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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda $45|^.b  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 rzAf  {2  
在C++中,STL的很多算法都要求使用者提供一个函数对象。例如for_each函数,会要求用户提供一个表明“行为”的函数对象。以vector<bool>为例,如果想使用for_each对其中的各元素全部赋值为true,一般需要这么一个函数对象, {fACfSW6  
r{R<J?Y  
?K[Y"*y2  
ay7\Ae]  
  class filler )Ri!  
  { Lxp}o7>K  
public : E,Rj;?  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} 6v3l^~kc'  
} ; @@o J@;  
GB|>eZLv<  
tVAo o-%  
这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决: &<e18L 7a  
L8h3kT  
uMw6b=/U  
Q&]|W Xv  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); w/*G!o- <  
!YAX.e  
7?whxi Qs  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 -4Hb]#*2  
Q0R05*  
=l43RawAmu  
W9%v#;2  
二. 战前分析 A,_O=hA2I  
首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。 ; R+>}6  
开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码 T-a>k.}y  
GfELL `yz  
=6dAF"b)  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); NF8<9  
  /* --------------------------------------------- */ )%@7tx  
vector < int *> vp( 10 ); %JE>Z]  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); xkDK5&V  
/* --------------------------------------------- */ oM!&S'M/  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); `Jc/ o=]  
/* --------------------------------------------- */ ?2&= +QaT  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); dHIk3j-!  
  /* --------------------------------------------- */ Q)0KYKD+@  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); Qz[^J  
/* --------------------------------------------- */ /Ot3[B  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); @G2# Z  
zE/l  
wvq4 P  
+XsE  
看了之后,我们可以思考一些问题: YYn8!FIe  
1._1, _2是什么? &NBH'Rt  
显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。 BEaF-*?A  
2._1 = 1是在做什么? @??3d9I  
既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。 ar<8wq<4G  
Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。 CKn2ZL  
_dm0*T ?  
&qS%~h%2  
三. 动工 u$R5Q{H_  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: 5c]:/9&  
1@p,   
$b|LZE\bU.  
+ kMj|()>\  
template < typename T > :u,.(INB  
class assignment D:Q#%wJ  
  { 8Ij<t{Lps  
T value; QZ&(e2z  
public : [cnu K  
assignment( const T & v) : value(v) {} Br9j)1;  
template < typename T2 > <Ja&z M  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } 1+Gq<]@G  
} ; T]wI)  
1M&Lb. J6  
>Y08/OAI.2  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 YAc:QVT87  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment <ZSXOh,'  
`w 6Qsah  
jcqUY+T$  
M]PZwW8  
  class holder @~$d4K y<  
  { iKaX8c,zI  
public : ch8VJ^%Ra1  
template < typename T > 4u iq'-  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const i6V$mhL  
  { 6#U~>r/  
  return assignment < T > (t); ]!AS%D`  
} ,CyX*k8o  
} ; &'/"=lK  
(O J/u)W^  
O6Py  
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: 5&s6(?,Eu  
 9Do75S{(  
  static holder _1; $^fF}y6N  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 o>M^&)Xs  
6HCg<_j]  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); q#3T L<  
而不用手动写一个函数对象。 %J1'>nI!q  
# QwX|x{  
6c]4(%8  
@;eH~3P  
四. 问题分析 6 EqN>.  
虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。 3yRvs;nWS  
1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。 B7uK:J:c*H  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 ]z'L1vQl7  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 W\Pd:t  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 !LH;K  
/rZk^/'  
五. 问题1:一致性 4S'e>:  
首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?| o`n8Fk}i  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 P-ZvW<M  
XcoX8R%U  
struct holder 9!=4}:+  
  { ,5zY1C==Ut  
  // 1L::Qu%E  
  template < typename T > :.AC%'S  
T &   operator ()( const T & r) const 3Y#  
  { CL2zZk{u_  
  return (T & )r; iWeUsS%zpV  
} 5)f 'wVe  
} ; LNJKf6:  
huv|l6   
这样的话assignment也必须相应改动: a"P & 9c  
 Fw[1Aa#  
template < typename Left, typename Right > hvTc( 0;mB  
class assignment <9>L^GgXA  
  { ^e^-1s  S  
Left l; agfDx ^,  
Right r; L$c 1<7LU  
public : d^?e*USh  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} y46sL~HRv  
template < typename T2 > 8B6(SQp%  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } Ld:-S,2  
} ; 6G4~-_  
0p3) t  
同时,holder的operator=也需要改动: uAYDX<Ja9  
O:V.;q2]U  
template < typename T > 8}oe))b  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const P<1&kUZL  
  { 4t*VI<=<[  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); +tkm,>s  
} Wf:X) S7  
hHEn  
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。 p&XuNk  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 JvT#Fxjk  
|&S^L}V.C  
return l(rhs) = r; 2CtCG8o  
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。 &_QD1 TT  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: 0^P9)<k'  
L eUp!  
template < typename Tp > &xj,.;  
class constant_t z2.OR,R}]  
  { jxw8jo06:  
  const Tp t; nm|"9|/  
public : 4}Os>M{k  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} {R~L7uR @O  
template < typename T > U&+lw=  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const OJ\j6owA  
  { YTe8C9eO  
  return t; $xcU*?=K  
} &fxyY (  
} ; KmF+3g~#s  
a,t]>z95  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 I7#+B1t  
下面就可以修改holder的operator=了 K]U8y$^  
UD'e%IVw  
template < typename T > x5yZ+`Gc  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const yle~hL  
  { a^L'-(  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); bsWDjV~  
} n QOLR? %  
]\=M$:,RZ  
同时也要修改assignment的operator() {M0pq3SL*t  
}PzYt~Z`@  
template < typename T2 > ^@q $c  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } 0 KWi<G1  
现在代码看起来就很一致了。 }'TZ)=t{J  
j98>Jr\  
六. 问题2:链式操作 ByXcs'  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 p~u11rH  
其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。 0V#eC  
事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。 ~ @s$  
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。 SR 1UO'.  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct !P* z=  
dzc.s8T(0  
template < typename T > R$ 40cW3`  
struct result_1 gcs8Gl2  
  { !*|`-woE  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; @GR|co  
} ; 8:0.Pi(ln@  
c_bIadE{  
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: "^@0zy@x  
>&N8Du*[  
template < typename T > ijWn,bj  
struct   ref VFwp .1oa!  
  { h3Z0NJ=xM  
typedef T & reference; 7L&=z$U@m  
} ; +-OqO3R  
template < typename T > -^LEGKN  
struct   ref < T &> {e8.E<f-  
  { Z:}d\~`x$%  
typedef T & reference; Rm!Iv&{  
} ; lGZ^ 8  
m48m5>  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: 'PrrP3lO_~  
R nf$  
template < typename T > "(rG5z3P  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const MRdZ'  
  { n +z5;'my  
  return l(t) = r(t); \a8<DR\@O  
} ( XoL,lJ  
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。 r9uuVxBD  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 dRXF5Ox5K}  
bytAdS$3  
有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么 iWZrZ5l  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: R1X{=ct  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 |Tp>,\:5  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 ^?H3:CS  
最后的布局是: wh@;$s"B  
                Add Rj9YAW$  
              /   \ ;X ]+r$_  
            Divide   5 |A#pG^  
            /   \ Mg0[PbS  
          _1     3 y pv~F  
似乎一切都解决了?不。 Vs)Pg\B?  
