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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda N9gbj%+  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 Gil mJ2<  
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, s(s hgI 3g  
~)IiF.I b  
+:#UU;W  
nx'Yevi0$  
  class filler  nypG  
  { 0XUWK@)P  
public : y6N }R  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} hSF4-Vvb  
} ; _!Ir|j.A  
;A;FR3=)  
"vN~7%  
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: h YEUiQ  
.GOF0puiM  
&ub0t9R  
@w5x;uB|%G  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); ]U)Yg  
>`=<(8bu  
*_CzCl^   
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 ud:5_*  
We?cRb  
g]E>e v{`  
CH+mzy  
二. 战前分析 GLE"[!s]f  
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。 %e%VHHO|  
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 Ue2%w/Yo  
\9`76*X6 c  
V"DilV$v  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); hmM2c15T5  
  /* --------------------------------------------- */ #jd&f,Tt  
vector < int *> vp( 10 ); Y]])Tq;h5  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); uo[W|Q  
/* --------------------------------------------- */ IAzi:ct  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); ;kb);iT  
/* --------------------------------------------- */ UTR`jXCg  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); M sQ>eSk  
  /* --------------------------------------------- */ 5VhJ*^R`y  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); c%vtg.A  
/* --------------------------------------------- */ d}--}&r  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); j$Wd[Ja+O  
lmpBf{~ S  
9HBRWh6  
WI}cXXUKm0  
看了之后,我们可以思考一些问题: caXSt2|'  
1._1, _2是什么? &$8YW]1M  
显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。 ~zph,bk  
2._1 = 1是在做什么? o GN*p_g  
既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。 m*H' Cb  
Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。 ?:+sjHzXT  
\<0xg[  
c01i !XS  
三. 动工 G7uYkJO  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: bTbF  
32x[6"T  
hG8<@  
lNba[;_  
template < typename T > bK#SxV  
class assignment GW\66$|  
  { J`xCd/G  
T value; w~wg[d  
public : "'v^X!"  
assignment( const T & v) : value(v) {} T3,}CK#O   
template < typename T2 > L. DD  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } +\)a p  
} ; Y=\:fa  
KuJNKuHa.  
:jr`}Z%;y  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 +Hk r\  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment GvI8W)d3,R  
P B?92py&  
WO!'("  
B&>z&!}  
  class holder (Qf. S{;  
  { HvLx  
public : A5?q&VS}p  
template < typename T > 2wwJ>iR`  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const O 8XHaVLg3  
  { CRs@x` 5ue  
  return assignment < T > (t); l?)!^}Qc  
} @RXkj-,eC#  
} ; b!oj3|9  
9|NH5A"H.  
?4cj"i  
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: \qz! v  
vo>i36  
  static holder _1; {@ Z=b 5/P  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 oe<DP7e  
a4\j.(w)$D  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); E{BX $R_8  
而不用手动写一个函数对象。 YDYN#Ob(;  
l!mx,O`  
W^YaC (I  
8F9x2CM-[C  
四. 问题分析 ve^gzE$<I  
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。 yS1i$[JV  
1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。 YF)k0bu&;  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 apZPHau6h  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 MFQyB+Z  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 IxaF *4JG  
u~7fK  
五. 问题1:一致性 E<sd\~~A:  
首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?| JA~q}C7A7o  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 Y49&EQ  
N;gY5;0m  
struct holder o[)*Y`xq<w  
  { 3?e~J"WXC5  
  // c8LMvL  
  template < typename T > Vw]!Kb7tA  
T &   operator ()( const T & r) const eY[kUMo  
  { j]C}S*`"  
  return (T & )r; 'P)c'uqd#  
} 1pAcaJzf  
} ; \03ZE^H  
HZqk)sN  
这样的话assignment也必须相应改动: `j8pgnY>5~  
Cy dV$!&mP  
template < typename Left, typename Right > + w/B3 b  
class assignment b/?)_pg  
  { Xo$SQ0K  
Left l; mDx=n.lIz  
Right r; ]=ADX}  
public : 28qlp>U  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} {krBAz&  
template < typename T2 > " v<O)1QT  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } 9oYE  
} ; 9yz@hdG  
d hjX[7Bl9  
同时,holder的operator=也需要改动: SY.ZEJcv  
Vh?RlIUA  
template < typename T > QP/ZD|/ t1  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const td7Of(k'  
  { +)LCYDRV7  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); }U'  
} 3 Ak'Ue  
d$"?8r4:K  
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。 ,^RZ1tLz  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 UA|\D]xe  
^a<kp69qS  
return l(rhs) = r; b gxk:$E  
在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。 `<{LW>Lb  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: "  sC]z}  
/>N#PF  
template < typename Tp > vVP.9(  
class constant_t yi:}UlO  
  { 5'(T*"  
  const Tp t; bp<,Xfl  
public : 3"juj '  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} NeJ->x,  
template < typename T > 'E&tEbY  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const  AGm=0Om  
  { *?\u5O(  
  return t; ex BLj *]  
} ?GlXxx=eV  
} ; W*%(J$E  
]&N>F8.L+  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 wX$|(Y }  
下面就可以修改holder的operator=了 Zl>dBc%  
Ot)S\s>  
template < typename T > ik #Wlz`4  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const C1+f\A|9FP  
  { .9N7`  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); >bd@2au9!  
