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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda V,* 0<7h  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 '-1jWw:8  
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, Dg2#Gv0B  
[3 ;Y:&D  
C&#KdvN/r  
]oZ,{Q5~  
  class filler CSg5i&A=  
  { m{=~| I  
public : onypwfIk)t  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} "8Wc\YDh  
} ; RSVN(-wIi)  
!j\&BAxTEk  
{bsr 9.k(  
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: eRWF7`HH+  
W*WH .1&  
->#@rF:S  
J*4_|j;Z-E  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); \crb&EgID  
0:(dl@I)@  
a(t<eN>b!  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 sOtNd({  
BtBt>r(*  
]KV8u1H>  
]Pl6:FB8%@  
二. 战前分析 Fl|&eO,e  
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。 ?+JxQlVDt-  
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 EO!cv,[a  
9g,L1 W*  
~}9H<K3V  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); KV&_^xSoh|  
  /* --------------------------------------------- */ v lnUN  
vector < int *> vp( 10 ); LYo7?rp  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); F v^80M=z  
/* --------------------------------------------- */ Sy7^;/(ZZ  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); |Btx&'m  
/* --------------------------------------------- */ Q~8&pP8 I!  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); U~`^Y8UF  
  /* --------------------------------------------- */ w5JC2   
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); (DaP~*c3cC  
/* --------------------------------------------- */ tNNg[;0  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); eOnl s x/  
^ cd5Zl  
ykl=KR  
n'(n4qH2#s  
看了之后,我们可以思考一些问题: )ZT0zIG  
1._1, _2是什么? @T=HcUP)  
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。 rQ-z2Pw  
2._1 = 1是在做什么? *[/Xhx"  
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。 ?ut juMdl  
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。 .&!{8jBX  
38S&7>0@|q  
6L% R@r  
三. 动工 S{|)9EKw  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: -`1L[-<d=/  
BGYm]b\j[  
K`83C`w.  
xB]v  
template < typename T > +P;D}1B#I?  
class assignment Vt2=rD4oJk  
  { AS-t][m#  
T value; XA^:n+Yo  
public : ,]N%(>ot  
assignment( const T & v) : value(v) {} >knR>96  
template < typename T2 > rnr8t]  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } T k=3"y+u[  
} ; FQ ^^6Rl  
i(;u6Rk  
|>V>6%>vK6  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 'r <BaL  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment dWWkO03 |  
!oRm.c O  
D`ge3f8Wi  
=ZL}Av}  
  class holder . zMM86c  
  { 7I3CPc$  
public : ?{Z0g+B1  
template < typename T > I%WK*AORM  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const l\y*wr`  
  { H ?:#Ui(p  
  return assignment < T > (t); 8WQ%rN={8  
} SJr:  
} ; u1Yp5jp^K  
IYC#H}  
PP`n>v=n  
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: j %0_!*#3  
 h\ek2K  
  static holder _1; 7anpz%  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 31;T$5v1  
1 ![bu  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); c324@o^V  
而不用手动写一个函数对象。 [|Pe'?zkf  
W,J,h6{F  
b:&$x (|  
V1U[p3J-S  
四. 问题分析 p&27|1pZm  
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。 ?b$zuJ]  
1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。 BC[d={_-  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 pU'sADC  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 ~n 9DG>a  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 T+"y8#:  
EqluxD=  
五. 问题1:一致性 1/BMs0 =  
首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?| nU *fne?  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 `3n*4Lz  
]997`,1b  
struct holder K9Fnb6J$u  
  { LK5H~FK  
  // ea+rjvm  
  template < typename T > QYGxr+D  
T &   operator ()( const T & r) const c'qM$KN9G  
  { mf'1.{  
  return (T & )r; Jjq%cA  
} j( :A  
} ; z Pc;[uHT  
dEL"(e#0s4  
这样的话assignment也必须相应改动: $8}'6,  
MF(~!SOIG  
template < typename Left, typename Right > /)|y+<E]}  
class assignment ,]"u!,yHb  
  { 8;NO>L/J]i  
Left l; P9^h>sV  
Right r; 0G 1o3[F  
public : ~` hcgCi%  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} 3NWAy Cq-  
template < typename T2 > 21j+c{O  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } ;~;St>?\R\  
} ; wQ^a2$Z  
.).<L`q  
同时,holder的operator=也需要改动: xU"qB24]=  
DV" ri  
template < typename T > 2ow\d b  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const k~dr;j  
  { s30_lddD  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); Q.AM  
} !m2k0|9  
0wcWDE 9  
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。 Q[KR,k  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 Shd,{Z)-Tg  
l$KcS&{w9  
return l(rhs) = r; +rY0/T_0,  
在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。 6vA 5;a@  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: M8}M*\2  
 <k5~z(  
template < typename Tp > RJ44o>L4O  
class constant_t i6kyfOI  
  { RGLqn{<V  
  const Tp t; # GGmA.  