你可以想象一下一个完整的Lambda库,它必然能够重载C++几乎所有的操作符。假设其重载了10个操作符,那么至少会有10个代表这些操作符的functor类。大体上来讲,每一种操作符所对应的functor都应当能够由链式操作产生别的任意一种操作符所对应的functor。(例如:*_1 = 2既是由operator*的functor产生operator=的functor)。可想而知这样一共能产生10*10=100种产生方式。这是对编码的一个大挑战。  ((}T^  
如何简化这个问题呢?我们不妨假定,任意一种操作符的functor,都能够产生任意一种操作符的functor,这样,每一种操作符的functor都拥有一样的产生方案。如果某种转换确实是不合法的(例如:A/B=C无论如何也不可能合法),那么在试图产生新functor的时候会出现编译错误。幸好C++的模版是如果不使用就不编译的,因此这种编译错误不会干扰到正常的使用,这正是我们所要的。 [Az<E3H"  
OK,我们的方法呼之欲出了。既然所有的functor都具有一样的产生方案,那么不如大家都不要实现,等到最后统一的在所有的functor里面加上这么一系列的产生代码吧。例如,如果要添加从某functor XXX到operator=的functor的产生代码: 0m^(|=N-  
^b]h4z$  
template < typename Right > ZzNp#FrX"  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const %EuJ~;x(Mg  
Right & rt) const ^-9g_5  
  { fWKI~/eUY|  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); |gW>D=rkj  
} .|Pq!uLvc  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 B\,pbOE?#  
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。 VFj}{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。 W *t+!cU/:  
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。 G'oMZb ({=  
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。 }j^asuf~c  
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? J|-X?V;ZW  
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: f D<9k  
uz6S7I  
template < class Action > FA}dKE=c Q  
class picker : public Action '% .:97  
  { !e5!8z  
public : WdEVT,jjh  
picker( const Action & act) : Action(act) {} %l4LX~-:  
  // all the operator overloaded /a}F ;^  
} ; nKI]f`P7  
ZS*PY,  
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。 lxIo P  
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: % ~eIx=s  
hXBAs*4DV8  
template < typename Right > 9Z.Xo kg  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const ]}t6V]`Q  
  { 3K2B7loD)~  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); } + ]A?'&  
}  n7g}u  
r%`g` It  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > <$6r1y*G  
使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。 h$p]M^Z7  
T?vM\o%i3  
template < typename T >   struct picker_maker RLy(Wz3%  
  { e"7<&% Oq  
typedef picker < constant_t < T >   > result; ;gS)o#v0  
} ; = <yMB d\  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > -|K^!G  
  { ~ _ ogeD  
typedef picker < T > result; 52X[ {  
} ; lZ5LHUzP  
``X1xiB  
下面总的结构就有了: 3jSt&+  
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。 WC& V9Yk  
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。 =VC"X?N  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 0d>|2QV   
至此链式操作完美实现。 onqifQ  
(G1KMy  
bVLBqa=  
七. 问题3 n["G ry  
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。 wh Hp}r  
_HMQx_e0YM  
template < typename T1, typename T2 > $6[%NQp  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const V^* ];`^  
  { V ,+&.A23  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); ! 3 ;;6  
} hwx1fpo4  
^X]rFY1  
很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2: *A&A V||q  
/1y\EEc  
template < typename T1, typename T2 > h5)4Z^n  
struct result_2 2v$\mL  
  { R|m!*B~  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; 5'<J@3B  
} ; @vc9L  
MZrLLnl6\  
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? /4I9Elr  
这个差事就留给了holder自己。 V3S"LJ  
    WJlJD*3  
m$.7) 24  
template < int Order > ul-O3]\'@  
class holder; Vg^yjP{sv  
template <> 9GX'+$R]  
class holder < 1 > A(D>Zh6o@  
  { Gh5 3 Pne  
public : YB+My~fw{l  
template < typename T > K3*-lO:A9  
  struct result_1 "8$Muwm  
  { s?JOGu  
  typedef T & result; 0 wjL=]X1e  
} ; no$X0ia  
template < typename T1, typename T2 > r0Zj'F_e  
  struct result_2 A I v  
  { lqcPV) n  
  typedef T1 & result; +<T361eyY  
} ; /pC60y}O0  
template < typename T > QQ/9ZI5  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const R('\i/fy  
  { mwMcAUD]2  
  return (T & )r; N^{}Qvrr  
} '5lwlF  
template < typename T1, typename T2 > )b~+\xL5J  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const 65vsQ|Zw  
  { $WiU oS  
  return (T1 & )r1; Cb6K!5[q]  
} pwv mb\  
} ; u f1s}/M  
bt"5.nm  
template <> O YfRtfE  
class holder < 2 > \8)FVpS  
  { (~NR."s;  
public : vW0U~(XlN  
template < typename T > !TN)6e7`  
  struct result_1 5,BvT>zFY  
  { vs{VRc  
  typedef T & result; l\TL=8u2c  
} ; _=9m [  
template < typename T1, typename T2 > \"X_zM  
  struct result_2 ?jsgBol  
  { l>6p')F!  
