>;]u  
  { 6 [E"  
  // @RW%EXKt  
  template < typename T > SF7 Scd  
T &   operator ()( const T & r) const Nx'j+>bz>y  
  { `!N?#N:b)  
  return (T & )r; 471}'3  
} |n8^Xsx4w  
} ; L zC~>Uj  
uyIA]OtyN  
这样的话assignment也必须相应改动: V-0Y~T  
<D}k@M Z  
template < typename Left, typename Right > AaVlNjB  
class assignment 'z/hj>B<  
  { \)*qW[C$a  
Left l; x`&W[AA4  
Right r; _45"Z}Zx  
public : p P&~S<[  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} mDUS9>  
template < typename T2 > ,*US) &x  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } SbY i|V,H  
} ; =UN:IzT  
G].Z| Z9  
同时,holder的operator=也需要改动: sXA=KD8  
zuw6YY8kQ  
template < typename T > &CgD smJo#  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const vHmn)d1pl  
  { q=U=Y n  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); `fXcW)  
} &I8ZVtg  
nM#\4Q[}Jh  
好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。 n7vi@^lf(  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 :v`o="  
r.[kD"l  
return l(rhs) = r; MeC@+@C  
在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。 HXX"B,N  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: H`sV\'`!}  
JXrMtSp\  
template < typename Tp > =x> KA*O1  
class constant_t 70@:!HI]  
  { hz!.|U@,{<  
  const Tp t; t+t&eg  
public : 1QThAFN  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} @L0.Z1 ).  
template < typename T > 5K0Isuu>>  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const {.v+ iSM  
  { h8Gp>b  
  return t; TeHR,GB  
} ;-59#S&?tB  
} ; `J;_!~:  
iVE+c"c!2&  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 u7K0m! jW  
下面就可以修改holder的operator=了 EG,RlmcPp  
tlE+G@|^  
template < typename T > (c;$^xZK  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const -70Ut 4B  
  { xGjEEBL  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); |X>:"?4t  
} z' @F@k6  
E8/P D  
同时也要修改assignment的operator() <Fi/!  
Y:O%xtGi  
template < typename T2 > BQsy)H`4E  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } b1-JnEc  
现在代码看起来就很一致了。 *x$\5;A  
ws@;2?%A  
六. 问题2:链式操作 koFY7;_<?  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 f5AK@]4G  
其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。 e(cctC|l  
事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。 Lf3:' n  
比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。 ~Os~pTo  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct Wcbb3N$+  
1N2s[ \q$  
template < typename T > 99vm7"5hQ  
struct result_1 {/N4/gu  
  { 7cH[}v`pn  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; B+ +:7!  
} ; A#*0mJ8IK  
.7" f~%&oP  
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: S Bs_rhe  
WI ' ;e4  
template < typename T > `8EHhN;  
struct   ref KnKV+:"  
  { - 3kg,=HU;  
typedef T & reference; K[O'@v  
} ; !>+YEZ"  
template < typename T > jU/0a=h9  
struct   ref < T &> >zVj+  
  { |\J8:b> }  
typedef T & reference; Qn_*(CSp  
} ; $3k5hDA0e  
'Tj9btM*cL  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: &Nl:  
Srg `Tt]  
template < typename T > %&0_0BU  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const ND77(I$3s  
  { C[z5& x2  
  return l(t) = r(t); L'M'I0"/  
} 1*,f  
可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。 l*rli[No  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 r$<[`L+6  
8wMu^3r  
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 _Gv n1"l  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: bd_&=VLTC  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 >fNRwmi  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 LR|LP)I  
最后的布局是: gZ8n[zxf6  
                Add 8bd&XieE  
              /   \ W6:ei.d+NS  
            Divide   5 B@U;[cO&  
            /   \ )*Xd  
          _1     3 ckG`^<  
似乎一切都解决了?不。 =^#^Mq)  
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。 )%FRBO]  
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。 c0h:Vqk-  
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: D',[M)  
;n0VF77>O  
template < typename Right > d[eN#<  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const MZ]#9/  
Right & rt) const w_4/::K*  
  { OFH!z{*  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); ?( rJ  
} p}I ,!~}  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 KElzYZl8  
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。 M*6}#ST  
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。 \qk+cK;+  
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。 F-0|&0  
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。 zI1-l9 o  
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? ksb.]P d.  
