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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda A*2  bA  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 S{;sUGcu  
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, 5jd,{<  
4a'N>eDR  
r<K(jG[:{f  
GliwY_  
  class filler Pa{%\dsv  
  { BFL`!^  
public : uT}' Y)m  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} 5]n[]FW  
} ; S `#w+C#EW  
-j73Wz  
in~D  
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: '+osf'&  
)3~{L;q  
7w'wjX-  
ep2k%?CX 1  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); p3 w  
3 ):A   
NF+iza;DP  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 y^%n'h{  
n^z]q;IN2.  
{B[=?6tQ  
8-BflejX  
二. 战前分析 l-SAC3qhG  
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。 &;+ -?k|  
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 `glBV`?^  
lrv3fPIW  
-amBB7g  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); OY:,D  
  /* --------------------------------------------- */  ~ ip,Nl  
vector < int *> vp( 10 ); ^c&L,!_)H  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); '7+4`E  
/* --------------------------------------------- */ cIav&Zko  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); QlJ)F{R8il  
/* --------------------------------------------- */ ~NQ72wph{  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); )xbHCoU,  
  /* --------------------------------------------- */ /Y'Vh^9/T  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); AQ_|:  
/* --------------------------------------------- */ 73xAG1D$r  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); +tVaBhd!  
So0f)`A  
kdl:Wt*4o  
5<UVD:~z  
看了之后,我们可以思考一些问题: s (zL   
1._1, _2是什么? 8>0e*jC  
显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。 +xrr? g  
2._1 = 1是在做什么? j#+!\ft5  
既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。 S,Xnzrz  
Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。 "J4WzA%i  
(+B5|_xQu  
[/Rf\T(,jn  
三. 动工 R:#k%}W  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: +R|z{M)*  
; mZW{j  
!4^C #{$  
oZ!m  
template < typename T > MO n  
class assignment 8P1=[i]  
  { @ Wd9I;hWv  
T value; ~} ,=OF-b  
public : k~jP'aD  
assignment( const T & v) : value(v) {} UPG9)aF  
template < typename T2 > DP3PYJ%+B  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } 1`a5C.v  
} ; d4?Mi2/jF  
LUqB&,a}  
X&7 F_#s  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 &o,<ijJ:^m  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment 0a}u;gt,4w  
jpO7'ivG  
BK,{N0  
=5kY6%E7c  
  class holder Mz~M3$$9n  
  { OoA|8!CFa  
public : "x3lQ  
template < typename T > )XYv}U   
assignment < T >   operator = ( const T & t) const fSs4ZXC  
  { yF"1#{*y  
  return assignment < T > (t); X)7x<?DAy  
} 0l-Ef 1  
} ; OH">b6>\  
Z@]e{zO  
. r[Hu40p  
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: +f@U6Vv  
rEv$+pP  
  static holder _1; *a#rM"6P  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 4cl\^yD  
0@H|n^Md#  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); &NH$nY.r  
而不用手动写一个函数对象。 m]5Cq6  
.HkL2m  
?TU}~}  
t.`@{R$hoA  
四. 问题分析 9J9)AV  
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。 fjs [f'L  
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"qga/  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 6WU(%  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 !f&Kf,#b`  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 :=wT vz  
}j*KcB_  
五. 问题1:一致性 N6 (  
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?| K }Vv4x1U  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 XqW@rU  
Aq0S-HKF  
struct holder >rJnayLF  
  { l i0i"  
  // ]>~)<   
  template < typename T > M;p em<  
T &   operator ()( const T & r) const IHJ=i-  
  { oAPb*;}  
  return (T & )r; BV>\ McI+  
} .pN`;*7`  
} ; 0},PJ$8x  
n#wI@W >%+  
这样的话assignment也必须相应改动: #m{UrTC  
|aT| l^2R@  
template < typename Left, typename Right > UG'9*(*  
class assignment XVv K2(  
  { 5ZMR,SZhC  
Left l; G|( ]bvJ?  
