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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda %,UPJn  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 A''pS  
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, ynwG\V  
rs;r $  
 P_Hv%g  
ig!7BxM)<h  
  class filler )rtomp:X  
  { o:p *_>&  
public : szmmu*F,U:  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} GJA`l8`SQ  
} ; cg{AMeW  
Log|%P\  
S\#17.=  
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: iG<Som  
l"+J c1\X  
SA"8!soY3  
J'T=q/  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); ;zH HIdQ>-  
<q2?S  
(k?7:h  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 oBQm05x"  
ZH 6\><My  
l.+yn91%>  
fV\]L4%  
二. 战前分析 DN] v_u+}  
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。 )> a B  
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 5&!c7$K0  
{XCf-{a]~  
gm)@c2?.  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); v& $k9)]  
  /* --------------------------------------------- */ [wnDHy6W  
vector < int *> vp( 10 ); ,5Vt]#F5@  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); jp2Q 9Z  
/* --------------------------------------------- */ r'7LR  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); s^8u&y)3  
/* --------------------------------------------- */ s Be7"^  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); !|Q5Zi;aX7  
  /* --------------------------------------------- */ >QkP7Kb  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); 8V/L:h#7  
/* --------------------------------------------- */ ci9R.U)  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); L=; -x9  
rNDrp@A>  
/~p+j{0L3W  
=/0=$\Ws  
看了之后,我们可以思考一些问题: {w6/[ -^  
1._1, _2是什么? `Ityi}  
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。 .ic:`1  
2._1 = 1是在做什么? OQ&'Dti  
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。 RP4Ku9hk  
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。 ~ 5"JzT  
@OpNHQat9  
/0MDISQy9  
三. 动工 D<$XyP  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: l@Z6do  
xg@NQI@7   
sBX-X$*N  
i]{1^pKq  
template < typename T > k(VB+k"3  
class assignment Ta=s:trP  
  { O`1!  
T value; Q n)d2-<  
public : OWq'[T4  
assignment( const T & v) : value(v) {} 1Tp/MV/>  
template < typename T2 > `_ %S  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } nuQ]8 -,  
} ; I?#85l{>  
igL<g  
`mfq 2bVc  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 J5Z%ImiT^O  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment g^Yl TB  
CK+d!Eg  
PQmq5N6  
9# 4Y1LS)  
  class holder }GMbBZ:nKK  
  { QS.>0i/7l  
public : p^kUs0$GS  
template < typename T > BaF!O5M  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const @:0ddb71  
  { j1q[2'  
  return assignment < T > (t); Am0{8 '  
} wm{3&m  
} ; sZWaV4  
7M_U2cd|TD  
+6$g! S5{  
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: dC e4u<so\  
W W2Ob*  
  static holder _1; iB0WEj[?  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 r"2V  
mME 4 l  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); X:a`B(@S  
而不用手动写一个函数对象。 .#u_#=g?  
{Sl57!U5  
l\AMl \  
<e]Oa$  
四. 问题分析 w~_;yQ  
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。 H.<a`m m8  
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。 \l"&A  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 6$a$K,dZ  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 \~d";~Y`  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 ^_t%kmL`  
"'8KV\/D  
五. 问题1:一致性 s]T""-He  
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?| G2LK]  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 @D-AO_  
f\+f o  
struct holder Y={&5Mir  
  {  nVu&/  
  // SvN9aD1  
  template < typename T > B/5=]R  
T &   operator ()( const T & r) const j*e6 vX  
  { ms($9Lv/  
  return (T & )r; \Gm-MpW  
} RT93Mt%P  
} ; ,\ 2a=Fp  
-yGDh+-  
这样的话assignment也必须相应改动: ;U1UFqZ`  
)eUW5 tS  
template < typename Left, typename Right > a9n^WOJ6  
class assignment +jg9$e"  
  { AC O)Dt(Y  
Left l; N=:5eAza  
Right r; ,D\GGRw  
public : h2ZkCML  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} #-3=o6DCK  
template < typename T2 > ELh8ltLY  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; }  hjO*~  
} ; 7'wS\/e4a  
JKer//ng4  
同时,holder的operator=也需要改动: j1SMeDDM ~  
T081G`li  
template < typename T > [Q\GxX.  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const iv phlw  
  { _#$ *y  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); .nYUL>  
} '(f/~"9B  
KXV[OF&J  
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。 tb :L\A^:  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 bs9aE< j  
T&86A\D\z  
return l(rhs) = r; >5R <;#8  
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。 {;2vmx9  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: -XRn~=5   
|QV!-LK  
template < typename Tp > 2F%W8Y 3  
class constant_t /-6S{hl9Ne  
  { 2_Wg!bq  
  const Tp t;  0l;<5  
public : I@Xn3oN  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} 7iJ&6=/  
template < typename T > T[= S$n -'  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const 4tSv{B/}  
  { nm7;ieMfr  
  return t; = 8gHS[  
} y~IuPc  
} ; uxg9yp@|  
*m%]zj0bo  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 Ll MpS<2NO  
下面就可以修改holder的operator=了 yqSs,vz  
)otb>w5  
template < typename T > [i0Hm)Bd3  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const PA6=wfc  
  { cI]WrI2CQa  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); [![%9'+P  
} iCP/P%  
KJE[+R H+z  
同时也要修改assignment的operator() iJnU%  
G8W#<1LE  
template < typename T2 > v#=`%]mL  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } ~j#~ \Ir  
现在代码看起来就很一致了。 &rDM<pO #-  
fjnTe  
六. 问题2:链式操作 B*htN  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 7FN<iI&7\  
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。 7VK}Dy/Vvn  
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。 v){ .Z^_C  
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。 )Qm[[pnj  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct XW JwJ  
Iqs+r?  