} ~sZ$`t  
y+Hz(}4  
同时也要修改assignment的operator() cK >^8T^  
684|Uuf7  
template < typename T2 > ?J,,RK.  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } z(>QGzyc  
现在代码看起来就很一致了。 8t. QFze?  
I&m' a  
六. 问题2:链式操作 vw4b@v-XQ3  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 _-3n'i8  
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。 0n'v F&E8  
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。 ?O3d Sxi  
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。 <nb%$2r1  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct K8Q3~bMf  
<&#MX  
template < typename T > k'k}/Hxub  
struct result_1 Rj4C-X 4=  
  { vQ]d?Tp  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; -Lu&bVt<>  
} ; R}cNhZC  
.xuzu#-  
那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为: jRd$Vt  
#lg R"%  
template < typename T > !/!ga)Y  
struct   ref _6V1oe2  
  { M9afg$;.xe  
typedef T & reference; N#ZWW6  
} ; k}p8"'O  
template < typename T > r @m]#4  
struct   ref < T &> P%H  Dz  
  { \=7jp|{Yl  
typedef T & reference; Mm(#N/  
} ; r~2hTie  
UfPHV%Wd  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: El@*Fo  
Gw\..O  
template < typename T > A*wf: mW0c  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const NPrLM5  
  { ]ly" K!1,  
  return l(t) = r(t); GGhk~H4OP  
} i#hFpZ6u  
可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。 k@un}}0r  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 w#[cGaIB  
A=5Ebu!z  
有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么 R^$|D)(  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: ;Xy=;Z.]i  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 %T\hL\L?  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 8*@{}O##  
最后的布局是: k}Q<#   
                Add I8j:{*h  
              /   \ kaXq.  
            Divide   5 o.Rv<a5.L  
            /   \ 9O:l0 l  
          _1     3 x(vQ %JC  
似乎一切都解决了?不。 (y 7X1Qc)  
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。 F-,chp  
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。 tV`=o$`  
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: W.?/p~  
E "}@SaB-  
template < typename Right > : S3+UT  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const _1&Ar4:  
Right & rt) const 9i}$245lB  
  { y:}qoT_.  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); TKv!wKI  
} a!E22k?((z  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 N{S) b  
XXX指的是原来的functor的类型,picker_maker<T>是一个类型变换的trait,如果T是一个常量,那么他会返回constant_t<T>,否则返回T本身。 |:&6eDlR  
因此如果该函数声明在assignment的内部,那么就实现了连等,如果声明在的dereference(解引用)的内部,就允许(*A = B)的行为发生。 n\l?+)S *  
最后,如何把这些函数塞到各个functor的声明里边呢?当然可以用宏,但是。。。大家都知道这样不好。 &v0-$  
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。 m;]wKd"  
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? Cp mT *  
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: %ACW"2#(  
m|B=&#  
template < class Action > 0Zi+x#&d  
class picker : public Action &.\7='$F  
  { >#x[qX  
public : #aU!f"SS  
picker( const Action & act) : Action(act) {} ~cCMLK em  
  // all the operator overloaded @)uV Fw"\  
} ; e5>'H!)  
V7Cnu:0_  
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。 "H).2{3(x  
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: fDf[:A,8  
DJL.P6-W  
template < typename Right > $VvgzjrH  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const &]#L'D!"  
