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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda iz^a Qx/  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 :Z/\U*6~  
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, YFu>`w^Y  
.h4NG4FIF  
1.u^shc&|  
02J(*_o  
  class filler rRe^7xGe7  
  { (xvg.Nby  
public : $@kOMT  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} N"<.v6Z  
} ; vn*K\,  
$aEv*{$y  
p2(ha3PW  
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: yp4[EqME  
g?|Z/eVJ  
,d*1|oUw  
8&HBR #  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); G:1QXwq\j  
~$>JYJj  
u(yN81  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 Ohj^Z&j  
Q }^Ip7T  
1p5'.~J+Q  
y|+5R5}K  
二. 战前分析 T~$Eh6 D  
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。 _'Jjt9@S  
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 (Z @dz  
MCTJ^g"D  
D^>d<LX  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); (e5Z^9X  
  /* --------------------------------------------- */ ^w%%$9=:r  
vector < int *> vp( 10 ); wbOYtN Y@  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); &Jb$YKt  
/* --------------------------------------------- */ IhK SwT  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); |5`ecjb.  
/* --------------------------------------------- */ W$wX[  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); &b^_~hB:q  
  /* --------------------------------------------- */ LEjq<t1&  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); &c "!Y)%G  
/* --------------------------------------------- */ byE0Z vDM  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); LH}9&FfjU  
jP/Vqe%%8  
z &P1C,n)  
5m'AT]5Tn_  
看了之后,我们可以思考一些问题: _1Rw~}O  
1._1, _2是什么? 4D n&+=fq  
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。 'Q=)-  
2._1 = 1是在做什么? 8EkzSe  
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。 Jlb{1B$7  
Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。 <z%**gP~G  
b{-"GqMO  
%{IgY{X  
三. 动工 _:NQF7X#ug  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: 1yz%ud-l  
NwOV2E6@OW  
CV^%'HIs?+  
`peR,E  
template < typename T > Oq% TW|a#  
class assignment e<{ d{  
  { -3? <Ja  
T value; p*g)-/mA  
public : wXp:XZ:]T  
assignment( const T & v) : value(v) {} + \%]<YO  
template < typename T2 > OESKLjFt  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } iex%$> "  
} ; Jb$G  
$ S3b<]B  
\kUQe-:he  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 _IOUhMo  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment )lt1I\n*k  
f{L;,  
~a3u['B  
w(`g)`  
  class holder IQC[ewk  
  { S-\wX.`R1  
public : hR0a5   
template < typename T > aqqo>O3 s  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const re%XaL  
  { Hicd -'  
  return assignment < T > (t); ;Q q_  
} r{d@74  
} ; h*JN0O<b  
1 Vc_jYO@  
ECM#J28D  
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: =$bF[3D  
NTZ3Np`  
  static holder _1; w+j\Py_G"  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 F~E)w5?\O  
1Zp/EYWa{  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); uSI@Cjp  
而不用手动写一个函数对象。 Hci>q`p#  
iNl<<0a  
Z R=[@Oi  
4<}@hk Y  
四. 问题分析 D9P,[:"  
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。 eLh35tw  
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。 z}-R^"40  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 D}}?{pe  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 >*O5Ry:4  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 iJ*Wsp  
a]P%Y.? r  
五. 问题1:一致性 $$0 < &  
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?| t1 9f%d  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 saZK+kD4I  
}oG6XI9  
struct holder C_ d|2C6  
  { h"8[1 ;  
  // ziO(`"v  
  template < typename T > KLG.?`h:  
T &   operator ()( const T & r) const r8*xp\/  
  { :+QNN<  
  return (T & )r; .j,xh )v"  
} s/J7z$NEU  
} ; S?i^ ~  
h7K,q  S  
这样的话assignment也必须相应改动: x4g6Qze  
9cN@y<_I  
template < typename Left, typename Right > iKu3'jZ/O  
class assignment tFn[U#'  
  { .Xf_U.h$*@  
Left l;  )$f?v22  
Right r; ,Iz9!i J"  
public : $,r%@'=&  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} q3/4l%"X  
template < typename T2 > +ru`Zw5,  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } n2AoEbd  
} ; <bCB-lG*Kb  
HES$. a  
同时,holder的operator=也需要改动: $(0<T<\  
n;xzjq-  
template < typename T > rttKj{7E  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const >a2[P"   
  { ,*lns.|n  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); 2w1Mf<IXPo  
} `aX+Gz?  