template < typename T > Q4t(@0e}  
struct result_1 5 ,0d  
  { 6.t',LTB  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; va f&X]p  
} ; PNW \*;j  
|%~+2m  
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: ( *G\g=D  
OdMO=Hy6d  
template < typename T > bbxLBD'  
struct   ref C1T_9}L-A  
  { (BX83)  
typedef T & reference; "QoQ4r<|  
} ; 3Q/#T1@  
template < typename T > hO{cvHy`  
struct   ref < T &> jClj_E  
  { x*oWa,  
typedef T & reference; T+LJ* I4  
} ; 9*6]&:fm  
]E3U J!!  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: KC e13!  
U=bEA1*@0  
template < typename T > G ;?qWB,  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const >Ps7I  
  { -#-p1^v}  
  return l(t) = r(t); QbhW!9(,  
} S\y%4}j  
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。 I[o*RKT'"  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 5CAR{|a  
CeT~p6=  
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 S)He$B$pp  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: 0;sRJ  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 +.[\g|G  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 0ZAj=u@O  
最后的布局是: 33:DH}  
                Add P+e KZo  
              /   \ "a1O01n  
            Divide   5 ^SEdA=!  
            /   \ E jEFg#q  
          _1     3 QzGV.Mt2  
似乎一切都解决了?不。 ps1YQ3Ep&  
你可以想象一下一个完整的Lambda库,它必然能够重载C++几乎所有的操作符。假设其重载了10个操作符,那么至少会有10个代表这些操作符的functor类。大体上来讲,每一种操作符所对应的functor都应当能够由链式操作产生别的任意一种操作符所对应的functor。(例如:*_1 = 2既是由operator*的functor产生operator=的functor)。可想而知这样一共能产生10*10=100种产生方式。这是对编码的一个大挑战。 Bz8 &R|~>"  
如何简化这个问题呢?我们不妨假定,任意一种操作符的functor,都能够产生任意一种操作符的functor,这样,每一种操作符的functor都拥有一样的产生方案。如果某种转换确实是不合法的(例如:A/B=C无论如何也不可能合法),那么在试图产生新functor的时候会出现编译错误。幸好C++的模版是如果不使用就不编译的,因此这种编译错误不会干扰到正常的使用,这正是我们所要的。 ~Pk0u{,4XQ  
OK,我们的方法呼之欲出了。既然所有的functor都具有一样的产生方案,那么不如大家都不要实现,等到最后统一的在所有的functor里面加上这么一系列的产生代码吧。例如,如果要添加从某functor XXX到operator=的functor的产生代码: s(ROgCO  
b|^I<7  
template < typename Right > _BnTv$.P  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const TOl}U  
Right & rt) const (k-YI{D3  
  { >L((2wfiN  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); HN5W@5m: .  