  typedef T2 & result; gX`C76P!  
} ; P\h1%a/D  
template < typename T > 7e[&hea  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const &srD7v9M8  
  { ex.^V sf_  
  return (T & )r; Z?qc4Cg  
} k&:~l@?O  
template < typename T1, typename T2 > S3Fj /2Q8  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const F5+!Gb En  
  { KvjH\;78  
  return (T2 & )r2; HP=5 a.  
} z`YAOhD*h4  
} ; ([A%>u>h  
(rQ)0g@  
EiS2-Uh*TT  
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> >。 aNgJm~K0P  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: [7l5p(=  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: >}r 1A  
S-79uo  
return l(i, j) = r(i, j); /S9n!H:MT  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) {~V_6wY g  
%htbEKWR  
  return ( int & )i; zX8{(  
  return ( int & )j; }7i}dyQv}  
最后执行i = j; ,UfB{BW  
可见,参数被正确的选择了。 Bm;@}Ly=G  
787}s`,}  
h[]3#  
*jl_,0g]  
Y|<1|wGG  
八. 中期总结 _2eL3xXha.  
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: !< ^`Sx/+  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 7T?7KS  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 EU()Nnm2  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor NmV][0(BS  
u"zQh|  
|bmc6G[  
}J:WbIr0!  
NAfu$7  
SFa^$w  
九. 简化 pl.=u0 *  
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。 !7anJl  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 D"n 3If%  
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: u=6{P(5$j  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 z(beT e  
  +-*/&|^等 e7gWz~  
2. 返回引用。 1H,hw  
  =,各种复合赋值等 3WF6bJN  
3. 返回固定类型。 Q"H1(kG|  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) ^ P=CoLFa  
4. 原样返回。 (?zZvW8  
  operator, wB W]w  
5. 返回解引用的类型。 UjQi9ELoJ  
  operator*(单目) g/m%A2M&aH  
6. 返回地址。 VUGVIy.  
  operator&(单目) 7ip(-0  
7. 下表访问返回类型。 ic|>JX$G  
  operator[] #oD * H:%*  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 }[I|oV5*+&  
  operator<<和operator>> `F1 ( v  
SwPc<Z?P  
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。 a"0'cgB}  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: sp$W=Wu7  
>|So`C3:e  
template < typename Left > T5di#%: s  
struct value_return yasKU6^R'  
  { &O.S ;b*+  
template < typename T > U0W- X9>y  
  struct result_1 +EBoFeeIG  
  { x?|   
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; yjP;o`z%  
} ; _*Z2</5  
f i3<  
template < typename T1, typename T2 > -3T6ck  
  struct result_2 X pd^^  
  { r:Xui-  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; Q[k7taoy  
} ; KD7 RI3'?  
