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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda }J^+66{  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 dzbFUDJ  
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, w/oXFs&FK  
s7Z+--I)L  
_{C =d3  
n40&4n  
  class filler WSsX*L  
  { F97HFt6{  
public : )c<X.4  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} ,hVDGif  
} ; +a'["Gjq;  
nB9(y4  
 WJ&a9]&C  
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: gucgNpX  
KsDovy<  
y5/LH~&Ov  
Hp(wR'(g&  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); ">M:6\B  
&&>Tfzh  
-)%g MD~z1  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 x4N*P  
.At^b4#(  
qa>H@`P  
~(x"Y\PEu  
二. 战前分析 }Y&|v q  
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。 PNB E  
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 gWGh:.*T  
W @]t  
jr2wK?LbB  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); [r0`D^*=  
  /* --------------------------------------------- */ ukDaX  
vector < int *> vp( 10 ); `L m9!?  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); .jv#<"DW  
/* --------------------------------------------- */ ?'^dYQ4  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); ^|lw~F  
/* --------------------------------------------- */ O!k C  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); kKs}E| T  
  /* --------------------------------------------- */ 2u%YRrp  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); :soR7oHZ  
/* --------------------------------------------- */ jmJeu@(  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); #/ HQ?3h]  
/=[hRn@)A  
{' UK> S  
hkDew0k  
看了之后,我们可以思考一些问题: 1wLEkp!~  
1._1, _2是什么? L(q~%  
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。 Ve[[J"ze  
2._1 = 1是在做什么? m:)s UC0  
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。 j58'P 5N  
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。 aflBDo1c  
 jAxrU  
pnp)- a*7  
三. 动工 ZkmY pi[  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: *q*$%H  
eE5j6`5i  
h1+y.4  
q+U&lw|"w  
template < typename T > !%(PN3*  
class assignment Ya29t 98Pk  
  { Jy P$'v~  
T value; >c=-uI  
public : D zdKBJT+  
assignment( const T & v) : value(v) {} oR~s \Gt  
template < typename T2 > ld[BiP`B2V  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } "Ky&x$dje  
} ; Vs9]Gm  
|lMc6C  
B4eV$~<  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 PB;j4  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment Zq{TY)PI]  
^IqD^(Kb  
{.r #j|  
)S^[b2P]y_  
  class holder ?>DwNz^.!  
  { <N8z<o4rku  
public : F13vc~$Ky  
template < typename T > ?D+H2[n\a  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const w^^8*b<  
  { srryVqgS  
  return assignment < T > (t); : U,-v  
} UG=],\E2  
} ; @e2P3K gg  
X }Fqif4A  
p?O6|q  
由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上: hg-M>|s7  
5Bp>*MR/".  
  static holder _1; 9dFo_a*?  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 3|(3jIa  
'iX y?l  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); iZE7 B7K  
而不用手动写一个函数对象。 gTk*v0WBm  
v,jB(B^|Z  
V)c.AX5  
#F#M<d3-2  
四. 问题分析 i> dLp  
虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。 3/Dis) v8  
1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。 F- {hXM  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 D22A)0+_  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 NEt_UcC  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 h|.{dv  
GI%9Tif  
五. 问题1:一致性 ]<k+a-Tt  
首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?| "4L_BJZ  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 y3ST0=>j}  
) ):w`^6  
