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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda 4F{70"a  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 8e(\%bX  
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, 5s]. @C8  
9th,VnD0  
r >nG@A  
)>Yu!8i  
  class filler xKho1Z  
  { 9B9(8PVG  
public : 5^x1cUB]  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} R~6$oeWAw  
} ; c??mL4$'N  
ruy}/7uf  
 \*<d{gZ~  
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: &oX>* 6L  
^cuc.g)c$?  
d}4Y(   
ZEx}$<)_  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); Ll4g[8  
5bg s*.s  
- RU=z!{  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 ruld B,n  
:n-]>Q>5=k  
s ']Bx=  
q0zr E5  
二. 战前分析 sjV!5Z  
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。 \vO,E e~#W  
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 5yz(>EVH  
_BP&n  
uwy:t!(j  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); <Pi|J-Y  
  /* --------------------------------------------- */ _+E5T*dk  
vector < int *> vp( 10 ); )z28=%g  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); AnX%[W "  
/* --------------------------------------------- */ e\:+uVzz  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); FFEfI4&SfS  
/* --------------------------------------------- */ W*I(f]8:y`  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); m+T;O/lG0{  
  /* --------------------------------------------- */ e-EUf  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); D1=((`v '  
/* --------------------------------------------- */ mUik A9u5=  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); "L&#lfOKG  
/PSd9N*=y  
}|8_9Rx0*  
 cHk)i  
看了之后,我们可以思考一些问题: AiO$<CS  
1._1, _2是什么? }WH&iES@P  
显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。 &n8_0|gK  
2._1 = 1是在做什么? d\gJ$ ~^K  
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。 m3/O.DY%0  
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。 [UWd W  
9j6QX ~,  
)O@]uY  
三. 动工 |}di&y@-JI  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: MjC_ (cs  
F}/S:(6LF2  
o9dY9o+Z  
'$ t  
template < typename T >  abfW[J  
class assignment /Y2}a<3&0  
  { U ^5Kz-5.  
T value; _ =VqrK7T  
public : vkEiOFU!u  
assignment( const T & v) : value(v) {} sW'2+|3"  
template < typename T2 > +Z !)^j  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } .Z `av n  
} ; hRD=Y<>A  
U!*M*s  
_)>_{Pm  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 naR0@Q"\h  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment +{f:cea (1  
@a0DT=>dT  
Ni-xx9)=  
9\BT0kx  
  class holder [`"ZjkR_J  
  { .ufTQ?Fe  
public : (jRm[7H  
template < typename T > ?En O"T.  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const :fZ}o|t7  
  { @v)p<r^M">  
  return assignment < T > (t); m4hg'<<V  
} 1;Cyz)  
} ; LcTt)rs f  
O @j} K4  
BMG3|N^  
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: VyXhl;  
lJ}_G>GJ  
  static holder _1; -~v2BN/  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 c]n1':FT"  
F`XP@Xx  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); 9CWF{"  
而不用手动写一个函数对象。 zck#tht4 n  
iXVe.n  
1AM!8VR2  
$!-c-0ub  
四. 问题分析 R6kD=JY/!  
虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。 r")`Ph@yp  
1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。 "!ug_'VW  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 [6%VRqY  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 ^cP!\E-^  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 ;Q OBBF3HG  
g"p%C:NN  
五. 问题1:一致性 4~Vx3gEV:  
首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?| =JK@z  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 g9}DnCT*.  
/_AnP  
struct holder 4C61GB?Vy  
  { NV72  
  // irFMmIb  
  template < typename T > *rs5]U<  
T &   operator ()( const T & r) const c1k/UcEcg~  
  { M3c$=>  
  return (T & )r; e.7EU  
} IEsEdw]aZE  
} ; M/>7pZW  
hKLCJ#T  
这样的话assignment也必须相应改动: |,gc_G  
2Mc3|T4)U  
template < typename Left, typename Right > ODNM+#}`  
class assignment nYR#  
  { Wz49i9e+d  
Left l; ;g5m0l5  
Right r; -:Da&V  
public : 0WZ_7C?  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} -Ta9 pxZk  
template < typename T2 > 8dZSi  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } Lsq A**=  
} ; iNtaDX| %/  
JQ8fdP A  
同时,holder的operator=也需要改动: r@h5w_9  
q<[P6}.  
