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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda 6f\0YU<C&  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 9bNjC&:4/]  
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, XB50>??NE  
h<$Vry}  
,*bI0mFZ  
\3O#H  
  class filler >]&LbUW+  
  { }ytc oIuLf  
public : |9?67-  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} c03A_2%  
} ; oz(<e  
f:KKOLm  
_$9<N5F.,o  
这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决: A@?2qX^4  
;Tvy)*{  
kC!7<%(  
]O,!B''8k  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); ]$EKowi  
)^|zuYzN  
:05>~bn>pC  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 kgEGL]G>  
:eo2t>zF-<  
xzyV| (  
"e&S*8QhM  
二. 战前分析 W&A22jO.1  
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。  =SRp  
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 c#<v:b  
>dUnk)7  
2w$o;zz1  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); %F3M\)jU  
  /* --------------------------------------------- */ d?$FAy'o5  
vector < int *> vp( 10 ); }mxy6m ,  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); pa~.[cBI  
/* --------------------------------------------- */ :K#'?tH  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); 2ZNTj u7h  
/* --------------------------------------------- */ xm6=l".%z  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); ^.&2-#i  
  /* --------------------------------------------- */ m;>HUTj  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); </>;PnzE  
/* --------------------------------------------- */ HC@E&t  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); Q0Y0Zt,h  
S#/[>Cb  
po}Jwx!  
G +o)s  
看了之后,我们可以思考一些问题: y[UTuFv~Q  
1._1, _2是什么? X|{TwmHd  
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。 I8d#AVF2  
2._1 = 1是在做什么? OxqK} %=Bw  
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。 5}x^0 LY  
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。 P sij*%I4  
6Z]* ce<r  
Qr6[h!  
三. 动工 2j9Mr  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: Wsyq  
h.gj4/g  
C:\BvPoO  
ftw\oGrS  
template < typename T > 8%S5Fc #am  
class assignment dE=4tqv-r  
  { 8  ;y N  
T value; ijOUv6=-  
public : l`G .lM(  
assignment( const T & v) : value(v) {} CvW*/d q  
template < typename T2 > `rzgC \  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } 6nV]Ec~3[  
} ; ?xu5/r<  
`h*)PitRa  
S 'S|k7Lp  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 1K.i>]}>  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment |j($2.  
u )cc  
JE9SPFQx9M  
[1K\ _  
  class holder *Hx{eqC  
  { H3"90^|,@  
public : ^vPM\qP#g  
template < typename T > #q 'J`BC  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const uH7 $/  
  { Hg(%g T  
  return assignment < T > (t); .Az' THD}  
} ;L (dmx?  
} ; |giV<Sj  
= s^KZV  
b2]1Dfw  
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: FMMQO,BU  
p2s*'dab7  
  static holder _1; ~ HFDX@m*  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 / qp)n">  
u hW @ Y+  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); C\#E1\d  
而不用手动写一个函数对象。 ]w ^9qS  
 ,U':=8  
I,J*\)-%J  
faH113nc  
四. 问题分析 <d!_.f}v  
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。  d(!W  
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。 =w&JDj  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 E{+V_.tlu  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 yU'Fyul  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 ]@YBa4}w  
O%feBe  
五. 问题1:一致性 ~Iw7Xq E2  
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?| n HiE$Y  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 eaSf[!24"  
VE3,k'^v  
struct holder 2eNA#^T=  
  { :2^j/  
  // "W!Uxc  
  template < typename T > .[YM0dt  
T &   operator ()( const T & r) const cF6eMml;  
  { 6XU1w  
  return (T & )r; Qry?h*p+`  
} yKSvg5lLy  
} ; c~j")o  
#{97<sU\  
这样的话assignment也必须相应改动: ;.Dm?J0  
NJ" d`  
template < typename Left, typename Right > YMGzO  
class assignment iBlZw%zKP  
  { ig:E` Fe@  
Left l; Z*,Nt6;e  
Right r; rmVF88/;  
public : sJA` A  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} !8'mIXZ$  
template < typename T2 > x""gZzJ$L  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } LRe2wT>I  
} ; `` !BE"yN  
e}V3dC^pU  
同时,holder的operator=也需要改动: =Yd{PZ*fR  
kTJz .  
template < typename T > jV:Krk6T<  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const 0xv@l^B  
  { V)HX+D>  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); bo>4:i  
} kl(id8r  
){'Ef_/R  
好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。 i6)7)^nG  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 Q[5j5vry  
yWsJa)e3*@  
return l(rhs) = r; h?cf)L  
在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。 55aJ =T  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: u;-_%?  