struct holder ({mlA`d]  
  { NY/-9W5T4  
  // NBD1k;  
  template < typename T > p7Z/%~0v:  
T &   operator ()( const T & r) const lz4M)pL^  
  { #ds@!u+&  
  return (T & )r; KeWIC,kq  
} f@ .s(i=z  
} ; =D Tbz3<  
&%4A3.qE  
这样的话assignment也必须相应改动: 2+|U!X  
x{3q'2  
template < typename Left, typename Right > hw1J <Pl*  
class assignment l%# z  
  { ZOy^TR  
Left l; G|j8iV O  
Right r; %[OZ;q& X  
public : 8u"HW~~=  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} PoZxT-U  
template < typename T2 > FSb4RuD9  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } 6SEq 2   
} ; !H(V%B%  
9'A^n~JHF  
同时,holder的operator=也需要改动: [_HOD^  
w sbzGW~=  
template < typename T > toel!+  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const gp4@6HuUd  
  { 5UvqE_  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); Y{<SD-ibZ$  
} 6*s:I&  
CK8!7=>}^  
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。 @O8X )  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 V eLGxc  
tJpK/"R'  
return l(rhs) = r; 0W,.1J2*  
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。 ddEV@2F  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: hs<OzM  
Is>~P*2Y=  
template < typename Tp > U,V+qnS  
class constant_t *rmM2{6  
  { S'=}eeG  
  const Tp t; 7w.9PNhy  
public : hlGrnL  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} R T/)<RT9  
template < typename T > \Z_29L w=  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const 3ZhuC".c  
  { G=&nwSL  
  return t; z0?IQzR^T  
} zE?@_p1gei  
} ; 9lB$i2G>Zw  
;]_h")4"c  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 U4h5K}j4  
下面就可以修改holder的operator=了 %(>,eee_  
c:2LG_mQ  
template < typename T > ;+rcT;_^/  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const "ed A  
  { '1b4nj|<m  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); okH*2F(-  
} VJgYXPE `  
?D=C8EX  
同时也要修改assignment的operator() ]l6niYVB2  
@k\npFKQm  
template < typename T2 > U&gI_z[  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } d8&T62Dnd4  
现在代码看起来就很一致了。 j5G=ZI86y  
ZC3;QKw>  
六. 问题2:链式操作 !_>o2  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 MGH2z:  
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。 ilwIqj  
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。 _c,{}sn  
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。 wpcqgc  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct QZFH>,d  
4}Yn!"jW&  
template < typename T > I[bWd{i:  
struct result_1 af|x(:!H  
  { 41I2t(H @z  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; $8>II0C.  
} ; wS+j^ ;"  
0}WDB_L  
那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为: m=V69 a#  
d bHxc@H  
template < typename T > L4v26*P  
struct   ref J6Nhpzp  
  { &[_D'jm+S0  
typedef T & reference; WZcAwYB  
} ; .Xk#Cwm'  
template < typename T > ~;0W +  
struct   ref < T &> ^a=V.  
  { 7myYs7N8[  
typedef T & reference; r+,JM L   
} ; t_ id/  
d?N[bA  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: .yQ<  
HEF\TH9  
template < typename T > !%/(a)B$^$  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const mLDuizWI  
  { ozW\`  
  return l(t) = r(t); ebhV;Q.  
} -AwkP  
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。 Pp`[E/ qj4  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 CB`GiH/j  
:]9CdkaU  
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 =" pNE#  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: .GIygU_  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 co{i~['u  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 op61-:q/  
最后的布局是: cq}i)y  
                Add cRP!O|I`]  
              /   \ ow*^z78M{  
            Divide   5 Qb'Q4@.  
