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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda K,L>  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 6b+ Wl Ib  
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, e8P!/x-y  
|/T<]+X;  
JQbMw>Y  
]` &[Se d  
  class filler D"( 3VIglq  
  { ai;gca_P#  
public : Vx7Dl{?{'  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} NbdMec  
} ; hI>rtaY_  
B;D:9K  
. ;ea]_Z  
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: nX.sh  
dx?njR  
v{rK_jq  
MLv.v&@S  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); G|6|;   
Ae{4AZ  
H>X>5_{}  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 "6*Kgf2G  
qqom$H<  
"ZJ1`R=Mj  
ttAVB{kdo  
二. 战前分析 hiK[!9r  
首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。 G(|(y=ck  
开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码 Ek B6- nz  
`S/1U87  
]\9B?W(#  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); OL ]T+6X  
  /* --------------------------------------------- */ )zL"r8si  
vector < int *> vp( 10 ); `9Q,=D+  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); \Zz= 4 j  
/* --------------------------------------------- */ 8a$jO+UvN  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); lA Ck$E  
/* --------------------------------------------- */ x}8T[  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); Zh~Lm  
  /* --------------------------------------------- */ zQ6 -2 A  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); Y5A~iGp8E  
/* --------------------------------------------- */ 7p>-oR"  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); %6c*dy  
W|-N>,G  
GFc  
Mp=kZs/  
看了之后,我们可以思考一些问题: Z564K7IV  
1._1, _2是什么? Zxxy1Fl#.[  
显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。 J:-TINeB  
2._1 = 1是在做什么? J%O4IcE  
既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。 tx1m36a"  
Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。 5dNf$a0E  
#u2&8-Gh  
.jGsO0  
三. 动工 */Ry6Yu  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: 3NxaOO`  
!wR{Y[Yu  
U37?P7i's  
hC 4X Y  
template < typename T > tU2to V  
class assignment eze(>0\f  
  { fe9& V2Uu  
T value; t1{%FJ0F  
public : Qpv}N*v^  
assignment( const T & v) : value(v) {} kx:lk+Tx  
template < typename T2 > W!4V: (T  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } 2p;}wYt  
} ; n.qxxzEN  
Sp$x%p0  
+D-+}&oW  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 a$! {Tob2  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment % x*Ec[l  
3 ws(uF9$  
Iv|WeSL.  
"KI,3g _V  
  class holder 5@Lxbe( q  
  { 0) Um W{  
public : n\ ',F  
template < typename T > J)yy}[Fx  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const lbuW*)  
  { Lvj5<4h;  
  return assignment < T > (t); m<'xlF  
} Md?bAMnG+}  
} ; _kY[8e5  
't%%hw-m}  
%WT:RT_  
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: $J0~2TV<  
Gx*0$4xJ3  
  static holder _1; [.Wt,zrE  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 v7OV;e a$  
.fh?=B[o#  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); I/b8  
而不用手动写一个函数对象。 $\@ V4  
+=H>s;B  
tD0>(41K  
Am?Hkh2  
四. 问题分析 #IrP"j^  
虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。 z&vms   
1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。 ;@Hi*d[  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 e%c5 OZ3~  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 K#sb"x`  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 i7FR78^  
._8cJf.ae  
五. 问题1:一致性 HXV73rDA  
首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?| %iS]+Sa.K  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 +2fJ  
@[kM1:G-F{  
struct holder NlEWm8u   
  { _5S$mc8K0  
  // m#K%dR  
  template < typename T > eF;1l<<   
T &   operator ()( const T & r) const b`|MK4M(  
  { Tl7:}X<?  
