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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda c 85O_J  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 kDg{ >mf  
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, ?N2X)Y@yi  
fOJj(0=y  
V^ Y*xZ  
'ucGt  
  class filler h=Oh9zsz8  
  { d v[\.T`LY  
public : PAr|1i)mB  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} .f+9 A>  
} ; RSFJu\0}N  
`%%?zgY  
>&[3  
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: Q~h6J*  
WRY~fM  
gTuX *7w  
?.~]mvOR  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); bWUS9WT  
sxt`0oE  
u IF$u  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 6_Fpca3L  
UMv"7~  
:;<\5Oy ^  
FQQ@kP$.  
二. 战前分析 < )Alb\Z  
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。 (Q\\Gw   
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 at=D&oy4"+  
?U$}Rsk{#  
G tG&yeB  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); a2[ 8wv1  
  /* --------------------------------------------- */ $xQ"PJ2  
vector < int *> vp( 10 );  srvYAAE  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); | [p68v>  
/* --------------------------------------------- */ >|5XaaDa  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); B6(h7~0(<  
/* --------------------------------------------- */ v<%]XHN  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); XEa~)i{O  
  /* --------------------------------------------- */ X+d&OcO=q  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); `|uoqKv  
/* --------------------------------------------- */ ~DK F%}E  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); }]tFz}E\  
l~4_s/  
|z]aa  
|}%(6<  
看了之后,我们可以思考一些问题: v?FhG b~1  
1._1, _2是什么? 'G52<sF  
显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。 2(hvv-  
2._1 = 1是在做什么? pEY>A_F  
既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。 Q;=6ag'  
Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。 #`r(zI[  
+_P8'e%Iy  
P4i3y{$V  
三. 动工 KU*`f{|  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: ^P]?3U\nj  
7:#  
O{Dm;@J-aM  
*O!T!J  
template < typename T > >pN;J)H  
class assignment (21']x  
  { zUNH8=U  
T value; 10/x'#(  
public : Q%+ }  
assignment( const T & v) : value(v) {} #aj|vox}  
template < typename T2 > ;HR 6X  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } l t&$8jh  
} ; 4 0p3Rv  
r[6#G2  
U.HoFf+HN  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 .MzOLv   
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment mu 2 A%"7  
\nrgAC-b  
=DGn,i9  
hEVjeC  
  class holder bcUC4g\9N  
  { qPL^zM+  
public : r9+E'\  
template < typename T > H&~5sEGa  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const ]z+*?cc  
  { FLVbkW-G.  
  return assignment < T > (t); s*aH`M7^0  
} +Gk! t]dy  
} ; '2 w XV;`  
,}eRnl\  
sM #!Xl;  
由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上: V h Z=,m  
0m]~J_   
  static holder _1; A*G )CG  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 Lhl$w'r  
cxAViWsf  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); TP{>O%b  
而不用手动写一个函数对象。 S`ax*`  
hO5K\QnRL  
"PZYgl  
pESB Il  
四. 问题分析 (~q#\  
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。 ^2C0oX  
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。 muL>g_H  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 LvSP #$f  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 b`(yu.{Jn  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 9`)w@-~~  
Uuwq7oFub  
五. 问题1:一致性 N$N;Sw  
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?| 5%2ef{T[  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 -}=@ *See#  
_fVh%_oH1  
struct holder )?!vJb"  
  { MV Hz$hyB  
  // "z^BKb5  
  template < typename T > 2$o2.$i81  
T &   operator ()( const T & r) const &>&dhdTQ  
  { R59e&   
  return (T & )r; 3~cS}N T  
} l9M#]*{  
} ; 3g?MEM~  
H arFo  
这样的话assignment也必须相应改动: 3X88x-3  
DQ}_9?3  
template < typename Left, typename Right > @4G.(zW  
class assignment X{0ax.  
  { se<i5JsSV  
Left l; =fKhXd  
Right r; Hv[d<ylO  
public : ?&whE!  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} DBu)xr}7A  
template < typename T2 > EpFIKV!  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } ;J,,f1Vw  
} ; g_rA_~dh  
d[s;a.  