            /   \ +.McC$!s  
          _1     3 0Z jE(3i  
似乎一切都解决了?不。 H6<3'P  
你可以想象一下一个完整的Lambda库,它必然能够重载C++几乎所有的操作符。假设其重载了10个操作符,那么至少会有10个代表这些操作符的functor类。大体上来讲,每一种操作符所对应的functor都应当能够由链式操作产生别的任意一种操作符所对应的functor。(例如:*_1 = 2既是由operator*的functor产生operator=的functor)。可想而知这样一共能产生10*10=100种产生方式。这是对编码的一个大挑战。 u^( s0q  
如何简化这个问题呢?我们不妨假定,任意一种操作符的functor,都能够产生任意一种操作符的functor,这样,每一种操作符的functor都拥有一样的产生方案。如果某种转换确实是不合法的(例如:A/B=C无论如何也不可能合法),那么在试图产生新functor的时候会出现编译错误。幸好C++的模版是如果不使用就不编译的,因此这种编译错误不会干扰到正常的使用,这正是我们所要的。 WP !u3\91  
OK,我们的方法呼之欲出了。既然所有的functor都具有一样的产生方案,那么不如大家都不要实现,等到最后统一的在所有的functor里面加上这么一系列的产生代码吧。例如,如果要添加从某functor XXX到operator=的functor的产生代码: Bs^p!4=  
NGmXF_kqN  
template < typename Right > {~ 1 ~V  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const s,-}}6WO  
Right & rt) const /}nq?Vf  
  { ]fJ9.Js  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); -=)+)9~G  
} Q; BD|95nl  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 C;oO=R3r  
XXX指的是原来的functor的类型,picker_maker<T>是一个类型变换的trait,如果T是一个常量,那么他会返回constant_t<T>,否则返回T本身。 #2;8/"v  
因此如果该函数声明在assignment的内部,那么就实现了连等,如果声明在的dereference(解引用)的内部,就允许(*A = B)的行为发生。 D;6C2>U~L  
最后,如何把这些函数塞到各个functor的声明里边呢?当然可以用宏,但是。。。大家都知道这样不好。  ](>YjE0  
除了宏之外还可以用的方式就是继承。我们可以写一个类叫做picker,该类实现了所有的如上的产生函数。然后让所有的functor继承自它。 gQuU_dbXSB  
且慢,也许立刻就有人跳出来说:这样的话那个XXX怎么写呢?这样不是会导致循环依赖么?这样不是会有downcast么? (8Te{Kh'  
正解,让picker做基类确实不是一个好主意。反过来,让picker继承functor却是一个不错的方法。下面是picker的声明: zin'&G>l  
lKV7IoJ&;  
template < class Action > fhmBKeFdV  
class picker : public Action '}E"M db  
  { Vw5Pgtx  
public : AA[?a  
picker( const Action & act) : Action(act) {} )|KZGr  
  // all the operator overloaded BQ(sjJ$v6F  
} ; M4E==  
HjZf3VwI  
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。 j<}y(~  
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: 8?h&FbmB  
I36ClOG  
template < typename Right > q0(-"}2l  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const NGkWr  
  { QT\"r T9#  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); @^nE^;  
} dm"|\7  
L 7l"*w(  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > D{^CJ :n  
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。 N\85fPSMG|  
fnK H<  
template < typename T >   struct picker_maker 8r48+_y3u  
  { pf#~|n#t  
typedef picker < constant_t < T >   > result; s"(F({J  
} ; D'Uv7Mis  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > |v:fP;zc  
  { 4Q~++PKBe  
typedef picker < T > result; a@m  64l)  
} ; :+%Yul  
bM"d$tl$?'  
下面总的结构就有了: =:m6ge@C&H  
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。 ai;-_M+$  
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。 3q.HZfN~  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 Y/qs\c+  
至此链式操作完美实现。 \{ff7_mLo  
CykvTV Q  
T*](oA@  
七. 问题3 ,{BF`5bn|  
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。 *yN#q>1  
%[BOe4[  
template < typename T1, typename T2 > /m h #o  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ?y,z  
  { {r:5\  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); A4Tjfc,rx9  
} O@-(fyG  
OK%d1M^8j  
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: M^0^l9w  
e]D TK*W~  
template < typename T1, typename T2 > ~2O1$ou  
struct result_2 m*` W&k[  
  { 'v%v*Ujf[  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; E<77Tj  
} ; _p0G8  
3mT6HGSKR  
显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢? 1=mb2A  
这个差事就留给了holder自己。 p s_o:*$l  
    7:n OAN}%  
HlXEU$e  
template < int Order > ||'A9  
class holder; GyGF<%nq  
template <> OVEQ^\Q5D  
class holder < 1 > vd0uI#g%#  
  { 6gB;m$:fV  
public : U^&y*gX1  
template < typename T > '(SqHP|8&g  
  struct result_1 \{a 64  
  { kD#hfYs)i  
  typedef T & result; 4Vv$bbu+  
} ; T:S[[#f{5  
template < typename T1, typename T2 > )J1xO^tE  
  struct result_2 0> U7]wZKc  
  { ShJBOaE; -  
  typedef T1 & result; J@o$V- KK  
} ; A<[BR*n  
template < typename T > 5XinZ~  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const 7? qRz  
  { 8WLBq-]G  
  return (T & )r; @c;:D`\p1C  
} R&MetQ~-{  
template < typename T1, typename T2 > im"3n=  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const }/aqh;W  
  { Kk6i  
  return (T1 & )r1; uex([;y  
} .CEl{fofj  
} ; k .W1bF9n6  
II{"6YI>  
template <> C |P(,Xp  
class holder < 2 > \'>d.'d  
  { 7-4S'rq+  
public : *iXaQuT  
template < typename T > DUvF  
  struct result_1 SAokW,  
  { Tr "Bz!  
