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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda sJ z@7.  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 m~hoE8C$  
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, sZ<9A Xk-E  
hsKmnH@#  
(Y% Q|u  
TXXy\$  
  class filler RW$:9~  
  { f:B>zp;N  
public : ,m<H-gwa  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} SLfFqc+n0  
} ; JPn$FQD  
l`-bFmpA  
7Q w|!  
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: s@hRqGd:  
Zk8|K'oHx  
%M|,b!eF  
4_v]O  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); ORXm&z)  
:,b iyJt  
 7R#+Le)  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 5}$b0<em~  
@H>@[+S#  
2QpHvsl_  
me6OPc;:!  
二. 战前分析 h:zK(;  
首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。 vDl- "!G1  
开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码 BBG3OAyg_  
[[d(jV=*  
~=<}\a~  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); x_Jwd^`t!  
  /* --------------------------------------------- */ B+C);WQ,  
vector < int *> vp( 10 ); iy.2A!f^.  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); CC\*?BKj"  
/* --------------------------------------------- */ VvFC -r,=G  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); =[\s8XH,  
/* --------------------------------------------- */ mC?i}+4>4R  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); )[mwP.T=  
  /* --------------------------------------------- */ P&m\1W(  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); -/{ 4Jf Wf  
/* --------------------------------------------- */ Ev7J+TmXM  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); X U/QA [K  
;S0Kh"A  
,QzL)W7  
V-n&oCS+f  
看了之后,我们可以思考一些问题: M?&h~V1OI~  
1._1, _2是什么? s&\I=J.  
显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。 |-V&O=!^+  
2._1 = 1是在做什么? FOq1>>a0  
既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。 R4ht6Vm3g)  
Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。 pdJ/&ufh  
p.+ho~sC,.  
*(PL _/:  
三. 动工 D]c`B  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: [mEql,x3  
Og=*R6i  
+f*OliMD  
WTImRXK4  
template < typename T > cUTE$/#s  
class assignment ^Y-]*8;]  
  { h?bb/T+'  
T value; Qne/g}PD`  
public : G$ _yy:  
assignment( const T & v) : value(v) {} DW)2 m;  
template < typename T2 > ?wnzTbJN  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } Us+pc^A  
} ; Q{B}ef  
r5!/[_l  
aW!@f[%~F  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 ,V*%V;  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment (@iMLuewK  
G7N| :YK  
S"Zp D.XX  
E ;<l(.Ar  
  class holder kOh{l: 2-+  
  { $.9{if#o&  
public : MwmUgN"g  
template < typename T > UI>Y0O  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const L#vI=GpL,r  
  { O(+phRwJ  
  return assignment < T > (t); D@!=d@V.  
} kWdi59 5  
} ; NJNJjdD>  
7O, U?p  
#> j.$2G>  
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: #!)n {h+  
;vt8R=T  
  static holder _1; i+gQE!  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 @xB*KyUW  
;]_o4e6\p  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); JA)] _H P  
而不用手动写一个函数对象。 5 Kkdo!z  
lkBdl#]9  
CZ nOui  
;\p KDPr  
四. 问题分析 N5 $c]E  
虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。 ^a#X9  
1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。 R58-wUto  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 U^Xm)lL  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 3Kn_mL3V-  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 4q<=K=F  
y~75r\"R  
五. 问题1:一致性 &gjF4~W]  
首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?| g&`pgmUX  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 |^A;&//  
+Z85HY{  
struct holder ;&ASkI  
  { :H c0b=  
  // HeG)/W?r  
  template < typename T > i\dc>C ;  
T &   operator ()( const T & r) const B9wPU1  
  { CxfRV L`7  
  return (T & )r; e6!LSx}y  
} Q9Q|lO  
} ; G_SG  
DZ_lW  
这样的话assignment也必须相应改动: =KR NvW  
9ksE>[7  
template < typename Left, typename Right > 8H_l:Z[:i  
class assignment Z.M,NR  
  { c_V;DcZ  
Left l; eGX %KT"O  
Right r; pZeE61c/  
public : 7[.6axL  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} k2AJXw  
template < typename T2 > 6qp%$>$Vt;  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } J.8IwN1E  
} ; t 89!Ihk  
ndeebXw*  
同时,holder的operator=也需要改动: fXcm|U,ho  
u{*SX k  
template < typename T > *<J*S#]  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const A$w4PVS  
  { \.3D~2cU  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); OD5m9XS  
} $5*WLG&AK  
-UD\;D?$  
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。 ]GRWnif  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 %wSj%>&-R  
3%E74 mOcD  