DtGkhq;  
好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。 W2$rC5|  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 BIx*(  
8,+T[S  
return l(rhs) = r; zSsBbu:  
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。 ;XZN0A2  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: Dn#5H{D-d  
V?^qW#AG  
template < typename Tp > 5M)B  
class constant_t "tk1W>liIN  
  { 3bC-B!{;g  
  const Tp t; RmKbnS $*q  
public : ~PF,[$?4n  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} dE[X6$H[  
template < typename T > &l{ctP%q  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const ^56D)A=  
  { 3#udz C  
  return t; G;t< dJ8  
} Jq>5:"jZ0  
} ; *Y53b Z  
=r`E%P:  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 <$uDN].T4  
下面就可以修改holder的operator=了 !m_y@~pV#u  
#|:q"l9  
template < typename T > Avljrds+7  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const zKYN5|17  
  { h= YTgJ  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); <R2SV=]Sq#  
} i+I.>L/S  
}L{GwiDMDl  
同时也要修改assignment的operator() l_ x jsu  
1dp8'f5^  
template < typename T2 > Z$Qwn  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } O6-';H:I]L  
现在代码看起来就很一致了。 :u@ w ;  
$V<fJpA  
六. 问题2:链式操作 jgpF+V-n$  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 t?weD{O  
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。 yg|yoL'g  
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。 yMgS0  
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。 Uul5h8F  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct m9 D*I1  
7Fa1utV I  
template < typename T > !14v Ovj4{  
struct result_1 vHPsHy7y  
  { a[!:`o1U  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; XK0lv8(  
} ; dt<P6pK-  
\4OU+$m  
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: 90<a'<\|  
URr{J}5  
template < typename T > ldaT: er9  
struct   ref cft@s Y  
  { f.vJJa  
typedef T & reference; ~ /K'n  
} ; 7.yCs[Z  
template < typename T > `RE K,^U  
struct   ref < T &> q(#,X~0  
  { u~N'UD1x  
typedef T & reference; #V[Os!ns  
} ; $O;a~/T  
>8`;SEnv  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: O`>u70  
!i{5mc \  
template < typename T > @GQtyl;q  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const ICWHEot  
  { weOga\  
  return l(t) = r(t); R++w>5 5A  
} W>u$x=<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。 Fcn@j#[J  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 &D7Mv5i0@  
}?U #@ h  
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 j#VR>0oC]\  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: ]e? L,1-  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 ?Bd6<F -G  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 9.Sv"=5gz  
最后的布局是: /E Z -  
                Add >+[{m<Eq  
              /   \ ge{%B~x  
            Divide   5 S)^eHuXPI  
            /   \ clT[ ?8*  
          _1     3 'L%)B-,n  
似乎一切都解决了?不。 c#fSt}J>C  
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。 Ee$F]NA  
如何简化这个问题呢?我们不妨假定,任意一种操作符的functor,都能够产生任意一种操作符的functor,这样,每一种操作符的functor都拥有一样的产生方案。如果某种转换确实是不合法的(例如:A/B=C无论如何也不可能合法),那么在试图产生新functor的时候会出现编译错误。幸好C++的模版是如果不使用就不编译的,因此这种编译错误不会干扰到正常的使用,这正是我们所要的。 wr6(C:  
OK,我们的方法呼之欲出了。既然所有的functor都具有一样的产生方案,那么不如大家都不要实现,等到最后统一的在所有的functor里面加上这么一系列的产生代码吧。例如,如果要添加从某functor XXX到operator=的functor的产生代码: 8/|1FI  
R8j\CiV17  
template < typename Right > +DSZ(Zb4qY  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const t1o_x}z4.  