Right r; j}~86JO+Cw  
public : 2Fq<*pxAY  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} BPdfYu ,il  
template < typename T2 > o[cV1G  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } ZE2$I^DY-  
} ; S%yd5<%_  
3WUTI(  
同时,holder的operator=也需要改动: ($}`R xj1@  
:&:JTa1cv  
template < typename T > TW[_Ko86  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const ?)`L$Vr=  
  { r9 !Tug*>m  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); jz5qQt]^  
} {3.r6ZwCn  
xv&Q+HD  
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。 qeL5D*  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 V\^EfQ  
 }(1JaG  
return l(rhs) = r; ~fT_8z  
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。 pb$~b\s]=  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: WV#%PJ  
v7DE  
template < typename Tp > _ B 5gR  
class constant_t zJ)*Z,7  
  { 'rr^2d]`ST  
  const Tp t; il \$@Bn  
public : p~9vP)74u  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} sfOHarww  
template < typename T > D;_ MPN[  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const G=A,9@+c  
  { T`Mf]s)*  
  return t; 4( 1(e  
} ;~\MZYs3m  
} ; [&nh5 |f  
~d6DD;`K  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 "Q?k'^@  
下面就可以修改holder的operator=了 l"2OP6d  
`g6h9GC6  
template < typename T > Ygl%eP%Z  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const }C#;fp"L  
  { opJMS6%r  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); x >^Si/t  
} QCX8IIHG  
cdG |m[  
同时也要修改assignment的operator() sRrzp=D  
9M1d%jT  
template < typename T2 > $.GOZqMs  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } <]b7ZF]  
现在代码看起来就很一致了。 a)#1{JaoY  
FDv+*sZ  
六. 问题2:链式操作 ijdXU8  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 FN%m0"/Z{t  
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。 >B2q+tA  
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。 CJXg@\\/  
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。 2w-51tqm  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct Hx\H $Y  
Pw;!uag  
template < typename T > TM|)Ljm  
struct result_1 jMN[J|us51  
  { ,i,q!M{-  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; v0ES;  
} ; [w&$|h:;  
+C(/ Lyo}  
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: zBJ7(zh!  
%0mMz.f  
template < typename T > [_.5RPJP8  
struct   ref mUz\ra;z  
  { 6^c>,.R  
typedef T & reference; ^+m+zd_  
} ; i6 (a@KRY  
template < typename T > ZU9c 5/J  
struct   ref < T &> OKvPL=~  
  { S:x?6IDPC^  
typedef T & reference; f}@jFhr'<  
} ; (<Th=Fns?  
=pk)3<GwF  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: <@Fy5k-%.  
N]<!j$pOz  
template < typename T > 8-Hsgf.*  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const ,+ #6Y_  
  { m~D&gGFt  
  return l(t) = r(t); nYt/U\n!  
} a /:@"&Y  
可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。 bgK<pi)d  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 |-CnT:|o  
Q lHd,w  
有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么 d'|, [p  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: Zb134b'  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 UD)e:G[Gat  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 PGARXw+  
最后的布局是: LT,?$I  
                Add F1Hh7 F  
              /   \ N?m0US u*  
            Divide   5 =07]z@s  
            /   \ 4L73]3&  
          _1     3 bug Ot7  
似乎一切都解决了?不。 gt7VxZ  
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。 ]Bm>-*@0N  
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。 !xKJE:4/,m  
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: fVM`-8ZTq  
C^z\([k0er  
template < typename Right > 4j!]:ra  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const XK5<Tg  
Right & rt) const A;O~#Chvd  
  { iK IOh('G  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); 03iv3/{H  
} Z xb_K  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 ;_(PVo  
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。 4 8{vE3JY  
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。 i9D0]3/>  
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。 k,uK6$Z  
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。 q;:6_Qr  
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? 2EK%N'H  
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: $ A9%UhV  
f(eQ+0D  
template < class Action > pMJ1v  
class picker : public Action V&|!RxWK  
  { rJo"fx  
public : /2m?15c+  
picker( const Action & act) : Action(act) {} Hku!bJ  
  // all the operator overloaded fbkd"7u  
} ; thqS*I'#g  
NKmoG\*  
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。 &l?+3$q  
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<~U3b  
62>zt2=  
template < typename Right > P\&! ]  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const KHDZ  
  { 8p!*?RRme[  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); )kJH5/  
} 0'r%,0  
OGrBUP  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > K A276#  
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。 oiH|uIsqR  
#DjCzz\  
template < typename T >   struct picker_maker /S\cU`ZVe  
  { AC.A'|"]i  
typedef picker < constant_t < T >   > result; BvU"4d;x  
} ; j2P n<0U  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > 1'4J[S\cM  
  { nCKbgM'"  
typedef picker < T > result; gs W0  
} ; YUdxG/~'  
NA.1QQ ;e  
下面总的结构就有了: 6UE(f@  
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。 TFepxF  
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。 CVi`bO4\  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 Ce'pis   
至此链式操作完美实现。 2 /y}a#s  
h)v^q: ='  
Oc&),ru2l  
七. 问题3 %Z8vdU#l  
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。 &-1./?  
