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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda Sz<:WY/(x  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 p/Q< VV  
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, ,mvFeo;@f  
H)E,([   
~Q Q1ZP3  
~PQR_?1  
  class filler h lc!}{$%8  
  { c^'bf_~-W  
public : ^H2TSaJ;  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} X]2Ib'(  
} ; ,1B4FAR&  
S LeA,T  
Q?LzL(OioN  
这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决: 7VZ^J`3  
Z.Z31yF:f  
U';)]vB$  
[tSv{  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); PPrvVGP   
ewN|">WXQ  
T"3LO[j+  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 bv(+$YR  
E&z^E2  
FZ<6kk4  
ib 'l:GM  
二. 战前分析 BR?DW~7J j  
首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。 v(JjvN21  
开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码 *y|w9 r p  
2?Ryk`2i)  
5uSg]2:  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); g'T L`=O  
  /* --------------------------------------------- */ B/K=\qmm  
vector < int *> vp( 10 ); 9Z=hg[`]<  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); kSol%C  
/* --------------------------------------------- */ *P7n YjG  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); >YXb"g@.  
/* --------------------------------------------- */ P8=J0&5  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); y]obO|AH  
  /* --------------------------------------------- */ !,Gavt7f  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); `FNU- I4s  
/* --------------------------------------------- */ k5tyOk  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); oNl-! W   
N;P/$  
,K6ODtw.  
k5bv57@  
看了之后,我们可以思考一些问题: h82y9($cZ  
1._1, _2是什么? {Fyw<0 [@  
显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。 s2QgR37s>  
2._1 = 1是在做什么? \8a014  
既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。 Wt!;Y,1 s  
Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。 imwn)]LR  
kn HrMD;  
XAF]B,h=  
三. 动工 H&F2[j$T  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: xDekC~ Zq  
Bqa_l|  
'cQ`jWZQ  
Sjw wc6_c  
template < typename T > _}']h^@ Z  
class assignment :mCGY9d4L  
  { +|+fDQI  
T value; >2}*L"YC  
public : _f "I%QTL  
assignment( const T & v) : value(v) {} I 6<LKI/  
template < typename T2 > h<?I?ZR0$  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } "FGgem%9  
} ; _h=h43'3  
L7(.dO0C  
d@cyQFX  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 _3f/lG?&-  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment 1uA-!T*e>  
G+C{_o#3  
Ssa/;O2  
kaEu\@%n  
  class holder 5qqU8I  
  { z=jzr=lP  
public : j `3IizN2  
template < typename T > ?W?n l:F  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const B@\0b|  
  { q4"^G:  
  return assignment < T > (t); aG@GJ@w  
} >/@Q7V99{  
} ; ^H<VH  
A"+t[0$.  
(lit^v,9  
由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上: )F'hn+(B|G  
ahM? ;p  
  static holder _1; c- @EHv  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 yFFNzw{  
T%}x%9VO7  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); +{)V%"{u:  
而不用手动写一个函数对象。 ,(c'h:@M  
l~kxK.Ru  
u6\W"LW  
\vj xCkg{  
四. 问题分析 s\3ZE11L  
虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。 P8CIKoKCV  
1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。 <_bGV  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 =*y{y)B^g  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 !a5e{QG0  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 }_Sgor83n  
i~HS"n  
五. 问题1:一致性 4HXNu,T'  
首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?| W"xRf0\V  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 q>#P|  
g@>y`AFnr  
struct holder %-!:$ 1;  
  { a[lx&CHgI  
  // _@|_`5W  
  template < typename T > E/ku VZX  
T &   operator ()( const T & r) const j z&=8  
  { xxdxRy9/  
  return (T & )r; 1BzU-Ma  
} "rQ?2?  