} ,S[K{y<  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 )tZ`K |  
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。 @^nu #R  
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。 _X5_ez^/=  
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。 PW}OU9is  
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。 ']51jabm  
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? }|8*sk#[  
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: &j u-  
$]d*0^J 6  
template < class Action > #S QXTR  
class picker : public Action U/MFhD(06  
  { <MD;@_Nz\  
public : mAqD jRV1  
picker( const Action & act) : Action(act) {} :x>T}C<Y  
  // all the operator overloaded &R$Q\ ,  
} ; jy$@a%FD  
O?K./So&  
Picker<T>继承自T,唯一的作用就是给T添加上了各种操作符的重载函数。 D\L!F6taS  
现在所有参与行动的functor都要套上一层picker, _1被声明为 picker<holder>, 并且holder中所重载的操作符除了operator()之外全部被移到了picker内。而picker中的操作符重载的返回的functor也必须套上一个picker: ~bU7QLr  
"|LQK0q3  
template < typename Right > I/u9RmbU  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const (*^DN{5  
  { \&|CM8A  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); %&] 1FhL  
} vgPUIxB@  
y]qsyR18i  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > tbj=~xYf  
使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。 4_Rdp`x#J  
6TFo|z!C  
template < typename T >   struct picker_maker _,; %mK  
  { aPIr_7e  
typedef picker < constant_t < T >   > result; X BI;Lg  
} ; n E :'Zxj  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > DnyYMe!r  
  { u*R7zY  
typedef picker < T > result; 4 eh=f!(+  
} ; ??xlA-E  
ofCVbn  
下面总的结构就有了: uCUu!Vfeg  
functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。 Y}1 P~  
picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。 |'w^n  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 Z] {@H  
至此链式操作完美实现。 (KF7zP  
edN8-P(  
z[ #6-T &  
七. 问题3 y_%&]/%  
如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。 FLbZ9pX}  
m#ad6 \  
template < typename T1, typename T2 > S:97B\ u`  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const -uR{X G. D  
  { }u^:MI  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); x-~-nn\O  
} m!!;/e?yx  
hmzair3X  
很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2: cyc>_$/;1  
 HD|sr{Z%  
template < typename T1, typename T2 > GMb!Q0I8  
struct result_2 mVrKz  
  { |>JmS  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; KZ\dB;W< |  
} ; ![Hhxu  
N[ Q#R~Hn<  
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? 1}DerX6  
这个差事就留给了holder自己。 ;y>'yq}  
    >C^/,/%v  
VD4S_qx  
template < int Order > GU#Q}L2  
class holder; !h/dZ`#  
template <> uXP- J]>  
class holder < 1 > Fj3^ #ly  
  { yUj;4vd  
public : V%o#AfMI_  
template < typename T > +DxifXtB  
  struct result_1 5~-}}F  
  { s #`cX0L)  
  typedef T & result; {Ot[WF  
} ; e mC\i  
template < typename T1, typename T2 > $uTlbAuv  
  struct result_2 B~4mk  
  { dc)wu]  
  typedef T1 & result; iUpSN0XkMM  
} ; |y'b21 7t  
template < typename T > s|KfC>#  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const .8%vd  
  { ~|qXtds$  
  return (T & )r; =^"~$[z(  
} QZ:v  
template < typename T1, typename T2 > k\%,xf; x  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const )*+u\x_Hx  
  { @eA %(C  
  return (T1 & )r1; ]&/0  
} K"G(?<>~4c  
} ; d7\k  gh  
/S/tE  
template <> J~fuW?a]r  
class holder < 2 > E Gr|BLl  
  { r$Yh)rpt:  
public : 6{lG1\o  
template < typename T > ,WzG.3^m  
  struct result_1 )|MIWgfWN  
  { ipgN<|`?@  
  typedef T & result; [`cdlx?Eh  
} ; #I bS  
template < typename T1, typename T2 > _95- -\  
  struct result_2 ^7J~W'hI  
  { nmTm(?yE  
  typedef T2 & result; 7j4ej|Fjo  
} ; dw'<"+zO  
template < typename T > G*8+h  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const )R8%wk?2  
  { +"TI_tK, S  
  return (T & )r; BLWA!-  
} -ryDsq  
template < typename T1, typename T2 > \Ac}R'  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const ~%D^ Ga7  
  { Xp<A@2wt?  
  return (T2 & )r2; uEc0/ a :.  