?ks3K-.4  
template < typename Tp > ,\t:R1.  
class constant_t `TugtzRU  
  {  -)='htiU  
  const Tp t; }cl~Vo-mp  
public : ~3 ,>TV  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} rUg<(/c  
template < typename T > v$H=~m  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const >gQJ6q  
  { B;[ai?@c(_  
  return t; xbZx&`(  
} c,wYXnJ_t  
} ; +`y{r^xD  
A"yiXc-N~\  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 Rv-`6eyAA  
下面就可以修改holder的operator=了 osBwX.G'l  
m {dXN=  
template < typename T > G[;GP0\N  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const }8joltf  
  { lfle7;  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); Nft~UggK  
} nTG@=C#  
NVt612/'7y  
同时也要修改assignment的operator() :TPT]q d@  
! 06 !`LT  
template < typename T2 > pJnT \~o  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } bSG}I|  
现在代码看起来就很一致了。 ]npsclvJ  
g?TPRr~$9  
六. 问题2:链式操作 c >8I M  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 5o v F$qn  
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。 ()Tl\  
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。 IdHyd Y1  
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。 C[4{\3\Va  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct Lo<-;;vQ  
X-lB1uq^  
template < typename T > jyLE  
struct result_1 RWX?B  
  { PU& v{gn  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; '<$!?="  
} ; J*!_kg)>J  
@zQ.d{  
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: <~d3L4h*<  
.eNeq C  
template < typename T > .=kXO{>  
struct   ref tPQjjoh  
  { 6I<^wS9j_  
typedef T & reference; k=^~\$e  
} ; kWSei3  
template < typename T > c[E "  
struct   ref < T &> EC:u;2f!  
  { t7P[^f15[  
typedef T & reference; 7o99@K,  
} ; yPn!1=-(  
z1AYXW6F  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: @5=2+ M  
)j_Y9`R  
template < typename T > :`Z'vRj  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const iXgy/>qgT  
  { 3* v&6/K  
  return l(t) = r(t); ~MpcVI_K  
} !GAU?J;<#2  
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。  BH<jnQ  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 =O.%)|  
~d9@m#_T#~  
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 -W\1n#J  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: =>0 G  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 s(?A=JJ  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 !vY5X2?tr,  
最后的布局是: yGs:3KI  
                Add Qt~QJJN?oF  
              /   \ S9;:)  
            Divide   5 -#y^$$i0  
            /   \ PF+SHT'4}#  
          _1     3  L7rEMq  
似乎一切都解决了?不。 3 {OZdl|  
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。 ;,2;J3,pA  
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。 &UextGk7  
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: z]V%&f  
kw$*o k  
template < typename Right > vw'BKi F  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const R)Y*<Na  
Right & rt) const xC5`|JW  
  { )*m#RqLQ8  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); x9qoS)@CM  
} x3C^S~  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 }~bx==SF6!  
XXX指的是原来的functor的类型,picker_maker<T>是一个类型变换的trait,如果T是一个常量,那么他会返回constant_t<T>,否则返回T本身。 8j^3_lD  
因此如果该函数声明在assignment的内部,那么就实现了连等,如果声明在的dereference(解引用)的内部,就允许(*A = B)的行为发生。 ;XDGlv%  
最后,如何把这些函数塞到各个functor的声明里边呢?当然可以用宏,但是。。。大家都知道这样不好。 #^zUaPV 7r  
除了宏之外还可以用的方式就是继承。我们可以写一个类叫做picker,该类实现了所有的如上的产生函数。然后让所有的functor继承自它。 79y'PFSms  
且慢,也许立刻就有人跳出来说:这样的话那个XXX怎么写呢?这样不是会导致循环依赖么?这样不是会有downcast么? An2Wj  
正解,让picker做基类确实不是一个好主意。反过来,让picker继承functor却是一个不错的方法。下面是picker的声明: sI% =G3o=  
<], ~V\m  
template < class Action > Pf?zszvs  
class picker : public Action 2`V[Nb  
  { VYAz0H1-_  
public : '"4S3Fysm  
picker( const Action & act) : Action(act) {} ,>vI|p,/G*  
  // all the operator overloaded 8EC$p} S  
} ; JZom#A. dt  
t$k$ Hd';  
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。 ns}"[44C}l  
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: .0ExHcr  
 o8h1  
template < typename Right > w.9'TR  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const /t;Kn m  
  { V.H<KyaJ  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); C0#"U f  
} jv5Os-  
n1;y"`gHk  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > <}z, !w8  
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。 \NTNB9>CO  
y'21)P  
template < typename T >   struct picker_maker 2[e^mm&.   