  { $vfgYl4q  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); R-S<7Q3E0=  
} #%\0][Xf  
{9U!0h-2"  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > /oHCV0!0  
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。 <[cpaZT,  
#mw !_]  
template < typename T >   struct picker_maker @m9pb+=v  
  { < ,*\t  
typedef picker < constant_t < T >   > result; {g<D:"Q  
} ; $TXxhd 6  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > ovTL'j!  
  { p> `rTaeZg  
typedef picker < T > result; Iz09O:ER  
} ; 0X5cn 0L^  
<.QaOLD  
下面总的结构就有了: hr fF1 >A  
functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。 G XVx/) H  
picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。 vTO9XHc E  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 );7 d_#  
至此链式操作完美实现。 ,G t!nm_  
QDg5B6>$  
P3&s<mh  
七. 问题3 *9EwZwE_K  
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。 Yt]`>C[|D  
2!J#XzR0W  
template < typename T1, typename T2 > II=`=H{  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const  7H  
  { KFd +7C9  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); 7Ed0BJTa  
} 112 WryS  
qjP~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: W^tD6H;  
'" "v7  
template < typename T1, typename T2 > A-CU%G9  
struct result_2 9j>2C  
  { vn^O m-\  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; G<$:[ +w  
} ; @-!P1]V|  
#:gd9os :  
显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢? )=[\YfK  
这个差事就留给了holder自己。 T(D6'm:X  
    x|0C0a\"A  
2`$*HPj+G  
template < int Order > gT+g@\u[  
class holder; a|7C6#iz$  
template <> /:4J  
class holder < 1 > L/tpT?$fi  
  { ?$f.[;mh  
public : 4H-eFs%5  
template < typename T > yxt"vm;  
  struct result_1 L@S\ rImw  
  { 4>jHS\jc  
  typedef T & result; O2{["c e  
} ; s|Mo3_>  
template < typename T1, typename T2 > x.+T65X~4  
  struct result_2 .`OU\LA  
  { F}_b7 |^  
  typedef T1 & result; ;'n%\*+fHH  
} ; =GX5T(P8k  
template < typename T > +#FqC/`l  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const 7 m{lOR  
  { !cyrt<  
  return (T & )r; '? 5-  
} ^5sA*%T4  
template < typename T1, typename T2 > PXMd=,}  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const w.?4}'DK  
  { vhfjZ  
  return (T1 & )r1; ]].~/kC^3k  
} j&d5tgLB  
} ; ,_e [P  
M}\h?s   
template <> kK[4uQQ  
class holder < 2 > Pao^>rj  
  { > <YU'>%  
public : #DUfEZ  
template < typename T > {v|!];i  
  struct result_1 ^1S{::  
  { ks#3 o+  
  typedef T & result; |(>`qL{|  
} ; Dp([r  
template < typename T1, typename T2 > %F 2h C x  
  struct result_2 }(nT(9|  
  { EK';\}  
  typedef T2 & result; Nm?^cR5r  
} ; dR S:S_  
template < typename T > |4df)  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const xb,d,(^]R  
  { )^ah, ;(  
  return (T & )r; [CJ<$R !  
} 1+FVM\<&  
template < typename T1, typename T2 > q?}C`5%D  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const  k[r^@|  
  { vE:*{G;Y  
  return (T2 & )r2; keAoJeG,J  
} EQm{qc;  
} ; &:  Q'X  
a^R?w|zCX  
Bh3F4k2bg7  
新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。 3`^@ymY  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: Y9)j1~  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: k*$WAOJEW  
iOk ;o=  
return l(i, j) = r(i, j); 8o~ NJ 6  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) 4?R979  
\d@5*q  
  return ( int & )i; BHY8G06  
  return ( int & )j; VQ9A/DH/  
最后执行i = j; FzInIif  
可见,参数被正确的选择了。 *fg2bz<~[B  
28!C#.(h  
lFzVd N  
#t ;`  
]fM|cN8(zM  
八. 中期总结 ;{ifLI0#  
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: s)1-xA{'.  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 =)Xj[NNRT  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 g:Hj1!'  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor ~:DL{ZeEb  
b84l`J  
yvd)pH<a2  
5BVvT `<  
[^qT?se{  
sINQ?4_8T  
九. 简化 j"qND=15  
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。 NM3;l}Y8  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 25SWIpgG  
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: eAy,T<#  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 c{M ,K  
  +-*/&|^等 >#]A2,  
2. 返回引用。 (/]'e}  
  =,各种复合赋值等 Z8SwW<{ $  
3. 返回固定类型。  2v{WX  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) FLi'}C  
4. 原样返回。 6<lo0PQ"Z  
  operator, x92^0cMf  
5. 返回解引用的类型。 y]h0c<NP  
  operator*(单目) !..<_qfw  
6. 返回地址。 `2.c=,S{  
  operator&(单目) 1VJ${\H]  
7. 下表访问返回类型。 pD<w@2K  
  operator[] $.`o  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 ER"69zQg|2  
  operator<<和operator>> K\K& K~Z  
-#Zdf |  
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。 ^DYS~I%s  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: 5$9$R(KU  
 *&_*G~>D  
template < typename Left > 0 +=sBk (  
struct value_return NqD]p{>Y  
  { $k~TVm Yex  
template < typename T > 7e"}ojt$  
  struct result_1 8['R D`O  
  { .+:iAnf  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; JS/'0.  