K{l5m{:%  
template < typename T1, typename T2 > S }>n1F_  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const cMzkL%  
  { M/*NM= -a  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); ^<0IB#dA  
} b%t+,0s|  
UHGcnz<  
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: Y&2aO1  
ba@=^Fa;  
template < typename T1, typename T2 > 7rHS^8'H&  
struct result_2 wVq\FY%  
  { GPWr>B.{:S  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; Y1dVM]l  
} ; MbXq`%  
f '6|OsVQ  
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? 5v^L9!`@%v  
这个差事就留给了holder自己。 qXXGF_Q  
    zEw >SP1,  
2>\\@ 1  
template < int Order > {5%/T,  
class holder; +^6}   
template <> n$2RCQ  
class holder < 1 > \nqo%5XL  
  { &gc `<kLu  
public : Vdn.)ir~P  
template < typename T > 9zgNjjCl]  
  struct result_1 Z v0C@r  
  { h<+ |x7u  
  typedef T & result; cywg[  
} ; Q&M'=+T  
template < typename T1, typename T2 > /9Ilo\MdD  
  struct result_2 J`#` fX  
  { 4B?!THjk  
  typedef T1 & result; ~k'V*ERNSj  
} ; >m_v5K  
template < typename T > dZ :r&Qa  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const c#b:3dXx9  
  { tk/`%Q  
  return (T & )r; Y~n` ~(  
} fn9#>~vrD  
template < typename T1, typename T2 > s%;<O:x8o  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const :G)<}j"sM  
  { 8 3.E0@$  
  return (T1 & )r1; oJ78jGTnb  
} :k46S<RE  
} ; %d: A`7x  
A 2x;fgi  
template <> |)@N-f:E  
class holder < 2 > -PAF p3w\y  
  { FoPginZ]J  
public : 30FykNh  
template < typename T > #  nfI%  
  struct result_1 ^ua12f  
  { a%hGZCI  
  typedef T & result; >Csbjf6  
} ; ^Y^"'"  
template < typename T1, typename T2 > c!&Qj  
  struct result_2 {@M14)-x>_  
  { FQf #*  
  typedef T2 & result; Xy#V Q{!  
} ; JZ`L%  
template < typename T > N_C_O$j  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const <?$kI>Ot  
  { H?}wl%  
  return (T & )r; -Gsl[Rc0H;  
} j"<Y!Y3  
template < typename T1, typename T2 > "+iAd.qd  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const ?gV'(3 !  
  { 2/tb6' =  
  return (T2 & )r2; 2H&{1f\Bf  
} j$eCe< .3  
} ; gJ\%>r7h  
Ugi5OKdj7)  
$cK^23H/Fj  
新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。 7;HUE!5,^l  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: ;.Zh,cU  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: N4[E~ -  
Wp*sP Z  
return l(i, j) = r(i, j); ) YSh D  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) 5_G'68;OV  
J0Four#MD  
  return ( int & )i; 8wi A  
  return ( int & )j; fkW(Dt,  
最后执行i = j; B5Va%?Wg?H  
可见,参数被正确的选择了。 Kp_jy.e7&  
}(=ml7)v  
@ t@|q  
>rwYDT#m]  
N^B@3QF  
八. 中期总结 Ea`OT+#h(*  
目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事: i X/tt  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 X^in};&d  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 e?)yb^7K  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor  nhfwOS  
F7 uhuqA]N  
+)-d_K.(k  
-Uf4v6A  
gStY8Z!k  
~yN(-I1P  
九. 简化 < EXWWrm  
很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。 ",ad7Y7i  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 yQS04Bl]  
首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种: d5, FM  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 7l}~4dm2J  
  +-*/&|^等 n.;3X  
2. 返回引用。 psD[j W  
  =,各种复合赋值等 szn%wZW  
3. 返回固定类型。 r"]Oe$[#  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) z1vni'%J  
4. 原样返回。 4 ? {*(  
  operator, OQ| ,-  
5. 返回解引用的类型。 5 TET<f6R  
  operator*(单目) "4[<]pq  
6. 返回地址。 2$ VTu+  
  operator&(单目) Wy)('EM  
7. 下表访问返回类型。 YnxU(v'\  
  operator[] L`[F~$|  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 *'^:S#=  