  return (T & )r; Nu2]~W&  
} #!&R7/ KdD  
} ; ec[[OIO  
/\$|D&e  
这样的话assignment也必须相应改动: tKsM}+fq  
SF7b1jr  
template < typename Left, typename Right > "XsY~  
class assignment 1@z@  
  { ow$l!8  
Left l; ;AB,:*  
Right r; rJQ|Oi&1i  
public : K/d &c]  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} ^W[`##,{Od  
template < typename T2 > NE%yv,B  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } C(*@-N pf[  
} ; j=QR*8*  
GhQ`{iJM  
同时,holder的operator=也需要改动: kDP^[V P+  
14YV#o:  
template < typename T > c%/&@vs7  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const UVmyOC[Y{  
  { & O\!!1%  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); 0@x$Cp  
} B:#0B[  
~)IJE+e>}  
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。 WJ4UJdf'  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 "v(]"L  
A'-YwbY  
return l(rhs) = r; )[X!/KR90  
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。 zYF&Dv/u/  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: )0d".Q|v4  
bK;a V&  
template < typename Tp > IeI% X\G  
class constant_t NWwtq&pz2  
  { 0Ilvr]1a4  
  const Tp t; 35kbE'  
public : Ul0<Zxv  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} UZ3Aq12U}a  
template < typename T > \bA'Furp  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const d]~1.i  
  { H08YM P>dc  
  return t; f/i,Zw  
} +9rbQ? '  
} ; JP@m%Yj  
X&oy.Roo  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 -vfu0XI~  
下面就可以修改holder的operator=了 f_2^PF>?  
~EkGG .  
template < typename T > 9+Bq00-Z$  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const Prx s2 i 8  
  { kR?n%`&k  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); C\@YH]  
} XXmu|h  
u N0fWj]  
同时也要修改assignment的operator()  VgoKi  
"hY^[@7 W  
template < typename T2 > K2`WcEe  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } <U`Nb) &  
现在代码看起来就很一致了。 tS|zf,7  
^l9 *h  
六. 问题2:链式操作 jV&W[xKa  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 E?D{/ k,zZ  
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。 FGhrf  
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。 0M2+?aKif  
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。 ]!o,S{a&  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct 5<?$/H|7T  
b=\3N3OX  
template < typename T > n7.lF  
struct result_1 0 3 $ W  
  { &YP>" <  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; \1 D,Kx;Cb  
} ; .h^Ld,Chj  
I19F\ L`4  
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: 2czL 1Ci  
1+c(G?Ava  
template < typename T > Bin&:%|9?  
struct   ref >.~k?_Of  
  { 5{aQ4H>~tx  
typedef T & reference; R:x04!}  
} ; c}s3c >`d  
template < typename T > Xb 1^Oj  
struct   ref < T &> uxiX"0)g>  
  { o;I86dI6C  
typedef T & reference; &Sp:?I-  
} ; RW8u0 ?b  
<{Wa[1D  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: R! xc $`N  
4>`w9   
template < typename T > bGO_y]Pc  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const Qnh1s u5  
  { HV(*6b@  
  return l(t) = r(t); cNC BbOMr  
} r T$g^  
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。 -z1o~~  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 9 NSYrIQ"  
j'cCX[i  
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 SYLkC [0 k  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: w*@Z-'(j  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 Z9bPj8d  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。  PMZzzZ  
最后的布局是: ~3]8f0^%m  
                Add [T|1Qq7  
              /   \ )d Dmq  
            Divide   5 (:]iHg3  
            /   \ I65GUX#DV  
          _1     3 f\w4F'^tj  
似乎一切都解决了?不。 .W:], 5e  
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。 1H@F>}DP  
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。 $R36`wk  
OK,我们的方法呼之欲出了。既然所有的functor都具有一样的产生方案,那么不如大家都不要实现,等到最后统一的在所有的functor里面加上这么一系列的产生代码吧。例如,如果要添加从某functor XXX到operator=的functor的产生代码: `o'sp9_3  
nwH|Hs riU  
template < typename Right > 1uzfV)  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const sM[c\Z]  
Right & rt) const t2<(by!  