} ; fL*7u\m:  
N5?bflY  
template < typename T1, typename T2 > ^k6_j\5j  
  struct result_2 ?ko#N?hgI  
  { H*W>v[>  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; 2zC4nF)>O  
} ; Ta?J;&<u]/  
} ; (?4%Xtul1  
2 @#yQB1  
tguB@,O  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait *'Yy@T8M  
F^%w%E\  
下面我们来剥离functor中的operator() _b&|0j:Ud  
首先operator里面的代码全是下面的形式: ~,)jZ-fw  
6W i n!4  
return l(t) op r(t) d/d)MoaJ*t  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) h P6f   
return op l(t) B;9,Qbb  
return op l(t1, t2) a/J<(sak~X  
return l(t) op 8C3k: D[  
return l(t1, t2) op tMl y*E  
return l(t)[r(t)] Bu:%trlgV  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] Ln>!4i+-B)  
-@>{q/  
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: i2<z"v63  
单目: return f(l(t), r(t)); u&zY>'}zm  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); 5 ^{~xOM5  
双目: return f(l(t)); *Soi  
return f(l(t1, t2)); Tz,-~mc  
下面就是f的实现,以operator/为例 `O\>vn  
;<+efYmyc  
struct meta_divide e;.,x 5+  
  { X$kLBG_  
template < typename T1, typename T2 >  ~~>m  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) !5*VBE\  
  { p4VARAqi  
  return t1 / t2; I*rUe#$  
} kvbZx{s  
} ; !JCs'?A  
7By7F:[b  
这个工作可以让宏来做: ? |M-0{  
aT0~C.vT  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ 2C S9v  
template < typename T1, typename T2 > \ un "I  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; LK'(OZ  
以后可以直接用 H{}&|;0  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) E*'YxI  
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  Zmu  
(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。。。) B}"R@;N  
i%i~qTN  
opa/+V3E4  
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 \[G'cE  
ifn=De3+  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > zhJeTctRz  
class unary_op : public Rettype PD&e6;rj;  
  { H oQb.Z  
    Left l; 1Yb&E7j  
public : j^jC|  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} oG,>Pk  
O,%UNjx9K  
template < typename T > mE~ WE+lw9  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const MIJuJ]U}  
      { Jn hdZa  
      return FuncType::execute(l(t)); .tRm1&Qi  
    } /?8 1Ypt  
;.h /D4  
    template < typename T1, typename T2 > |V34;}\4  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const n.+*_c8k  
      { @<W` w  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); +`>7cy%cZ  
    } m>uG{4<-  
} ; MHwfJ{"zo  
 2s}S9  
bm#5bhX\|  
同样还可以申明一个binary_op R}oN8  
ILuQ.VhBVN  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > 5o6IpF 0V  
class binary_op : public Rettype lT[,w9$  
  { ^wy  
    Left l; $ #=d@Nw_  
Right r; n@pwOHQn<|  
public : ed'[_T}T3t  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} c]pz&  
QQAEG#.5  
template < typename T > "%T~d[M  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const W^<AUT  
      { U5"u h} 3  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); j~'.XD={  
    } Hzz{wY   
"ku[b\W  
    template < typename T1, typename T2 > H&s`Xr  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 9~V'Wev  
      { Le#srr  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); +?\JQ|  
    } hWly8B[I  
} ; Ti2cD  
6 lzjaW5h  
JE O$v|X  
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 (aYu[ML  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 ?e9tnk3  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) 21!X[) r  
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。 jr6 0;oK+  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! ]t<=a6 <P  
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。。。 &A s>Y,y  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 jt oS{B,  
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) [P}Bq6;p  
下面是修改过的unary_op RxP~%oADw  
;"D}"nL  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > d- ZUuw  
class unary_op +"84.PZ  
  { 45biy(qa  
Left l; X1w11Z7o  
  $z!G%PO1%  
public : HD<$0M|  