template < typename T > Wu c S:8#|  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const ZM !CaR  
  { 9kN}c<o  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); B(LWdap~  
} ~:kZgUP_f  
42{Ew8  
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。 mZtCL  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 #%iDT6  
eL10Q(;P`  
return l(rhs) = r; 3G,Oba[$<  
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。 [YF>:ydk  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: nBjqTud  
[R(`W#W  
template < typename Tp > Y!~49<;  
class constant_t $+8cc\fq  
  { 0=@?ob7  
  const Tp t; bv]`!g: C  
public : LSa,1{  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} p4.wh|n  
template < typename T > Se :.4<  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const ddJQC|xR}  
  { >kj`7GA  
  return t; l2zFKCGF(  
} @Owb?(6?  
} ; cs,N <|  
8ndYV>{f  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 BZ94NOOdw  
下面就可以修改holder的operator=了 fxgPhnaC>  
4ni<E*  
template < typename T > #C~+JL  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const rq8K_zp  
  { <Swt);  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); Q i,j+xBp  
} [w>$QR  
1-%fo~!l  
同时也要修改assignment的operator() a,@]8r-"  
q+H%)kF  
template < typename T2 > 1->dMm}G[  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } jqWu  
现在代码看起来就很一致了。 \f]k CB  
<C1H36p  
六. 问题2:链式操作 C]O(T2l{l  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 RkH W   
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。 x[wq]q#*  
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。 fM]+SMZy  
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。 ypbe!Y<i]  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct m!|kW{B#A  
5L+>ewl  
template < typename T > oRm L {UDZ  
struct result_1 0LPig[  
  { 3QV*%  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; nHnK)9\N  
} ; $:=A'd2  
7]U"Z*  
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: h;C5hU 4P  
*rM^;4Zt  
template < typename T > ,0~^>K  
struct   ref G"-?&)M#a  
  { 6LOnU~l,  
typedef T & reference; &vo--V1|  
} ; 9v;Vv0k_  
template < typename T >  ,V,`Jf  
struct   ref < T &> EY^1Y3D w0  
  { j#X.KM   
typedef T & reference; s [M?as  
} ; a=1NED'  
}\z.)B4,  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: *"+=K,#D  
#zG&|<hc  
template < typename T > 6.CbAi3Z  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const gQo]  
  { ;\a YlV-  
  return l(t) = r(t); %7"q"A r[  
} _BM" ]t*  
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。 8|):`u  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 > A Khf  
$Z!`Hb  
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 ~qcNEl\-y  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: NaPt"G  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 ;9[fonk  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 <LmIK  
最后的布局是: ujDd1Bxf?  
                Add C\S3Gs  
              /   \ _K`wG}YIE  
            Divide   5 RTvqCp  
            /   \ HTVuStM8  
          _1     3 *i\Qo  
似乎一切都解决了?不。 D N'3QQn  
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。 na#CpS;pc  
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。 qIVx9jNN  
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: -l`f)0{  
vL|SY_:4  
template < typename Right > r;B8i!gD  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const \.C +ue  
Right & rt) const TlXI|3Ip  
  { =+/eLKG  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); &Lt}=3G  
} t#Z-mv:(  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 E.r>7`E  
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。 {v=T [D  
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。 vX{J' H]u  
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。 $&y%=-]|  
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。 T?:Rdo!:u  
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? u5O+1sZ"6  
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: $LKIT0  
}O/U;4Z  
template < class Action > $Wjww-mx  
class picker : public Action  W,4QzcQR  
  { qmnZAk  
public : !2 LCLN\  
picker( const Action & act) : Action(act) {} NMW#AZVd  
  // all the operator overloaded kjW+QT?T&  
} ; DQNnNsP:M-  
3 *d"B tg  
Picker<T>继承自T,唯一的作用就是给T添加上了各种操作符的重载函数。 &%8'8,.  