return l(rhs) = r; kP?KXT3y  
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。 c.j$9=XLBG  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: M6}3wM*4  
1u6^z  
template < typename Tp > qu-/"w<3$  
class constant_t u5Ftu?t  
  { ph-ATJ"  
  const Tp t; |P%DkM*X  
public : 9J?wO9rI  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} qk;{cfzHA  
template < typename T > iySRY^  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const G rk@dZI  
  { =hMY2D  
  return t; ]~E0gsq  
} FG) $y[*  
} ; 0eS)&GdR  
.Fa4shNV  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 7K5P8N ,  
下面就可以修改holder的operator=了 `^4vT3e  
yn/rW$  
template < typename T > th&[Nt7  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const :=[XW?L%x  
  { G3{=@Z1  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); kVy\b E0o  
} _`pD`7:aI^  
''Cay0h  
同时也要修改assignment的operator() r!{LLc}>  
R]i7 $}n  
template < typename T2 > |USX[j m\  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); }  1"e)5xI  
现在代码看起来就很一致了。 ,Uy|5zv  
.({smN,B  
六. 问题2:链式操作 UF@XK">  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 ;j)FnY=:-  
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。 +fnK /%b  
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。 QQV~?iW{~  
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。 P';?YV0  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct jvQ*t_L  
e@ \p0(  
template < typename T > U_{Ux 2  
struct result_1 g{P%s'%*  
  { NZ3/5%We/  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; PtTHPAKj  
} ; NoJ`6MB  
$&2UTczp  
那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为: ?K3(D;5 &i  
-c}, :G"  
template < typename T > MXyaE~LK  
struct   ref }@^4,FKJ  
  { 2^^=iU=!<|  
typedef T & reference; 4DOK4{4?5  
} ; YXI'gn2b#  
template < typename T > H~E(JLcU  
struct   ref < T &> MX ;J5(Ae  
  { z1Ov|Q`  
typedef T & reference; !Lh^oPT"I  
} ; Uk,g JR  
E~AjK'Z  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: +d%L\^?F  
\{EpduwZ  
template < typename T > >|Cw\^  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const %H+\>raLz  
  { HdLH2+|P;D  
  return l(t) = r(t); {iq3|x2[:  
} 8dlw-Q'S  
可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。 }`NU@O#  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 +z$pg  
;q1A*f\:#  
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 R9! Uo  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: h48SItY  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 0Ld@H)  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 !L95^g   
最后的布局是: W.w)H@]7m  
                Add SKW%X8  
              /   \ 5IbJ  
            Divide   5 ZlojbL@|4  
            /   \ Z'k|u4ZC  
          _1     3  ]@M5&  
似乎一切都解决了?不。  PTS]7  
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。 {vE(l'  
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。 \))=gu)I  
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: [JaS??ig  
wWXD\{Hk  
template < typename Right > E~kG2x{a  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const ZY56\qcY  
Right & rt) const Gx 72  
  { Q_vW3xz  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); @K:N,@yq  
} BJS-Jy$-  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 ;2m<CSv!D  
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。 U/NBFc:[y:  
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。 u(!&:A9JFd  
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。 `.2h jO  
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。 k;5Pom  
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? Cbs5dn(Y  
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: 9*:gr#(5  
ayBRWT0  
template < class Action > {ccIxL /~  
class picker : public Action Krs2Gre}  
  { wdvLx  
public : s[Ur~Wvn  
picker( const Action & act) : Action(act) {} X o{`]  
  // all the operator overloaded dC<LDxlv  
} ; ,Os? f:Y6  
Xq4|uuS-O  
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。 Xe+,wW3YF  
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: b|5w]<?'  
}!TL2er_  
template < typename Right > xE-7P|2  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const :h,`8 Di  
  { ` rm?a0  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); PNeh#PI 6)  
} g-vg6@6  
8I,QD` xu  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > ^S#t|rN  
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。 u z\0cX_  
z"F*\xa  
template < typename T >   struct picker_maker bZipm(e  
  { @=uN\) 1  
typedef picker < constant_t < T >   > result; gmSQcN)  
} ; eK`PxoTI-I  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > *i<\iMoW  
  { gX} g  
typedef picker < T > result; }C(5-7  
} ; Ygkv7>?,  
<`g3(?   