  { Tu9[byfrI  
typedef picker < constant_t < T >   > result; QmRE<i  
} ; r!WXD9#  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > qFwJ%(IQ  
  { dxwH C\"5  
typedef picker < T > result; B 4my  
} ; $=rLs)  
r-]HmY x  
下面总的结构就有了: +:D90p$e  
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。 |d0,54!  
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。 Lr;PESV  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 .V'=z|   
至此链式操作完美实现。 C?h`i ^ >2  
Ej7>ywlW  
7]&ouT  
七. 问题3 #5a'Z+  
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。 CDRkH)~$  
#'2CST  
template < typename T1, typename T2 > VfON{ 1g  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const :Tu%0="ye  
  { oyt#CHX  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); I nCo[ 8SI  
} KfkE'_ F  
Xj+oV  
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: zJCm0HLJ  
6;^ e  
template < typename T1, typename T2 > b( qO fek  
struct result_2 2B<0|EGtzw  
  { 7x ?2((   
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; klqN9d9k  
} ; D3i`ehh  
}?vVJm'  
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?S~ =$.  
这个差事就留给了holder自己。 5Rc^5Nv  
    {6uhUb  
sH}q&=  
template < int Order > KE k]<b=  
class holder; cHO8%xu`  
template <> JMa[Ulz  
class holder < 1 > X8Ld\vZYn  
  { hExw}c  
public : i9FtS7  
template < typename T > 5f'<0D;K  
  struct result_1 Nr(3!-  
  { _ o-lNt+  
  typedef T & result; @uaf&my,P  
} ; *w[\(d'T  
template < typename T1, typename T2 > = e>#oPH  
  struct result_2 $4j$c|S!  
  { A7SE>e>  
  typedef T1 & result; ag \d4y6  
} ; \h&ui]V  
template < typename T > >.]' N:5  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const Z;XiA<|  
  { *~0Ko{Avc  
  return (T & )r; *i>?YT  
} .}V&*-ep  
template < typename T1, typename T2 > S ;; Z  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const 5v uB87`  
  { uKBSv*AM  
  return (T1 & )r1; \f AL:mJ  
} uDZ$'a  
} ; ;Q0WCm\5  
nvdo|5  
template <> j+>#.22+  
class holder < 2 > UI,i2<&  
  { 3w B03\P  
public : l6C^,xU~IX  
template < typename T > Q6|~ks+Y  
  struct result_1 5"]t{-PD  
  { +C(v4@=nd  
  typedef T & result; Jrkj foN  
} ; :gNTQZR  
template < typename T1, typename T2 > us^2Oplq<  
  struct result_2 #''q :^EQ  
  { 1YklPMx6  
  typedef T2 & result; 7fOk]Yl[  
} ; *vss  
template < typename T > gD\  =  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const 'Si 1r%'m#  
  { / xfg4  
  return (T & )r; 73C  
}  pzMli ^  
template < typename T1, typename T2 > B>11  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const osJ;"B36  
  { #\[((y:q  
  return (T2 & )r2; oM@X)6P_  
}  !lf:x  
} ; u'?yc"d>#  
IkU:D"n7  
-}Jf4k#G  
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> >。 s57-<&@J9  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: mkCv  f  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: ZjE!? '(ef  
[S}o[v\  
return l(i, j) = r(i, j); 6E!CxXUX  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) !zw)! rV=  
s ^/<6kwO  
  return ( int & )i; S)@95pb  
  return ( int & )j; b ;Vy=f  
最后执行i = j; ,Z7tpFC  
可见,参数被正确的选择了。 ugM,wT&~Y  
By t{3$  
tNskB`541  
|/?)u$U<  
X^PR];V:$  
八. 中期总结 f3 lKdXnP  
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,\#)<boyb  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 n')#]g0[  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 SnF3I  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor JNzNK.E!m-  
8 0>qqz  
x,\PV>   
g+ik`q(ge  
[TPr  
^/Id!Y7  
九. 简化 Bf Lh%XC  