现在所有参与行动的functor都要套上一层picker, _1被声明为 picker<holder>, 并且holder中所重载的操作符除了operator()之外全部被移到了picker内。而picker中的操作符重载的返回的functor也必须套上一个picker: ^$%S &W  
M9Cv wMi  
template < typename Right > ZW-yP2  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const ]=.\-K  
  { ?i)f^O  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); l,R/Gl  
} XxT#X3D/,"  
P<PJ)>  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > E4gYemuN  
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。 Y&[1`:-~-  
~res V  
template < typename T >   struct picker_maker |M>eEE*F<  
  { 6BY-^"W5`  
typedef picker < constant_t < T >   > result; !(mjyr  
} ; wAX1l*`  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > O#x*iI%  
  { __`*dL>*  
typedef picker < T > result; b_,|>U  
} ; *YW/_  
&K[_J  
下面总的结构就有了: 3t`P@nL0;  
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。 IYqBQnX}oM  
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。 @En^wN  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 g3Ec"_>P  
至此链式操作完美实现。 <p}R~zk  
aHs^tPg  
{n(b{ ibl  
七. 问题3 ;6gDV`Twy  
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。 5j:0Yt  
4,..kSA3iw  
template < typename T1, typename T2 > ~u)}ScTp  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ]p*l%(dhY  
  { _6_IP0;  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); T#M,~lD  
} kv8Fko  
DamC F  
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: .9,zL=)Ba  
6$fHtJD:  
template < typename T1, typename T2 > m*ISa(#(,  
struct result_2 ]P#XVDn+;  
  { H70LhN  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; 8j Mk)-  
} ; @'YS1N<  
@L>q (Kg  
显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢? &/mA7Vf>eR  
这个差事就留给了holder自己。 nS/)P4z  
    A&s:\3*Kh  
B,M(@5wz  
template < int Order > UV5Ie!\nm  
class holder; 1lq(PGX)  
template <> jH19k}D  
class holder < 1 > Acnl^x7Y1  
  { +IrLDsd  
public : C2@,BCR  
template < typename T > ^sa#8^,K  
  struct result_1 JQ}$Aqk  
  { W^fuScG)c  
  typedef T & result; -%2[2p  
} ; ;ToKJ6hN|*  
template < typename T1, typename T2 > HuB<k3#sPy  
  struct result_2 S7=Bd[4  
  { q+P|l5_ t  
  typedef T1 & result; Nqw&< x+  
} ; dArDP[w  
template < typename T > RD\  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const km)zMoE{c{  
  { zfI>qJ+Nqt  
  return (T & )r; 8'~[pMn`  
} UjaK&K+M?  
template < typename T1, typename T2 > Dpvk\t  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const @[5xq  
  { J%x6  
  return (T1 & )r1; xm%Um\Pb7  
} =jlt5 z  
} ; VGtC)mG8)  
&Ts-a$Z7?S  
template <> FQT~pfY  
class holder < 2 > dA@'b5N{"  
  { _Xnqb+  
public : :{qv~&+C  
template < typename T > ~vs}.kb  
  struct result_1 QF{4/y^j{  
  { %{YN70/  
  typedef T & result; *&?c(JU;<  
} ; HU%o6cw  
template < typename T1, typename T2 > K/A*<<r ~  
  struct result_2 Nndddk`  
  { j*F`"df  
  typedef T2 & result; gT$Ju88  
} ; <.pU,T/  
template < typename T > mu?Eco`~  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const )p T?/ J  
  { rrQQZ5fhb  
  return (T & )r; 9UKp?SIF  
} hc~s"Atck  
template < typename T1, typename T2 > w:s]$:MA8  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const io,M{Ib  
  { hJwC~HG5  
  return (T2 & )r2; D _/^+H]1  
} wSb 1"a  
} ; 3= xhoRX  
#?q&r_@@  
j;s"q]"x]  
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> >。 !6s"]WvF  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: 1&^MfP}  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: d@ Y}SWTB  
]04 e1F1J  
return l(i, j) = r(i, j); !O-C,uSm  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) P8^hBv*  
,oaw0Vw  
  return ( int & )i; z74in8]  
  return ( int & )j; ~vXaqCX  
最后执行i = j; 0TN;86Mo  
可见,参数被正确的选择了。 p[<Dk$7K  
QFg sq{  
0GB:GBhZ  
h.-@ F  
~.A)bp  
八. 中期总结 5O~HWBX.  
