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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda :6$>_m=i  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 qWw\_S  
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, (p%>j0<  
F2X0%te  
](|\whI  
Jaz?Ys|S  
  class filler 1'? 4m0W1  
  { EYA,hc  
public : J=/5}u_gw  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} :6%Z]tt  
} ; '] +Uu'a  
dO%W+K  
7g3 >jh  
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: {T].]7Z  
.`&F>o(A  
$ tl\UH7%2  
y|wc ,n%L>  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); Sfdu`MQR  
d^`?ed\1  
itMg|%B%  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 XC+A_"w)  
R4-~jgzx  
X]y)qV)a[c  
zl`h~}I  
二. 战前分析 W 5R\Q,x6  
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:g2Zc'Y~W  
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 *z7dl5xJ  
]kboG%Dl?9  
vhhC> 7  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); ,~._}E&9I  
  /* --------------------------------------------- */ _Zr.ba  
vector < int *> vp( 10 ); 71l%MH  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); B/n[m@O  
/* --------------------------------------------- */ k?7 X3/O  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); nl9P, d  
/* --------------------------------------------- */ z<5m fAm  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); 0Zg%+)iy@  
  /* --------------------------------------------- */ +sJrllrE(  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); 4 uQT5  
/* --------------------------------------------- */ 2@ Z(P.Gh  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); twx[ s$O'b  
(IPY^>h  
Z:_D0jG  
Ot`VR&}  
看了之后,我们可以思考一些问题: T' ~!9Q  
1._1, _2是什么? !Ta>U^ 7  
显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。 Q1z;/A$Al  
2._1 = 1是在做什么? Hik3wPnp  
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。 =yy5D$\  
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。 '{B!6|"X  
%D[0nt|X  
[VWUqlNt>  
三. 动工 `Ry]y"K  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: t N2Md}@e  
nb>7UN.9  
/Js7`r=Rx  
<Z/x,-^*<  
template < typename T > u#@Q:tnN_  
class assignment Z R'H \Z  
  { .AU)*7Gh  
T value; \oZ5JoO  
public : x_dy~(*  
assignment( const T & v) : value(v) {} T|TO}_x  
template < typename T2 > >_LDMs[-p  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } @i*|s~15  
} ; %x} O1yV  
%Ijj=wW  
STaA]i}P  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 k Zq!&  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment zO MA  
NW&b&o  
"%x<ttLl  
Zp# v Hs  
  class holder mOlI#5H  
  { Kc^;vT>3  
public : J`^I./  
template < typename T > ,YMp<C  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const TU 1I} ,  
  { (/j); oSK  
  return assignment < T > (t); Ck|8qUz-  
} t0T"@t#c  
} ; Mwr"~?\\  
G"XVn~]  
d8x\  
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: EB8\_]6XJ  
yu/`h5&*  
  static holder _1; oGRhnP'PF+  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 se>MQM5 )  
_}En/V_  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); UQI]>#_/v  
而不用手动写一个函数对象。 4zo5}L `Y  
<N9[?g)  
O~^"  
L# 2+z@g  
四. 问题分析 HZf/CE9T  
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。 oczN5YSt  
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。 Pw61_ZZ4B\  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 <"r#:Wr  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 EL9]QI  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 &@yo;kB  
9 o&`5  
五. 问题1:一致性 Yn G_m]  
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?| |YY_^C`"-  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 eXf22;Lz  
p ObX42  
struct holder ikSt"}/hd  
  { )(384@'"u  
  // t?'!$6   
  template < typename T > } =]M2}  
T &   operator ()( const T & r) const yLQ*"sw\  
  { / :n#`o=;  
  return (T & )r; d*%`!G  
} F ;2w1S^  
} ; Q{5kxw1ZF  
K%RxwM  
这样的话assignment也必须相应改动:  O2%?  