  { J3^Ir [  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); oD`BX  
} Yy1Pipv  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 ||NCVGJG  
XXX指的是原来的functor的类型,picker_maker<T>是一个类型变换的trait,如果T是一个常量,那么他会返回constant_t<T>,否则返回T本身。 C.p*mO&N  
因此如果该函数声明在assignment的内部,那么就实现了连等,如果声明在的dereference(解引用)的内部,就允许(*A = B)的行为发生。 w=2 X[V}  
最后,如何把这些函数塞到各个functor的声明里边呢?当然可以用宏,但是。。。大家都知道这样不好。 w` :KexD+  
除了宏之外还可以用的方式就是继承。我们可以写一个类叫做picker,该类实现了所有的如上的产生函数。然后让所有的functor继承自它。 .1M>KRSr,  
且慢,也许立刻就有人跳出来说:这样的话那个XXX怎么写呢?这样不是会导致循环依赖么?这样不是会有downcast么? uS.a9 Q(  
正解,让picker做基类确实不是一个好主意。反过来,让picker继承functor却是一个不错的方法。下面是picker的声明: 'iK*#b8l  
JDlIf  
template < class Action > K?WqAVK  
class picker : public Action ).b+S>k  
  { ZH :X 4!  
public : UQr+\ u  
picker( const Action & act) : Action(act) {} I !~Omr@P  
  // all the operator overloaded 6h8NrjX  
} ; a)b@en;v  
ypVr"fWB  
Picker<T>继承自T,唯一的作用就是给T添加上了各种操作符的重载函数。 f}3bYF  
现在所有参与行动的functor都要套上一层picker, _1被声明为 picker<holder>, 并且holder中所重载的操作符除了operator()之外全部被移到了picker内。而picker中的操作符重载的返回的functor也必须套上一个picker: (avaTUMOqy  
rR;Om1 -,  
template < typename Right > FA,CBn5%  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const " WL  
  { _bsfM;u.%  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); H8U*oLlc  
} x$sQ .aT  
w"J(sVy4  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > ~coG8r"o  
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。 S?$T=[yY)  
)I_I?e  
template < typename T >   struct picker_maker af{K4:I  
  { c8MNo'h  
typedef picker < constant_t < T >   > result; G&-h,"yo^  
} ; Stpho4+/y  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > ) 'KHUa9  
  { " OtLJ  
typedef picker < T > result; Dr609(zg^  
} ; f}4h}Cq  
hG]20n2  
下面总的结构就有了: !s:|Ddv  
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。 rKxk?}  
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。 l.! ~t1i  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 Oylw,*%  
至此链式操作完美实现。 5E8P bV-l  
t~`Ef  
( d.i np(  
七. 问题3 >6j`ZWab>  
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。 zQJbZ=5Bu"  
b%F*Nr  
template < typename T1, typename T2 > .>e~J+oL  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const @P>@;S  
  { 4g9VE;Gd  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); ^4:= b  
} usi p>y  
Ws(>} qjy  
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: R_ }(p2  
@ ri. r1  
template < typename T1, typename T2 > Fk:(% ci  
struct result_2 ] $*cmk(Y  
  { &0`L;1R  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; q ^?{6}sy  
} ; R<)uvW_@  
+Xk!)Ge5E*  
显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢? n:+M Nr  
这个差事就留给了holder自己。 '7^_$M3$\  
    :|g{ gi  
as8<c4:v  
template < int Order > V !$m{)Y  
class holder; i%iU_`  
template <> Ho/5e*X  
class holder < 1 >  W~4|Z=f  
  { KpL82  
public : xXtDGP  
template < typename T > JC-L80-  
  struct result_1 lbY>R@5  
  { V SxLBwXf  
  typedef T & result; )yk LUse+  
} ; 2#^[`sFPO  
template < typename T1, typename T2 > P\R3/g  
  struct result_2 tg:x}n  
  { V/Tp&+Z.c  
  typedef T1 & result; %-dGK)?  