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: 4AG\[f 8q  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 43={Xy   
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 rA2 g&  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor RE =`  
2kdC]|H2?  
nA P.^_K  
L,mQ   
Eq$&qV-?(  
w4W_iaU  
九. 简化 A3B56K  
很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。 vk*=4}:  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 !PrwH;  
首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种: }e2(T  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 PUo/J~v  
  +-*/&|^等 Q-MQ9'  
2. 返回引用。 e*@{%S  
  =,各种复合赋值等 A-,up{g  
3. 返回固定类型。 ##@$|6  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) ?CC"Yij  
4. 原样返回。 )Psb>'X  
  operator, %^I88,$&L  
5. 返回解引用的类型。 K?s+3  
  operator*(单目) FDVcow*]n  
6. 返回地址。 l5\"9 ,<  
  operator&(单目) .pfP7weQ  
7. 下表访问返回类型。 C0S^h<iSe*  
  operator[] w"OP8KA:^T  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 L3 G \  
  operator<<和operator>> M9y <t'  
TUHi5K  
OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。 wD68tG$  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: \[gReaI  
{?J/c{=/P  
template < typename Left > :4MB]v[K  
struct value_return L]d-hs  
  { ]Ar\c["  
template < typename T > r*$Ner  
  struct result_1 n) k1  
  { ({JHZ6uZ  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; uL3Eq>~x  
} ; " R-!(9k^`  
OiE;B  
template < typename T1, typename T2 > ]UH`Pdlt  
  struct result_2 K'X2dG*  
  { A5i:x$ww  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; ~zSCg|"r  
} ; @+9<O0  
} ; t Z`z  
_~q?_'kx  
v^zu:Z*  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait oP!;\a( SL  
-O&CI)`;B  
下面我们来剥离functor中的operator() VH=S?_RY>  
首先operator里面的代码全是下面的形式: PH> b-n  
Zs}5Smjl;%  
return l(t) op r(t) SB5&A_tr  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) td4[[ /  
return op l(t) &}?$i7x5  
return op l(t1, t2) ;5tazBy&:C  
return l(t) op zo[[>MA  
return l(t1, t2) op ^| /](  
return l(t)[r(t)] W?eu!wL#p  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] U5-@2YcH  
d'/TdVM  
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: J|X 6j&-  
单目: return f(l(t), r(t)); c>/. ;p  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); ~v'3"k6  
双目: return f(l(t)); 8F:e|\SB#  
return f(l(t1, t2)); /v/C<]  
下面就是f的实现,以operator/为例 W-.pmU e2  
G!Um,U/g  
struct meta_divide 7UL qo>j  
  { -K rxMi  
template < typename T1, typename T2 > [Z~ 2  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) ithewup  
  { a)S+8uU  
  return t1 / t2; ]~6_WE8L  
} $Bj;D=d@V  
} ; y_HN6  
jL^](J>  
这个工作可以让宏来做: FL8g5I  
- !>}_AH  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ Ov UI@,Ef  
template < typename T1, typename T2 > \ 'yV?*a  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; b8%C *r7  
以后可以直接用 WBNw~|DO]  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) >0dv+8Mn  
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 M/q E2L[y  
(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。。。) ^{xeij/  
<JV"@H=  
m8 SA6Y\  
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 $&"V^@  
m! W3Cwz\&  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > PH*\AZJCl  
class unary_op : public Rettype *J+_|_0nlW  
  { fm(e3]  
    Left l; hFk3[zTy  
public : G NS`.fS  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} {@<J_ A  
&f7fK|}  
template < typename T > V\})3i8  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 0]D{Va  
      { bJYda)  
      return FuncType::execute(l(t)); P ~#>H{  
    } LY[~Os W  
xGU(n _Y  
    template < typename T1, typename T2 > Qc[3Fq,f  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 8E8N6  
      { !q-f9E4`  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); E;d7ch  
    } ?7 M.o  
} ; *loOiM\5a  
-F=v6N{  
@x eAc0.^  
同样还可以申明一个binary_op iA0q_( \X  
R|f~>JUF  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > qim 'dp:  
class binary_op : public Rettype 7T"XPV|W6  