Right & rt) const 3`njQvI\  
  { [5P1 pkZ  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); &:=[\Ws R  
} //}KWz  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 .`h:1FP 8  
XXX指的是原来的functor的类型,picker_maker<T>是一个类型变换的trait,如果T是一个常量,那么他会返回constant_t<T>,否则返回T本身。 OL@' 1$/A  
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。 2 3A)^j  
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。 S <++eu  
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。 sFRQFX0XoY  
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? uX&Tn1Kg  
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: 6#2E {uy;R  
/8>we`4  
template < class Action > P#2#i]-  
class picker : public Action Rap_1o9#\  
  { <'P+2(Oi  
public : XpP}(A@G  
picker( const Action & act) : Action(act) {} F:G Vysy  
  // all the operator overloaded ;E\e.R  
} ; 1KI5tf>>p  
@p9YHLxLjQ  
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{$SO  
现在所有参与行动的functor都要套上一层picker, _1被声明为 picker<holder>, 并且holder中所重载的操作符除了operator()之外全部被移到了picker内。而picker中的操作符重载的返回的functor也必须套上一个picker: 0(|36 ;x  
)KN]"<jB  
template < typename Right > h]^= y.Q  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const =#?=Lh  
  { E@)9'?q  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); ]7%+SH,RdD  
} TmgSV#G  
J/A UOInh  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > dYp} R>+  
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。  BbNl:`  
1lHBg  
template < typename T >   struct picker_maker t[bZg9;  
  { NKu*kL}W=  
typedef picker < constant_t < T >   > result; X}]g;|~SN  
} ; FzQ6UO~'  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > m^1'aO_;q  
  { 9Qc=D"'  
typedef picker < T > result; ~qb-uT\(99  
} ; x /?w1  
@Yzb6@g"  
下面总的结构就有了: y6Ea_v  
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。 8G_KbS  
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&9X <c*  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 A!_yZ|)$ T  
至此链式操作完美实现。 20BU;D3  
ap.L=vn  
BGL-lJrG  
七. 问题3 \7tJ)[0aF  
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。 c8qwsp  
M{`uI8vD  
template < typename T1, typename T2 > #j6qq3OG  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const _n!W4zwi  
  { Q+^"v]V`d  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); h8?E+0  
} NGuRyZp69&  
jH]?vpP  
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: JO|xX<#:  
%`^{Hh`  
template < typename T1, typename T2 > sj%\lq  
struct result_2 hXP'NS`iv  
  { o<i\1<eI  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; ,V # r  
} ; ey) 8q.5  
"I^pb.3  
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? "I&,':O+  
这个差事就留给了holder自己。 PQ4)kVT  
    n~v*  
Q`(h  
template < int Order > jR mo9Bb2  
class holder; FK`M+ j  
template <> S1d{! ` 3  
class holder < 1 > , Y cF~  
  { eRvnN>L  
public : };nOG;  
template < typename T > Q`(.Blgm;  
  struct result_1 eih~ SBSH  
  { d<afO?"  
  typedef T & result; ynG@/S6)K  
} ; Mp`i@pm+  
template < typename T1, typename T2 > [[vbw)u  
  struct result_2 fk?(mxx"  
  { !1Z rS  
  typedef T1 & result; B-EDVMu  
} ; Vi\kB%  
template < typename T > ./E<v  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const u75(\<{  
  { >iFi~)i_4y  
  return (T & )r; `ouCQ]tKz  
} >`D$Jz,  
template < typename T1, typename T2 > 5TVA1  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const jmh$6 N% F  
  { z)]Br1  
  return (T1 & )r1; Id 40yER  
} {,zn#hU.R  
} ; PitDk 1T  
{qPu }?0  
template <> 9|1J pb  
class holder < 2 > *WZ?C|6+  
  { (eF "[,z  
public : s N|7   
template < typename T > ~<Sb:I zld  
  struct result_1 tk,Vp3p  
  { n~G-X  
  typedef T & result; A&($X)t  
} ; Qwu~ {tf+'  
template < typename T1, typename T2 > 137:T:  
  struct result_2 7q|51rZz  
  { 8d*W7>rq  
  typedef T2 & result; jp P'{mc  
} ; Wd/m]]W8Q  
template < typename T > r@]iy78 j  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const \}+b_J6-  
  { zkmfu~_)  
  return (T & )r; c:sk1I,d~^  
} >Yt+LdG!-  
template < typename T1, typename T2 > )MU)'1jc,  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const #a=~a=c(^  
  { Ym/y2B(  
  return (T2 & )r2; 0X[uXf  
} rk .tLk  
} ; Z^SF $+UN  
!_#2$J*s^D  
 /DN!"  