public : XQ+hTtP  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} ?Gfe?  
template < typename T > V:J6eks_  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const Us5 JnP5  
  { '3->G/Pu  
  return t; N~d]}J8}gx  
} P|U>(9;P,  
} ; ]0le=Ee^%  
+s}28U!  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 w%\;|y4+  
下面就可以修改holder的operator=了 ZZ5yu* &  
78-:hk  
template < typename T > ^S|^1  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const tPHiz%  
  { '*; rm*n  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); Wg1WY}zG  
} Y<XDR:]A,  
|9 3%,  
同时也要修改assignment的operator() gjV&X N  
91XHz14  
template < typename T2 > '5--eYG  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } Vp$ckr  
现在代码看起来就很一致了。 -( G2@NG  
!c7Od )]  
六. 问题2:链式操作 /H% pOL6(r  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 QPEv@laM  
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。 BKEB,K=K@  
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。 5EUkp6Y  
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。 0*/~9n-Vl  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct ;}qCIyuO]  
+h/$_5  
template < typename T > O.dNhd$  
struct result_1 /'(P{O>{j  
  { `h'^S,'*  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; (I5ra_FVs  
} ; @\R)k(F  
^-_!:7TH]  
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: (XH)1 -Z!  
zU%aobZ  
template < typename T > `ijX9c  
struct   ref \ck3y]a[  
  { {Hv=iVmt  
typedef T & reference; !l|Qyk[  
} ; 4$"Lf'sH6  
template < typename T > PhS"tOGtX  
struct   ref < T &> dEiX! k$#  
  { {TNAK%'v  
typedef T & reference; "=;&{N~8U  
} ; ~6nQ-  
N_0O"" d  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: GZw<Y+/V"5  
hbK+\X  
template < typename T > t-Wn@a  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const =DgD&_  
  { DxBt83e  
  return l(t) = r(t); &}uO ]0bR  
} pK`rm"6G  
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。 itU01  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 l O^h)hrR  
QWkw$mcf  
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 k <qQ+\X  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: MqqS3   
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 (2(hl-- 'n  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 h:;~)={"X  
最后的布局是: Ub$$wOsf  
                Add h4#5j'RO  
              /   \ vIJdl2(^E  
            Divide   5 -*EJj>x  
            /   \ 1\p[mN  
          _1     3 zSO[f  
似乎一切都解决了?不。 lVdExR>H  
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。 QEPmuG  
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。 C*9m `xh  
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: vC7sJIch2<  
ZttL*KK  
template < typename Right > vB p5&*  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const ?>_.~b ~  
Right & rt) const pV!(#45~W  
  { '54@-}D  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); f { ueI<  
} X%dOkHarB  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 e.T5F`Du  
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。 ZDf9Npe  
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。 wmIq{CXx,  
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。 + |,CIl+  
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。 ,y.0 Cb0  
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? JnZxP> 2B  
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: b6lL8KOu  
sDiYm}W  
template < class Action > D7%89qt  
class picker : public Action <3qbgn>}b  
  { ^\!p ;R  
public : e:l 6;  
picker( const Action & act) : Action(act) {} (_T&2%  
  // all the operator overloaded u-Vnmig9  
} ; r?Vob}'Pt]  
s|%</fMt9  
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。 SnqLF /d  
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: Cur) |  
01Aa.i^d(  
template < typename Right > qr@,92_  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const Czp:y8YX-  
  { uxcj3xE#d  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); 8+gn Wy  
} r,}Zc W+  
Hq9(6w9w  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > 'Zzm'pC  
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。 1/n3qJyx2}  
s0:1G -I  
template < typename T >   struct picker_maker )_jO8 )jB  
  { !CWqI)=  
typedef picker < constant_t < T >   > result; Cw_<t  
} ; v=4TU \b%  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > }S&{ &gh  
  { CUG6|qu  
typedef picker < T > result; Ort\J~ O  
} ; ZG>OT@ GA  
0,c z&8  
下面总的结构就有了: A!J5Wz>Q5  
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。 WC4Il C  
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。 ^Z!W3q Q  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 I/tzo(r  
至此链式操作完美实现。 jsR1jou6  
FD*y[A ?  