} ; 6 4da~SEn  
W@x UR-}51  
ZrFC#wJb  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait a|im DY_-j  
:d<;h:^_  
下面我们来剥离functor中的operator() $h-5PwHp  
首先operator里面的代码全是下面的形式: _KkLH\1g$  
/*bS~7f1  
return l(t) op r(t) :,=no>mMx  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) "oYyeT ,?  
return op l(t) lc=C  
return op l(t1, t2) \S@;>A<J  
return l(t) op <"@~  
return l(t1, t2) op rQbL86+  
return l(t)[r(t)] 451r!U1Z  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] qlSc[nEk  
@l^=&53T  
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: XX,iT~+-  
单目: return f(l(t), r(t)); MX?K3=j @>  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); <m80e),~  
双目: return f(l(t)); ,iU ]zN//  
return f(l(t1, t2)); 31y=Ar""  
下面就是f的实现,以operator/为例 Ak$gh b  
})|+tZ  
struct meta_divide k|,pj^  
  { (KHTgZ6  
template < typename T1, typename T2 > 7{ :| )  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) J56+eC(  
  { |*7uF<ink6  
  return t1 / t2; t#~r'5va  
} X|H%jdta  
} ; |8h<Ls_  
UcDJ%vI  
这个工作可以让宏来做: 50(/LV1  
n\5` JNCb  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ 0i9y-32-  
template < typename T1, typename T2 > \ E) >~0jv  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; #H(|+WEu  
以后可以直接用 28-6(oG  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) Y2j>lf?8  
来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数 J1Mm,LTO  
(ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。) @?{n`K7{`  
5B .+>u"e  
__$IbF5  
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 &TSt/b/+W  
y%=\E  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > Fm{Ri=X<:  
class unary_op : public Rettype f!*b8ND^R  
  { 9'Y~! vY  
    Left l; Vy{=Y(cpF2  
public : EKk~~PhW 8  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} NDU,9A.P  
O$Wt\Y <q  
template < typename T > &7T0nB/)  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 6 EE7<&  
      { RP7e)?5$s  
      return FuncType::execute(l(t)); on(F8%]zE  
    } 95aa  
WO)rJr!C  
    template < typename T1, typename T2 > 0X`Qt[  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 7<AHQ<#@  
      { vML01SAi  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); }-)2CEj3L%  
    } IQoz8!guh:  
} ; #wNksh/J^  
5l2Ph4(  
p< '#f,o  
同样还可以申明一个binary_op 4s^5t6  
d[w'j/{  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > ={W;8BUV%^  
class binary_op : public Rettype .Frc:Y{  
  { X + *@  
    Left l; za1MSR  
Right r; n(/(F `  
public : 8uM>UpX  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}  ^vYH"2  
3)T'&HKQ  
template < typename T > 4Ucg<Z&%  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const S WVeUL#5  
      { Ps+0qqT*  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); rC14X}X6  
    } :mX c|W3  
M3odyO(  
    template < typename T1, typename T2 > tlV>  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ,icgne1j  
      { ,fpu@@2  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); fB:9:NX  
    } |o6 h:g  
} ; 68Vn]mr#  
Ah;2\0|t  
#M$[C d I$  
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 Ds9pXgU( Z  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 ]{{A/ j\  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) |Up+Kc:z/n  
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。 A07g@3n  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! Q zPq^  
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。。。 2qo=ud  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 5B#q/d1/a  
这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan) G+stt(k:  
下面是修改过的unary_op x9Fga_  
K]Q#B|_T  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > ]|it&4l  
class unary_op D*6v.`]X  
  { B]L5K~d  
Left l; >G$8\&]j  
  I 8vv  
public : XE* @*  
']Gqa$(YC  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} $}_N379&  
lYmqFd~p  
template < typename T > 91qk0z`N  
  struct result_1 <cNXe4(  
  { X1&Ug ^  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; ( NWT/yBx  
} ; ig<Eyr  
1j0OV9-|  
template < typename T1, typename T2 > 4e~^G  
  struct result_2 ?%% 'GX  
  { |I-;CoAg  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; k4fc 5P  
} ; BZejqDr*  
s0uI;WMg  
template < typename T1, typename T2 > ;*1bTdB5a  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const KY34Sc  
  { (MhC83|?  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); vQ/}E@?u  
} nlmc/1C  
aSdh5?  