  { ?6nF~9Z'  
    Left l; y$3;$ R^  
Right r; $5v0m#[^  
public : dJv!Dts')C  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} 'S2bp4G  
K"u NxZ  
template < typename T > ->h6j  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const A].>.AI  
      { })w*m  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); 7HVZZ!>~  
    } kGL1!=>  
l^d[EL+  
    template < typename T1, typename T2 > +4\U)Z/\  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const \o\nr!=k  
      { >XOiu#kC  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); X*Z8CM_  
    } gr-fXZO  
} ; h?-#9<A  
(;%|-{7e-  
nuoPg3Nl  
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 TRZRYm"  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 JT9N!CGZ  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) $!5\E>y#  
那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。 bW ZbG{Y.  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! W5^.-B,(K  
如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。 ~+<olss_  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 {V1Pp;A  
这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan) n!6Z]\8~$  
下面是修改过的unary_op '|7Woxl9  
|7B!^ K  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > c*`>9mv  
class unary_op Q#(GI2F2#  
  { 0 a~HiIh  
Left l; tTN?r 8  
  'TTUN=y  
public : ~2d:Q6  
k|BHnj  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} vA)O {W\o  
k8,?hX:  
template < typename T > s/:Fwr4q#a  
  struct result_1 ~Ph\Sbp  
  { 0aoHKeP  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; v+e|o:o#  
} ; w'X]M#Q><  
]#/4Y_d  
template < typename T1, typename T2 > "lNzGi-H  
  struct result_2 ^E6d`2w-  
  { mR8W]'gl.L  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; - }!H3]tr  
} ; u*7Z~R  
rdnRBFt   
template < typename T1, typename T2 > [ BT)l]  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const GHF_R,7  
  { o$C| J]%  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); ?R-9W+U%f  
} qzFQEepso  
$T<}y_nHl  
template < typename T > 5efxEt>U  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const g(O;{Q_  
  { 8h<ehNX ^I  
  return OpClass::execute(lt(t)); $6F)R|  
} xsjO)))f  
pPVRsXy  
} ; s cdtWA  
7([h4bg{  
0)Rw|(Fpo]  
该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug /D_+{dtE  
好啦,现在才真正完美了。 `]$?uQ  
现在在picker里面就可以这么添加了: M+wt_ _vHf  
#a| L3zR5v  
template < typename Right > $jd<v1"o  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const n:U>Fj>q  
  { 0Q593F  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); DWt*jX*  
} M}DH5H"s  
有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。 @c'|Iqy`  
.bf<<+'o  
<DH*~tLp2  
i`)!X:j  
BpO9As 1um  
十. bind 6AN)vs}  
既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。 ,jy*1Hjd  
先来分析一下一段例子 }a&mY^  
R7~Yw*#,  
BO.dz06(Rw  
int foo( int x, int y) { return x - y;} f>$h@/-*  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 &~B5.sppnB  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 ]%RNA:(F'  
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。 P&*sB%B  
我们来写个简单的。 +VEU:1Gt  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: )[&_scSa  
对于函数对象类的版本: @\(vX]  
?IX!+>.H  
template < typename Func > OlxX.wP  
struct functor_trait Q\{x)|{$  
  { &"uV~AM  
typedef typename Func::result_type result_type; j1Yq5`ia  
} ; 7.<^j[?  
对于无参数函数的版本: ;]CVb`d  
GR'Ti*Qi  
template < typename Ret > r)1Z(tl  
struct functor_trait < Ret ( * )() > 1xnLB>jP#  
  { G>T')A  
typedef Ret result_type; l{P\No  
} ; A%Z)wz{  
对于单参数函数的版本: 7s'- +~  
$e\N+~KNCy  
template < typename Ret, typename V1 > %@ mGK8  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > i(2y:U3[@  
  { Z\>, ),O  
typedef Ret result_type; cJn HW  
} ; mnF}S5[9  
对于双参数函数的版本: P\~{3U  
]*%+H|l  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > ~3WL)%  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > z&nZ<ih  
  { #~?kYCtC)  
typedef Ret result_type; Q"J-tP!  