=k_u5@.Z  
七. 问题3 Jx}5`{\  
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。 Xy{b(b;9  
mVkn~LD:0  
template < typename T1, typename T2 > |qr[*c3$1  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ~`BOz P  
  { 6Z"%vrH  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); +)|2$$m  
} {p-%\nOC  
KpE#Ye&  
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: ;2iZX=P`n  
TnG"_VK9R  
template < typename T1, typename T2 > vfjIpg%i  
struct result_2 L?P8/]DGp  
  { Zy#r<j]T  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; MMf6QxYf  
} ; z TK  
<.<Nw6  
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? >GcFk&x  
这个差事就留给了holder自己。 \yy!?UlaI  
    1w5nBVC*$V  
Ip4~qGJ  
template < int Order > h<j04fj  
class holder; T/3UF  
template <> U*b SM8)L*  
class holder < 1 > ;(afz?T  
  { ]oY~8HW  
public : l]ZUKy  
template < typename T > }Yj S v^  
  struct result_1 0L6L_;o  
  { VTHDGBU  
  typedef T & result; j7W_%Yk|E  
} ; l>G#+#{  
template < typename T1, typename T2 > Fg~,1[8w<  
  struct result_2 kA3kh`l  
  { O$$N{  
  typedef T1 & result; @|^C h+%@  
} ; oqE -q\!H  
template < typename T > (=X16}n:>  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const lA1R$  
  { 7HF\)cz2  
  return (T & )r; Re2kD/S3  
} cqq+#39iC  
template < typename T1, typename T2 > :eO]65N  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const *rbayH  
  { Ax\Fg 5  
  return (T1 & )r1; t _W |`  
} 52~k:"c  
} ; jPd<h{js  
pQ>V]M  
template <> m/ukH{H1%  
class holder < 2 > c{ <3\  
  { |joGrWv4  
public : ZDb`]c4(  
template < typename T > GwvxX&P  
  struct result_1 J h"]iN  
  { <HD/&4$[  
  typedef T & result; K{iYp4pU  
} ; <(iOzn  
template < typename T1, typename T2 > #:yZJS9f9  
  struct result_2 Vg3&:g5 /  
  { (tz! "K  
  typedef T2 & result; x4. #_o&  
} ; $~-j-0 \m  
template < typename T > yTEuf@  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const 7KEGTKfW  
  { I2 Kb.`'!  