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: xd }g1c  
&ZmWR  
template < class Action > C 0@tMB7  
class picker : public Action R{N9'2l:  
  { yCC.j%@  
public : H & L  
picker( const Action & act) : Action(act) {} +OM`c7M:  
  // all the operator overloaded A|Z'\D0  
} ; u^5X@ .  
>Z-f</v03  
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。 vQK*:IRKK  
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: =\uQGH  
GBMCw  
template < typename Right > =XbOY[  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const k(As^'>  
  { {tqLH2cO  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); n\CQ-*;l  
} L&*/ s&>b  
B{`4"uEb$G  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > AiMD"7 )c  
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。 e(t,~(  
O:K={#Xj  
template < typename T >   struct picker_maker pyvZ[R 9  
  { <]9%Pm#X  
typedef picker < constant_t < T >   > result; X0IXj%\N  
} ; $mS] K!\  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > 5 *w a  
  { ah1DuTT/G  
typedef picker < T > result; 7J:zIC$u>  
} ; ?uiQ'}   
DH@})TN*O  
下面总的结构就有了: #:C?:RMS  
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。 }\p>h  
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。 7x,c)QES`  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 !sbKJ+V7  
至此链式操作完美实现。 o'9K8q\1  
Q2 tM~  
7hQf T76h  
七. 问题3 aqa%B  
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。 ]yzqBbV  
m@qM|%(0x  
template < typename T1, typename T2 > BPFd'- O)  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const g\Gx oR  
  { [8T  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); /~k)#44  
} ! y1]S .;  
AYB =iLa  
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: *)PCPYB^  
IB!^dhD!Q  
template < typename T1, typename T2 > Mo4#UV  
struct result_2 st8=1}:&\  
  { ZjlFr(  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result;  pt`^4}  
} ; < C{-ph  
;H%&Jht  
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? v^Vr^!3  
这个差事就留给了holder自己。 d@ +}_R"c  
    pP1|/f5n`  
P|rsq|',  
template < int Order > QFg,pTj  
class holder; 1pT v6  
template <> 1KH]l336D"  
class holder < 1 > I|RMxx y;  
  { ,&wTUS\  
public : &}TfJ=gj  
template < typename T > w&A &BE^O/  
  struct result_1 3' HtT   
  { cBgdBPDa  
  typedef T & result; OokBi 02b  
} ; FQV]/  
template < typename T1, typename T2 > Iyo ey  
  struct result_2 {l/]+8G^  
  { 5&&6e`  
  typedef T1 & result; @,b:s+]rp  
} ; ?DN4j!/$  
template < typename T > XIv{jzgF  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const Fv[. %tW  
  { |FF"vRi8a7  
  return (T & )r; =cy;{2S'p  
} iQrTEp  
template < typename T1, typename T2 > 1QfOD-lv  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const ZBDEE+8e  
  { SC'F,!  
  return (T1 & )r1; Ol;}+?[Q  
} nm[ yp3B  
} ; &9Vm3X  
wm3fd 7T  
template <> ?[[K6v}q{  
class holder < 2 > %h "+J  
  { FZ!KZ!p  
public : 2r+@s g  
template < typename T > T>"GH M  
  struct result_1 5W0'r'{  
  { >[4;K&$B  
  typedef T & result; G4!$48  
} ; ?0Xt|  
template < typename T1, typename T2 > o=!3=2@dh  
  struct result_2 GN36:>VWb  
  { s+"[S%  
  typedef T2 & result; C*e) UPK`  
} ; /~*U'.V  
template < typename T > (wLzkV/6  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const 0Pw?@uV  
  { {<%zcNKl^L  
  return (T & )r; 99 /fI  
} jz(}P8  
template < typename T1, typename T2 > Cc^`M9dP  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const P<yd  
  { }TD$ !  