同时,holder的operator=也需要改动: 1?/5A|?V4+  
30sC4}   
template < typename T > fK)ZJ_?w,@  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const y8<lp+  
  { c,6<7  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); sh',"S#=@  
} L#t-KLJ  
o{ ,ba~$.w  
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。 R-g>W  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 M!xm1-,[  
DiZ!c "$  
return l(rhs) = r; 7i-W*Mb:  
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。 q#mFN/.(+  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: gE-w]/1zD5  
q8'@dH  
template < typename Tp > 9pVf2|5hj  
class constant_t ROJ'-Vde9  
  { b9W<1eqF  
  const Tp t; syWv'Y[k?  
public : e.3sAUHZ-  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} 5~`|)~FA  
template < typename T > IQ(]66c ,  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const (5f5P84x  
  { t7U,AQ=;P5  
  return t; 4=?Ok":8  
} >K_$[qP3  
} ; yS:IRI.  
J[<D/WIH  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 ;55tf l  
下面就可以修改holder的operator=了 ?L<UOv7;t  
S7Iu?R_I  
template < typename T > C:tSCNH[  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const [I+)Ak5  
  { +WV_`Rx#  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); e5WdK  
} ^'C,WZt  
o+if%3  
同时也要修改assignment的operator() 4e(9@OLP  
;qMnO_ E  
template < typename T2 > eI/\I:G{f  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } Rk437vQD,  
现在代码看起来就很一致了。 2;Y@3d:z  
[B2>*UPl  
六. 问题2:链式操作 Hnd9T(UB  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 (!XYH@Mz<w  
其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。 UtW"U0A  
事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。 c{]r{FAx9o  
比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。 &9RW9u "  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct e-Ybac%  
x8SM,2ud  
template < typename T > 6KIjq[T^  
struct result_1 5Gw!9{ke  
  { \Age9iz&  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; :o.x=c B  
} ; <6}f2^  
c]g<XVI  
那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为: >'2w\Uk~:  
aowPji$H  
template < typename T > W[1f]w3  
struct   ref PtPGi^  
  { Dj,+t+|  
typedef T & reference; iS:PRa1  
} ; rr07\;  
template < typename T > Rktn/Vi  
struct   ref < T &> <u x*r#a!d  
  { {d?4;Kd  
typedef T & reference; ,#'o)O#  
} ; xnhDW7m  
}(g+:]p-  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: i)ES;b4  
HYI1 o/}  
template < typename T > bzj!d|T`  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const +>i<sk  
  { )bIK0h  
  return l(t) = r(t); S}v{^vR  
} l_YdIUl  
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。 ?*z( 1!  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 02J6Pn3  
.J1Hg  
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 0ez i?Um  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: aoakTi!}  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 #8Id:56  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 z!1/_]WJ,  
最后的布局是: E-tNB{r@  
                Add -}N\REXE  
              /   \ [! dnm1   
            Divide   5 +SuUI-.  
            /   \ Z_^Kl76D  
          _1     3 x3I%)@-Z  
似乎一切都解决了?不。 c~pUhx1(  
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。 o trTrh  
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。 tXG4A$(2&  
OK,我们的方法呼之欲出了。既然所有的functor都具有一样的产生方案,那么不如大家都不要实现,等到最后统一的在所有的functor里面加上这么一系列的产生代码吧。例如,如果要添加从某functor XXX到operator=的functor的产生代码: ~Q$c!=   
eRl?9  
template < typename Right > hPqapz]HcP  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const z)<pqN  
Right & rt) const 8@LykJbP  
  { =:n[{/O=  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); Kz3h]/A.  
} wsb=[$C  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 [y=$2  
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。 bKt3x+x(  
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。 vVAZSR#  
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。 xeP;"J}  
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。 ZoNNM4M+  
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? QkCoW[sn  
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: 6ImV5^l  
&;@b&p+  
template < class Action > X!M fJ^)q  
class picker : public Action )ejXeg  
  { &PQ{e8w  
public : VQ,\O  
picker( const Action & act) : Action(act) {} WEV{C(u<k!  