  operator<<和operator>> 7S2c|U4IM  
N K"%DU<  
OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。 !'PlDGD  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: QAXYrRu  
7+S44)w}~  
template < typename Left > Lnx2xoNk  
struct value_return iJ*%dio  
  { q+J0}y{#8)  
template < typename T > _U=S]2 Q W  
  struct result_1 'X ~Ab  
  { 2e\Kw+(>{  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; MVuP |&:n  
} ; ULbP_y>(Y  
#x|VfN5f  
template < typename T1, typename T2 > >;.*  
  struct result_2 MZiF];OY  
  { |bvGYsn_#=  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; L3>4t: 8  
} ; (o{)>D  
} ; F$C+R&V_  
@ YrGyq  
573~-Jvx  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait j~$ )c)h"  
2E([#Pzb  
下面我们来剥离functor中的operator() ;l#?SYY  
首先operator里面的代码全是下面的形式: U*xxrt/On/  
,"C&v~  
return l(t) op r(t) L.Vq1RU\"  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) 6fQ*X~| p  
return op l(t) PJ6$);9}6  
return op l(t1, t2) k#-[ M.i  
return l(t) op " #J}A0  
return l(t1, t2) op ^1vq{/ X  
return l(t)[r(t)] L`JY4JM"  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] ;lkf+,;  
SFOQM*H  
很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式: 'U*udkn 2]  
单目: return f(l(t), r(t)); ?xf~!D  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); aH9L|BN*  
双目: return f(l(t)); l85CJ+rg  
return f(l(t1, t2)); .>oM z&  
下面就是f的实现,以operator/为例 `O jvt-5}E  
J b|mXNcL  
struct meta_divide n_ OUWvs  
  { `C ?a  
template < typename T1, typename T2 > Cb<~i  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) {vCU^BN,k  
  { V?o&])?[  
  return t1 / t2; `oan,wq+  
} f 3\w99\o  
} ; ar=hx+  
5M]6'X6I  
这个工作可以让宏来做: 8*"rZh}'  
r$Kh3EEF`E  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ 1w6.   
template < typename T1, typename T2 > \ mURX I'JkX  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; OHQ3+WJ  
以后可以直接用 ~'|&{-<  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) bwT"$Ee  
来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数 &8.z$}m  
(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。。。) l!Nvn$h m  
AZ}%MA; q  
/}[zA@  
下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体 l'P[5'.  
Y~<rQ  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > WJP`0f3  
class unary_op : public Rettype `~sf}S :  
  { ]IL3$eR  
    Left l; C3^X1F0  
public : Q9SPb6O2  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} ]eORw $f  
T`j  
template < typename T > >2*6qx>V  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ?m`R%>X"  
      { g(M(Hn7  
      return FuncType::execute(l(t));  \q|e8k4p  
    } p3i qW,[@  
;o&_:]S  
    template < typename T1, typename T2 > I]s:Ev[~  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const t,UW&iLK  
      { cC*zj \O  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); \0xzBs1!  
    } %Td+J`|U+  
} ; oo"JMD)  
us(sZG  
kemr@_  
同样还可以申明一个binary_op H 7 o$O  
`=WzG"  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > *T1L )Cp  
class binary_op : public Rettype 9p!dQx  
  { k0Oc,P`'*  
    Left l; 0`zm>fh}  
Right r; h?M'7Lti  
public : :z}~U3,JE  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} K .c6Rg  
Fvcq^uZ  
template < typename T > o%QhV6(F  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ,5%aP%  
      { V1AEjh  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); 4{1c7g  
    } GZ-n! ^  
aa'0EU:  
    template < typename T1, typename T2 > :X]lXock0  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 9.]Cy8  
      { ZnxOa  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); .'+|>6eU  
    } !)=#p9  
} ; ,DW0A//  
Ji)a%j1V9  
CgaB)`.  