  return (T & )r; J@5 OZFMZ  
} K%g\\uo   
template < typename T1, typename T2 > OlK2<<  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const lojn8uL  
  { {kzM*!g  
  return (T2 & )r2; V^ :\/EU  
} DXiD>1(q  
} ; zf!c  
lN&GfPP6  
zEGwQp<  
新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。 gV7o eZ5  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: q8D1MEBL`  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: [brrziZ  
@!S$gTz  
return l(i, j) = r(i, j); EAI[J&c  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) +2g3%c0}  
zPXd]jIwV  
  return ( int & )i; :JS} (  
  return ( int & )j; *vb)d0}P  
最后执行i = j; (UM+?]Qwy  
可见,参数被正确的选择了。 #i,O "`4  
v:>P;\]r9M  
8 2qe|XD4p  
f6#H@ X  
Ju\"l8[f  
八. 中期总结 NX; &V7  
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: '71btd1  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 J0K"WmW  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 H0HYb\TX?  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor `3OGCy  
Ob+&!XTp?0  
9f @)EKBK  
0(kp>%mbB  
+u#x[xO  
v Zxy9Wmc  
九. 简化 0jmlsC>  
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。 ?m!FM:%  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 .jKO 6f  
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: 1-n0"lP~4  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 +~@Y#>+./l  
  +-*/&|^等 l\5 NuCgRY  
2. 返回引用。 IlrmXSr  
  =,各种复合赋值等 ' 4"L;){:L  
3. 返回固定类型。 O^GXFz^  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) 7'I7   
4. 原样返回。 7jPmI  
  operator, 5Zov< +kE  
5. 返回解引用的类型。 E=E<l?ob  
  operator*(单目) :o:??tqw  
6. 返回地址。 *" )[Srbg  
  operator&(单目) Yem\`; *  
7. 下表访问返回类型。 v\Hyu1;8  
  operator[] }pA4#{)  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 *G^]j )/  
  operator<<和operator>> *+AP}\p0F  
\ C^D2Z6  
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。 ka*UyW}  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: ".\(A f2  
HL?pnT09  
template < typename Left > YV msWuF  
struct value_return u v5@Alm  
  { E;sltl  
template < typename T > fCfY.vd5  
  struct result_1 m ";gD[m  
  { D6t]E)FH  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; ]Oy<zU  
} ; .phQ7":`  
R4/@dA0  
template < typename T1, typename T2 > <'-me09C*  
  struct result_2 FuKNH~MevQ  
  { a|NU)mgEI  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; iCS/~[  
} ; H]e 2d|  
} ; riL!]'akV  
|#wz)=mD  
0 Yp;?p^  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait {>Px.%[<  
5*AKl< Jl  
下面我们来剥离functor中的operator() #vSI_rt9I  
首先operator里面的代码全是下面的形式: b<n)`;  
%?fzT+-=%  
return l(t) op r(t) H4,yuV  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) 4Z] 35*  
return op l(t) C#Jj;Gd  
return op l(t1, t2) %vXQ Sz  
return l(t) op K="+2]{I  
return l(t1, t2) op NSq=_8  
return l(t)[r(t)] 5glGlD6R  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] 0YL0Oa+7  
#7=LI\  
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: St`m52V(5X  
单目: return f(l(t), r(t)); E`|qFG<  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); Q)>'fZ)  
双目: return f(l(t)); H<;j&\$q  
return f(l(t1, t2)); yH^*Fp8V  
下面就是f的实现,以operator/为例 R 6Em^A/>  
fm0 (  
struct meta_divide RHbwq]  
  { w.f [)  
template < typename T1, typename T2 > 9YABr> ?  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) $b} +5  
  { In&vh9Lw  
  return t1 / t2; %a `dO EO  
} k:Q<Uanc[  
} ; 3:Wr)>l}#  
gwJu&HA/  
这个工作可以让宏来做: I>a a'em  
Y>~JI;Cu`  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ Q_.Fw\l$`  
template < typename T1, typename T2 > \ FS:WbFmc  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; vEGK{rMA  
以后可以直接用 CvJEY  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) $ *A3p  
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 >gJWp@6V  
(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。。。) qgNK!(kWpr  
=6&D4~R  
[2V/v  
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 I.!/R`  
b`zf&Mn  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > }c%y0)fL  
class unary_op : public Rettype ?C35   
  { T*yveo &j  
    Left l; sA}R!  
public : e% 6{P  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} 9 NQq=@  
MVZ>:G9:  
template < typename T > kqw? X{  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const _+iz?|U  
      { "'Uk0>d=_I  
      return FuncType::execute(l(t)); B:cOcd?p  
    } fx:KH:q3  
(N4(r<o;  
    template < typename T1, typename T2 > 'OCo1|iK~  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ->=++  
      { J-F_XKqH  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); kB#vh  
    } )AXH^&  
} ; }3w b*,Sbz  
~b0qrjF;O  
i&)C,  
同样还可以申明一个binary_op 2]=I'U<E!  