  typedef T & result; EsjZ;D, c(  
} ; #~`d ;MC  
template < typename T1, typename T2 > ejlau#8"  
  struct result_2 ~~{+?v6B]  
  { z{A~d  
  typedef T2 & result; @K}Bll.E  
} ; '%KaAi$  
template < typename T > s@pIcNvx  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const |J&=h|-A  
  { ]I(<hDuRp  
  return (T & )r; vec4R )S  
} $DhW=(YM_a  
template < typename T1, typename T2 > {@ Z%6%'9  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const *&$2us0%%  
  { b2UqN]{  
  return (T2 & )r2; JjnWv7W3$  
} k:*vD"  
} ; gi<%: [jT  
<Eh_  
WU{9lL=  
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> >。 |/~ISB  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: pU[5f5_  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: Fqg*H1I[  
(?#"S67  
return l(i, j) = r(i, j); N.q0D5 :  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) k1Sr7|  
{1[f9uPS  
  return ( int & )i; zQx6r .  
  return ( int & )j; .[S\&uRv  
最后执行i = j; -E-e!  
可见,参数被正确的选择了。 j&"GE':Y  
(\CH;c-@  
D@`"99z  
.*nr3dY  
{lNG:o  
八. 中期总结 _!^2A3c<  
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: Y(h (Z  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 30Udba+{]p  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 cb%ML1c  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor o3a%u(   
a_k~z3wG  
?HP{>l0r  
K8/I+#j  
QUz_2rN^  
?io ,8  
九. 简化 ![/ QW  
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。 QA# 7T3|  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 u^+ (5|  
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: ]RTK:%  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 lcuqzX{7  
  +-*/&|^等 u~\ NL{  
2. 返回引用。 DXx),?s>  
  =,各种复合赋值等 nv%0EAa#}  
3. 返回固定类型。 LqoH]AcN  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) nVGWJ3  
4. 原样返回。 sm at6p[  
  operator, A5%cgr% 6  
5. 返回解引用的类型。 'Ad|*~  
  operator*(单目) $QJ,V~  
6. 返回地址。 %^(} fu  
  operator&(单目) <gx"p#JbZ  
7. 下表访问返回类型。 vz`r !xj)  
  operator[] JVh/<A  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 ,<<HkEMS  
  operator<<和operator>> 1L<X+,]@  
Zie t-@}  
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。 iS}~e{TP/  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: T#D*B]oZ}  
Tizjh&*^  
template < typename Left > bVYsPS  
struct value_return -|`E'b81  
  { zH1ChgF=}  
template < typename T > onF?;>[  
  struct result_1 +*KDtqZjk  
  { A?Gk8  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; YveNsn  
} ; |n\(I$  
6x"|,,&MD0  
template < typename T1, typename T2 > $iOkn|~<@W  
  struct result_2 o3>D~9  
  { bb"x^DtT  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; Fn*)!,)  
} ; 7"$9js2  
} ; X1\ao[t<;c  
T.iVY5^<  
{b90c'8?a  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait Ub<^;Du5  
2[yfo8H  
下面我们来剥离functor中的operator() s&Ml1 A:  
首先operator里面的代码全是下面的形式: b'TkYa^  
vm`\0VGSW  
return l(t) op r(t) #;Z+ X)  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) ,: 4+hJ<q  
return op l(t) 7;H P_oAu  
return op l(t1, t2) (X}Q'm$n\h  
return l(t) op p_l.a  
return l(t1, t2) op }[8Nr+y  
return l(t)[r(t)] :gacP?  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] rdQ'#}I x  
ro*$OLc/  
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: "ba>.h,#'  
单目: return f(l(t), r(t)); 8i'EO6  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); fDIKR[B  
双目: return f(l(t)); Wf!<Qot|R#  
return f(l(t1, t2)); :h60  
下面就是f的实现,以operator/为例 Y"Y+U`Qt  
sH{ 4.tw  
struct meta_divide Jb"0P`senY  