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> >。 2C_/T8  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: *Z C$DW!-  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: Hlye:.$  
KJ;NcUq  
return l(i, j) = r(i, j); !Au9C   
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) \rY<DxtOq  
S67>yqha  
  return ( int & )i; 3pk `&'  
  return ( int & )j; /5 6sPl 7}  
最后执行i = j; >pq= .)X}  
可见,参数被正确的选择了。 $@ Fvl-lK  
}E]&,[4&M  
j9]H~:g$d  
O[/l';i  
BARs1^pR4  
八. 中期总结 leomm+f^  
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: ~k[q:$T  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 =[T_`*s&  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 NM:\T1  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor l&4+v.zr  
-P'KpX:]hd  
i#W0  
'k(aZ"  
XDcA&cM}p  
EAi!"NJ  
九. 简化 tWN hFQ'  
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。 $wx)/t<  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 oD>j2 6Q  
首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种: VL O !hA#  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 +9d]([Lx  
  +-*/&|^等 Y] "_}  
2. 返回引用。 ZAcH`r*  
  =,各种复合赋值等 #Kd^t =k  
3. 返回固定类型。 &]mZp&  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) re;^,  
4. 原样返回。 HHU0Nku@ho  
  operator, Q1?09  
5. 返回解引用的类型。 s GdlS&08(  
  operator*(单目) Az"(I>VfD  
6. 返回地址。 j9G1  _  
  operator&(单目) a2tRmil  
7. 下表访问返回类型。 E |BE(F;K  
  operator[] NHjZ`=J s  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 C/L+gU&  
  operator<<和operator>> 7xr@$-U  
w;Jby  
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。 ;)nV  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: ~xSAR;8  
ollk {N  
template < typename Left > sq~9 l|F  
struct value_return A:-r 2;xB  
  { quEP"  
template < typename T > G^Q8B^Lg  
  struct result_1 C_~hX G  
  { X|iWnz+^  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; =Pu;wx9  
} ; xOAA1#   
~$\9T.tre2  
template < typename T1, typename T2 > Fw!TTH6l0  
  struct result_2 6*]g~)7`Q~  
  { q;<=MO/  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; m5/d=k0l  
} ; B"rfR_B2M#  
} ; f8c'`$O  
_R 6+bB$  
E"l/r4*f@  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait +.u)\'r;h  
1ae,s{|  
下面我们来剥离functor中的operator() GV"HkE;  
首先operator里面的代码全是下面的形式: VX<jg#(  
-4 !9cE  
return l(t) op r(t) l#;DO9  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) 2iJ)K rw  
return op l(t) `$5 QTte  
return op l(t1, t2) Arzyq_ Yk  
return l(t) op v==b. 2=  
return l(t1, t2) op {-fhp@;  
return l(t)[r(t)] m\hzQ9  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] ?Dr K2;q  
--}5%6  
很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式: " A}S92  
单目: return f(l(t), r(t)); X5hamkM*m  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); f*IC ZM  
双目: return f(l(t)); O ^+H:Y|  
return f(l(t1, t2)); yD-L:)@"  
下面就是f的实现,以operator/为例 C=&rPUX{  
UHh7x%$n  
struct meta_divide ipThw p9  
  { ,sqx xq  
template < typename T1, typename T2 > #S*`7MvM  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) ?"o7x[  
  { ;`f14Fb  
  return t1 / t2; i6Kcj  
} CC8)yO  
} ; bz1+AJG  
kU {>hG4  
这个工作可以让宏来做: 5@kNvi  
yDil  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ d}Y\; '2,  
template < typename T1, typename T2 > \ aGR!T{`   
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; "nzQ$E>?$  
以后可以直接用 9 Y-y?Y  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) 'wg>=|Q5  
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 "^UJC-  
(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。。。) FZ0wtS2  
+p Y*BP+~i  
|*T3TsP u  
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|Z6-?4Jj  
B,_/'DneQK  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > 1#D&cx6  
class unary_op : public Rettype %\|9_=9Wn  
  { m 3 Y@p$i5  
    Left l; fQkfU;5  
public : L xg,BZV  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} '=Z]mi/aw  
-*<4 hFb  
template < typename T > D\ ;(BB  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 5(+PI KCjC  
      { U_8 Z&  
      return FuncType::execute(l(t)); fVXZfq6  
    } 6` 8H k;  
bl8EzO  
    template < typename T1, typename T2 > FkH HTO  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const `Pcbc\"*y  
      { 6VsgZ"Il  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); x/B1\U I  
    } UK7pQt}9  
} ; p" ;5J+?(  
|}-bMQ|  
_-M27^\vV  
同样还可以申明一个binary_op U{JD\G 8m  
5OR2\h!XZt  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > ~v$1@DQ}  
class binary_op : public Rettype >]!8f?,  
  { cUH. ^_a  
    Left l; ,'nd~{pX"(  
Right r; 3b d(.he2u  
public : jGSY$nt9  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} ieL7jN,'m  
]VCVV!G_=n  
template < typename T > 9Ev<t \B  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ev'` K=n8  
      { V4 `  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); ~\oF}7l$  
    } p|gzU$FWbk  
:Rftn6!  