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 6-Vl#Lyb  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 Ra*k  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) INeWi=1  
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。 4l#T_y  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! Sv CK;$:  
如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。 w2RESpi  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 9 ^=t@  
这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan) M ?: f^  
下面是修改过的unary_op vs)HbQ  
QB oZCLv  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > d60Fi#3d  
class unary_op a93d'ZE-X  
  { 0VWCm( f-  
Left l; P,+ 0   
  O=9VX  
public : p>w~T#17  
WL*W=(  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} } r\SP3  
,T1XX2? :  
template < typename T > Vf\?^h(tP  
  struct result_1 EUYa =-  
  { b smoLT  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; t8wz'[z  
} ; -;DE&~p  
hBs>2u|z9  
template < typename T1, typename T2 > K.sj"#D  
  struct result_2 { ?1 mY"  
  { CgPZvB[  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; 5i wikC=y  
} ; cWy*K4O  
:)3$&QdHT  
template < typename T1, typename T2 > a5Acqa  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const U+3PqWB  
  { xN":2qy#T  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); 'AlSq:gZ  
} |] f"j':  
JJZXSBAOU  
template < typename T > 9  lazo  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const V.G9J!?<P  
  { 6DiA2'{f  
  return OpClass::execute(lt(t)); 8-l)TTP&.  
} Wcay'#K,  
$dWl A<u  
} ; 0e5-\a  
>t6'8g"T  
7;#dX~>@{  
该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug OYRR'X.E  
好啦,现在才真正完美了。 vN6]6nUOiT  
现在在picker里面就可以这么添加了: ~Hs]}Xo  
h0EGhJs  
template < typename Right > m6ZbYF-7W  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const ZJJl944  
  { ,uD*FSp>  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); 9@&Z`b_  
} ~IN$hKg^  
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。 yP=isi#dDY  
qytGs@p_  
a\ 2Myj  
K5c7>I%k  
5['B- Iw  
十. bind O|g!Y(  
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。 *fy`JC  
先来分析一下一段例子 {G*:N[pJp  
E0?\DvA  
eG)/&zQ8  
int foo( int x, int y) { return x - y;} R?e7#HsJ  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 cB"F1~z  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 o3[sF  
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。 cX]{RVZo-/  
我们来写个简单的。 Q)|LiCR,  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: GLcZ=6)"'  
对于函数对象类的版本: '9F{.]  
z E7ocul  
template < typename Func > e hB1`%@  
struct functor_trait .$x[!fuuR&  
  { <OO/Tn'a  
typedef typename Func::result_type result_type; oG_'<5Bv>  
} ; $@f3=NJ4k  
对于无参数函数的版本: rp[oH=&  
UDi3dH=  
template < typename Ret > rM?Dp2  
struct functor_trait < Ret ( * )() > m$UT4,Ol  
  { Q Fqv,B\<  
typedef Ret result_type; })u}PQ  
} ; es(LE/`e  
对于单参数函数的版本: n^(yW  
gm8Tm$fY  
template < typename Ret, typename V1 >  $.]t1e7s  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > RxeRO2  
  { )A+j  
typedef Ret result_type; s^X/ Om  
} ;  DlkKQ  
对于双参数函数的版本: .aH?H]^  
}Knq9cf  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > (uxQBy  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > =y(YMWGS  
  { _G*x:<  
typedef Ret result_type; 3g "xm  
} ; - 5Wt9  
等等。。。 i&G`ah>  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy EG8R*Cm,}  
GSb)|mj  
template < typename Func > 4J$f @6  
struct func_return >-o:> 5  
  { cz~FWk  
template < typename T > !?M_%fNE  
  struct result_1 *R6eykp  
  { X@4d~6k?  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; F`}w0=-*(  
} ; uU !i`8  
={0{X9t?'j  
template < typename T1, typename T2 > c] 0  
  struct result_2 +rw3.d  
  { `Qk R  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; !eoec2h#5  
} ; bh"v{V`=0  
} ; !3v"7l{LF  
d<m>H$\Dm  
tU2;Wb!Y  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 cMk%]qfVo8  
F"P:9`/  
template < typename Func, typename aPicker > '\YhRU  
class binder_1 c,%>7U(w_  
  { !! #ale&  
Func fn; q5?mP6   
aPicker pk; rBPxGBd4  
public : ~:b~f]lO  
C$;s+ALy[  
template < typename T > qNVw+U;2P  
  struct result_1 5j 01Mx A  
  { |MrH@v7S  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; &-Y:4.BXZ  
} ; 07Cuoqt2  
zate%y  
template < typename T1, typename T2 > zO]dQ$r\Z  
  struct result_2 Q&a<9e&  
  { d~$t{46  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; SLB iQd.  