} ; )[t3-'  
% =v<3  
这样的话assignment也必须相应改动: *qIns/@  
*nUa0Zg4q6  
template < typename Left, typename Right > ju"j?2+F  
class assignment \WVY@eB  
  { a9nXh6  
Left l; 4Gy3s|{  
Right r; O}Do4>02  
public : cC,gd\}M  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} yLt?XhRlp  
template < typename T2 > ]b&qC (  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } e=Kr>~q=  
} ; 'BEM:1)  
YjG:ECj}  
同时,holder的operator=也需要改动: T=cb:PD{%  
:OY7y`hRG  
template < typename T > Dw2$#d  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const n] n3/wpO  
  { Yg`z4 U'6~  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); iJu$&u  
} C1~Ro9si  
,rQPs  
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。 MWc{7,  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 GwlAEhP  
cFG%Ew@  
return l(rhs) = r; ;\+A6(GX{  
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。 0`e- ;  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: X_I.f6v{  
W&a<Q)o*I  
template < typename Tp > Hn(L0#Oqy  
class constant_t 1FC 1*7A[  
  { ((_v>{  
  const Tp t; z#| tl/aP9  
public : #1f8A5<  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} gCS%J40r  
template < typename T > F (:] lM|  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const 3gmu-t v  
  { D'Sdz\:4  
  return t; #EU x1II  
} /F @a@m|  
} ; Ucok&)7-  
KY;E.D`  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 W?auY_+P  
下面就可以修改holder的operator=了 -zL xT  
?x &"EhA>  
template < typename T > \LW '6 pQ_  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const W*|U  
  { )c<5:c  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); ;;- I<TL  
} kv3jbSKCT  
axi%5:I  
同时也要修改assignment的operator() }+f@$L  
Eq/%k $6#1  
template < typename T2 > G;pxB,4s5  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } $X;fz)u  
现在代码看起来就很一致了。 jCbxI^3A  
:j,e0#+sA  
六. 问题2:链式操作 |"a%S,I'  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 o %tvwv  
其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。 <El6?ml@  
事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。  kQm\;[R  
比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。 TXQ Y&7  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct Kth^WHL  
47XQZ-}4  
template < typename T > #r)c@?T@j  
struct result_1 fM)RO7  
  { u_U51C\rb  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; j^Z3  
} ; PDssEb7  
H\<C@OkJS}  
那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为: ve / Q6j{  
N~ XzgI  
template < typename T > nPUq+cXy]C  
struct   ref sL tsvH#  
  { SNd]c  
typedef T & reference; R:v`\  
} ; 1)M>vdrP  
template < typename T > Ye_)~,{,p  
struct   ref < T &> 5ff66CRw  
  { # 1,(I  
typedef T & reference; asI:J/%+2  
} ; 4o2 C=?@(  
&sQtS  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: ghiFI<)VY  
wLC|mByq  
template < typename T > rT ~qoA\  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const u]ZCYJ>  
  { @[S\ FjI  
  return l(t) = r(t); N*My2t_+E  
} IXf@YV  
可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。 KyAQzN9  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 ^@`dsll  
~>ACMO  
有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么 RxkcQL/Le  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: c>r0 N[  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 .)mw~3]  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 j=d@Ih*  
最后的布局是: 3&-BO%i  
                Add "Gxf[6B  
              /   \ q$s0zqV5  
            Divide   5 gKS0!U  
            /   \ lG;sDR|)(  
          _1     3 nMXSpX>!|  
似乎一切都解决了?不。 =2{^qvP  
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。 D{/GjFO  
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。 nQvv'%v0   
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: %c(':vI#  
7{X I^I:n  
template < typename Right > z@biX  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const I "9S  
Right & rt) const -`B|$ W  
  { O- &>Dc  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); pXCmyLQ  
} jQ_j#_Vle  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 dd>stp   
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。 :\48=>  
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。 !K1[o'o#  
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。 [>4Ou^=1  
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。 1< ;<?  