} c,+L +  
} ; V=G b>_d  
'-$))AdD  
4r68`<mn[  
新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。 D!l [3  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: u=_bM2;~Z  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: !D.= 'V  
9~LpO>-  
return l(i, j) = r(i, j); (=S"Kvb~#  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) krEH`f  
=DeHxPv}f  
  return ( int & )i; R=#q"9qz  
  return ( int & )j; F[o+p|nF  
最后执行i = j; 0~PXa(!^K  
可见,参数被正确的选择了。 'xLM>6[wz  
yDu yMt#  
N(:EK  
gQ[]  
L@gQ L  
八. 中期总结 [[/ }1%  
目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事: mG}^'?^K  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 m<X#W W)N  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 +l[Z2mW  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor X\c1q4oB[  
?9wFV/  
41 c^\1  
MHpL$g=5_  
6ywnyh  
P!)7\.7  
九. 简化 6.`}&E  
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。 |2t7G9[n  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 .dg 4gr\D  
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: p ?Ij-uo"o  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 4acP*LkkQ  
  +-*/&|^等 N>cp>&jV  
2. 返回引用。 I9Edw]  
  =,各种复合赋值等 [+:mt</HN  
3. 返回固定类型。 8vX*SrM  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) +_-)0[+p  
4. 原样返回。 }K#&5E  
  operator, X,iuz/Q  
5. 返回解引用的类型。 VAF:Z  
  operator*(单目) "S{6LWkD  
6. 返回地址。 YQB]t=Ha  
  operator&(单目) x]%4M\T``  
7. 下表访问返回类型。 1S)0 23N  
  operator[] 5w,YBUp  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 69<rsp(p  
  operator<<和operator>> @LkW_  
]X"i~$T1S  
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。 J4 '!  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: )z4kP09  
WW8L~4Zy  
template < typename Left > ?O.6r"  
struct value_return go%X%Os]  
  { F|n$0vQ*  
template < typename T > eqUn8<<s  
  struct result_1 (8m\#[T+R  
  { :[X }.]"  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; |V~(mS747:  
} ; {7M4SC@p|  
fB @pwmu  
template < typename T1, typename T2 > ?+}E  
  struct result_2 )8N)Z~h  
  { aD2CDu  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; M;Mdz[Q  
} ; ~_l: b  
} ; P". qL 5  
sVm'9k  
t&Y^W <  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait 6Nd_YX  
i]^*J1a  
下面我们来剥离functor中的operator() yn ?U7`V  
首先operator里面的代码全是下面的形式: /wCxf5q0  
:EldP,s#x%  
return l(t) op r(t) Rp@}9qijb  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) FUTyx"   
return op l(t)  V\7u  
return op l(t1, t2) Nno={i1jk  
return l(t) op Dil4ut- $  
return l(t1, t2) op 8-g$HXqs_#  
return l(t)[r(t)] G}hkr  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] $, @ rKRY  
h|/*yTuN.y  
很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式: LM`tNZ1Fc!  
单目: return f(l(t), r(t)); V{aIhH>P  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); G?/8&%8  
双目: return f(l(t)); PQ!?gj  
return f(l(t1, t2)); qaSv]k.  
下面就是f的实现,以operator/为例 +VI0oo {Z  
WE8L?55_Au  
struct meta_divide FU v)<rK  
  { Ei(`gp  
template < typename T1, typename T2 > l=OC?d*m  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) 1ZH8/1gWI  
  { 5>k~yaju/  
  return t1 / t2; @m d^mss  
} lV*&^Q8.  
} ; *q 9$SDm  
 u^eC  
这个工作可以让宏来做: =8 1Xt1,  
;og<eK  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ K>p:?w  
template < typename T1, typename T2 > \ #S74C*'8  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; # 2t\>7]  
以后可以直接用 HE .Dl7 {  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) nLLHggNAV  
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 ,T>2zSk  
(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。。。) y&|{x "  
'$nGtB5  
FQ&VM6_  
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 4 6JP1  
CZno2$8@e  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > KD<`-b)7<  
class unary_op : public Rettype X~VZ61vNu  
  { Z s!q#qM  
    Left l; T{2//$T?  