  { aO>Nev  
template < typename T1, typename T2 > =}Xw}X+[WY  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) #ysSfM6  
  { ^=gzm s  
  return t1 / t2; >ISN2Kn   
} /6a617?9J  
} ; ~q05xy8  
nPo YjQi  
这个工作可以让宏来做: W! q-WU  
$7JWA9#N!  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ sFWH*k dP?  
template < typename T1, typename T2 > \ Wo8.tu-2  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; 8ECBi(  
以后可以直接用 +p#Q|o'  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) 5/"&C-t  
来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数 ?v$kq}Rg  
(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。。。) wUBug  
q&N1| f7  
3D/<R|p  
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 *{e?%!Q  
#_}r)q  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > _ZU.;0  
class unary_op : public Rettype FeAMt  
  { 8m poY.E4!  
    Left l; 4ZN&Yf`  
public : TScI_8c>  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} G'qGsKf\  
yJ!x`RD),w  
template < typename T > (D 5.NB%@  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const C].w)B  
      { (<:mCPk(~  
      return FuncType::execute(l(t)); .8K ~ h  
    } /,cyp .  
V)g{ Ew]:  
    template < typename T1, typename T2 > jWL;ElM'  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const xp<p(y8e1d  
      { L=9w 3VXS  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); 'E#;`}&Ah  
    } ij/5m-{6)  
} ; A(<"oAe|  
}qhNz0*  
| N/Wu9w$  
同样还可以申明一个binary_op tf+5@Zf]4  
[hT|]|fJS;  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > +S3r]D3v/  
class binary_op : public Rettype MH8Selnv  
  { hXE_OXZ  
    Left l; OG&X7>'3I{  
Right r; <h"*"q|9  
public : R?K[O   
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} V%c1+h<  
D>~S-]  
template < typename T > %ut7T!Jp  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ^%:syg_RM[  
      { ,9:0T LLR  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); &InMI#0mV  
    } "uthFE  
u(`,7 o "  
    template < typename T1, typename T2 > KW~fW r8  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 7Vd"AVn}g  
      { AX= 4{b'  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); H!+T2<F9R  
    } Ef2#}%>  
} ; GG@&jcp7  
&xGcxFd  
8eVQnp*  
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 XtV=Gr8"  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 1ukCH\YgU  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) WF.y"{6>  
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。 XZk?aik}`  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! X!w&ib-  
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。。。 bz=B&YR  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 J:q:g*Wi  
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) vV?=r5j  
下面是修改过的unary_op G2{.Ew  
=n}+p>\s  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > pM^r8kIH  
class unary_op #CaT0#v  
  { dIUg e`O9  
Left l; ?oc#$fcQ~  
  UUF;Q0X  
public : A+N%A] 2  
j(;o   
unary_op( const Left & l) : l(l) {} laQM*FLg  
lR9~LNK?  
template < typename T > ;3D[[*n9  
  struct result_1 f[b x|6  
  { A{!D7kwTz~  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; iA^GA8dn  
} ; 7|"gMw/  
f0^DsP  
template < typename T1, typename T2 > (RL5L=,u  
  struct result_2 {y[T3(tt  
  { d`_X$P4y  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; $ +`   
} ; t&r-;sH^[  
Q+O3Wgjy  
template < typename T1, typename T2 > B@Ae2_;  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const pV3o\bk!  