  return (T2 & )r2; tn};[r  
} CI$pPY<u1  
} ; Av[L,4A  
&A>Hq/Y  
vhiP8DQ  
新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。 f;M7y:A8q,  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: 44_7gOZ  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: z OkUR9  
,W"Q)cL  
return l(i, j) = r(i, j); >AIkkQT  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) @4dB$QF`&  
rQgRD)_%w  
  return ( int & )i; Zn&S7a>7  
  return ( int & )j; mf]1mG})  
最后执行i = j; |KFRC)g  
可见,参数被正确的选择了。 fnV^&`BB  
}WXO[ +l  
IKSe X  
qD:3;85  
$r})j~c  
八. 中期总结 {2?o:  
目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事: w]Z*"B&h  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 n |5+HE4@  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 !uoU 8Ki9  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor 8+m;zvDSU  
+:@HJXwK  
a& b75.-  
1?s]nU  
D> wq4u  
Cw"Y=`  
九. 简化 8/cD7O  
很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。 NU>={9!  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 _ S%3?Q  
首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种: m":lKXpQ  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 F8{"Rk}  
  +-*/&|^等 ./nq*4=  
2. 返回引用。 WO{V,<;  
  =,各种复合赋值等 Cisv**9  
3. 返回固定类型。 <RzGxhT  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) `BA wef  
4. 原样返回。 63R?=u@  
  operator, yxq+<A4,a  
5. 返回解引用的类型。 &c<0g`x  
  operator*(单目) c zTr_>  
6. 返回地址。 oGz-lO{lt  
  operator&(单目) [:Kl0m7  
7. 下表访问返回类型。 gaeMcL_^a  
  operator[] ,n&@O,XGy  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 Z6@W)QX  
  operator<<和operator>> Qu4Bd|`(k  
os/_ObPiX  
OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。 yu8xTh$:  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: Nm;(M =  
(80 Tbi~+  
template < typename Left > ^id9_RU   
struct value_return >jI( ^8?  
  { ux-puG  
template < typename T > 0< i]ph  
  struct result_1 d&mSoPf  
  { @lvvI<U  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; )*j>g38?  
} ; 1u4)  
c@p4,G  
template < typename T1, typename T2 > A UCk]  
  struct result_2 M=vRy|TL  
  { 9='a9\((mH  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; FdrH,  
} ; Z/#l~.o[  
} ; $#|iKi<Y@j  
\^=Wp'5R  
rl#[HbPM  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait "M e)'  
~M@'=Q*~  
下面我们来剥离functor中的operator() RZwjc<T  
首先operator里面的代码全是下面的形式: v]`}T/n  
r?^[o  
return l(t) op r(t) -Ucj|9+(a  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) \_H-TbU8  
return op l(t) -p|JJx?r  
return op l(t1, t2) cT8b$P5w  
return l(t) op W*D]?hXU;  
return l(t1, t2) op be ^09'  
return l(t)[r(t)] \2$-.npz  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] R~9\mi5^UH  
iF.eBL%  
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: |$$gj[+^  
单目: return f(l(t), r(t)); G=rgL'{  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); &.1F \/]k  
双目: return f(l(t)); V1aWVLltj  
return f(l(t1, t2)); )e,Rp\fY$  
下面就是f的实现,以operator/为例 +kh#Jq.  
-c%K_2`  
struct meta_divide RPb/U8  
  { 1h.Ypz u  
template < typename T1, typename T2 > YX||\  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) fpj,~+  
  { &4g]#A>@  
  return t1 / t2; desrKnY  
} :o!bz>T  
} ; ]QB<N|ps  
O\=U'6 @  
这个工作可以让宏来做: ]{tnNr>mv  
9*AH&/EXth  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ 3*N-@;[>b  
template < typename T1, typename T2 > \ XynDo^+ru  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; + ?z=,')  
以后可以直接用 Y}G9(Ci&  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) +`;YK7o  
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 ]Q?`|a+i  
(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。。。) DK!QGATh  
(}$pf6s  
b4l=Bg"  
下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体 D..dGh.MY  
fjc8@S5x9j  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > jm|x=s3}h  
class unary_op : public Rettype RnvPqNs  
  { pS1f y]  
    Left l; 03]   
public : zv1#PfO@)  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} \0K3TMl)J  
9Ai e$=  
template < typename T > pZpAb+  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const >";I3S-t  
      { \ O*8%  
      return FuncType::execute(l(t)); hKZ<PwBi  
    } h($XR+!#  
K?M{=$N  
    template < typename T1, typename T2 > aFCma2  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const xJ2DkZ  
      {  j-H2h  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); k&|#(1CFY  
    } $#b@b[h<w  
} ; 7W)*IJ  
T#HW{3  
1MntTIT  
同样还可以申明一个binary_op EWcqMD]4u  
)SX2%&N  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > .(RX;.lw  
class binary_op : public Rettype s{"}!y=]  
  { LSX;|#AI  
    Left l; ws^ 7J/8  
Right r; il=:T\'U9  
public : XL10W ^  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} Kd<c'!  