  // all the operator overloaded K}5 $;W#  
} ; A]SB c2   
!7Nz W7j  
Picker<T>继承自T,唯一的作用就是给T添加上了各种操作符的重载函数。 xBI"{nGoN  
现在所有参与行动的functor都要套上一层picker, _1被声明为 picker<holder>, 并且holder中所重载的操作符除了operator()之外全部被移到了picker内。而picker中的操作符重载的返回的functor也必须套上一个picker: 8#Z\}gGz  
%dk$K!5D0  
template < typename Right > ^qzT5W\@  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const MlC-Aad(  
  { K` _E>k  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); e2h k  
} C#?d=x  
W}e[.iX;  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > c;~Llj P  
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。 CO%O<_C  
9 K /  
template < typename T >   struct picker_maker %wjU^Urya  
  { Jn:GA@[I  
typedef picker < constant_t < T >   > result; a+a%}76N  
} ; >A'!T'"~  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > : .w'gU_  
  { ]kplb0`  
typedef picker < T > result; (27F   
} ; VY&9kN  
$evuPm8G  
下面总的结构就有了: tSXjp  
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。 _Fh0^O@  
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。 p2NB~t7Z  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 X8l1xD  
至此链式操作完美实现。 J>|:T  
f?<M3P  
yY g&'3  
七. 问题3 K[|P6J   
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。 gmAKW4(  
z#E,96R  
template < typename T1, typename T2 > g`8 mh&u%  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ~ {7N TW  
  { 2|NyAtPb5  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); ?L#SnnE  
} W4rw;(\  
VQNH@g^gqr  
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: cSs/XJZ  
0!'M#'m  
template < typename T1, typename T2 > 7/OOq=z  
struct result_2 o(SJuZC/U  
  { Z-p^3t'{  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; &lfF!   
} ; Pymh^i  
l'{goyf  
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? Y)5uK:)^  
这个差事就留给了holder自己。 rnBeL _8C  
    3^-)gK  
/G{3p&9  
template < int Order > {)[g  
class holder; Di1G  
template <> vls> 6h  
class holder < 1 > z` ?xS  
  { 2u;fT{(  
public : , G/X"t ~  
template < typename T > jeBj   
  struct result_1 I/-w65J]  
  { CY).I`aJ  
  typedef T & result; z`:^e1vG  
} ; 4aGpKvW  
template < typename T1, typename T2 > awW\$Q  
  struct result_2 WI 4_4  
  { S"A_TH  
  typedef T1 & result; 2?nyPqT3AM  
} ; :@8.t,|  
template < typename T > -Jrc'e4K  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const 1:s~ ]F@  
  { ,v5>sL  
  return (T & )r; &+{xR79+&  
} n2hsG.4  
template < typename T1, typename T2 > k'q !MZU  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const 9C~GL,uKs  
  { h=y(2xA  
  return (T1 & )r1; :Du{8rV  
} u]-El}*[  
} ; K~%5iVO~\  
U"kK]Stk<  
template <> 1 'pQ,  
class holder < 2 > Cv7RCjMw  
  { (V?`W7  
public : <gz MDX[^M  
template < typename T > 5.HztNL  
  struct result_1 & ~G  
  { XN%D`tbvJ  
  typedef T & result; 3:Egqw  
} ; $/#)  
template < typename T1, typename T2 > uOUw8  
  struct result_2 2}\sj'0&  
  { ZS>/ 5  
  typedef T2 & result; n?fC_dy  
} ; H.~+{jTr  
template < typename T > g^^m a}i  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const C4TD@  
  { pG=zGx4  
  return (T & )r; s"F,=]HQ!G  
} oqo8{hrdHk  
template < typename T1, typename T2 > )4~XZt1r  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const G%/cV?18  
  { Y k6WSurw  
  return (T2 & )r2; RXvcy<  
} H$iMP.AK  
} ; \/%Q PE8  
WW@"75t  
N5]68Fu'({  
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> >。 HY#("=9< h  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: 8(K~QvE~  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: V"p*Jd"w  
B>L^XGq  
return l(i, j) = r(i, j); Z{)|w=  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) 2YEn)A@8  
. k DCcnm  
  return ( int & )i; ]V\ g$@  
  return ( int & )j; bbA<Zp  
最后执行i = j; j*\MUR=  
可见,参数被正确的选择了。 yG_.|%e  
?& ^l8gE  
IN*Z__l8j`  
Y{{,62D  
l%w|f`B:  
八. 中期总结 B|w}z1.  