  { fFHT`"bD:  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); :d7tzYT ^  
} Qo!/n`19  
d0`5zd@S  
template < typename T > 5F8sigr/h  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const Dt9[uyP&  
  { J(\]39y  
  return OpClass::execute(lt(t)); vq df-i  
} gX}(6RP_!  
Z.Sq5\d  
} ; gUo L8~  
6<h?%j(  
J&xH "U  
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 !;YmLJk;hN  
好啦,现在才真正完美了。 0<{+M`G/  
现在在picker里面就可以这么添加了: )V}u}5  
H)s$0Xd  
template < typename Right > BCE} Er&  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const _pX y}D  
  { fNVNx~E  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); a8#6}`|C?  
} 50:$km\  
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?lp:kM  
7PDz ]i  
m17H#!`  
IT3xX=|b  
2BU%4IG  
十. bind +v 9@du  
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。 YGBVGpE9  
先来分析一下一段例子 W2F %E  
7*e7P[LQU  
Ip/_uDi+!Z  
int foo( int x, int y) { return x - y;} 3H0~?z_  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 7/ "g} F}Q  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 AXV+8$ :R  
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。 H!y%FaTi  
我们来写个简单的。 Rw$>()}H8  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: cO,ELu  
对于函数对象类的版本: ]%yph3C  
v2>.+Eh#  
template < typename Func > D\~*| J  
struct functor_trait w6k\po=  
  { Rh7unJ  
typedef typename Func::result_type result_type; Fd:A^]  
} ; aZ%  
对于无参数函数的版本: yq{k:)  
1C[j:Ly/  
template < typename Ret > ?fB}9(6  
struct functor_trait < Ret ( * )() > U"} ml  
  { 26fbBt8nP  
typedef Ret result_type; 3,@I` M  
} ; 5*=a*nD11  
对于单参数函数的版本: k<xiP@b{y  
fmDU  
template < typename Ret, typename V1 > #!wL0 p  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > #GBe=tm\K  
  { ^<0u~u)%T  
typedef Ret result_type; *5$$C&@o9  
} ; o#X|4bES  
对于双参数函数的版本: WH F>J  
V j\1 HQ  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > d($f8{~W  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > \`N%77A  
  { @Oe!*|?mS  
typedef Ret result_type; $O*rxQ}  
} ; "^j& ^sA+  
等等。。。 ,Mf@I5?  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy J]8nbl  
GWZ0!V  
template < typename Func > =/@c9QaV B  
struct func_return A~ugx~S0  
  { HH[b1z2D  
template < typename T > ^E&':6(  
  struct result_1 %C*oy$.  
  { m|<j9.iJ  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; 0Y#S2ty  
} ; 0Zkb}F2-  
* iW>i^  
template < typename T1, typename T2 > eiB5 8b3  
  struct result_2 <lh+mrXm  
  { 3 }Z [d  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; g+gHIb7{  
} ; _K{hq<g  
} ; 0R~{|RHM  
-[?q?w!?  
T_CYSS|fX  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 D\8~3S'd  
Rt{qbM|b&  
template < typename Func, typename aPicker > Hw8`/'M=%5  
class binder_1 6dO )]  
  { cCN[c)[c|  
Func fn; L_uliBn  
aPicker pk; O#Ab1FQn  
public : \?)@ #Qs  
6P;JF%{J  
template < typename T > N<ww&GXBX  
  struct result_1 HaI  
  { /C29^P  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; &Mbpv)V8  
} ; #imMkvx?  