"*srx]  
template < typename Left, typename Right > DuHu\>f<S  
class assignment j4R(B  
  { :dQ B R  
Left l; ZU%[guf  
Right r; ]33>m|?@  
public : y3o25}"  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} zp%Cr.)$  
template < typename T2 > 6U R2IxbE  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } 2 Cv4=S  
} ; ZWKg9%y7  
5?F__Hx*2  
同时,holder的operator=也需要改动: ei[j1F  
.jk@IL  
template < typename T > `yH<E+   
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const 9|gr0&#~j  
  { io-![^{  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); [VsKa\9u  
} r'HtZo$^R  
l^pA2yh|  
好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。 P>NF.B Cq  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 r[b(I@T +  
c_'OPJ  
return l(rhs) = r; [nrYpb4  
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。 G2Qlt@.T  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: 6MT1$7|P&x  
y+c|vdW%  
template < typename Tp > ZL&g_jC  
class constant_t x"gd8j]s  
  { 5BlR1*  
  const Tp t; zGA q-<  
public : $+Z)  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} mR?5G: W~R  
template < typename T > lTV'J?8!-a  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const !y@NAa0  
  { mUdOX7$c>  
  return t; x:7b/ j-  
} hPUYyjXPB  
} ; LXC9I/j/  
2ZG5<"DQ"  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 5 ft`zf  
下面就可以修改holder的operator=了 ;h*K}U  
uao0_swW5  
template < typename T > Kgi<UkFP  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const %t" CX5 n  
  { `lO[x.[  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); &:dH,  
} --%N8L;e  
VcSVu  
同时也要修改assignment的operator() Rn9m]x  
][9%Kl*%@p  
template < typename T2 > {f2S/$q  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } T"E6y"D  
现在代码看起来就很一致了。 O4cr*MCb5  
WJkZ!O$"j  
六. 问题2:链式操作 V )x$|!(  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 QLEKsX7p>  
其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。 `.FF!P:{C*  
事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。 mpuq 9)6  
比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。 :D%"EJ  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct )4gJd? 8R  
T arIPp  
template < typename T > zQ@I}K t  
struct result_1 Sa?ksD2IaB  
  { X(]WVCu  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; Mc09ES  
} ; q Gw -tPD<  
4cabP}gBk  
那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为: wVicyiY]  
4'`{H@]tb  
template < typename T > jkiFLtB@V  
struct   ref K1r#8Q!t  
  { %C~1^9uq  
typedef T & reference; hb zC#@ q  
} ; 1zm ulj%&  
template < typename T > (@<lRA ^  
struct   ref < T &> #{?PbBE}  
  { %Y<|;0v  
typedef T & reference; Ljxz.2LGr  
} ; wRcAX%n&  
7 %Oa;]|  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: .S(TxksCz  
q>$ev)W  
template < typename T > lef2X1w}!  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const 5R@  
  { Co (.:z~  
  return l(t) = r(t); J&[@}$N  
} e+$p9k~  
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。 Rn`x7(WA  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 xy5lE+E_U  
-fwoTGlX  
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 sYe?M,  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: 0 fF(Z0R,  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 k. MUdU^  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 '(f&P=[b  
最后的布局是: >XY`*J^  
                Add 4}_j`d/8|  
              /   \ NO|KVZ~  
            Divide   5 d F9!G;V  
            /   \ ,uo'c_f(e  
          _1     3 & -{DfNKc  
似乎一切都解决了?不。 GN ]cDik  
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。 -yE/f2PgQ  
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。 !/}O>v~o  
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: |X0Y-  
|uqf:V`z:  
template < typename Right > 8P^I TL z%  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const w[9|cgCY  
Right & rt) const r\b3AKrIN  
  { 1<BX]-/tP  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); Y? x,  
} 3HLNCt09  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 a:"Uh**  
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。 J8S'/y(LE<  
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。 0~ZFv Wv  
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。 #JgH}|&a$  
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。 N}pw74=1  
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? !n* +(lZ  
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: k5D%y3|9  
DB-l$rj  
template < class Action > 12;8o<~  
class picker : public Action Y' %^NP}o  
  { )Y2{_ bx4"  
public : Cnbz=z  
picker( const Action & act) : Action(act) {} _AQb6Nb  
  // all the operator overloaded .QA }u ,EN  
} ; R_sr?V|"  
V,q](bg  
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。 i\KQ!f>A  
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: jUSmq m'  
0Uo\wyd  
template < typename Right > AWP"b?^G|  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const #9X70|f  
  { 2 $?C7(kW  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); Z @^9PQG$  
} o$w_Es]Ma  
c lNkph  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > ``ou/Z  
使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。 gW-V=LV (  
{ jhr<  
template < typename T >   struct picker_maker lrv3fPIW  
  { +pR[U4$  
typedef picker < constant_t < T >   > result; f>W -  
} ; ^c&L,!_)H  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > B?4boF?~  
  { c17_2 @N  
typedef picker < T > result; K Pt5=a  
} ; MrDc$p W G  
poToeagZ~Q  
下面总的结构就有了: 0URji~?|x  
functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。 kdl:Wt*4o  
picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。 !Cr(P e]  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 jg.QRny^  
至此链式操作完美实现。 f ` R/ i  
Z/t+8;TMR,  
Ed_N[ I   
七. 问题3 *q()f\  
如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。 #wV8X`g  
+R|z{M)*  
template < typename T1, typename T2 > ynE)Xdh  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const YhDtUt}?  