} ; mon(A|$|j  
template < typename T > 8b/yT4f  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const (|-/S0AV  
  { q$K~BgFzpZ  
  return (T & )r; | v+b?@  
} $f%_ 4 =  
template < typename T1, typename T2 > =uH`EkY:  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const bCsQWsj^NW  
  { S=Zjdbd  
  return (T1 & )r1; O_033&  
} V2*b f`/V  
} ; bm^ou#]|  
C>HU G  
template <> 4%p vw;r  
class holder < 2 > AjpQb ~\  
  { 1g@kHq  
public : lUrchLoDt  
template < typename T > rRMC< .=  
  struct result_1 vDemY"wz  
  { S=o/n4@}  
  typedef T & result; E5rNC/Ul$$  
} ; pD{Li\LY  
template < typename T1, typename T2 > 1+]e?  
  struct result_2 B:l(`G  
  { @"6BvGU2s  
  typedef T2 & result; rpd3Rp  
} ; 22GtTENd1h  
template < typename T > gaJS6*P#  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const ]ba<4:[Go  
  { NXV%j},>  
  return (T & )r; X'5te0v`3  
} yF*JzE 7,  
template < typename T1, typename T2 > Z7(hW,60  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const g+f{I'j  
  { wL*z+>5  
  return (T2 & )r2; .{6TX"M  
} kys?%Y1  
} ; MRs8l  
5<u+2x8|  
e}kG1C8  
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> >。 u3q!te  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: 7 >.^GD  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: + }^  
' =oV  
return l(i, j) = r(i, j); QF>H>=Za=  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) P<bA~%<7"[  
l|DOsI'r  
  return ( int & )i; cu Nwv(P  
  return ( int & )j; "k+QDQ3=  
最后执行i = j; P)T:6K  
可见,参数被正确的选择了。 Dv$xP)./  
.EI/0"^  
J%nJO3,  
_onHe"%{  
ALFw[1X  
八. 中期总结 0j3j/={|.1  
目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事: 7JujU.&{6  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 C?z C|0  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 (bXCc  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor zFOX%q  
?&?y-&.5-  
LnBkd:>}  
4kx#=MLt  
1j}o. 0\  
<Wl! Qog'  
九. 简化 k(s3~S2h  
很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。 xa K:@/  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 sR5dC_  
首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种: /6>2,S8Ar  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 pPh$Jvo]  
  +-*/&|^等 KxY|:-"Tt  
2. 返回引用。 `P'{HT  
  =,各种复合赋值等  ?9AByg  
3. 返回固定类型。 #x'C  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) xe 6x!  
4. 原样返回。 _I2AJn`#  
  operator, %F03cI,  
5. 返回解引用的类型。 py)V7*CgH  
  operator*(单目)  pxP7yJL`  
6. 返回地址。 ] $5rh8  
  operator&(单目) @%RDw*L(  
7. 下表访问返回类型。 8R)*8bb  
  operator[] :kgwKuhL  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 !Qn:PSk  
  operator<<和operator>> Xc'yz 2B  
SMnbI .0  
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。 O9!<L.X,%  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: ]Dx5t&  
z. 7 UfLV9  
template < typename Left > _c`Gxt%  
struct value_return P4s:wuJ^  
  { Q7i^VN  
template < typename T > !DLIIKO78  
  struct result_1 -O oXb( I4  
  { $+$+;1[  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; #U'n=@U@(  
} ; W/fM0=!  
GAQVeL1  
template < typename T1, typename T2 > ~bg FU  
  struct result_2 R9{6$djq\:  
  { E-l>z%  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; 9erTb?@S  
} ; jMgNi@  
} ; >:8GU f*  
^8B#-9Ph b  
KWM.b"WnXr  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait 0^zu T  
bD=_44I  
下面我们来剥离functor中的operator() *S*;rLH9c  
首先operator里面的代码全是下面的形式: %]d^B |  
 8DyE  
return l(t) op r(t) 0YW<>Y`6  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) .{~ygHQ`f  
return op l(t) /SSl$  
return op l(t1, t2) Hz28L$  
return l(t) op UtY< R  
return l(t1, t2) op Ktg6*L/  
return l(t)[r(t)] )J5(M`  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] J/=b1{d"n  
v cqL  
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: Gh|q[s*k  
单目: return f(l(t), r(t)); "c=\?   