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。 D?u*^?a2  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 ~;Ga65_6_  
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: Bv^{|w  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 &)Fp  
  +-*/&|^等 p7Yej(B  
2. 返回引用。 .1u"16_  
  =,各种复合赋值等 _LV;q! /j  
3. 返回固定类型。 &~+lXNXF  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) ellj/u61bj  
4. 原样返回。 R qS2Qo]  
  operator, %3ecV$  
5. 返回解引用的类型。 g?ID}E ~<  
  operator*(单目) a;eV&~  
6. 返回地址。 @Z.s:FV[  
  operator&(单目) FAVw80?5k  
7. 下表访问返回类型。 7E$ e1=  
  operator[] hlxZq  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 dZ&/Iz  
  operator<<和operator>> xp%,@] p  
&eQF[8 ,  
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。 ?d1H]f<M  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: 5taYm'  
8$3G c"=  
template < typename Left > !Y3w]_x[:  
struct value_return ^$aj,*Aj~  
  { u>j:8lhtV  
template < typename T > bWK}oYB*  
  struct result_1 rrei6$H&  
  { C6=7zYhR  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; w%Tcx^:  
} ; |q5R5 mQ  
le?hCPHkp  
template < typename T1, typename T2 > 08&DP^NS  
  struct result_2 r5z_{g  
  { [ZS}P  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; p%_#"dkC7  
} ; RSG\3(  
} ; O0#wM-M  
ba^cw}5  
"gXz{$q  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait t%<nS=u  
|HXI4 MU"  
下面我们来剥离functor中的operator() dV<|ztv  
首先operator里面的代码全是下面的形式: 5An| #^]  
4A:@+n%3m  
return l(t) op r(t) , KF>PoySA  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) GcQO&oq|  
return op l(t) =h^cfyj  
return op l(t1, t2) ?fDF Rms  
return l(t) op bS _!KU  
return l(t1, t2) op QD%~ A0  
return l(t)[r(t)] mmm025.   
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] Fn*clx<  
#r; ' AG  
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: S`TP#uzKu]  
单目: return f(l(t), r(t)); FLJdnL  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); VZ{aET!  
双目: return f(l(t)); ^Humy DD6  
return f(l(t1, t2)); &GcWv+p  
下面就是f的实现,以operator/为例 YbF}(iM  
?"\`u;  
struct meta_divide /|Za[  
  { 0f/=C9L  
template < typename T1, typename T2 > @ 'rk[S}A  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) GEXT8f(7  
  { x(h(a#,r  
  return t1 / t2; 8SK}#44Xz  
} nY"9"R\.=  
} ; M0DdrL/ L  
.Y[sQO~%  
这个工作可以让宏来做: ;|e{J$  
iPX6 r4-  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\  FqAW><  
template < typename T1, typename T2 > \ nk9Kq\2f:  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; Z{7lyEzBg  
以后可以直接用 Fyoy)y*  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) #bgW{&_ y  
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 'F^nW_ryW  
(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。。。) X*VHi  
IZY q  
r 11:T3  
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 _In[Z?P}  
*IUw$|Z6z)  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > .j:[R.  
class unary_op : public Rettype |5S/h{gq  
  { O= PFr"  
    Left l; c)gG  
public : od!"?F  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} "&%: 9O  
2 |w;4  
template < typename T > saQA:W;  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const Y%:FawR  
      { QPjmIO  
      return FuncType::execute(l(t)); !/, 6+2Ru  
    } )[Bwr bn  
`X]TIMc:Ad  
    template < typename T1, typename T2 > awN{F6@ZE  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const pe=Ou0  
      { b}4k-hZL  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); 4$J:A~2H]  
    } #<|5<U  
} ; "ut:\%39.  
p% ESp&  
P]gksts9f.  