  { VzY8rI  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); I~ok4L?VB  
} `[W[H(AjQ  
EL(nDv  
很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2: 4scNSeW  
y *fDwd~  
template < typename T1, typename T2 > ^-,xE>3o  
struct result_2 X&7 F_#s  
  { U-R6xxPZ  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; %`&2+\`  
} ; vvKEv/pN7  
m+lvl  
显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢? _Em.  
这个差事就留给了holder自己。 cVv;Jn  
    S/4^ d &Gr  
YbTxn="_  
template < int Order > px}|Mu7z~  
class holder; Yy)tmq  
template <> Ry%Mej:  
class holder < 1 > \lZf<f  
  { i 7x7xtq  
public : (]Y 5eM  
template < typename T > L#+q]j+  
  struct result_1 IW@PF7  
  { _Ou WB"  
  typedef T & result; K':K{ee>  
} ; f;1K5Y  
template < typename T1, typename T2 > `Ye\p6v!+  
  struct result_2 E|6VX4`+  
  { IE9 XU9Kd  
  typedef T1 & result; b\-&sM(W"  
} ; j^^Ap  
template < typename T > XqW@rU  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const 1n:8s'\  
  { E#u l IgD  
  return (T & )r; d5D$&5Ec  
} 9hOJvQ2U]  
template < typename T1, typename T2 > BV>\ McI+  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const YwZ Z{+n  
  { &Nczv"TM  
  return (T1 & )r1; S5G6Rj@W  
} %2XHNW  
} ; t4-pM1]1_  
+YqZ ((  
template <> 1Dv R[Lx%  
class holder < 2 > -lhLA`6_R  
  { , ]+z)   
public : &8]d }-e  
template < typename T > V{^!BBQ  
  struct result_1 DRc)iE>@  
  { ],RdySN&  
  typedef T & result; uoXAQ6k  
} ; >|twyb  
template < typename T1, typename T2 > =u+d_'P7-R  
  struct result_2 ,:Lb7bFv>  
  { {3.r6ZwCn  
  typedef T2 & result; Ee3hG2d`  
} ; V\^EfQ  
template < typename T > m"o ;L3  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const /ew Ukc8,  
  { EpFQ|.mQ  
  return (T & )r; @O[}QB?/fi  
} p\JfFfC  
template < typename T1, typename T2 > hED=u/ql[  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const 6Qx#%,U^ J  
  {  \o/n  
  return (T2 & )r2; av$/Om :  
} ui@2s;1t  
} ; }b0; 0j  
"V$Bnz\n  
uvV;Mlo]  
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> >。 e{v=MxO=S  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: &'DU0c&  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: GF5^\Rf  
9M1d%jT  
return l(i, j) = r(i, j); _<NMyRJo  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) =<NljOR4`  
)J NSZB  
  return ( int & )i; YJl("MZ  
  return ( int & )j; HjGyj/78w  
最后执行i = j; !Z5[QNVaV  
可见,参数被正确的选择了。 EoxQ */  
6'RrQc=q  
v0ES;  
r?*NhLG ;  
L[20m (6?  
八. 中期总结 zA!0l*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: 3neIR@W  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 6^c>,.R  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 & _g TD  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor ]Wq?H-B{  
S:x?6IDPC^  
Eyh51IB.  
=pk)3<GwF  
%bD}m!  