template < typename T > wgfA\7Z  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const Cw42bO  
  { `Fa49B|`D  
  return OpClass::execute(lt(t)); 28FC@&'H  
} ' QGacV   
q9cmtZrm  
} ; .w2QiJ  
pYZ6-s  
RapHE; <  
该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug (Cjnf a 2  
好啦,现在才真正完美了。 &7Frg`B&:  
现在在picker里面就可以这么添加了: \$:KfN>WY  
CvfX m  
template < typename Right > 88}+.-3t$  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const L#sw@UCK  
  { 'F%4[3a$\n  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); "hwg";Z$n  
} +Go(y S  
有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。 @_"B0$,-i  
! |SPOk  
q-s! hiK  
MuNM)pyxp  
H`u8}{7  
十. bind @3`:aWda  
既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。 @X`~r8&  
先来分析一下一段例子 +|}R^x`z  
9$,x^Qx  
s ^NO(  
int foo( int x, int y) { return x - y;} |GuIp8~  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 D|-^}I4  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 ' JHCf  
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。 a*LT<N  
我们来写个简单的。 eXJt9olI  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: aE}1~`  
对于函数对象类的版本:  V|=PaO  
o`?0D)/O  
template < typename Func > ,#3}TDC  
struct functor_trait r fqw/o  
  { \PS{/XK  
typedef typename Func::result_type result_type; ^l1tQnj)7  
} ; dz/' m7  
对于无参数函数的版本: vW4~\]  
nb(4"|8}  
template < typename Ret > 4)D#kP  
struct functor_trait < Ret ( * )() > H5t 9Mg|  
  { {zoUU  
typedef Ret result_type; W- wy<<~f  
} ; [vki^M5i|Z  
对于单参数函数的版本: SQ#6~zxl  
r\]yq -_  
template < typename Ret, typename V1 > l,uYp"F,ps  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > ||v=in   
  { UnNvlkjq9  
typedef Ret result_type; 4GJ1P2  
} ; `mPmEV<  
对于双参数函数的版本: ^_4TDC~h  
:0o $qz2  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > uY0V!W  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > R`=3lY;  
  { Mr'}IX5  
typedef Ret result_type; VlW#_.  
} ; ${'gyD  
等等。。。 ja$>>5<q  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy r`u}n  
rUfW0  
template < typename Func > !- f>*|@  
struct func_return lJ]r %YlF  
  { !f_GR Pj'  
template < typename T > P8NKp O\  
  struct result_1 PK1j$ &F  
  { J*6I@_{/ U  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; E%ea o$  
} ; 3ojK2F(1D  
O$x-&pW`g  
template < typename T1, typename T2 > 8 o8FL~&]  
  struct result_2 m^ zx &  
  { +C7 1".i-  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; 7=XQgbY/  
} ;  l|`FW  
} ; XuJwZN!(  
5_Yv>tx  
BOJ h-(>I  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 O<4i)Lx2  
2>Kq)Ii  
template < typename Func, typename aPicker > 1_:1cF{w  
class binder_1 UwtOlV:G{  
  { `XYT:'   
Func fn; RBx`<iBe  
aPicker pk; ;a!o$y  
public :  .Pq8C  
etf ft8  
template < typename T > n? "ti  
  struct result_1 322W"qduTZ  
  { Qv8#{y@U  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; (Br$(XJoK}  
} ; `.;7O27A^%  
YN] w_=  
template < typename T1, typename T2 > }7hpx!s,  
  struct result_2 j5z, l  
  { *F:]mgg  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; Y^LFJB|b4  
} ; 8DTk<5mW~  
;]fpdu{  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} hgj#VY$B  
j>&n5?  
template < typename T > y- k?_$ M  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const <0P`ct0,i  
  { EC1q#;:  
  return fn(pk(t)); ,2JqX>On>Y  
} ~m!>e])P?X  
template < typename T1, typename T2 > qq-&z6;$  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ==x3|^0y  
  { q^sMJ  
  return fn(pk(t1, t2)); `Q26Dk  
} N(Y9FD;H  
} ; w :FH2*  
&_4A6  
.u7d  
一目了然不是么? N)Qj^bD!  