下面总的结构就有了: d34Y'r  
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。 yjeL9:jH[  
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。 6J;i,/ky  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 Bbs5f@E  
至此链式操作完美实现。 zP|*(*  
TnxU/)  
.m!s". ?[  
七. 问题3 ^Yr|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。 neIy~H_#!  
!?n50  
template < typename T1, typename T2 > Pzptr%{  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const tgfM:kzw  
  { @LHtt/&  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); wmiafBA e  
} ^ `E@/<w8  
y\@SC\jk|  
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: _&K\D p&@  
T7ki/hjRb  
template < typename T1, typename T2 > |zb`&tv}  
struct result_2 UXQb ={  
  { 6_Fpca3L  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; LEA;dSf  
} ; H}(=?}+  
KKV)DExv?  
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? SUo^c1)G  
这个差事就留给了holder自己。 )I?RMR  
    xV?*!m$V%R  
V!H(;Tuuo  
template < int Order > 6,a%&1_  
class holder; Ys)+9yPPn  
template <> nx D'r  
class holder < 1 > z?I+u* rF6  
  { N:A3kp  
public : l~CZW*/  
template < typename T > Cv0&prt  
  struct result_1 9y;y7i{>?  
  { `~0P[>|+  
  typedef T & result; yW[L,N7d  
} ; FBYll[8  
template < typename T1, typename T2 > @Q/x&BV  
  struct result_2 y{@P 1{  
  { ,:Rft  
  typedef T1 & result; .WBI%ci  
} ; m(8jSGV  
template < typename T > 3Gc ,I:\  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const (y-x01H  
  { 'bZMh9|  
  return (T & )r; i,mrMi c#  
} /'R UA  
template < typename T1, typename T2 > e} sc]MTM  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const oq=?i%'>  
  { yjGGqz$  
  return (T1 & )r1; 3'?h;`v\Lo  
} N$N;Sw  
} ; %bCcsdK  
sN6 0o 7.  
template <> X_vI0YX9  
class holder < 2 > YRg=yVo 2  
  { L@)b%Q@a  
public : B rez&3[  
template < typename T > t}5'(9  
  struct result_1 f?/|;Zo4  
  { nQ:ml  
  typedef T & result; Ymwx (Pm  
} ; -&qRo0^3  
template < typename T1, typename T2 > A6@+gP<  
  struct result_2 )ZS:gD  
  { m1^dT_7Z  
  typedef T2 & result; O\|C,Ep m  
} ; 8L]gQ g  
template < typename T > "7To c4  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const j\XX:uU_  
  { NYSj^k;^(z  
  return (T & )r; ^BF@j4*~  
} %f_)<NP9=  
template < typename T1, typename T2 > _9}x2uO~  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const X";QA":  
  { C5:dO\?O  
  return (T2 & )r2; "@c';".|  
} H3 A]m~=3  
} ; JL" 3#p}  
#U ",,*2  
~)! V8  
新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。 hO+O0=$}wN  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: D{,[\^c  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: /tId#/Y  
FT|/ WZR  
return l(i, j) = r(i, j); O4b-A3:  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) R` I8Ud4=  
? e9XVQ*  
  return ( int & )i; L]/\C{}k  
  return ( int & )j; e5WdK  
最后执行i = j; ;JPbBwm  
可见,参数被正确的选择了。 H 'WFORso[  
Ov~S2?E8  
}\PE {  
-7Aw s)  
(!XYH@Mz<w  
八. 中期总结 + e5  
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: /JK-}E  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 J^s<x#C  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 RAD4q"}k  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor v)C:E9!|  
uDy>xJ|  
7tf81*e  
V(' 'p{  
= h<? /Krs  
+AgkPMy  
九. 简化 UuOLv;v  
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。 xnhDW7m  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 SSL%$:l@  