W!"}E%zx   
九. 简化 eU N"w,@y  
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。 }A:<%N  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 ~~6^Sh60g  
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: XxaGp95so  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 "luR9l,RRE  
  +-*/&|^等 z8J."27ND  
2. 返回引用。 W":PG68  
  =,各种复合赋值等 PGARXw+  
3. 返回固定类型。 UEzb^(8>  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) Eb=#9f%y>&  
4. 原样返回。 2"d!(J6}K  
  operator, ?"KC-u|  
5. 返回解引用的类型。 (}5S  
  operator*(单目) /De^  
6. 返回地址。 |K^"3`SJ  
  operator&(单目) mnID3=JF  
7. 下表访问返回类型。 *\o/q[  
  operator[] KPpHwcYxT  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 C(id=F  
  operator<<和operator>> \6 93kQ  
u^j {U}  
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。 V`-vR2(  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: )Y8",Ig  
,= &B28Qe)  
template < typename Left > NcAp_q? 4  
struct value_return $7'g Rb4  
  { thqS*I'#g  
template < typename T > x+@&(NMP5  
  struct result_1 0ilCS[`b  
  { KnNh9^4"\2  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; C P3<1~  
} ; ~kCwJ<E  
> QFHm5Jw  
template < typename T1, typename T2 > HSIvWhg?p  
  struct result_2 5eA8niq#  
  { 34QfgMyH  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; f N "tA  
} ; R <"6ojn  
} ; =5s F"L;b  
9F^;!  
sIl33kmv  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait f):~8_0b  
{R^'=(YFy  
下面我们来剥离functor中的operator() o y<J6  
首先operator里面的代码全是下面的形式: IAOcKQ3  
#2:a[ ~Lf  
return l(t) op r(t) ]p~IYNl2%j  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) C`'W#xnp1  
return op l(t) 60Z]M+8y8  
return op l(t1, t2) GyC/_ntn  
return l(t) op cW``M.d'F  
return l(t1, t2) op 3qQUpm+  
return l(t)[r(t)] ba@=^Fa;  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] ? &zQa xD  
GPWr>B.{:S  
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: h~7,`fo  
单目: return f(l(t), r(t)); D^Ys)- d  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); fRm}S>Nibb  
双目: return f(l(t)); jvzBh-!  
return f(l(t1, t2)); M_``'gw  
下面就是f的实现,以operator/为例 +/?iCmW  
9B)(>~q  
struct meta_divide \nqo%5XL  
  { j|e[s ? d  
template < typename T1, typename T2 > @rb l^  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)  <1&Ke  
  { MF[z -7  
  return t1 / t2;  l>v{  
} ?G? gy2  
} ; ~k'V*ERNSj  
(RXS~8  
这个工作可以让宏来做: Napf"Av  
r-w2\2  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ sygH1|f  
template < typename T1, typename T2 > \ "D* Wi7  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; Qrz4}0  
以后可以直接用 NE"jh_m-  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) ' eO/PnYW  
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 3z{S}~  
(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。。。) fY2wDD  
1h"_[`L'  
PdY>#Cyh  
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 Vos?PqUi 4  
JatHSW7j9  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > =:h3w#_c  
class unary_op : public Rettype oTOfK}  
  { GH'O! }  
    Left l; )u@t.)ChAV  
public : ,%='>A  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} ")\ *2d  
IuWX*b`v  
template < typename T > 8Xk Ik7  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ;5RIwD  
      { q+J0}y{#8)  
      return FuncType::execute(l(t)); aZ/yCS7  
    } Ey = 4 b  
0sabh`iQ^  
    template < typename T1, typename T2 > (\q[gyR  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const jhcuK:`L  
      { /p[y1  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); iXnx1w   
    } eb7UoZw  
} ; >!G5]?taa  
V"U~Q=`K  
T@>6 3  
同样还可以申明一个binary_op *hl<Y,W(  
'T{pdEn8u  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > jM;d>Gymx  
class binary_op : public Rettype (77Dif0)'  
  { L]a|vp  
    Left l; 'iDu0LX  
Right r; e7wKjt2fy  
public : ]N_140N~  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} b`?M9f5  
3V!W@[ }:  
template < typename T > 3?]S,~!F  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const R3cG<MjmK  
      { s!=!A  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); I>8 Bc  
    } > d)|r  
Q)9369<A  
    template < typename T1, typename T2 > 7~ILRj5Nq  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ]#+5)[N$>  
      { g')?J<z   
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); gZ ~y}@L y  
    } <,#rtVO$  
} ; C=M?  