{,p<!Jq~G  
template < typename T1, typename T2 > 8Z%C7 "4O  
  struct result_2 RO,  
  { I3o6ym-i  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; S/pTFlptCa  
} ; ;3NA,JA#Y  
)|f!}( p  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} rk W*C'2fz  
@~Z:W<X  
template < typename T > D^P_3 B+  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const <\@JbL*  
  { uZ*;%y nQ  
  return fn(pk(t)); t5 n$sF  
} *,!6#Z7  
template < typename T1, typename T2 > gl-O"%rMcL  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const Y( n# =  
  { U.UN=uv_  
  return fn(pk(t1, t2)); y)?Sn  
} F n4i[|W42  
} ; xS]=WO*  
!q!.OQ  
u$d T^c  
一目了然不是么? "#^11o8  
最后实现bind # (B <n  
rWEJCFa  
ve_TpP  
template < typename Func, typename aPicker > ziCTvT  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) k2muHKBlk  
  { AjB-&Z  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); J< BBM.^]  
} WPiQ+(pt  
85YE6^y  
2个以上参数的bind可以同理实现。 '+^HeM^;  
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。 'ek7e.x|V  
l[mXbQd  
十一. phoenix {j.5!Nj]B  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: }$r/#F/Fn  
}N!I|<"/  
for_each(v.begin(), v.end(), 9 m MPkgc  
( \wqi_[A  
do_ 6VpT*,2d~  
[ <eK F  
  cout << _1 <<   " , " ,cD(s(6+  
] 8V@ /h6-e,  
.while_( -- _1), #Q}`kFB`  
cout << var( " \n " ) 7(AB5.O  
) 8?AFvua}r  
); S*<+vIo  
).e_iE[&  
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: !=M[u+-  
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 6tBL?'pG  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 $lmGMljF  
那么我们就照着这个思路来实现吧: `b 6j7  
gB,~Y511  
"HSAwe`5jU  
template < typename Cond, typename Actor > eSNi6RvE  
class do_while 3:1 h:Yc<  
  { [h20y  
Cond cd; n 5h4]u  
Actor act; Lq.aM.&;#  
public : ~Qjf-|  
template < typename T > qELy'\  
  struct result_1 $6Z@0H@X  
  { 4sOo>.<x  
  typedef int result_type; bC{1LY0  
} ; $/sIdFZi  
g9~>mJR  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} D0NSzCHx  
HC4qP9Gs  
template < typename T > x`/"1]Nf  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const S{_i1'  
  { <RQ\nU  
  do {1a%CsCM  
    { * 0M[lR0t  
  act(t); ha_&U@w  
  } Kppi N+||  
  while (cd(t)); $<&N#  
  return   0 ; iOk^RDG+  
} Bo.< 4P  
} ; RQ}0f5~t  
q5<'pi   
(/6~*<ZGT  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). q^5j&jx Vl  
代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。 Se*o{V3s$  
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。 Fo  K!JX*  
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。 >9F&x>~  
下面就是产生这个functor的类: ;jC}.] _)w  
};{V]f 0  
l0hcNEj{W  
template < typename Actor > |T!ivd1G  
class do_while_actor IpX.ube  
  { l\+^.ezD  
Actor act; Y|%s =0M  
public : #6w\r&R6  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} Pv@P(y?\  
-%R3YU3  
template < typename Cond > f,S,35`qa  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; 0^?:Zds  
} ; K9\p=H^T7  
B{x`^3q R  
LBO3){=J  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 ~=xiMB;oH  
最后,是那个do_ [diUO1p  
_[J @w.l(  
<]{$XcNm  
class do_while_invoker [WZGu6$SU  
  { wlSl ~A/s  
public : $q}zW%  
template < typename Actor > )Q:.1Hgl  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const G3Z>,"w;=  
  { Tf0"9  
  return do_while_actor < Actor > (act); H rMH  
} Gcu[G]D  
} do_; p]z< 43O$  
HhZlHL  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? ~f:y^`+Q[  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 {lNvKm)w  
最后来说说怎么处理break和continue r .&<~x  
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。 q oA?  
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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