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); !i0:1{.  
双目: return f(l(t)); g5_]^[up w  
return f(l(t1, t2)); izOtt^#DZt  
下面就是f的实现,以operator/为例 t4 $cMf  
4WU 6CN  
struct meta_divide Zn&X Uvdl  
  { cy%^P^M  
template < typename T1, typename T2 > SkVW8n*s  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) k(!#^Mlz[  
  { kC6J@t)  
  return t1 / t2; BPtU]Bv-  
} Ig*!0(v5$  
} ; x>7}>Y*(  
HtPasFrJ  
这个工作可以让宏来做: UjUDP>iz.>  
R 8?Xz5  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ NgQ {'H[Y  
template < typename T1, typename T2 > \ ,"5Fw4G6*  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; O~Pb u[C  
以后可以直接用 ?tg(X[h{S  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) 7l%O:M(\  
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 (?;Fnq  
(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。。。) `+{|k)2B  
u0Irf"Ab  
^0c:ro  
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 _L<IxOZh+  
6xvyhg#B  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > Em %"] B  
class unary_op : public Rettype ;y Wfb|!  
  { ){ArZjG>  
    Left l; [$ vAjP  
public : \k;*Ej~.  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} rt^<=|Z  
!ku5P+y$  
template < typename T > [r<lAS{ .  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ldO6W7 G|h  
      { L1 O\PEeT  
      return FuncType::execute(l(t)); P]bI".A8  
    } pk:YjJs  
xOp8[6Ga'  
    template < typename T1, typename T2 > rs`H':a/  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const q!t_qX7u  
      { XSkx<"U*  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); t,)` Zu$  
    } H3nx8R$j](  
} ; VMe~aUd  
IJhJfr0)Oo  
E}00y%@*J  
同样还可以申明一个binary_op cL?FloPc*  
8%@7G*  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > ZEiW\ V  
class binary_op : public Rettype S8TJnv`?'  
  { ]9pK^<  
    Left l; $2~I-[  
Right r; f4@>7K]9TA  
public : 0V }knR.l  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} 'x$>h)t]  
>T'^&l(:  
template < typename T > CuR.a  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const Wz`MEyj  
      { Hw-,sze j"  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); |W[BqQIf  
    } f,wB.MN  
\'q 9,tP  
    template < typename T1, typename T2 > 7`9J.L&,;  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const WyF1Fw  
      { /=).)<&|R  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); }lvD 5  
    } G];5'd~C;d  
} ; 1O"7%Pvw  
dj3}Tjt  
_3i.o$GO  
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 xlg6cO  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 k z"F4?,  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) B{hP#bYK  
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。 G|*^W;(Z  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! HN9!~G  
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。。。 fRS)YE@a:  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 +l+8Z:i<  
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) @doo2qqIe]  
下面是修改过的unary_op <x e=G]v  
6nRXRO  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > j-e/nZR@  
class unary_op |j3mI\ANF  
  { aY&He~  
Left l; @8a1a3_F  
  |1iCt1~U  
public : z~i=\/~tZ  
Yx>y(Whu.  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} 16Ym*kWIps  
V<A_c^unO  
template < typename T > EdbL AagI6  
  struct result_1 ;4tmnC>OnA  
  { M@ t,P?  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; > 1 {V  
} ; B! $a Y  
f mXU)  
template < typename T1, typename T2 > mltG4R ?  