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: :C|>y4U&(s  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。  f>wW}-  
  +-*/&|^等 ~ ];6hxv  
2. 返回引用。 [MQJ71(3  
  =,各种复合赋值等 mP5d!+[8  
3. 返回固定类型。 (4{@oM#H6  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) @KXz4PU  
4. 原样返回。 z!1/_]WJ,  
  operator, ^qId]s  
5. 返回解引用的类型。 1EAVMJ  
  operator*(单目) k`2B9,z  
6. 返回地址。 @]ptY*   
  operator&(单目) 8x^H<y=O  
7. 下表访问返回类型。 TgQ|T57  
  operator[] _OknP2E  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 g]@R'2:1  
  operator<<和operator>> =:n[{/O=  
]=86[A-2N  
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。 s:jL/%+COZ  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: 'De'(I  
|q!2i  
template < typename Left > 9a~BAH,j  
struct value_return (g )lv)4P  
  { Ei p~ ~2  
template < typename T > iz  GaV[  
  struct result_1 9h,yb4jPP  
  { /P8eI3R  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; $Pb[ c%'  
} ; ^K 77V$v  
Ng;b!S  
template < typename T1, typename T2 > "za*$DU  
  struct result_2 [vjkU7;7A  
  { 1:{O RX[;  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; 4qSS<SqY  
} ; 9 K /  
} ; J*lYH]s  
ZV<y=F*~f  
z5*O@_r+.b  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait | C2.Zay  
85@6uBh  
下面我们来剥离functor中的operator() 7jg(j~tQ  
首先operator里面的代码全是下面的形式: p_40V%y^  
Q-dHR i  
return l(t) op r(t) wgR@M[]o;  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) {u=\-|t  
return op l(t) ,cO)Sxj  
return op l(t1, t2) 'm!1 1Phe  
return l(t) op |xgCV@  
return l(t1, t2) op lSbM)gL  
return l(t)[r(t)] )J6b:W  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] NMY!-Kv 5  
BK\~I  
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: ?>\]%$5o  
单目: return f(l(t), r(t)); ']6#7NU  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); W%XS0k}x  
双目: return f(l(t)); 0?L$)T-B  
return f(l(t1, t2)); >93{=+  
下面就是f的实现,以operator/为例 ZE(RvPW  
2Ku#j ('  
struct meta_divide Cg\)BHv~  
  { [c!vsh]^  
template < typename T1, typename T2 > nT .2jk+  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) .6/p4OR|  
  { b!HFv;^N  
  return t1 / t2; gGdYh.K&e5  
} dvWlx]'  
} ; S"A_TH  
Pk]9.e1_  
这个工作可以让宏来做: Z6AU%3]  
&E '>+6  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ +~k,4  
template < typename T1, typename T2 > \ i@j ?<  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; :Du{8rV  
以后可以直接用 vHe.+XY  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) cWy0N  
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 N)y;owgo  
(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。。。) )3\rp$]1  
zw9ULQ$#  
*7V{yK$O|  
下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体 3:Egqw  
p;Ok.cXVp  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > Ae zXou&  
class unary_op : public Rettype F7Yuky  
  { &'2l_b  
    Left l; um;U;%?Q  
public : Z$K%@q,10+  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} 2xBGs9_Y  
= |zLr"  
template < typename T > DYk->)   
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const xT( .#9  
      { J@{ Bv%  
      return FuncType::execute(l(t)); ;.m[&h 0  
    } #^w 1!xXD  
0vNM#@  
    template < typename T1, typename T2 > m,fr?d/;  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const V0B4<TTAo~  
      { yf>,oNIAg  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); ,\RCgc  
    } p)] ^>-L  
} ; oYm"NDS_.  
2uB26SEIl  
~%q e,  
同样还可以申明一个binary_op ;yoq/  
yE/I)GOQjs  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > }E_zW.{!  