    template < typename T1, typename T2 > e2><Y<  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 'e(]woe  
      { T) Zef  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); ' a>YcOw  
    } )-s9CWJv  
} ; 'xP&u<(F  
$1E'0M`  
<3)k M&.B  
很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮 sP'U9l  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 sc0.!6^'V  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) =.48^$LWx  
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。 x_+-TC4IXn  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! ++=f7y u  
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。。。 vmj'X>Q  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 li37*  
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) [pRRBMho  
下面是修改过的unary_op 1`Ig A0V`"  
iCtDV5  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > 0R-J \  
class unary_op kdP*{  
  { V"Sa9P{y"  
Left l; !0Mx Bem  
  +L,V_z  
public : M/mm2?4  
7@1GSO:Yf  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} ]i:_^z)R  
[2P6XoI#  
template < typename T > Q;xJ/4 Z"  
  struct result_1 L[cP2X]NQ  
  { o}p^q:T*  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; rHa*WA;TE  
} ; z @21Z`,  
*8I"7'xh  
template < typename T1, typename T2 > 'nT#c[x[0  
  struct result_2 QG=K^g  
  { II'"Nkxd  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; 9R m\@E [  
} ; I !J'  
jf^BEz5  
template < typename T1, typename T2 > EvKzpxCh  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const X=KC +1e  
  { W8_$]}G8E  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); sx n{uRF  
} j>`-BN_  
~Jh1$O,9o  
template < typename T > 3OB=D{$V  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const x:6c@2  
  { 5~[m]   
  return OpClass::execute(lt(t)); Fy$f`w_H@  
} 2 oo/KndU  
`tPVNO,l  
} ; 6Qk[TL)t  
x^7 9s_h5  
7tP%tp ez  
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 lv>^P>S(O  
好啦,现在才真正完美了。 bn%4s[CVb4  
现在在picker里面就可以这么添加了: +P=Ikbx AO  
.|e8v _2J  
template < typename Right > p/U{*i ]t  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const ~Z~V:~  
  { o1?S*  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); x']Fe7nv  
} Gsu?m  
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。 #\8"d  
k2O3{xIjc  
4l`[,BJ  
=/!RQQ|8o  
!pZ<{|cH  
十. bind FyQr$;r  
既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。 |->C I  
先来分析一下一段例子 `=$p!H8  
O.DO,]Uh  
 i}_"  
int foo( int x, int y) { return x - y;} L|L;<  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 Sh2BU3  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 akF T 0@9  
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。 Xp.$FJ1)  
我们来写个简单的。 w{*PZb4  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: \(MI DCZ@-  
对于函数对象类的版本: ^ -4~pDv^  
Q2!5  
template < typename Func > A5T&i]  
struct functor_trait '3 b'moy  
  { X'88W-  
typedef typename Func::result_type result_type; DNr*|A2<  
} ; -wT!g;v;%  
对于无参数函数的版本: ` {qt4zd0  
.I?~R:(Ig  
template < typename Ret > CTS1."kx1  
struct functor_trait < Ret ( * )() > q B IekQT  
  { RGL2S]UFs  
typedef Ret result_type; fx-8mf3  
} ; Z2t\4|wr:  
对于单参数函数的版本: f`)*bx  
#W&o]FAA3y  
template < typename Ret, typename V1 > O7CW#F  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > *M)M!jTv  
  { }K5okxio  
typedef Ret result_type; 6e8 gFQ"w2  
} ; .DI?-=p|_#  
对于双参数函数的版本: osl\j]U8  
2qot(Zs1i  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > K3Bw3j 9  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > e#)NYcr6  
  { P{x6e/  
typedef Ret result_type; %Z p|1J'"  
} ; \Si p  
等等。。。 ?qb35  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy inFS99DKx  
l/,la]!T  
template < typename Func > qW`?,N)r  
struct func_return T%;V_iW-  
  { `{|w*)mD  
template < typename T > nEUUD3a  
  struct result_1 ah%Ws#&  
  { <DP8a<{{  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; O}w%$ mq  
} ; I tb_ H  
zE<Iv\Q  
template < typename T1, typename T2 > dr(-k3ex  
  struct result_2 14"+ctq  
  { 7{]dh+)  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; d@ >i=l [  
} ; *NG\3%}%|@  
} ; b50mMW tG  
xKl1DIN[  
/z_]7]  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 'zbvg0T  
E#\Oe_eq~N  
template < typename Func, typename aPicker > sQJGwZ 7  
class binder_1 m8;w7S7,j~  
  { |Iwglb!k  
Func fn; |lcp (u*u  
aPicker pk; ="5D}%  
public : c6lCF &  
[_nOo`  
template < typename T > @TQ/Z$y  
  struct result_1 FZ?:BX^  
  { :EAh%q  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; 4y#XX[2Wj  
} ; -pIz-*  
}lDX3h  
template < typename T1, typename T2 > 7FJ4;HLQ  
  struct result_2 %S"85#R5E  
  { tRpY+s~Fq  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; k qL.ZR  
} ; 4g"%?xN  
x(cv}#}S8  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} i%JJ+9N  
Ix6\5}.c9  
template < typename T > <gFa@at  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const P1Z"}Qw  
  { /OWwC%tM/  
  return fn(pk(t)); xnt)1Q  
} ;Y[D#Ja-  
template < typename T1, typename T2 > ^~.AV]t|  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const lOp. c U  
  { [{Jo(X  
  return fn(pk(t1, t2)); :-5[0Mx=  
} N<8\.z5:<  
} ; ,f2oO?L}  
t^KQ*8clG  
yKoZj   
一目了然不是么? _ ,s^  
最后实现bind FGx)?  