.]>Tj^1  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} 7#JnQ| ]  
#JYl%=#,  
template < typename T > @>2]zMFf  
  struct result_1 :s_o'8z7L  
  { q%,86A>  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; 9swHa  
} ; NFVu~t  
10Eun }  
template < typename T1, typename T2 > XU7to]'K  
  struct result_2 wai3g-`  
  { TX5??o  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; FKL4`GEm  
} ; rQzdHA  
!v2/sq$G  
template < typename T1, typename T2 > `GE8?UO-  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const RrxbsG1HP  
  { ,|c;x1|O  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); _HM?p(H@  
} A"r<$S6  
Kjbk zc1  
template < typename T > +aOevkY]  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 9o,Eq x4J  
  { 2:Yvr_L  
  return OpClass::execute(lt(t)); Zwq\m.h  
} emQc%wd{  
8K2@[TE=5  
} ; M? 8sy  
KS#A*BRQ  
l4DBGZB  
该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug }S iR;2W  
好啦,现在才真正完美了。 glC,E>  
现在在picker里面就可以这么添加了: (?A c`H  
.]E"w9~  
template < typename Right > iq3)}hGo  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const e oE)Mq  
  { ,~7~ S"  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); = V')}f~C  
} 5voL@w>  
有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。 Y;Nq(  
nql1I<I  
-f?  
n U=  
E3a^"V3p  
十. bind ok6t| 7sq  
既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。 Gt{%O>P8t  
先来分析一下一段例子 5~pxu  
TgJ+:^+0  
Wx}-H/t'2  
int foo( int x, int y) { return x - y;} <f (z\pi1  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 2aTq?ZR|8A  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 4Kt0}W  
可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。 =zH)R0!eG  
我们来写个简单的。 F u5zj\0J  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: cQ$[Ba  
对于函数对象类的版本: ~;6^n  
*_YH}U  
template < typename Func > AxEdQRGk  
struct functor_trait oM1C/=8   
  { ?o)?N8U  
typedef typename Func::result_type result_type; uj)vh  
} ; Iep_,o.Sk  
对于无参数函数的版本: DN%JT[7  
aAqM)T83  
template < typename Ret > }#tbK 2[  
struct functor_trait < Ret ( * )() > dB~A4pZa  
  { ;^JMX4[  
typedef Ret result_type; 3\ ]j4*i!  
} ; k@9hth2Q  
对于单参数函数的版本: A1;'S<a  
7%$3`4i`O  
template < typename Ret, typename V1 > Vk`Uz1*  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > |L89yjhWBs  
  { pFs/ipZX^*  
typedef Ret result_type; ,2 xD>+=  
} ; t"9r`0>  
对于双参数函数的版本: +9]t]Vrw  
i{9.bpp/  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > N G vb]  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > qOmL\'8  
  { h:7\S\|8  
typedef Ret result_type; ;>/Mal  
} ; mS}.?[d"  
等等。。。 > {d9z9O  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy ]2ab~ gr  
!r6Yq,3  
template < typename Func > ;9#%E  
struct func_return B*)mHSs2  
  { H/*slqL  
template < typename T > Hi2JG{i  
  struct result_1 @/N]_2@8;  
  { v6wg,,T  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; >B``+ Z^2  
} ; `*0VN(gf'  
UdcV<#  
template < typename T1, typename T2 > P}=n^*8(I  
  struct result_2 *'?V>q,  
  { 1}Guhayy  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; GB Vqc!d  
} ; 3 QXsr<  
} ; @:Ft+*2  
A:4&XRYZY  
?ecR9X k  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 ~("bpS#ZgD  
-ert42fN  
template < typename Func, typename aPicker > ,+Ocb-*  
class binder_1 3=?,Dv0P  
  { 7k%!D"6_R  
Func fn; ;FuST  
aPicker pk; (QojIdHt  
public : 9Y:.v@:}0  
 6shN%  
template < typename T > ;P}007;  
  struct result_1 X%og}Cfi  
  { sEKF  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; :_F 8O  
} ; t@ri`?0w  
F_ -Xx"  
template < typename T1, typename T2 > 1Ke9H!_P  
  struct result_2 dEI!r1~n  
  { [_ uT+q3  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; 7/KK}\NE  
} ; f`rI]v|@  
cM,g, E}  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {}  `2\:b^h  
4M0p:Ey '  
template < typename T > NU'2QSU8  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const (["V( $  
  { oO7)7$|1  
  return fn(pk(t)); ang~_Ec.  