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: $jL.TraV7  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 uty]-k   
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 !aoO,P#j  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor [vJosbU;  
_\]UA?0  
cl8Mv  
N.J:Qn`(  
imuHSxcaV  
Qd=/e pkm  
九. 简化 +eat,3Ji  
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。  %tjEVQa  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 Q'LU?>N)/  
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: , >6X_XJQ  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 } trMQ  
  +-*/&|^等 ld0WZj  
2. 返回引用。 [)KfRk?};2  
  =,各种复合赋值等 sbb{VV`I  
3. 返回固定类型。 FpYoCyD}  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) I!%@|[ Ow  
4. 原样返回。 `Q[$R&\  
  operator,  n6dg   
5. 返回解引用的类型。 \Bf{/r5x  
  operator*(单目) ON^u|*kO  
6. 返回地址。 g:V6B/M&  
  operator&(单目) R'_[RHFC  
7. 下表访问返回类型。 }zLE*b,  
  operator[] z}|'&O*.F  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 }:A kpm  
  operator<<和operator>> }?$Mh)  
zoXF"Nz  
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。 3?<vnpN=5d  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: ,s<d"]<  
Yi,um-%  
template < typename Left > X13bi}O6#  
struct value_return ]z$<6+G  
  { +d. Bf  
template < typename T > r4'Pf|`u  
  struct result_1 T~d';P  
  { ENr&k(>0HQ  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; e hGC N=  
} ; @:8|tJu8b  
^B>6 !  
template < typename T1, typename T2 > L.(k8eX  
  struct result_2 Z$gY}Bz  
  { P#]jPW  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; 8;@eY`0(  
} ; {M5IJt"{4b  
} ; dzap]RpB  
^8*.r+7p  
uhLW/?q.  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait g [K8G  
EJsb{$u  
下面我们来剥离functor中的operator() ""=Vt]  
首先operator里面的代码全是下面的形式:  #Ki@=*  
n ~)%ou  
return l(t) op r(t) (TsgVq]L  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) -8: @xG2  
return op l(t) 7KLq-u-8  
return op l(t1, t2) 5VS<I\o}  
return l(t) op R8]bi|e)  
return l(t1, t2) op t `oP;  
return l(t)[r(t)] ]y/:#^M+  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] %r!-*p<i|  
G#>nOB  
很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式: ME"/%59r  
单目: return f(l(t), r(t)); F ry5v?22  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2));  +yk>jx  
双目: return f(l(t)); ?xega-l  
return f(l(t1, t2)); !cZIoz  
下面就是f的实现,以operator/为例 Uk#1PcPd  
-`JY] H  
struct meta_divide N_U D7P1  
  { 7(-<x@e  
template < typename T1, typename T2 > o>h>#!e  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) m;|I}{r  
  { ~drNlt9jf  
  return t1 / t2; W3#L!&z_wK  
} 5Dd;?T>  
} ; 6\L,L &  
VEk|lX;2  
这个工作可以让宏来做: .)Q'j94Q  
CEiG jo^  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ f3O'lc3  
template < typename T1, typename T2 > \ }OZfsYPz}T  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; d p].FS  
以后可以直接用 0n%`Xb0q  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) x :s-\>RcA  
来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数 3zkq'lZ  
(ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。) d4U_Wu&  
Qoc-ZC"<6  
f sMF46  
下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体 wrWWXOZ 4  
: s35{K  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > o5d)v)Rx=  
class unary_op : public Rettype wS*UXF&f  
  { -3C~}~$>`  
    Left l; . Hw^Nx  
public : -Cl0!}P4I  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} xK f+.6 wz  
3z#16*  
template < typename T >  _~r>C  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const "&~Um U4CN  
      { wiZK-#\x  
      return FuncType::execute(l(t)); 3i<*,@CY  
    } &e{&<ZVR  
{|50&]m  
    template < typename T1, typename T2 > FD8Hx\oF  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const K(hf)1q  
      { L))(g][;  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); zc_3\N  
    } 1 OX(eXF>  
} ; %q@@0qenv  
y~w$>7U.  
%~@}wHMB  
同样还可以申明一个binary_op S&yCclM  
:(Gg]Z9^8  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > QAr1U7{(.  