  struct result_2 0n` 1GU)W  
  { )GhMM  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; Vj(}'h-c\  
} ; !*JE%t  
1#9qP~#]'{  
template < typename T1, typename T2 > kq xX!  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const -L<''2t  
  { NZ`Mq  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); XMzL\Edo  
} >T: Yp<  
%P05k  
template < typename T > 6P@3UQ)}s  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 8#b>4 Dx  
  { G$FNofQx  
  return OpClass::execute(lt(t)); tai  
} Hry*.s -  
eJD !dGa  
} ; *E lR  
.b'hVOs{  
#Q320}]{  
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 DWT4D)C,U  
好啦,现在才真正完美了。 OJ0Dw*K<  
现在在picker里面就可以这么添加了: KFd !wZ @e  
fS2 ^$"B|  
template < typename Right > yf5X=f.%@  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const ?fF{M%i-%  
  { 0tV"X  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); doM}vh)6  
} `uK_}Vy_  
有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。 X$z@ *3=  
Byq4PX%B  
qC<!!473?  
$7 1(g$6#  
MHZ!noAr  
十. bind NgH"jg-  
既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。 *p )1c_  
先来分析一下一段例子 K& / rzs-  
U)mg]o-VE  
=<~/U?  
int foo( int x, int y) { return x - y;} =fy~-FN_  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 ,#;%ILF4%  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 2Hltgt,  
可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。 e]N?{s   
我们来写个简单的。 G;r-f63N  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: ^ ]Mlkd:  
对于函数对象类的版本: } ti+tM*  
Z[+H$=$%  
template < typename Func > :i'jQ<|wZN  
struct functor_trait ~]t/|xep  
  { ODE9@]a  
typedef typename Func::result_type result_type; eLC}h %  
} ; NY]`1yy  
对于无参数函数的版本:  =FZt  
eq>E<X#<  
template < typename Ret > r[ 2N;U  
struct functor_trait < Ret ( * )() > GWP;; x%  
  { X2ShxD|  
typedef Ret result_type; %) A-zzj  
} ; d3 h^L  
对于单参数函数的版本: i^hgs`hvU  
qSj$0Hq5XI  
template < typename Ret, typename V1 > p_z_d6?  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > ZUE?19GA  
  { ^'"sFEV7RN  
typedef Ret result_type; WR;"^<i9  
} ; 6@ `'}  
对于双参数函数的版本: M+Rxt.~6  
NUiNn 7C  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > +;nADl+Q  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > n|,kL!++.  
  { cZn B 2T?  
typedef Ret result_type; =l&A9 >\  
} ; tF> ?]  
等等。。。 Rx e sK  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy 6.fahg?E  
+{* @36A5A  
template < typename Func > Q=hf,/N  
struct func_return xv! QO  
  { 3W*O%9t7  
template < typename T > e [D'0L  
  struct result_1 >{_`J  
  { "],amJ  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; gwFHp .mE  
} ; Gx75EQ2  
jtWI@04o09  
template < typename T1, typename T2 > TRQX#))B  
  struct result_2  lZ^UAFF  
  { Rb_HD  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; ~ ;aSE  
} ; neC]\B[Xm  
} ; e<|'   
enu",wC3  
[&mYW.O<  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 7X|M\WUq  
}^J&D=J5V  
template < typename Func, typename aPicker > UYu 54`'kg  
class binder_1 -:txmM T  
  { @=jcdn!\M  
Func fn; LGb.>O^  
aPicker pk; ebF},Q(48  
public : ^:0NKq\  
x+h7OvW{  
template < typename T > H^s@qh)L  
  struct result_1 >j]*=&,7  
  { aO@zeKg  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; 9gMNS6D'b  
} ; z_XI,u}  
!/0XoIf"  
template < typename T1, typename T2 > .^s%Nh2jM  
  struct result_2 yQQ[_1$pq  
  { Ugmg,~U~k  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; r>lC(x\B  
} ; E.Hw|y0_(|  
Q}!U4!{i|p  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} -Kt36:|  
_tE$a3`  
template < typename T > mea]m)P  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const &Vi"m!Bf  
  { KZV$rJ%G  
  return fn(pk(t)); cm]D"GFLY  
} l7 D/ ]&  
template < typename T1, typename T2 > ;FYiXK%  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const luZqW`?Bt  
  { Yyl2J#$!  