} F.@|-wq&  
template < typename T1, typename T2 > p1.3)=T  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 6wbH{}\ll  
  { wi%ls8F  
  return fn(pk(t1, t2)); wSM(!:on5  
} -2u)orWP  
} ; 0"GLgj:9  
$Fi1Bv)  
b?!S$Sxz  
一目了然不是么? +Y;hVc E9  
最后实现bind )lz)h*%#  
&Cm]*$?  
" &`>+Yw  
template < typename Func, typename aPicker > m;1/+qs0  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) 9s7TLT k  
  { N9*QQ0  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); e_l|32#/  
} (!efaj  
TI2K_'  
2个以上参数的bind可以同理实现。 2qVoe}F  
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。 0DnOO0Nc  
j0Cj&x%qF}  
十一. phoenix zN)).a  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: Ek_<2!%X  
'-XO;{,-R  
for_each(v.begin(), v.end(), C CLc,r>)  
( UUvCi+W  
do_ U KTfLh  
[ %2B1E( r%M  
  cout << _1 <<   " , " /2*Bd E[yG  
] |TQ4:P1T  
.while_( -- _1), cf ^i!X0  
cout << var( " \n " ) U 9Ea }aN  
) M ' %zA;Wl  
); $Xu/P5  
J,=ZUh@M  
是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧: 1U^KN~!  
首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor eJ ^I+?h  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 Ejf5M\o  
那么我们就照着这个思路来实现吧: LylCr{s7  
`|v/qk7 ^?  
z;/8R7L&  
template < typename Cond, typename Actor > D6fd(=t1Z  
class do_while 'qG-)2 t  
  { /?b{*<TK  
Cond cd; o=Mm=;H  
Actor act; \P"Ol\@  
public : y!rJ}e  
template < typename T > Z( "-7_  
  struct result_1 w8:  
  { xpu 2RE  
  typedef int result_type; f<|*^+  
} ; 3zc;_U2  
Jt<J#M<}7  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} C(z 'oi:f  
?<\2}1  
template < typename T > b5KK0Jjk  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const to1r 88X  
  { *WFd[cKE  
  do Lp4F1H2t-  
    { lOe|]pQ.,  
  act(t); P*U^,Jh<  
  } IGly x'\_  
  while (cd(t)); Y" rODk1  
  return   0 ; ZSD7%gE<D  
} o Q*LP{M  
} ; tGbx/$Y   
voTP,R[}85  
V eY&pPQ  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). !"-.D4*r  
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。 iTT%_-X-  
其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。 %""h:1/S  
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。 OjG`s-91&  
下面就是产生这个functor的类: B(} 'yY@%u  
vM$hCV ~N  
7|_2@4-W6  
template < typename Actor > 3-1a+7fD  
class do_while_actor R9"}-A  
  { ]$s b<o .a  
Actor act; rKT.~ZP\  
public : ">20`Mj8  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} 3u+i  
EAxdF u  
template < typename Cond > WB<MU:.Vc  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; 1,]FLsuy  
} ; W!Hn`T   
TiG?r$6v%  
{X_I>)Wg  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 qHo H h  
最后,是那个do_ &N+`O)$  
~_F;>N~  
T (]*jaB  
class do_while_invoker bu $u@:q 6  
  { Zg>]!^X8  
public : ,w9| ?%S  
template < typename Actor > DO+~    
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const ]:']  
  { y9LO;{(  
  return do_while_actor < Actor > (act); ^Pu:&:ki  
} F+ RE  
} do_; VZ">vIRyi|  
V\e1NS  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? SXO.|"M  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 ZitmvcMk  
最后来说说怎么处理break和continue 1wd c4>  
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。 =YfzB!ld  
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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