最后实现bind e"r'z n  
`m<="No  
Oi BK  
template < typename Func, typename aPicker > (/YC\x?  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) #!#V!^ o  
  { 4NR,"l)  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); zQ{ Q>"-  
} k`g+    
"EEE09~l\  
2个以上参数的bind可以同理实现。 &8"a7$  
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。 ^\N2 Iu>6  
I.x0$ac7  
十一. phoenix ~ $r^Ur!E\  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: W<!q>8Xn?  
BCUw"R#  
for_each(v.begin(), v.end(), "]c:V4S#`A  
( S-2xe?sb  
do_ ?Tuh22J{Q  
[ bDUGzezP<  
  cout << _1 <<   " , " Xz]}cRQ[  
] aS~k.^N  
.while_( -- _1), %J.Rm0FD:  
cout << var( " \n " ) 5mSXf"R^  
) wT*N{).  
); .6O>P2m]a_  
Va=0R   
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: AN: ,t(w  
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 f~Kln^  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 ! FHNKh  
那么我们就照着这个思路来实现吧: 9k7|B>LT  
"6Dz~5  
nt;A7pI`  
template < typename Cond, typename Actor > oPa2GW8  
class do_while *qOo,e  
  { Ix:aHl  
Cond cd; g?=B{V  
Actor act; W@wT ,yJ8@  
public : ~Ag !wj  
template < typename T > ,}{E+e5jh7  
  struct result_1 =Rb,`%  
  { 1&jX~'  
  typedef int result_type; 44%::Oh  
} ; >5^Z'!Z"  
iZjvO`@[  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} 1Za\T?V  
O')Ivm,E  
template < typename T > Kq{s^G  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const bO2$0!=I  
  { k9^P#l@p  
  do [j93Mp  
    { 0A 4(RLGg  
  act(t); f[|xp?ef  
  } dDpe$N  
  while (cd(t)); N# ,4BU  
  return   0 ; k(^zhET  
} HwU \[f  
} ; *3 9sh[*}  
vO0ql  
R1P,0Yf  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). WO)K*c1F  
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。 gVG :z_6  
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。 4uNcp0  
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。 k ,<L#?,a  
下面就是产生这个functor的类: $ng\qJ"HF  
];uvE? 55  
x[(2}Qd  
template < typename Actor > J puW !I  
class do_while_actor >Y2Rr9  
  { /AMtT%91  
Actor act; 5lU`o  
public : !/jx4 w~R  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} M/1Q/;0P  
4&y_+  
template < typename Cond > L\-T[w),z7  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; q>Q|:g&:  
} ; siD Sm  
&0>{mq}p,:  
e9%6+ 9Y  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 &UzZE17R  
最后,是那个do_ {g @ *jo&  
@'}X&TN<a  
D J<c  
class do_while_invoker zZf#E@=$|  
  { !o.g2  
public : Tl=vgs1  
template < typename Actor > 2}}~\C}o+  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const s#d# *pgzh  
  { 5X`.2q=d  
  return do_while_actor < Actor > (act); 7PisX!c,h  
} C&5T;=<jKO  
} do_; y!v$5wi  
@{ nT4{  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? Vm6^'1CY  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 wPc,FH+y  
最后来说说怎么处理break和continue Zy!\=-dSm  
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。 ~Yr.0i.W  
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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