79y'Ja+`j  
CcbWW4 )  
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 ..]B9M.  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 g9! d pP  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) `~sf}S :  
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。 _6| /P7"  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! C3^X1F0  
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。。。 pZW}^kg=  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 vBV"i9n   
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) '[0 3L9  
下面是修改过的unary_op  \q|e8k4p  
oM m/!Dc  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > P2s^=J0@  
class unary_op ,2Sv1v$  
  { g=)U_DPRi  
Left l; =r=^bNO  
  Nj"_sA p  
public : N}e(.  
_AA`R`p;  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} ~0:$G?fz  
Au%Wrk3j  
template < typename T > PLl x~A  
  struct result_1 bt. K<Y0  
  { +/1P^U /  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; % DHP  
} ; V1AEjh  
=t <:zLe  
template < typename T1, typename T2 > E}E7VQjM  
  struct result_2 -#:Y+"'  
  { c'm-XL_La  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; BUboP?#%)  
} ; L.R\]+$U2  
4 g/<).1<b  
template < typename T1, typename T2 > $/-wgyP3m+  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const %u<&^8EL+#  
  { 4B%5-VQ  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); =[43y%   
} ?Ix'2v  
-+Awm{X_@  
template < typename T > J/H#d')c  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const _dB0rsCnU%  
  { UeC%Wa<[  
  return OpClass::execute(lt(t)); r A&#>R`  
} jn#N7%{Mk  
} r\SP3  
} ; x Jj8njuq4  
1f bFNxo8M  
.LhbhUEfn  
该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug aL$c).hq0  
好啦,现在才真正完美了。 t8wz'[z  
现在在picker里面就可以这么添加了: b{ubp  
EZa{C}NQ$2  
template < typename Right > 2TevdyI  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const {?kKpMNNn  
  { 9-e[S3ziM  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); S'H0nJ3  
} ,nuDoc  
有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。 Z-;uzx  
:[ZC-hc\  
V.G9J!?<P  
K:Xrfn{s  
`Mh<S+/  
十. bind c`N`x U+z  
既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。 sou$qKoG01  
先来分析一下一段例子 7;#dX~>@{  
vNwSZ{JBd  
qjRiTIp9q  
int foo( int x, int y) { return x - y;} m6ZbYF-7W  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 PezWc18  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 L)//- k9  
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)}1xQ{3F  
我们来写个简单的。 qh'f,#dI}  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: J\8l%4q3  
对于函数对象类的版本: < c4RmnA  
<)*g7  
template < typename Func > p2_Zsq  
struct functor_trait YF[!Hpzq  
  { SO jDtZ  
typedef typename Func::result_type result_type; laRKt"A  
} ; )PZ}^Fa  
对于无参数函数的版本: pQ2)M8 gf  
i:Ct6[  
template < typename Ret > B7jlJqV  
struct functor_trait < Ret ( * )() > 01d26`G$i~  
  { #$z-]i  
typedef Ret result_type; an5kR_=  
} ; J'4@-IM  
对于单参数函数的版本: :phD?\!w8t  
n^(yW  
template < typename Ret, typename V1 > KUqS(u  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) >  WD do{  
  { m_U6"\n 5  
typedef Ret result_type; 7G=P|T\  
} ; 4uVmhjT:X  
对于双参数函数的版本: =y(YMWGS  
>^ 1S26  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > 9@EnmtR  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > 5J#g JFA  
  { =gv/9ce)3  
typedef Ret result_type; 5dEO_1q %  
} ; 3#ZKuGg=  
等等。。。 O]LuL&=s y  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy iOXP\:mPo  
MifgRUe  
template < typename Func > ovoI~k'  
struct func_return p. ~jo  
  { fJ lN'F7  
template < typename T > v#2qwd3x  
  struct result_1 .W.U:C1  
  { ;{7lc9uRj  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; '>3RZ& O  
} ; j1CD;9i)%  
$i] M6<Vxn  
template < typename T1, typename T2 > r.5Js*VX!  
  struct result_2 rBPxGBd4  
  { &Gwh<%=U  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; s;f u  
} ; 9)hC,)5  
} ; @Iatlz*W  
 o%4+I>  
_1%^ ibn  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 Q&a<9e&  
"?.Wb L  
template < typename Func, typename aPicker > OHvzK8  
class binder_1 W >IKy#  
  { >c>ar>4xF  
Func fn; $iJ #%&D  
aPicker pk; LKY Q?  