class binary_op : public Rettype n#iL[ &/Aw  
  { z`W$/tw"  
    Left l; ><Z2uJZ4x  
Right r; 8AK#bna~-  
public : gC?k6)p$N  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} awUIYAgJ3  
]Kd:ZmJ  
template < typename T > 9tJiIr8i  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 9 ItsK  
      { ^#Shs^#  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); k&^fIz  
    } crUXpD  
dS-l2 $n  
    template < typename T1, typename T2 > 2Tp.S3  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ~<aCn-h0  
      { a`}HFHm\2,  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); :)&_  
    } aX~7NslR  
} ; Vki3D'.7N  
UGIyNMY  
J::dY~@  
很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮 { Uh/ ~zu  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 r__uPyIMG/  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) ke/QFN-`  
那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。 9G&l{7=  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! <)&;9C  
如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。 |<OZa;c+  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 3 *ZE``  
这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan) n-uoY<;hp  
下面是修改过的unary_op -*3wNGh {  
\'shnzs  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > 3ILEc:<0J  
class unary_op Y.ic=<0H  
  { 6B&':N98  
Left l; GSsot%B u"  
  ~"8b\oLW  
public : i-$]Tg  
+~ HL"Vv  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} dQt]r  
8uNq353  
template < typename T > z@dHXj )  
  struct result_1 hC,EO&  
  { `Q,03W#GJ%  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; a *>$6H;  
} ; 'z@(,5  
?EdF&^[3rD  
template < typename T1, typename T2 > JPRl/P$  
  struct result_2 -(P"+g3T  
  { HI55):Eb  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; b:oB $E  
} ; gW RSS=8%  
>Qr(#Bt)  
template < typename T1, typename T2 > (Zp'|hx8o  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const Fq:BRgCE  
  { y<MXd,eE  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); oQAD 3a  
} c&ymVB?G:1  
b8(94t|;U  
template < typename T > n"* A.  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const A\YP}sG1  
  { jCkYzQUPz  
  return OpClass::execute(lt(t)); THC34u]  
} R0vWj9nPh  
B\`4TU}kE  
} ; 4vF1  
UH2fP G  
j8P=8w{  
该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug R!5j1hMN`  
好啦,现在才真正完美了。 6cDe_v|,  
现在在picker里面就可以这么添加了: Z)?B5FF  
>yiK&LW^?  
template < typename Right > :T.j;~  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const e2~&I`ct  
  { N2WQrTA:S+  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); "6o}g.  
} yal T6  
有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。 Qt` }$]  
P`0}( '"U  
@uXF(KDX  
Yv\>\?865  
N$i!25F`  
十. bind yP. ,Dh s  
既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。 !/2u O5  
先来分析一下一段例子 d?)k<!fJk  
8tJB/P w`S  
0CX2dk"UB^  
int foo( int x, int y) { return x - y;} K 0R<a~  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 ?hHVawt  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 {oOzXc6o  
可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。 hV_bm@f/y  
我们来写个简单的。 8R0Q-,'  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: Z jLuqo  
对于函数对象类的版本: 0ZcvpR?G  
[z=KHk  
template < typename Func > sF[7pE  
struct functor_trait <A"[Wk  
  { Xy0*1$IS]  
typedef typename Func::result_type result_type; SHWD@WLE4  
} ; +es|0;Z4yP  
对于无参数函数的版本: xA/Ein0  
oK\{#<gCZ  
template < typename Ret > ai0am  
struct functor_trait < Ret ( * )() > Q*&k6A"jx  
  { 3 vr T`  
typedef Ret result_type; W~b->F  
} ; f-$%Ck$%,  
对于单参数函数的版本: gqw ]L>Z  
^N# z&oh  
template < typename Ret, typename V1 > Q6%dM'fR  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > s 1~&PH^  
  { F)XO5CBK  
typedef Ret result_type; re[v}cB  
} ; *7cc4 wGQ  
对于双参数函数的版本: K FMx(fD  
w\SfzJN  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > {5`=){  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > DNwqi"  
  { ?Pbh&!  
typedef Ret result_type; o>~xrV`E  
} ; pQ2'0u5w5  
等等。。。 n;QMiz:yY  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy S3fyt]pp  
O S?S$y  
template < typename Func > dK.k,7R  
struct func_return AXN%b2  
  { m6+4}=Cn  
template < typename T > B\*"rSP\  
  struct result_1 ebv"`0K$  
  { KF!?; q0J  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; G)cEUEf d  
} ; wB%N}bi!  
d x52[W  
template < typename T1, typename T2 > +t[i68,%  
  struct result_2 <gfkbDP2  
  { Lfr>y_i;F  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; Ynxzkm S  
} ; O> .gcLA  
} ; Z2@_F7cXt  
^&8FwV]  
>tGl7Ov  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 &-R(u}m-F  
mqrV:3}  
template < typename Func, typename aPicker > LeEv']  
class binder_1 ;Gnk8lIsb  
  { NLnfCY-h  
Func fn; ^t0Yh%V7  
aPicker pk; pXPLTGY<R+  
public : SobOUly5{  
;;f&aujSHD  
template < typename T > +0DPhc  
  struct result_1 $-4 Zi  
  { n=_jmR1  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; v#X l  
} ; F4:giu ht  
S:F8` Gh  
template < typename T1, typename T2 > 4arqlz lo  
  struct result_2 5oOF|IYi  
  { I l2`c}9  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; ~Y)h[  
} ; t?l0L1;  
))9w)A@  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} JnodDH ?  