} ; :ipoD%@  
等等。。。 m4ApHM2  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy NB8&   
1M%S gV-#  
template < typename Func > }4%/pOi:f  
struct func_return ]Ql 0v"` F  
  { OCyG_DLT$5  
template < typename T > !UV5zmS  
  struct result_1 N:+ taz-  
  { fW0$s`  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; wpPn}[a  
} ; `T!#@&+  
sLcY,AH  
template < typename T1, typename T2 > Y'"N"$n'_  
  struct result_2 v:ER 4  
  { _; ]e@  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; ,ul5,ygA  
} ;  5K56!*Y  
} ; HV]Ze>}  
WXUkuO  
+p:Y=>bTj  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 eE:&qy^  
LhJa)jFQ  
template < typename Func, typename aPicker > 1]4^V7y  
class binder_1 |ek ak{js  
  { ?;7b*Z  
Func fn; (L69{n  
aPicker pk; &d$~6'x*  
public :  u>cC O'q  
6p<`h^  
template < typename T > hol<dB  
  struct result_1 eG] a zt  
  { wODvc9p}]  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; hCc0sRp  
} ; lxb8xY  
/NBTvTI  
template < typename T1, typename T2 > H30OUrD  
  struct result_2 @Jv# fr  
  { #V 43=  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; gT1P*N;v  
} ; |'hLa  
"G?9b  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} oh}^?p  
,jh~;, w2  
template < typename T > `<vxG4=62\  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const we]>(|  
  { o42`z>~  
  return fn(pk(t)); Pern*x9$  
} {sc[RRN~C  
template < typename T1, typename T2 > a1x7~)z>zi  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const Z[IM<S9lz  
  { e6P[c=m #  
  return fn(pk(t1, t2)); Rl@$xP  
} -z C]^Ho@  
} ; hLuJWjCV  
T1~)^qQ  
eK_*q -  
一目了然不是么? ;) pl{_  
最后实现bind ~$aTM_4  
n9}RW;N+u  
|>utWT]S  
template < typename Func, typename aPicker > \|+/0 USn  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) >[3X]n,0  
  { uW[3G  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); /7p>7q 9g  
} *TnzkNN_,  
nxRwWj57  
2个以上参数的bind可以同理实现。 z\Ui8jo:;  
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。 ,/o(|sks  
/t{=8v~  
十一. phoenix \|q-+4]@,  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: ~mA7pOHj  
^5)_wUf  
for_each(v.begin(), v.end(), B_~jA%0m'  
( P4%>k6X  
do_ f-+.;`H)T  
[ )Qr6/c 8}  
  cout << _1 <<   " , " euZ(}+N&  
] ?`. XK}  
.while_( -- _1), M_&4]\PkCy  
cout << var( " \n " ) VD;j[~/Z  
) #]zhZW4  
); gM, &Spn  
QMb^&?;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: 5b fb!7-[i  
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 5c;En6W  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 iwo$\  
那么我们就照着这个思路来实现吧: 5; f\0<-  
Tk+DPp^  
$c9=mjwH  
template < typename Cond, typename Actor > )>$^wT  
class do_while ,>S+-L8  
  { b;{h?xc6  
Cond cd; "^"'uO$  
Actor act; csvO g[  
public :  1ZNNsB  
template < typename T > FNJ!IkuR  
  struct result_1 ;IhPvff  
  { 9HKf^+';n  
  typedef int result_type; C1ZyB"{  
} ; o*;2mFP  
nP u`;no  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} =c]a {|W?  
H5p5S\g-)  
template < typename T > sY^lQN  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const Bm<^rhJ9  
  { 9l l|JeNi  
  do J0qXtr%h\  
    { V/&o]b   
  act(t); T/Q==Q{W:  
  } "G kI5!  
  while (cd(t)); NDW8~lkL  
  return   0 ; Lupy:4AD  
} :B^mV{~  
} ; `vX4! @Tw  
z"qv  
w`-$-4i  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). 6`W|V+6|7  
代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。 TU-c9"7M~  
其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。 MA"#rOcP  
因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。 eaxfn]gV  
下面就是产生这个functor的类: fp-m.d:|  
I4ctxMVP  
3.~h6r5-  
template < typename Actor > 9 P~d:'Ib  
class do_while_actor PvuAg(?  
  { Z fqQ {_  
Actor act;  Q>[Ce3  
public : X\'E4  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} N*':U^/t4J  
wO!% q[  
template < typename Cond > >F|qb*Tm7  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; d/4ubf+$k  
} ; i\vpGlx  
1W0.Ufl)  
sSy$(%  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 \Nyr=<c  
最后,是那个do_ rFO_fIJno  
1^tSn#j  
zM\IKo_"  
class do_while_invoker c-`37. J  
  { r8F{A6iN  
public : h-,?a_  
template < typename Actor > *@~`d*d  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const q /:T1a7!  
  { >*{:l,LH  
  return do_while_actor < Actor > (act); |yU3Kt  
} +/(|?7i@  
} do_; A{M+vsL  
IuDT=A  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? =kF? _KN  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 lh~<s2[R2  
最后来说说怎么处理break和continue ^+URv  
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。 +#9xA6,AE  
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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