public : ep1Ajz.l  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} {.'g!{SHp  
fH{$LjH(  
template < typename T > j[ YTg]  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const #3jZ7RqzQ  
      { ;Awzm )Q  
      return FuncType::execute(l(t)); ^HKaNk<  
    } lcLxqnv  
iFT3fP'> 5  
    template < typename T1, typename T2 > o[*ih\d  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const D#(Pg  
      { bJ[1'Es `  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); blS4AQ?b^  
    } uB9+E%jOdQ  
} ; 6iS+3+  
J)~=b_'<  
35\0g&  
同样还可以申明一个binary_op T3 /LUm  
.j,&/y&  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > Hh/#pGf2  
class binary_op : public Rettype +DDvM;31w  
  { 2^j9m}`  
    Left l; !SNtJi$;v  
Right r; Kn]WXc|("  
public : D{}\7qe  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} pEP.^[  
CF4y$aC#  
template < typename T > Z ISd0hV  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const `fHiY.-  
      { *]k"H`JoFC  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); 2^+"GCo  
    } -4a&R=%p  
u-<s@^YG  
    template < typename T1, typename T2 > q3:' 69  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const :H 7 "W<  
      { 8gdOQ=a  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); @5ybBh]   
    } N:zSJW`1  
} ; w, wt<@}  
U3QnWPt}>  
Rx<F^J  
很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮 Lr&tpB<  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 1gr jK.x  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1)  O@$i  
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。 Q^OzFfR6  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! q fe#kF9  
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。。。 ]vrs?  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 >a K&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) V-|}.kOH2  
下面是修改过的unary_op i=UJ*c  
tIw4V^'|  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > SfR_#"Uu  
class unary_op x@)u:0  
  { |@F<ajlV  
Left l; cPSpPx  
  3{=4q  
public : xcA`W|M  
5=\b+<pE  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} x$*OglaS  
!k^\`jMzw  
template < typename T > ~Gza$ K  
  struct result_1 xOH@V4z:  
  { 8?!Vr1x  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; uNjy&I:  
} ; inPGWG K]  
+$C5V,H ~  
template < typename T1, typename T2 > h";sQ'us  
  struct result_2 191)JWfa  
  { 5{UGSz 1  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; ,==lgM2V>  
} ; L`BLkDm  
t<-Iiq+tL  
template < typename T1, typename T2 > |ONOF  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ? p]w_l  
  { QQcJUOxT9  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); xfilxd  
} rQF%;  
H4U;~)i  
template < typename T > 0T*jv! q>  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const HDYoM  
  { ;XjKWM;  
  return OpClass::execute(lt(t)); ouuj d~b+  
} | =&r) ~  
p-Z5{by  
} ; Xv9C D  
LYT0 XB)A  
0>vm&W<?)  
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 ),86Y:^4  
好啦,现在才真正完美了。 fE >FT9c  
现在在picker里面就可以这么添加了: x~ I cSt  
NGNn_1  
template < typename Right > ]0o78(/w2  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const }wn GOr  
  { 'n\ZmG{  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); &" =inkh  
} % nR:Rc!  
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。 :t(}h!7  
6_XTeu  
&iTsuA/7  
{Tx+m;5F  
c#_%|gg  
十. bind % L]xar  
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。  7p{lDQ  
先来分析一下一段例子 FG?B:Zl%T  
P )`-cfg  
n {M!l\1  
int foo( int x, int y) { return x - y;} gZ 9<H q  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 oo`mVRVf  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 Ltc>@  
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。 F<o J  
我们来写个简单的。 8L0#<"'0  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: S#jE1EN  
对于函数对象类的版本: k9a-\UIMet  
/6g*WX2P1  
template < typename Func > S-My6'ar  
struct functor_trait Ta~Ei=d^  
  { ="MG>4j3.F  
typedef typename Func::result_type result_type; t~e.LxN  
} ; &6h,'U  
对于无参数函数的版本: Xq9%{'9  
pX"f "  
template < typename Ret > I~EJctOG  
struct functor_trait < Ret ( * )() > k |M  
  { _K'YaZTa;~  
typedef Ret result_type; . F_pP2A  
} ; Ymx/N+Jl  
对于单参数函数的版本: 64Q{YuI  
zGA#7W2?0  
template < typename Ret, typename V1 > CPAizS  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > 5@+4>[tw  
  { Ee^2stc-  
typedef Ret result_type; *IfLoKS'  
} ; [/\}:#MLe  
对于双参数函数的版本: _>0 I9.[5  
*}Vg]3$4  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > 5!-'~W  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > rdSkGb  
  { ~Cm_=[  
typedef Ret result_type; c#Y/?F2p  
} ; k,OP*M  
等等。。。 VI/77  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy :.J Ad$>P  
[<rV "g  
template < typename Func > =wtu  
struct func_return e+Vn@-L;  
  { M*$#j|  
template < typename T > t,Ss3  
  struct result_1 LB$#] Z  
  { \W4|.[  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; \  2#7B8  
} ; ,=jwQG4wq  
N"L@  
template < typename T1, typename T2 > E9<oA.  
  struct result_2 +~Wg@   
  { v)1@Ew=Y%  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; h6`v%7H?  