同样还可以申明一个binary_op zlzr;7m  
J8I_tF6  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > 'gd3 w~  
class binary_op : public Rettype eSf e s  
  { iaBy/!i  
    Left l; e_s9E{(  
Right r; !U.Xb6  
public : {bnNY  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} ?F'gh4  
g{w IdV  
template < typename T > Qx CZ<|  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const /l_ $1<c  
      { ;m$F~!Y  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); *%_:[>  
    } +cv7]  
OJ$169@;  
    template < typename T1, typename T2 > .E:[ \H"  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 6#VG,'e3  
      { Gb+cT  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); <(W0N|1v  
    } MN\/F4Io  
} ; -dbD&8  
yO.3~H)c  
OQ"%(w>Hb  
很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮 |,M&ks  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 FrD.{(/~  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) )\_xB_K\  
那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。 cAJKFu X"  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! -e7|DXj  
如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。 ?l#9ydi?  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 2%\Nq:; T  
这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan) `EVTlq@<  
下面是修改过的unary_op *9)7.} uY  
dgPJte%i  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > 6W$ #`N>  
class unary_op |sz`w^#  
  { Ge$cV}  
Left l; [^t"Hf  
  q]q(zUtU  
public : <b"ynoM.A  
TuY{c%qQ:  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} o>#<c @  
s`F v!  
template < typename T > _`Ey),c_  
  struct result_1 Pi::cf>3  
  { KTxdZt  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; 0?l|A1I%   
} ; ^qqP):0y1V  
.E!7}O6  
template < typename T1, typename T2 > xG0IA 7  
  struct result_2 `*PVFm>  
  { p%Ae"#_X%  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; OqUEj 0X  
} ; t+Mr1e  
qT#+DDEAL  
template < typename T1, typename T2 > zNRoFz.  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const I=&5mg=m  
  { kbBD+*  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); ,$5;  
} evsH>hE^  
l;U9dO}/[  
template < typename T > wE3^6  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ]+)z}lr8 C  
  { R?+Eo(0q,  
  return OpClass::execute(lt(t)); 4?M= ?K0  
} 6}R^L(^M  
qRsPi0;  
} ; |DfYH~@(  
aAO[Y"-:,Y  
',8]vWsl  
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 $=iz&{9  
好啦,现在才真正完美了。 `ea;qWy  
现在在picker里面就可以这么添加了: jEklf0Z  
Nt67Ye3;  
template < typename Right > f[ GH  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const 7^Uv1ezDR  
  { e%x$Cb:znn  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); Z<En3^j`  
} E5 H6&XU  
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。 ;3Fgy8 T  
+OK.[ji?  
>!E:$;i@  
m\U@L+L  
|U1X~\""  
十. bind `j[)iok  
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。 n?&G>`u*  
先来分析一下一段例子 ywmx6q4MFL  
eznw05U  
;z#D%#Ztq  
int foo( int x, int y) { return x - y;} TuwH?{ FzK  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 .qy._C2(  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 g6Qzkvw)  
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。 T{]Tb=  
我们来写个简单的。 `>rdn*B  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: !OPK?7   
对于函数对象类的版本: #93;V'b]  
B^U5= L[:p  
template < typename Func > @`k!7? Sq  
struct functor_trait ~Ht[kO  
  { &AGV0{NMh]  
typedef typename Func::result_type result_type; IyOujdKa  
} ; y_qFXd  
对于无参数函数的版本: x_v pds  
vb9G_Pfz  
template < typename Ret > +F&w~UT  
struct functor_trait < Ret ( * )() > -:pLlN-f  
  { |=l;UqB  
typedef Ret result_type; o&rejj#  
} ; KLsTgo|J  
对于单参数函数的版本: $"J+3mO  
y M , hF  
template < typename Ret, typename V1 > 93)&  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > 3?Bq((  
  { -[`,MZf   
typedef Ret result_type; ff-9NvW4v  
} ; tLS5yT/  
对于双参数函数的版本: HkJ$r<J2  
-} 9ZZ#K  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > }OI;M^5L  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > m]=|%a6  
  { *7nlel  
typedef Ret result_type; nW{ ). P  
} ; pHni"i T  
等等。。。 `DC)U1  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy Jmf&&)p  
A"I:cw"KY  
template < typename Func > ,8c`  
struct func_return ;-n+=@]7  
  { -HP [IJP  
template < typename T > ,;O+2TX  
  struct result_1 o9<jj>R;  
  { JDD(e_dw  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; kE UfQLbn  
} ; 7od!:<v/  
6@ET3v  
template < typename T1, typename T2 > 'd|_i6:y&  
  struct result_2 bxc#bl3  
  { '?v.O}  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; ?%iAkV  
} ; ,l#V eC  
} ; Y2yVl+  
1 BAnf9  
}PK8[N  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 * "~^k^_b}  
v /G,  
template < typename Func, typename aPicker > Jf|J":S  
class binder_1 `V$i*{c:#  
  { #QXB2x<*  
Func fn; x!tCK47Yq  
aPicker pk; RnIL>Akp  
public : AHIk7[w  
S$=])^dur  
template < typename T > cmZ39pjBJ  
  struct result_1 /$%apci8  
  { Qg%B<3 <  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; L V?- g  
} ; H`9E_[  
V'mQ {[{R  
template < typename T1, typename T2 > wZ0$ylEX  
  struct result_2 TC<_I0jCh  
  { "/(J*)%{  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; ]pzf{8%  
} ; ,&Gn7[<  
38 tRb"3zP  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} Pn[-{nz  
X<OwB-N  
template < typename T > >j4;{r+eQw  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const f2`[skNj  
  { Ev,>_1#Xm  
  return fn(pk(t)); VWj]X7v  
} :3gtc/pt>  
template < typename T1, typename T2 > &_x:+{06  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ~dkS-6q~Q  
  { MD1n+FgTu  
  return fn(pk(t1, t2)); ,ZHIXylZ  
} 0>6J -   
} ; (OLjE]9;  
[6`8^-}?  