@~3c"q;i7  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > dRm'$ G9  
class binary_op : public Rettype *(B[J  
  { &tCtCk%{j  
    Left l; ZnLk :6'  
Right r; T0%TeFY  
public : J|S^K kC  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} mcr#Ze  
"%*lE0Tx  
template < typename T > *J5RueUG  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const |wQZ~Ux:  
      { ue<<Y"NR  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); pVS2dwBqE  
    } }c ;um  
!!%[JR)cS  
    template < typename T1, typename T2 > 5C1Rub)  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const K"j=_%{  
      { 9dtGqXX  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); :iB%JY Ad  
    } k^c=y<I  
} ; es+_]:7B9  
Z[u,1l.T  
K/v-P <g  
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 1Z8Oh_D C  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行  O'|P|  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) Ks2%F&\cE  
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。 UMQW#$~C{g  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! 3}{5 X'  
如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。 IA#*T`  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 e uHu}  
这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan) O>M*mTM  
下面是修改过的unary_op R(N(@KC  
%W',cu  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > R+VLoz*J6  
class unary_op \Rqh|T<D  
  { r5fkt>HZ  
Left l; ."Ix#\|x  
  IPi<sE  
public : ugCS &  
h?3l  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} Ny,A#-?  
)-KE4/G  
template < typename T > m_02"'  
  struct result_1 tO>OD#  
  { H9Q7({v  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; uf'P9MA}>  
} ; 8pMZ~W;  
8~(+[[TQ@  
template < typename T1, typename T2 > >ydb?  
  struct result_2 [Pwo,L,)  
  { |z.GSI_!)  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; bL],KW;Q  
} ; s/vOxGc  
X#I`(iHY  
template < typename T1, typename T2 > m2q;^o:J  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const o/ g+Z  
  { D4O5@KfL  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); %iL@:'?K  
} roj04|  
gq_7_Y/  
template < typename T > A='+tJa  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const Z F yX@#B9  
  { (&S[R{=^j  
  return OpClass::execute(lt(t)); 4 Re@QOZ  
} q\'P1~  
Jv^cOc  
} ; G q:4rG|  
T ~~[a|bLa  
_O)2  
该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug Ms'TC; &PS  
好啦,现在才真正完美了。 ) ~)SCN>-  
现在在picker里面就可以这么添加了: j)tC r Py  
^Ii  \vk  
template < typename Right > Ik-E4pxKo  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const X]pWvQ Q]  
  { -8Jl4F ,  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); *- IlF]  
} #"p1Qea$  
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。 +.(}u ,:8  
JdUz!=I  
r5!x,{E6  
^o6)[_L  
lc3S|4  
十. bind 3pTS@  
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。 kV:FJx0xP  
先来分析一下一段例子 ;Ma/b=Y  
F'>GN}n  
a j@C0  
int foo( int x, int y) { return x - y;} T5dUJR2k$  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 $dZ>bXUw:  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 &.  =}g]  
可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。 Z"n'/S:q  
我们来写个简单的。 "gbnLKs  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: q?Ku}eID3  
对于函数对象类的版本: UC+7-y,  
le^_6| ek  
template < typename Func > > 0Twr  
struct functor_trait BsK|:MM]  
  { aFr!PQp4{  
typedef typename Func::result_type result_type; {GQ Aa  
} ; -_EY$ ?4  
对于无参数函数的版本: przubMt  
I`"-$99|t1  
template < typename Ret > (Q@+v<   
struct functor_trait < Ret ( * )() > 3KZ y H  
  { <=m 30{;f  
typedef Ret result_type; ]D ?# \|  
} ; Z(LxB$^l[  
对于单参数函数的版本: 8yE%X!E  
iFnOl*TC  
template < typename Ret, typename V1 > YV1a 3  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > gY>;|),  
  { 65waq~#  
typedef Ret result_type; uP(B<NfL:'  
} ; J)$&z*!  