} ; 9(eTCe-~6  
} ; (.^KuXd  
21_sg f?  
b v5BV  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 kT^|%bB[i  
E?v:7p<  
template < typename Func, typename aPicker > ecvQEK2L  
class binder_1 fkk&pu  
  { Tg/?v3M88  
Func fn; Op<,e{[]  
aPicker pk; rJtpTV@.  
public : x<d2/[(}mT  
eU(cn8/}  
template < typename T > %^pm~ck!  
  struct result_1 y8%QS*  
  { `]F}O \H  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; pmfL}Dn  
} ; erlg\-H   
b,hRk1  
template < typename T1, typename T2 > y?OK#,j  
  struct result_2 LiyR,e  
  { 9KCeKT>v  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; JIatRc?g  
} ; \$+#7( K  
Xx,Rah)X3  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} =[do([A  
o#uhPUZ  
template < typename T > '+&!;Jj,  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const *)bh6b=7  
  { fL(_V/p^  
  return fn(pk(t)); =I8^E\O("  
} \%}w7J;  
template < typename T1, typename T2 >  |\FJ  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ^Ycn&`s  
  { AB+HyZ*//  
  return fn(pk(t1, t2)); s{uSU1lQn  
} R!>l7p/|H)  
} ; M#}k@ ;L3  
"M}3T?0 O  
^6@6BYf)  
一目了然不是么? +!/pzoWpE  
最后实现bind * `3+x  
woUt*G@  
K!a7Hg  
template < typename Func, typename aPicker > @yNCWa~N  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) 7*eIs2aY  
  { +2#pP  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); V~7Oa2'#B  
} MjW{JR)I  
9Xe|*bT  
2个以上参数的bind可以同理实现。 PG{"GiZz=  
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。 ~? n)/i("  
J\?d+}hynX  
十一. phoenix F%I*m^7d  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: LIRL`xU7  
:!w;Y;L:+  
for_each(v.begin(), v.end(), &UQP9wS4v  
( 9gFfbvd  
do_ 3oC ^"723  
[ RY}:&vWDk  
  cout << _1 <<   " , " YR"IPyj  
] P EMuIYm$  
.while_( -- _1), $-uMWJ)l  
cout << var( " \n " ) u >.>hQ  
) 7&2CLh  
); j34lPo `  
;HmQRiCg  
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: b?:SCUI  
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 `G2!{3UD  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 ,-)ww:  
那么我们就照着这个思路来实现吧: ]Z>zf]<  
g7r0U6Y  
n==+NL  
template < typename Cond, typename Actor > 72sBx3 ;  
class do_while 9R N ge;*  
  { ?mh0^G  
Cond cd; !}J19]\  
Actor act; D n}TO*  
public : #1[Q?e4,0  
template < typename T > GD<pqm`vVY  
  struct result_1 E#`JH  
  { QD^"cPC)mM  
  typedef int result_type; <xAlp;8m5  
} ; oI9-jW  
*Edr\P  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} ixJwv\6Y  
D,SL_*r{  
template < typename T > 6gD|QC~;  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const =ve, !  
  { lPn&,\9@~  
  do @v=A)L  
    { 5YgUk[J  
  act(t);  DZ&AwF  
  } 1~9AQ[]w8  
  while (cd(t)); &>z}u&oF  
  return   0 ; OuU]A[r  
} WyJXT.  
} ; Wg5i#6y8w  
J9`[Qy\  
?p!+s96  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). !GBGC|avE  
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。 2s8(r8AI  
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。 K7 $Vl"l  
因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。 .@;,'Xw1~  
下面就是产生这个functor的类: o)IcAqN$H  
x_|:3I  
s*W)BK|+?  
template < typename Actor > /pDI \]  
class do_while_actor ^Sz?c_<2P  
  { xn)r6  
Actor act; g@7j<UY  
public : P;!4 VK  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} ;t}ux  
9@|X~z5E  
template < typename Cond > Y4dTv<=K@i  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; A[m4do  
} ; @X6|[r&Z  
u(|k/~\  
g_w4}!|  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 yD!V;?EnK  
最后,是那个do_ ';?b99  
B.J4}Ua  
v]HiG_C  
class do_while_invoker 8M;G@ Q80  
  { Epm=&6zf  
public : ;.r >  
template < typename Actor > #/9(^6f:  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const 'E,Bl]8C5  
  { md/Z[du:'  
  return do_while_actor < Actor > (act); /Iu._2  
} i>[1^~;  
} do_; 8}W06k>)%  
t9()?6H\  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? 2JYt.HN  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 2;`"B|-T  
最后来说说怎么处理break和continue a;`-LOO5&  
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。 _k@{> ?(a  
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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