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? :NO'[iE  
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: dGcG7*EX  
}} l04kN_  
template < class Action > -pc*$oe  
class picker : public Action O6;7'  
  { 7WW@%4(  
public :  #IyxH$  
picker( const Action & act) : Action(act) {} K9gfS V>]  
  // all the operator overloaded #tdI;x3  
} ; Hc4]2pf  
cyG3le& +G  
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。 Qg9 N?e{z  
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: }0|,*BkI m  
5B@+$D[0?3  
template < typename Right > o|AV2FM)  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const b4s.`%U  
  { a4L8MgF&$-  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); $v+Q~\'  
} L*1C2EL/q  
`(EY/EsY  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> >  &jf:7y  
使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。 ~k4S~!(U0  
Y:/z)"u,C  
template < typename T >   struct picker_maker SV}I+O_w  
  { zN {'@B  
typedef picker < constant_t < T >   > result; gz-}nCSi  
} ; < ppg$;  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > >c?Z.of  
  { F%t`dz!L  
typedef picker < T > result; y'pAhdF  
} ; vWcU+GBZI  
TB4|dj-%  
下面总的结构就有了: `TOm.YZG  
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。 @%fNB,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。 gyJ$ Jp  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 &mKtW$K` q  
至此链式操作完美实现。 EV z>#GC  
\;}F6g  
)&<BQIv9/  
七. 问题3 o4,W!^ n2  
如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。 kf>oZ*/  
a8FC#kfq  
template < typename T1, typename T2 > 6+e@)[l.zc  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const dmW0SK   
  { )VID ;l;4  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); ne4hR]:  
} I8)x 0)Lx  
_K3?0<=4  
很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2: NSUw7hnWvz  
k/?5Fs!#  
template < typename T1, typename T2 > lphQZ{8  
struct result_2 a1_7plg  
  { \IbGNV`q  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; g>A*kY  
} ; (2Z-NVU#  
VlXUrJ9&  
显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢? fa;\4#  
这个差事就留给了holder自己。 R~iJ5@[  
    x-,+skZs  
(V)nHF*<>  
template < int Order > /\hybx'  
class holder; r*fZS$e  
template <> M3c-/7  
class holder < 1 > _$]3&P  
  { ] hGU.C"(  
public : Fx*iAH\e  
template < typename T > d:.S]OI0  
  struct result_1 x}$SB%9/  
  { Ly0^ L-~|  
  typedef T & result; *Fb]lM7D  
} ; k*d0ws#<l  
template < typename T1, typename T2 > @k>}h\w  
  struct result_2 fgK1+sW  
  { Pk!RgoWF  
  typedef T1 & result; Tz[ck 'k  
} ; [QEV6 S]  
template < typename T > F~2bCy[Z  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const ) gbns'Z<  
  { w5w,jD[  
  return (T & )r; _8Cw_  
} GuPxN}n 5  
template < typename T1, typename T2 > t<wjS|4  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const (-viP  
  { X?&(i s  
  return (T1 & )r1; U1}-]^\  
} (`\ DDJ[  
} ; }lt5!u~}  
mD<- <]SYp  
template <> ^<49NUB>  
class holder < 2 > FD:3;nUY7  
  { GX?R# cf  
public : z{Z4{&M  
template < typename T > \ :To\6\Ri  
  struct result_1 .R'<v^H  
  { ,RjE?M%  
  typedef T & result; )voJq\Y)%  
} ; S-l<+O1fy  
template < typename T1, typename T2 > q#B=PZ'NA  
  struct result_2 2wLnRP`*  
  { /.P9n9  
  typedef T2 & result; 9.u}<m  
} ; 4zyN>f|  
template < typename T > OGW,[k= 2{  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const A!B: vJ  
  { /9T.]H ~  
  return (T & )r; wV8_O)[  
} 3m%oXT  
template < typename T1, typename T2 > C+o1.#]JM  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const n-zAkKM  
  { T%74JRQ  
  return (T2 & )r2; ]!CMo+  
} O(x1Ja,&  
} ; }huj%Pnk )  
N~H!6N W  
B' }h6ZH  
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> >。 9U~fc U6  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: U )kl !  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: 8J|2b; Vf  
Nz/PAs7g6  
return l(i, j) = r(i, j); JBqL0H  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) U'~M(9uv:  
c12mT(+-  
  return ( int & )i; NxY B)`~  
  return ( int & )j; %8Eu{3  
最后执行i = j; @^P<(%p  
可见,参数被正确的选择了。 S 7pf QF  
8Of.n7{  
vH1IVF"DS  
^UU@7cSi|G  
%Q,6sH#  
八. 中期总结 3.?G,%S5.$  
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: `/ <y0H  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 Sc b'  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 xqm-m  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor /bdL.Y#V  
T.bn~Z#f  
x[u4>f  
hTfq>jIB_  
^!&6z4DP  
3CL1Z\8To  
九. 简化 XLHi  
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。 pLYLHS`*  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 |D*a"*1+A  
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: wrP3:!=  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 mVXwU](N  
  +-*/&|^等 74_':,u;]~  
2. 返回引用。 }%75 Wety  
  =,各种复合赋值等 z)%Ke~)<\@  
3. 返回固定类型。 S\76`Ot  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) u~rPqBT{d3  
4. 原样返回。 <JUumrEo  
  operator, c,>y1%V*S{  
5. 返回解引用的类型。 {L'uuG\9U  
  operator*(单目) >c`r&W.t  
6. 返回地址。 pyUzHF0  
  operator&(单目) Fs$mLa  
7. 下表访问返回类型。 *@;bWUJ  
  operator[] kz0pX- @b  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 #~}4< 18  
  operator<<和operator>> -%fc)y&$  
O0l1AX"  
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。 hy&WG&qf  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: 6;C2^J@  
N)X 3pWC8  
template < typename Left > o[I s$j  
struct value_return i/{dD"HwM  
  { xs 1V?0  
template < typename T > B_DyH C\<  
  struct result_1 h ?_@nQ!  