[i== Tp  
一目了然不是么? ]]Sz|6P  
最后实现bind AU -,  
V8@VR`!'  
c$Z3P%aP'V  
template < typename Func, typename aPicker > 1Mn=m w  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) 6ey{+8  
  { I q]+O Q  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); C< 3` ]l  
} 93Kd7x-3  
n0bm 'qw  
2个以上参数的bind可以同理实现。 M+j V`J!  
另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。 f~%|Iu1ob  
]$oo1ssZ1  
十一. phoenix pX8TzmIB0  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: ` $*I%oT;  
XD%@Y~>+  
for_each(v.begin(), v.end(), t 1}R#NB  
( OyH>N/  
do_ "yJFb=Xdq  
[ f^Sl(^f  
  cout << _1 <<   " , " $ @g\wz  
] Q =9Ce@[  
.while_( -- _1), (yA`h@@WS  
cout << var( " \n " ) U2<8U  
) 4zKmoYt  
); ;l`us  
+-~8t^  
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: ~ES6Qw`Oe  
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 ~8:q-m_h  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 5QN~^  
那么我们就照着这个思路来实现吧: xs,,)jF(u  
V1di#i:  
>n$V1U&/  
template < typename Cond, typename Actor > iOY: a  
class do_while c||EXFS}O  
  { '^B[Krs'Z`  
Cond cd; |?A:[C#X  
Actor act; [GQn1ZLc  
public : F3nYMf  
template < typename T > 42$ pvw<  
  struct result_1 *).u:>D4  
  { 7md,!|m  
  typedef int result_type; 3qf?n5 "8  
} ; |2ImitN0  
.w,$ TezGP  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} &A}hx\_T  
]QC9y:3  
template < typename T > rj}O2~W~4  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const W {A4*{  
  { :3b.`s(M  
  do 6mV-+CnYC  
    { H46N!{<;@  
  act(t); 2ieyU5q7#  
  } r)S:-wP  
  while (cd(t)); B/O0 ~y!n  
  return   0 ; (^pIB~.z  
} 9$k0  
} ; j%+>y;).  
|PtfG2Ty?  
5(5:5q.A/D  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). m^%@bu,  
代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。 2OVN9_D%  
其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。 Ie4\d2tQ;  
因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。 :%_\!FvS  
下面就是产生这个functor的类: +Jm~Um!  
1-V"uLy@gC  
-w"$[XP  
template < typename Actor > E)%D LZ  
class do_while_actor 71n3d~!O>  
  { `=V p 0tPI  
Actor act; >{S ~(KxK  
public : t!-\:8n  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} dBw7l}  
/:tzSKq}  
template < typename Cond > Al1_\vx7  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; \sz*M B  
} ; &@K6;T  
d.|*sZ&3p  
5^D094J|^  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 dGglt Y  
最后,是那个do_ !RP0W  
,wf:Fr  
~R&rQJJeJ  
class do_while_invoker IaZmN.k*  
  { Q6)?#7<jy  
public : zLgc j(;  
template < typename Actor > ~&?57Sw*m  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const fMIRr5  
  { qV9}N-sS  
  return do_while_actor < Actor > (act); #{*5rKiL  
} v w 6$v  
} do_; }uNj#Uf  
"cyRzQ6EH  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? ~!S/{Un   
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 Iprt ZqiL  
最后来说说怎么处理break和continue hraR:l 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。 #.rkvoB0N  
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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