p<=Lh47 =  
mf3,V|>[\  
template < typename Func, typename aPicker > '9Z`y_~)G  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) cZQ8[I  
  { W~0rSVD$<z  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); 5h&sdzfG  
} aZ4?! JW.  
kqm(D#  
2个以上参数的bind可以同理实现。 O7Jux-E1C  
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。 =`QYy-b X  
50QDqC-]XS  
十一. phoenix ,puoq {  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: 5, ,~k=  
|y[I!JdR  
for_each(v.begin(), v.end(), V:Gy pY)  
( ewU*5|*[  
do_ ?W{+[OXs  
[ *{vH9TO  
  cout << _1 <<   " , " X2@Ef2EkM  
] .Pponmy  
.while_( -- _1), Ba@~:  
cout << var( " \n " ) UuWIT3W>%  
)  ce9P-}d  
); xy7A^7Li  
["<Xh0_  
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: {#qUZ z-  
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 zPa2fS8  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 ~c35Y9-5  
那么我们就照着这个思路来实现吧: JI[8n$pr]  
-0d9,,c  
eO <N/?t  
template < typename Cond, typename Actor > S(Afo`  
class do_while |E7 J5ha  
  { qC> tni%  
Cond cd; ZK8)FmT_<O  
Actor act; ]JjS$VMauX  
public : X|T|iB,vT  
template < typename T > !xfDWbvHV  
  struct result_1 #\w N2`" W  
  { \jwG*a  
  typedef int result_type; 1H-Y3G>jN  
} ; U L $!  
Q3 8+`EhLA  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} UeO/<ml3>J  
VKDOM0{V  
template < typename T > P}}G9^  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const d\JaYizp  
  { \{ @m  
  do Wp>t\S~N  
    { 'vd&r@N  
  act(t); |@u2/U9  
  } rJpr;QKf%  
  while (cd(t)); zsXgpnlHT  
  return   0 ; Pp-N2t86#2  
} *~)6 sm  
} ; T;92M}\  
g:M;S"U3*Y  
K<e #y!  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). yMz#e0k  
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。 m"n74 cxS  
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。 hn8xs5vN  
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。 ,2fi`9=\  
下面就是产生这个functor的类: ]ZcivnN#  
x vs=T  
.jCGtR )%  
template < typename Actor > * @4@eQF  
class do_while_actor 9fEe={ B+  
  { 'Gn>~m  
Actor act; Y1-dpML  
public : [7I bT:ph  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} [f_^B U&  
1?Y>Xz  
template < typename Cond > )XDBK* !  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; YRlfU5  
} ; KEOk%'c,  
+>#SNZ[  
;qgo=  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 2R&\qZ<  
最后,是那个do_ 7#R)+  
|#2WN-  
r'OqG^6JFN  
class do_while_invoker SUc%dpXZa  
  { UH!(`Z\C  
public : Mk}T  
template < typename Actor > zWEPwOlI1P  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const  O`@Nl  
  { Fa%1] R  
  return do_while_actor < Actor > (act); lnyb4d/  
} eM<N?9s  
} do_; 0F|t@?S  
Kyh>O)"G^%  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? =\O#F88ui  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 GOc   
最后来说说怎么处理break和continue #%"G[B  
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。 Zk=,`sBC  
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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