  { xiv8q/  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; Vp$<@Y  
} ; /np05XhEa  
.(^%M 2:6  
template < typename T1, typename T2 > vRkVPkZ6|  
  struct result_2 V~#8lu7;  
  { y$Fk0s*>  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; ]qb>O:T  
} ; ajCe&+  
} ; Z-j?N{3&  
8B?*?,n5  
%45*DT  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait %E8HLTEvl  
~@#s<a,%;  
下面我们来剥离functor中的operator() Ddh  
首先operator里面的代码全是下面的形式: XqLR2 d  
/Qu<>#[?  
return l(t) op r(t) G>edJPfQ  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) y@h v#;  
return op l(t) XE'3p6  
return op l(t1, t2) HCKocL/]h  
return l(t) op lFp:F5  
return l(t1, t2) op yxtfyf|9 '  
return l(t)[r(t)] v4qpE!W27~  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] i"0*)$ h W  
Bx/)Sl@  
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: rR4?*90vjj  
单目: return f(l(t), r(t)); DzbcLg%:W  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); hwQrmVwvP  
双目: return f(l(t)); PYwGGB-  
return f(l(t1, t2)); xyP 0haE  
下面就是f的实现,以operator/为例 ~\*wt(o  
a51}~V1  
struct meta_divide ! o?E.  
  { QYj*|p^x  
template < typename T1, typename T2 > R2==<"gq  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) y1h3Ch>Y  
  { 8%`h:fE  
  return t1 / t2; e<{waJ1  
} -k  }LW4  
} ; vjVa),2  
Rzyaicj^c  
这个工作可以让宏来做: TtrV -X>L  
E9w"?_A)  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ )8taMC:H^  
template < typename T1, typename T2 > \ V`0Y p  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; J vl-=~  
以后可以直接用 4}Y? :R  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) RT2&^9-  
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 cJ>^@pd{  
(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。。。) j*FpQiBoT  
Ax 4R$P.]u  
i)/#u+Y1P  
下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体 )afH:  
|RBL5,t^  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > p m<K6I  
class unary_op : public Rettype g2vt(Gf;  
  { M=fhRCUB  
    Left l; BwYR"  
public : l}FA&c"  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} 8/}S/$  
gF]IAZCi  
template < typename T > *CVI@:Q9  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const KfSbm?  
      { ,!^g8zO  
      return FuncType::execute(l(t)); { )4@rM  
    } _$mS=G(  
BA9;=orx  
    template < typename T1, typename T2 > /GA-1cS_(  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const J=H8^4M  
      { oMxpdG3y-  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); :U faMe5  
    } aw3rTT(  
} ; }]pOR&o  
OYOczb]  
m xy=3cUi  
同样还可以申明一个binary_op TrVQ]9;jWk  
(OG>=h8?  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > b:&= W>r  
class binary_op : public Rettype O_D;_v6Ii+  
  { c;'7o=rr  
    Left l; j[w5#]&%  
Right r; UFE~6"t(  
public : ab5i7@Ed  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} pS!N<;OWr  
CasFj9,  
template < typename T > 7D4I>N'T  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ]r1Lr{7^S  
      { L ~$&+g  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); !_:|mu'  
    } w'Jo).OW~  
8 =3$U+  
    template < typename T1, typename T2 > XOzZtt  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ={nuz-3  
      { Byns6k  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); 68!=`49r>  
    } p|=0EWo4U  
} ; M5B?`mTl  
gjy:o5{vA*  
)eWg2w]  
很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮 j,g.Eo  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 ^^(4xHN  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) v?4MndR  
那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。 -KCQ!0\F  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! Il#9t?/  
如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。 h!1CsLd[  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 Z9lfd6MU,  
这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan) @xAfD{}f!  