} ; \> dG'  
#,{v Js~  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} 8~+Msn:  
XdVC>6  
template < typename T > UVU*5U~  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const e(5R8ud  
  { _)" 5 gv  
  return fn(pk(t)); 4 /vQ=t  
} bxHk0w  
template < typename T1, typename T2 > 2`eu3vA  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 1vd+p!n  
  { 78#ud15Ml  
  return fn(pk(t1, t2)); eajL[W^>  
} =#fvdj  
} ; Om{ML,d  
CI{TgL:l  
<7Lz<{jaJ  
一目了然不是么? b#^D8_9h  
最后实现bind `<Nc Y*  
x;aZ&  
3Ab$  
template < typename Func, typename aPicker > J>v>6OC6i  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) u8=|{)yL  
  { qT%E[qDS  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk);  >S/>2e:  
} Bqgw%_  
%.Y`X(g6/  
2个以上参数的bind可以同理实现。 O$^YUHD  
另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。 Ob+c*@KiW  
YI+|6s[  
十一. phoenix 7w({ GZ  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: (<-0UR]%q;  
{ ,srj['RS  
for_each(v.begin(), v.end(), KWMH|sxO=  
( A 76yz`D  
do_ mL+ps x+  
[ `8Ix&d3F  
  cout << _1 <<   " , " ~!u94_:  
] ^PszZ10T  
.while_( -- _1), Hc!_o`[{l  
cout << var( " \n " ) h|Qh/jCX  
) b,`N;*  
); Wc[)mYOSuO  
AU2Nmf?]%  
是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧: v4^VYi,.-  
首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor 0\A[a4crj  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 s5@^g8(+C  
那么我们就照着这个思路来实现吧: W;W\L? r  
!;oBvE7Kh  
7c7SU^hD  
template < typename Cond, typename Actor > ?y kIi/  
class do_while ::w%rv  
  { kY&j~R[C  
Cond cd; :l{-UkbB  
Actor act; W=+ag<@  
public : SM?<woY=*  
template < typename T > d7Z\  
  struct result_1 u]-$]zIH  
  { W'yICt(#G  
  typedef int result_type; Fx2&ji6u  
} ; 3f x!\  
6A<aelE*i  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} ~C3-E %h@Z  
>~k Y{_  
template < typename T > ?:c hAN@  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const {fs(+ 0ei  
  { eP8wTStC  
  do cA,xf@itp  
    { ,0O!w>u_]J  
  act(t); lU3wIB  
  } u5,<.#EVY  
  while (cd(t)); JM0)x}] +  
  return   0 ; &3M He$  
} ~$<@:z{*  
} ; 2t%)d9r32  
LE"xZxe  
-lHJ\=  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). >"b"K{t  
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。 O4{&B@!  
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。 ?Eed#pb_  
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。 J2-xnUa]7  
下面就是产生这个functor的类: F);C?SW"  
b $!l* r  
a+d|9y/k  
template < typename Actor > Uz6B\-(0p  
class do_while_actor ]|oqJ2P  
  { ?0F#\0  
Actor act; C" {j0X`  
public : u]"R AH  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} n=~?BxB  
l"64w>,  
template < typename Cond > #i? TCO  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; N|; cG[W  
} ; G(L*8U< UG  
Wl{Vz  
; 1WclQ!(  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 .(krB% N  
最后,是那个do_ 6_7d1.wv9  
Pj$a$C`Z  
;:OJQFu%4  
class do_while_invoker x:(e: I8x(  
  { gDH x+"?  
public : K4KmoGb  
template < typename Actor > "+Kr1nW  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const +oc}kv,h]  
  { Wr;)3K  
  return do_while_actor < Actor > (act); gS!M7xy  
} DWDe5$^{  
} do_; Zn/1uWO  
Q{RHW@_/  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? W'[!4RQL  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 VYOO8MQI  
最后来说说怎么处理break和continue V6c?aZ,O  
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。 ({)_[dJ'  
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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