class binary_op : public Rettype w8zQDPVB%  
  { 2!`Z3>Oa  
    Left l; 9{&x-ugM  
Right r; XwGJ 8&N  
public : xBd% e-r  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} , >6X_XJQ  
6n4S$a  
template < typename T > /;[')RO`  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const FpYoCyD}  
      { u(qpdG||7  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); s @9#hjv2  
    } |LhuZ_;1xo  
*V+fRN4 W  
    template < typename T1, typename T2 > )v.FAV:  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const o{eG6  
      { A-5%_M3\G  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); [:Y^0[2  
    } OTm"Iwzu@  
} ; B!lw>rUMQ  
EyiM`)!5  
S|i //I%_  
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 ~Y$1OA8  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 HkCme_y"  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) awtzt?VtLh  
那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。 B$n\m854  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! AUd}) UR  
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。。。 -R]S)Odml  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 F.6SX (x  
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) gqamGLK  
下面是修改过的unary_op epePx0N%x$  
nfU}ECun4  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > NiF*h~ q  
class unary_op hHQt4 r'd  
  { 4O'ho0w7  
Left l; rA7S1)Kq  
  XPSWAp)  
public : ]y/:#^M+  
nfEk,(:  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} [VH t#JuN,  
KA7nncg;,  
template < typename T > [ CY=  
  struct result_1 Uk#1PcPd  
  { Y-9F*8<  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; Spb'jAKj'  
} ; p_D)=Ef|&  
%1<|.Dmd  
template < typename T1, typename T2 > ?UzHQr  
  struct result_2  lwlR"Z  
  { VEk|lX;2  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; ~PHG5?X  
} ; y[# U/2  
lH 8?IkK,g  
template < typename T1, typename T2 > =6hf'lP  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const W0Vjs|/  
  { 4-AmzU  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); U8z,N1]r*`  
} E^G=  
(<t)5?@%  
template < typename T > BR*U9K|W  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const tNYCyw{K  
  { M 9/J!s  
  return OpClass::execute(lt(t)); !L@^Zgs|@?  
} CM 8Ub%  
m-R`(  
} ; J>^KQ  
#$v,.Yk  
q@}tv =}  
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 uY:u[  
好啦,现在才真正完美了。 ..yLtqos  
现在在picker里面就可以这么添加了: xcC^9BAj  
/^b=| +Do  
template < typename Right > $ -M'  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const 'Ug-64f>  
  { 92g&,Wb  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); g BV66L  
} ^spASG -o  
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。 zwdi$rM5  
U&L?IT=x  
 6adXE  
ThYHVJ[;  
=R0#WMf$@  
十. bind z+X DN:  
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。 5db9C}0  
先来分析一下一段例子 AHdh]pfH  
)X5en=[)O  
99?: 9g  
int foo( int x, int y) { return x - y;} kT4Oal+4  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 <amdPo+2D  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 YE1X*'4  
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。 2qDVAq^@  
我们来写个简单的。 mW_ N-z  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: _2nNCu (  
对于函数对象类的版本: K5:>  
NEcE -7aT  
template < typename Func > $qfNEAmDf\  
struct functor_trait [ h~#5x  
  { v>p}f"$`  
typedef typename Func::result_type result_type; V.~C.x  
} ; '{:lP"\,L  
对于无参数函数的版本: ^Mi&2AvS  
+BkmI\  
template < typename Ret > TZ]o6Bb  
struct functor_trait < Ret ( * )() > ql%]t~HR0  
  { +4m~D`fqt[  
typedef Ret result_type; 4%,E;fB?=  
} ; GB` G(a  
对于单参数函数的版本: =aJb}X  
Ah1fcXED  
template < typename Ret, typename V1 > ewp&QH4  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > VXIB9 /*i  
  { !; COFR  
typedef Ret result_type; 6@cT;=W;xj  
} ; ul[+vpH9  
对于双参数函数的版本: Sz'JOBp  
9{XC9 \~  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > ~t.M!vk  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > `=VN\W^&  
  { A"R5Fd%6pc  
typedef Ret result_type; I+_u?R)$  
} ; K9+%rqC.|`  
等等。。。 R[{s\  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy ucgp=bye  
eBxOa  
template < typename Func > @G:aW\Z  
struct func_return d6;"zW|Ec  
  { QzX|c&&>u2  
template < typename T > 3( `NHS~h  
  struct result_1 KiO1l{.s8n  
  { ^E`SR6_cmj  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; p:CpY'KV_  
} ; "L~qsFL  
X!ad~bt  
template < typename T1, typename T2 > !pG_MO  
  struct result_2 Kitx%P`i  
  { jj8h>"d  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; 6N {|;R@2  
} ; *mTx0sQz(J  
} ; !e0~|8  
Aq:1  
@ob4y  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 C AvyS  
1T@#gE["Ic  
template < typename Func, typename aPicker > :q,tmk h  
class binder_1 /R% Xkb  
  { =w <;tb  
Func fn; }* s%|!{H  
aPicker pk; A9L {c!|-  
public : eJ O+MurO  
\>@QJ  
template < typename T > LIZsDTU  
  struct result_1 9j~|m  
  { 8C(@a[V  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; smTPca)7s  
} ; ,U^V]jC  
>p;cbp[ht  
template < typename T1, typename T2 > TowRY=#jiS  
  struct result_2 {,`)  
  { @K:TGo,%I  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; zv}3Sl@  
} ; aS,M=uqqK  
wz{]CQ7"  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} _bm8m4Lk  
EmO{lCENk  
template < typename T > mM6X0aM  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const PA_54a9/<  
  { "g=g' W#  
  return fn(pk(t)); RAps`)OR?  