下面是修改过的unary_op o n?8l?iQ  
YRP$tz+ _  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > 12yX`9h>  
class unary_op .sbV<ulbc  
  { O0> ^?dsL  
Left l; -\fn\n  
  ,9ZN k@q  
public : n5 jzVv  
xr 4kBC t  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} mdIa`OZr  
)V*V  
template < typename T > KfLp cV  
  struct result_1 !4 G9`>n  
  { v"smmQZik  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; L-(.v*  
} ; j*N:Kdzvl  
fwi( qx1=}  
template < typename T1, typename T2 > p'IF2e&z  
  struct result_2 2M+'9 +k~  
  { [O(8iz v  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; )k|_ CW~  
} ; bT{iei]?  
/0qLMlL$  
template < typename T1, typename T2 > y2 ,M9  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const Kdwt^8Umh  
  { 4>W ov  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); @s;qmBX4  
} S&YC"  
JA~v:ec  
template < typename T > B @8 ]!  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const cfd7)(6  
  { NJraol  
  return OpClass::execute(lt(t)); &udlt//^%  
} 6S# e?>"+  
Q)s[ls  
} ; rt[w yz8  
!nkjp[p  
I ;Sm<P7*  
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 kKqb:  
好啦,现在才真正完美了。 &%Lps_+fJ  
现在在picker里面就可以这么添加了: &{c.JDO  
]V K%6PQ0  
template < typename Right > P[E5e+ A)  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const u 6(O;  
  { = j,Hxq  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); @Js^=G2  
} 54%@q[-  
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。 9zKrFqhNo  
IE|$mUabm  
\'gb{JO  
zFqlTUD`t  
9=J+5V^qD<  
十. bind AD=vYDR+  
既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。 0//?,'.  
先来分析一下一段例子 :d ts>  
V_T.#"C4=z  
D 1Q@4  g  
int foo( int x, int y) { return x - y;} ,33[/j  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 NM;0@ o  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 M(a lc9tn  
可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。 j[Y$)HF  
我们来写个简单的。 j<-#a^jb  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: ([r4N#lx  
对于函数对象类的版本: qBKRm0<W  
%)$^_4.g  
template < typename Func > F?wfh7q  
struct functor_trait wMB. p2  
  { *,:>EcDr  
typedef typename Func::result_type result_type; PE~umY]  
} ; #JFTD[1  
对于无参数函数的版本: Stkyz:,(  
\<}4D\qz  
template < typename Ret > avmuI^LLs  
struct functor_trait < Ret ( * )() > D+Ke)-/  
  { ' DZYN {}  
typedef Ret result_type; xpWx6  
} ; H6Mqy}4W  
对于单参数函数的版本: 5,I|beM  
3++}4%w  
template < typename Ret, typename V1 > )AxgKBW  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > :ub 4p4h*  
  { /!l$Y?  
typedef Ret result_type; ;#F/2UgHB  
} ; .$r=:k_d  
对于双参数函数的版本: 8 z) K  
qgT~yDm  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > yMU>vr  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > TSGJ2u5ie%  
  { |\?mX=a.y  
typedef Ret result_type; cjf 8N:4N0  
} ; wx a?.  
等等。。。 MM}lW-q;  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy 0Jz5i4B  
0pO{{F  
template < typename Func > {`FkiB` i  
struct func_return #H'j;=]:  
  { #DBg8  
template < typename T > emhI1 *}  
  struct result_1 Z*+0gJ<Y  
  { a'T8U1  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; BB x359  
} ; 0rt@4"~~w  
w\"~ *(M  
template < typename T1, typename T2 > k<.$7Pl3U  
  struct result_2 f<14-R=  
  { m* Zq3j  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; (=2-*((&(A  
} ; 4LEWOWF}  
} ; N~""Lc&  
p<eu0B_V  
YUzx,Y>k  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 ''bh{ .x  
N\,[(LbA&  
template < typename Func, typename aPicker > z\d{A7  
class binder_1 L701j.7"  
  { !"v[\||1  
Func fn; IhIz 7.|  
aPicker pk; k? <.yr1  
public : 'YKzs;y$  
/C[Q?  