  return fn(pk(t1, t2)); k|l"Rh<\~  
} p\e*eV1dxx  
} ; &,':@OQ  
(bo{vX  
hB:R8Y^?H  
一目了然不是么? g5TXs^g  
最后实现bind RB'12^[  
2S^xqvh  
fU~>A-P  
template < typename Func, typename aPicker > 1'EMYQ  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) n?@o:c5,r  
  { 1N< )lZl)  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); ~AuvB4xe~  
} k}-%NkQ 9O  
D@H'8C\  
2个以上参数的bind可以同理实现。 Y=/3_[G   
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。 *>.~f<V  
#m9V) 1"wB  
十一. phoenix #'z\[^vp  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: WPyd ^Y<  
ee&QZVL>  
for_each(v.begin(), v.end(), KM (U-<<R  
( {rOz[E9vm  
do_ Ks09F}  
[ S5RS?ya  
  cout << _1 <<   " , " D00rO4~6D%  
]  U^ BB|  
.while_( -- _1), xtU)3I=F%  
cout << var( " \n " ) :i*JlKHJ d  
) 9!V<=0b/  
);  ]\P  
?"AcK" v  
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: a(Z" }m  
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 K@*m6)  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 e,I-u'mLQs  
那么我们就照着这个思路来实现吧: M:?eK [h  
M 0->  
|6\ ?"#  
template < typename Cond, typename Actor > _}Jz_RS2`  
class do_while Yl1@ gw7  
  { Fw:s3ON9}  
Cond cd; Y_PCL9G{p  
Actor act; 9>le-}~  
public : 7K9+7I&C  
template < typename T > `Pl=%DR  
  struct result_1 4E3HYZ  
  { A'|W0|R9  
  typedef int result_type; :KX/GN!n  
} ; I?-9%4 8iM  
Ltcr]T(Ic  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} C bG"8F|4  
 [.z1  
template < typename T > #f/-iu=L  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const %8 cFzyE*  
  { _a*Wk  
  do hU G Iy(  
    { ~2A<fL,-  
  act(t); sutj G`m  
  } snj4MA@I]  
  while (cd(t)); zGZe|-  
  return   0 ; biGaP#"0  
} GLc+`,.  
} ; ?h>mrj  
1Sz5&jz  
>!? f6 {\|  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). P9`i6H'~  
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。 ~`tc|Zu  
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。 2%vwC]A  
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。 oF V9t{~j  
下面就是产生这个functor的类: [W{`L_"  
x+yt| &B  
Q'~;RE%T  
template < typename Actor > :g<dwuVO  
class do_while_actor :Np&G4IM>  
  { Ev0V\tl>0  
Actor act; =NJb9S&8A  
public : `! m+g0  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} ['-ln)96.  
`34[w=Zm  
template < typename Cond > W,Dr2$V  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; i8HSYA  
} ; z=)5M*h  
"P<~bw5   
&B3\;|\  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 [+GQ3Z\  
最后,是那个do_ T_AZCl4d  
FIU( 2  
|BYD]vK  
class do_while_invoker E?Q=#+}U  
  { X[;4.imE  
public : b@,=;Y)O  
template < typename Actor > ,b{G(sF  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const -]'Sy$,A  
  { Mm.!$uR  
  return do_while_actor < Actor > (act); zi*D8!_C  
} e4CG=K3s  
} do_; %_tL}m{?  
r="X\ [on  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? 5+3Z?|b  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 ?wwY8e?S  
最后来说说怎么处理break和continue fXL>L   
显然break的语义超出了我们的能力范围,然而却是有一个东西很适合模拟其行为,那就是异常。 k_}ICKzw1  
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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