<&47W  
template < typename T > ;:Kd?Tz$  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const Lnk(l2~U  
  { 3{/[gX9  
  return fn(pk(t)); 0D==0n  
} SJ0IEPk  
template < typename T1, typename T2 > e^%>_U  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const dsrKHi  
  { oZS.pi  
  return fn(pk(t1, t2)); Ul{{g$  
} Fi3k  
} ; P&kjtl68 Y  
\A%s" O/  
'O:QS)  
一目了然不是么? x )w6  
最后实现bind 0YsBAfRG  
nm}wdel"  
@hVF}ybp  
template < typename Func, typename aPicker > GeydVT-  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) MGbl-,]  
  { +!6dsnr8  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); ]Oh8LcE#BF  
} %G43g#pD  
P-Up v6J3  
2个以上参数的bind可以同理实现。 b~Q8&z2  
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。 d(t$riFX}  
Rzj1D:?X@  
十一. phoenix oY(q(W0ze  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: 99/`23YL  
9*&RvsrX  
for_each(v.begin(), v.end(), }K3!ujvR  
( }.S4;#|hw  
do_ n 97pxD_74  
[ WAzn`xGxR"  
  cout << _1 <<   " , " -ufO,tJRLL  
] tqYwP Sr  
.while_( -- _1), :Sc"fG,g)  
cout << var( " \n " ) ZIr&_x#e  
) iVdY\+N!<  
); ]>T4\?aC  
|A/)b78'u  
是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧: >0c4C< _  
首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor @b]?Gg  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 9vL n#_  
那么我们就照着这个思路来实现吧: z]d2 rzV(_  
Nk ~"f5q7  
+3wVcL  
template < typename Cond, typename Actor > 6jaol'{SuH  
class do_while Uja`{uc  
  { lKT<aYX  
Cond cd; *= ;M',nx  
Actor act; _X/`7!f  
public : 7FB aN7l  
template < typename T > r0'6\MS13  
  struct result_1  HQ0fY  
  { 2Y-NxW^]  
  typedef int result_type; d) i64"  
} ; }bA@QEJ  
%j4AX  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} ?nc:B]=pTY  
, b;WCWm  
template < typename T > GUH-$rA  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const lXnzomU  
  { sngM4ikhs  
  do Bkaupvv9S  
    { ]Te,m}E  
  act(t); xa&5o`>1G  
  } PN"s ^]4  
  while (cd(t)); oEN^O:9e  
  return   0 ; ed\umQ]   
} %K/zVYGm&  
} ; Z!eW_""wp  
</B<=tc  
duT'$}2@>  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). 0<4Nf]i  
代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。 kWW$*d$  
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。 B3 NDx+%m  
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。 b>]MZhLJe  
下面就是产生这个functor的类: Nfo`Q0\[P  
wUJ>?u9  
T-)lnrs^  
template < typename Actor > 1Ax{Y#<  
class do_while_actor \:Vm7Zg  
  { M4rK  
Actor act; q1_iV.G<  
public : WH^^.^(i  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} +> Xe_  
7AouiL 2-W  
template < typename Cond > CA[3 R  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; A.wuB  
} ; y c:y}"  
k[<Uxh%  
@q/E)M?  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 "x~su?KiA  
最后,是那个do_ #[B]\HO  
zg+6< .Sf  
Y k @/+PE  
class do_while_invoker 6t!PHA  
  { hg Pzx@  
public : glI4Jb_[  
template < typename Actor > s1kG:h2|$  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const C;jV)hr6P  
  { NO'37d  
  return do_while_actor < Actor > (act); ^X\SwgD2w  
} Uz$.sa  
} do_; =b_/_b$q  
QFX/x  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? (Rs052m1  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 K}a3Bj,  
最后来说说怎么处理break和continue EgB$y"fs  
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。 <l!{j?Kx  
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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