)~u<u:N  
template < typename T > W%6Y?pf)z  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const r5k{mV+  
      { T5:p^;?g  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); T@Q,1^?i  
    } ##_`)/t,  
^]{)gk8P~2  
    template < typename T1, typename T2 > ?}mbp4+j[  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const bhqV2y*'  
      { +NM`y=@@  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); pA~eGar_J  
    } B1u.aa$  
} ; AA&5wDMV>  
KKFV+bK)  
5s /fBS  
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 -45xa$vv  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 D^!x@I~:  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) cBGR%w\t%  
那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。 8c1ma  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! t>Ot)d  
如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。 n/zTS3<  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 <,X?+hr  
这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan) 9pehQFfH  
下面是修改过的unary_op YXFUZ9a#e  
/XeCJxo8  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > FN>ns,  
class unary_op K+F]a]kld  
  { :JI&ngWK  
Left l; 5Mb5t;4b  
  an<loL W  
public : c]OK)i-{l  
Wh7}G   
unary_op( const Left & l) : l(l) {} B=,j$uH  
|s}7<A  
template < typename T > X1N*}@:/  
  struct result_1 [ELg:f3}5  
  { 1P '_EJ]M  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; Q=}U  
} ; ~d)2>A 2:  
[\|p~Qb)s  
template < typename T1, typename T2 > xBevf&tP  
  struct result_2 tAxS1<T4  
  { { d*?O  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; ~A-1x!YiU  
} ; &.4m(ZX  
:}[RDF?  
template < typename T1, typename T2 > Ic,V ,#my  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const X1J'  
  { @*s7~:VQ  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); wFHz<i!jr&  
} r'/H3  
{r.yoI4e  
template < typename T > "^3pP(8;~  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const :~gG]|F  
  { 2dpTU=K4  
  return OpClass::execute(lt(t)); g~Hmka_fD1  
} ]>%M%B  
l^"HcP6  
} ; s+jL BY  
U$+G9  
ySXQn#}-,  
该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug qL 0{w7  
好啦,现在才真正完美了。 N-Jp; D  
现在在picker里面就可以这么添加了: {WYHT6Z  
9}_ccq  
template < typename Right > }vGW lNd#g  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const 4#c-?mh_  
  { sE Rm+x<  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); VBe.&b8  
} 6_#:LFke  
有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。 `r$c53|<u  
cIJqF.k  
~$ FgiW  
-%g&O-i\  
BIM!4MHLA  
十. bind q0a8=o"|  
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。 0K *|B.O  
先来分析一下一段例子 :Q@qR((&o  
SJXA  
u}:p@j}Zv  
int foo( int x, int y) { return x - y;} dQkp &.  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 2xx  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 {|Pg]#Wi&  
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。 OlwORtWzZ  
我们来写个简单的。 2[; 4D/`*  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: &~SPDiu.t  
对于函数对象类的版本: \j$q';9p  
TcP (?v  
template < typename Func > jZ5 mpYUO  
struct functor_trait AzmISm  
  { NGYUZ\m  
typedef typename Func::result_type result_type; hj_%'kk-A  
} ; "B~ow{3  
对于无参数函数的版本: *co=<g]4KY  
^q$m>|KI  
template < typename Ret > qyx  '  
struct functor_trait < Ret ( * )() > #w *]`5 T  
  { ha%3%O8Z  
typedef Ret result_type; yl#(jb[?1  
} ; Z|h&Zd1z  
对于单参数函数的版本: v p>,}nx4  
4.^1D';(  
template < typename Ret, typename V1 > iO 9fg  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > 3ZF-n`  
  { FuKp`T-H  
typedef Ret result_type; )U~,q>H+ %  
} ; 8)1 k>=  
对于双参数函数的版本: V\ 7O)g  
\"X<\3z2  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > heAbxs  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > k70o=}  
  { BM@:=>ypQ  
typedef Ret result_type; !='?+Ysxs  
} ; v`Iw:?)%  
等等。。。 vwlPFr Ll  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy x P3v65Q1  
["N)=d|LS  
template < typename Func > ?_!} lg  
struct func_return +;H-0Q5  
  { g^V4+3v|a'  
template < typename T > k4:e0Wd  
  struct result_1 h7}D//~p  
  { +E{'A7im8=  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; ?D6?W6@  
} ; :$>Co\D  
}bW"Z2^nB  
template < typename T1, typename T2 > #i8] f{  
  struct result_2 'T8(md299  
  { H\zV/1~Y  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; xXCSaBS~  
} ; ?l6NQ;z  
} ; "M)kV5v%  
Wsz-#kc\[  
N3_rqRd^  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 OwdA6it^f  
V<ZohB?y  
template < typename Func, typename aPicker > XS L*e  
class binder_1 z NF.nS}:  
  { doIcO,Q  
Func fn; 3kTOWIX  
aPicker pk; m0: IFE($  
public : oi@hZniP?  