template < typename T > Uuxx^>"h\  
  struct result_1 J!{t/_aw  
  { sf([8YUd  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; TANv)&,|9  
} ; *1H8 &  
L;7u0Yg  
template < typename T1, typename T2 > - w{`/  
  struct result_2 R ]h3a :ic  
  { `rLcJcW  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; ]9 JLu8GO  
} ; 5*O*p `Ba  
xU1_L*tu '  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} g<E[IR  
<2n5|.:>  
template < typename T > C`@gsF"<7  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const &KYPi'C9!z  
  { n5DS  
  return fn(pk(t)); 2 rFjYx8D!  
} K8=jkU  
template < typename T1, typename T2 > 'OACbYgG  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const `j1b5&N;7  
  { y}F;~H~P  
  return fn(pk(t1, t2)); th1;Ym+Ze  
} z/I\hC9i  
} ; ,M.phRJ-`  
}Q?a6(4  
K1+4W=|  
一目了然不是么? 1K UM!DUD  
最后实现bind V0<g$,W=  
3;O4o]`  
;e"dxAUe!^  
template < typename Func, typename aPicker > Tc.QzD\  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) 0H +!v  
  { Yyr qO^9m  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); k-N}tk/5  
} y;if+  
IAHQT < ]  
2个以上参数的bind可以同理实现。 Hl#?#A5  
另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。 T,oZaJ<  
*mJ\Tzc)  
十一. phoenix kz*6%Cg*~  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: P;G]qV%  
2oF1do;  
for_each(v.begin(), v.end(), Dr)jB*yK  
( .OpG2P  
do_ .6LlkM6[g  
[ Eq?U$eE  
  cout << _1 <<   " , " I/*^s  
] SHYbQF2  
.while_( -- _1), LVNA`|>  
cout << var( " \n " ) nWes,K6T  
) iYf)FPET  
); #Dea$  
q@^^jlHP  
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: !,^y!+,Qy  
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 Q!!u=}GYK  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 \ iA'^69  
那么我们就照着这个思路来实现吧: _o T+x%i  
p/qu4[Mm  
P6I<M}p  
template < typename Cond, typename Actor > (!PsK:wc  
class do_while %g~&$oZmq  
  { sU+8'&vBp  
Cond cd; 0v,fY2$c  
Actor act; zM(-f|wVI)  
public : 8OMMV,QF  
template < typename T > (;;.[4,y  
  struct result_1 zsLMROo3  
  { o-o -'0l  
  typedef int result_type;  sd"eu  
} ; gZ| !'  
UcKVL zKs  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} MH|F<$42  
!|l7b2NEz-  
template < typename T > ^`[<%.  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const (5;nA'  
  { sPMICIv|  
  do '5b0 K1$"  
    { &lgzNC9g%  
  act(t); ~Zn|(  
  } AmZW=n2^  
  while (cd(t)); }4T`)  
  return   0 ; W ' ~s  
} D59q/@  
} ; UpPl-jeT  
ZWni5uF-c  
f62rm[  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). l^^Z}3^Rk  
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。 ;.Ld6JRunw  
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。 I4|"Ztw  
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。 C23p1%#1  
下面就是产生这个functor的类: Vh1y]#w  
C}|.z  
%{7*o5`  
template < typename Actor > P3IBi_YyG1  
class do_while_actor kl[(!"p  
  { | TG6-e_  
Actor act; F!phTu  
public : >9mj/P D  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} ]imVIu   
d'&OEGb<  
template < typename Cond > jhPbh5E  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; 3d]~e  
} ; %wXj P`#  
+!W:gA  
Wx8:GBM$2  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 F3K<-JK+  
最后,是那个do_ #jzF6j%G  
-LT!LBnEkf  
8#HnV%|N  
class do_while_invoker ?PS?_+E\L  
  { Lq$ig8V:O7  
public : yMu G? x+  
template < typename Actor > (7N!Jvg9  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const i=*H|)  
  { >tPf.xI|l  
  return do_while_actor < Actor > (act); "]uPke@  
} 7M _ mR Vh  
} do_; ~-[!>1!%  
_VRxI4q  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? nW^h +   
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 '&hd^9]Lo  
最后来说说怎么处理break和continue d"IZt;s/,  
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。 Phk3Jv  
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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