} XV|u!'Ey  
template < typename T1, typename T2 > U 3UDA  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ndCHWhi  
  { >/5'0n_R  
  return fn(pk(t1, t2)); F&= X/  
} y.PsC '  
} ; 'l7ey3B%  
$63_* 9  
Pv3rDQ/Yt|  
一目了然不是么? -h?ed'e/zz  
最后实现bind V0ig#?]  
7j22KQ|EX^  
8'}D/4MUr  
template < typename Func, typename aPicker > )E hR qX9  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) #5b}"xK{  
  { C@#KZ`c)  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); Q]v><  
} z +NwGVk3  
o$%I{}9x  
2个以上参数的bind可以同理实现。 6*u WRjt  
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。 aR0'$*3E  
lc qpwSk  
十一. phoenix eF%>5  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: fDU_eyt/Z'  
 ZFH;  
for_each(v.begin(), v.end(), AwQ7Oz|(  
( KdTDBC  
do_ N" =$S|Gs  
[ #vs=yR/tn{  
  cout << _1 <<   " , " :)eU)r"s4  
] 4?2$~\ x  
.while_( -- _1), 8EBy5X}US  
cout << var( " \n " ) Hph$Z 1{  
) i~sW_f+  
); lV ra&5  
@5:#J !  
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: 8^2E77s4U  
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 z\zqmW6  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 :|TQi9L$rj  
那么我们就照着这个思路来实现吧: 1kdQh&~G  
U3OXO 1  
l1uv]t <  
template < typename Cond, typename Actor > [MI?  
class do_while vL ]z3  
  { 8=Aoj% l#  
Cond cd; FL?Ndy"I  
Actor act; #y>q)Ph  
public : ]7:*A7/!.  
template < typename T > + )lkHv$R  
  struct result_1 v~`'!N8  
  { ,%4~ulKMn  
  typedef int result_type; =Yt)b/0b9  
} ; O&@pi-=o  
;{:bq`56f  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} T'${*NVn  
cj@ar^=`K  
template < typename T > "R % 3v.Z  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ,cCBAO ueO  
  { dO!5` ]  
  do i{2ny$55h  
    { nz_1Fu>g|  
  act(t); KbM1b  
  } CEEAyip-c  
  while (cd(t)); 3Xl!Z^W  
  return   0 ; ujan2'YT  
} 7L !$hk  
} ; '8V>:dy>  
MYMg/>f[  
8/BWe ;4  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). bW?cb5C  
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。 r"bV{v  
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。 %Gc)$z/Wd  
因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。 {2=f,,|+f  
下面就是产生这个functor的类: 2e| m3  
AZf$XHP2  
hzV= 7  
template < typename Actor > H tAO9  
class do_while_actor ^j *H  
  { Pt\GVWi_t  
Actor act; GB8>R  
public : lqZUU92;  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} ,ocAB;K  
+Z1y1%a  
template < typename Cond > g\Akf  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; Cd'`rs}3  
} ; J|.n bSE  
x't@Mc  
aU?HIIA  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 {N'<_%cu  
最后,是那个do_ 0+3{fD/  
?G<.W[3  
:]uz0s`>  
class do_while_invoker \Y^GA;AMQQ  
  { ++Fv )KY@  
public : m,^UD{  
template < typename Actor > |"i"8~/@<  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const F42?h:y8I  
  { 5j>olz=n}  
  return do_while_actor < Actor > (act); <RJ+f-  
} *_H^]wNJG  
} do_; sM6o(=>  
6L,"gF<n  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? .kp3<.  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 <m0m8p"G  
最后来说说怎么处理break和continue 6oy[0hj  
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。 4;V;8a\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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