O}Ipg[h  
template < typename T > $jpAnZR- /  
  struct result_1 :y>$N(.8f  
  { )_m#|U?Rex  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; x&ngCB@O  
} ; kw%vO6"q(  
kM#ZpI&0%  
template < typename T1, typename T2 > 7Fg-}lJAC  
  struct result_2 o=&tT,z  
  { kp{q5J6/  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; j>OuNeo@4  
} ; 4Ou|4WjnL  
I;Sg 9`k=  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} D2060ze  
g RX`61  
template < typename T > UBgheu  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ZwC\n(_y  
  { & V*_\  
  return fn(pk(t)); ls^| j%$J  
} =b{!p|  
template < typename T1, typename T2 > lZt{L0  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const QJsud{ada  
  { g[#4`Q<.  
  return fn(pk(t1, t2)); J Uf{;nt  
} `T-lBwH  
} ; ^Hdru]A$2  
zFR=inI  
iG.qMf.  
一目了然不是么? 5Tb3Yy< .  
最后实现bind 9b8kRz[ c  
3BTXX0yx  
K F:W:8  
template < typename Func, typename aPicker > TB8a#bK4  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) |?kZfr&9q  
  { W@T_-pTCjK  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); M_ GN3  
} :epjJ1mW  
Dd=iYM m7  
2个以上参数的bind可以同理实现。 x+X^K_*  
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。 P+h p'YK1  
 .L vg $d  
十一. phoenix /.Fvl;!J;  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧:  w`77E=  
Xyf7sHQ  
for_each(v.begin(), v.end(), PGj?`y4  
( UImd* ;2TE  
do_ h/AL `$  
[ {e3XmVAI  
  cout << _1 <<   " , " Hy_}e"  
] J4xJGO  
.while_( -- _1), 60A E~  
cout << var( " \n " ) E2 5:e EXa  
) M<s Y_<z  
); .ZB/!WiF  
)Q!3p={S*  
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: 7Lv5@  
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 p{sbf;-x}  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 hlgBx~S[  
那么我们就照着这个思路来实现吧: ub#>kCL9  
Je5UVf3>2&  
E@f2hW2  
template < typename Cond, typename Actor > @ eQo  
class do_while RCS91[  
  { 'A|OVyH  
Cond cd; j.5;0b_L^  
Actor act; +Y:L4`  
public : frYPC Irj  
template < typename T > !A6l\_  
  struct result_1 N1O& fMz  
  { V&' :S{i  
  typedef int result_type; SSS)bv8m  
} ; R]-$]koQO  
f +#  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} zW@OSKq4  
d^&F%)AT  
template < typename T > Vs)%*1><  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 7Y8B \B)w  
  { {GaQV-t  
  do is3nLm(  
    { eBK s-2r  
  act(t); gAx8r-` `  
  } -*?Y4}mK  
  while (cd(t)); ^GXy:S$  
  return   0 ; $ljgFmR_  
} u#+p6%?k  
} ; I82?sQ7  
F4m Q#YlrS  
FmALmS  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). OFJ T  
代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。 3X+uJb2  
其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。 0d-w<lg9  
因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。 2u[:3K-@,  
下面就是产生这个functor的类: 62BJ;/ ]  
J,s)Fu\j@  
9`8\<a'rU  
template < typename Actor > 8F$b/Z  
class do_while_actor WC!bB  
  { s$Il;  
Actor act; /H)K_H#|;  
public : LE_1H >  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} jafq(t  
mm3goIi; Y  
template < typename Cond > Lw=.LN  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; _tfZg /+)  
} ; b$sw`Rsw  
fhu- YYJt  
(~oUd 4  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 '676\2.  
最后,是那个do_ 8Ek<J+& |I  
Na^1dn  
2,nKbE9*  
class do_while_invoker =*.Nt*;;  
  { EXDtVa Ot  
public : D4yJ:ATO&  
template < typename Actor > 0s = h*"[  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const %zHNX4  
  { @18"o"c7j  
  return do_while_actor < Actor > (act); d:0RDK-}s  
} n4%|F'ma  
} do_; BRP9j y  
%t0Fx  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? buo_H@@p{s  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 .~V0>r~my  
最后来说说怎么处理break和continue rE"`q1b#  
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。 [ADr _  
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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