public :  #7"5Y_0-  
PS]X Lz  
template < typename T > ]F-6KeBc  
  struct result_1 P#1y  
  { 7NqV*  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; dju{&wo~4  
} ; MT gEq  
e%>E| 9*u  
template < typename T1, typename T2 > V-u\TiL  
  struct result_2 M<7*\1  
  { t!N >0]:mo  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; 5Ozj&Zq  
} ; (o=iX,@'2  
'|r !yAO6  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} 5toNEDN  
4B pm{b  
template < typename T > A 76yz`D  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const AkC\CdmA  
  { @#">~P|Hp  
  return fn(pk(t)); i:To8kdO  
} c+VUk*c3  
template < typename T1, typename T2 > eU*h qy?0  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const v4^VYi,.-  
  { <C(2(3  
  return fn(pk(t1, t2)); #+ =afJ  
} \t3i9#Q  
} ; 4Qs#ws])  
Rk^&ras_  
p! 1zhD  
一目了然不是么? F"I@=R-n  
最后实现bind u]-$]zIH  
='azVw%_  
3f x!\  
template < typename Func, typename aPicker > NU"X*g-x^  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) >~k Y{_  
  { >EG;2]M&  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); DoA f,9|_  
} 0'",4=c#V  
qlSMg;"Ghw  
2个以上参数的bind可以同理实现。 w+}KX ><r  
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。 h$lY,7  
I(<1-3~  
十一. phoenix =\`9\Gd  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: sW[42A  
vh T9#) HI  
for_each(v.begin(), v.end(), _oR6^#5#  
( jk)U~KGcg  
do_ 0ro)e~_@*  
[ |i1z47jN6P  
  cout << _1 <<   " , " naW}[y*y;  
] rQ. j$U  
.while_( -- _1), 8M8=uw~#  
cout << var( " \n " ) z&9vKF  
) ]@>bz  
); ad }^Dj/  
5>"-lB &  
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: hZ5h(CQ?"#  
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 Fp|x,-  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 *_3+ DF  
那么我们就照着这个思路来实现吧: ^=FtF9v  
EivZI<<a  
D@FJVF7c  
template < typename Cond, typename Actor > o1-Zh!*a*  
class do_while #Z(8 vA^@  
  { Sh}AGNE'  
Cond cd; gey`HhZp)  
Actor act; ci6j"nKci  
public : m?>$!B4jFB  
template < typename T > 0 B>{31)  
  struct result_1 k g0Z(T:&8  
  { /|P&{!  
  typedef int result_type; Azq,N@HO  
} ; f LxFF  
DpoRR`  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} +Q8B in  
X#Ajt/XQ  
template < typename T > LH3PgGi,  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const gNo.&G [  
  { RWz^ MV5K  
  do l%rwJLN1  
    { (KK9/k  
  act(t); #=q)>+\  
  } iK s/8n  
  while (cd(t)); B}C"Xc  
  return   0 ; cc Z A  
} q;InFV3rv  
} ; vB#&XK.aW  
;sS N  
,ZC^,Vq  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). y8D'V)B  
代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。 K9;pX2^z9  
其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。 ~NMal]Fwx  
因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。 vLXN{ ]  
下面就是产生这个functor的类: '&xv)tno  
MrXhVZ"d*  
@c9VCG D  
template < typename Actor > hmHm;l  
class do_while_actor ~Q0gSazXFt  
  { 3;u*_ ]N_  
Actor act; .u>IjK^  
public : w<lHY=z E  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} ? !MDg_oHd  
FQ*4?D,A  
template < typename Cond >  I?.$  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; !=V>DgmW  
} ; O\,n;oj  
.>Gq/[c0|  
+FP*RNM  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 cP''  
最后,是那个do_ Q?B5@J  
Ig-9Y;hdmn  
NX4!G>v  
class do_while_invoker ;X[mfg\  
  { hyH"  
public : G,FYj'<!7,  
template < typename Actor > s/ibj@h  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const CLg;  
  { x JQde 4  
  return do_while_actor < Actor > (act); }xJ9EE*G/  
} ,[7 1,zs  
} do_; )2C_6eR  
N 3 i ,_  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? )cNG)F  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 K'+GK S7.  
最后来说说怎么处理break和continue -ve{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。 #/Y t4n  
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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