对于双参数函数的版本: S)\JWXi~:J  
@[5_C?2  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > Mm5U`mB  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > ~}$\B^z+  
  { z)&naw.  
typedef Ret result_type; 4/HY[FT  
} ; D%;wVnU w  
等等。。。 % UW=:  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy sP6 ):h  
ZTh?^}/  
template < typename Func > 1Nl&4YLO  
struct func_return Q/QQ:t<XUi  
  { qab) 1ft  
template < typename T > pcRF: ~TE  
  struct result_1 )BF \!sTn  
  { u>,lf\Fgz  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; XN~#gm#  
} ; g{A3W) [ b  
dysX  
template < typename T1, typename T2 > DOF?(:8Y  
  struct result_2 %z-dM` i  
  { f[JI/H>  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; d s|8lz,  
} ; ?jNF6z*M6  
} ; qeQC&U y;  
fuNl4BU  
&*(n<5 wt  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 2I]]WBW#:  
rV8(ia  
template < typename Func, typename aPicker > |'U,/  
class binder_1 ";)r*UgR{B  
  { kZU"Xn  
Func fn; B^i mG  
aPicker pk; r~Y>+ln.  
public : *D=K{bUe'  
0)A=+zSS1  
template < typename T > hi;WFyJTu  
  struct result_1 wUZQB1$F  
  { NK+FQ^m[  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; '^Pq(b~  
} ; %PQldPL8  
u;+%Qh  
template < typename T1, typename T2 > ?G4iOiyt  
  struct result_2 c&Gz> L  
  { kF(Ce{;z  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; K,x$c %  
} ; }iPo8Ra  
Po Yr:=S?  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} QO5OnYh  
; @ 7  
template < typename T > V~'k1P4  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 2UU 2Vm_6  
  { +Fk4{p  
  return fn(pk(t)); b:fxkQm  
} n!UMU^  
template < typename T1, typename T2 > 8`:M\*  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const #2Ac  
  { H/^ ~<U#p  
  return fn(pk(t1, t2)); s~'9Hv9  
} f*{M3"$E  
} ; <)_:NRjBF&  
X!U]`Qh  
_wm~}_Q  
一目了然不是么? McT\ R{/  
最后实现bind ky'|Wk6   
}7iUagN  
3xBN10R#  
template < typename Func, typename aPicker > 5c<b|  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) MS{Hz,I,  
  { f zLANya  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); m5e\rMN~>\  
} - ,R0IGS  
rumAo'T/%  
2个以上参数的bind可以同理实现。 >:.w7LQy/  
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。 rU; g0'4e  
xM%H~(  
十一. phoenix Q8 -3RgAw  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: y!S^xS  
| d~B]65t  
for_each(v.begin(), v.end(), V)2"l"Kt  
( +7Sf8tg\  
do_ &\&'L|0F  
[ GMEw  
  cout << _1 <<   " , " NV&;e[z  
] U^B"|lc:[  
.while_( -- _1), K{|w 43>D  
cout << var( " \n " ) $TR=3[j  
) :L]-'\y  
); / pO{2[  
K1;z Mh  
是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧: |$M@09,F"  
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 !-KCFMvT  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 '!pAnsXfO  
那么我们就照着这个思路来实现吧: vkd *ER^  
6e,Apj 0  
; Zh9^0  
template < typename Cond, typename Actor > buRhQ"  
class do_while n49;Z,[~  
  { ?x:m;z/  
Cond cd; S2Zx &D/_  
Actor act; !)NYW4"  
public : Dz,uS nnm  
template < typename T > \^yXc*C  
  struct result_1 w-J"zC  
  { <H<!ht%q3  
  typedef int result_type; \.5F](:  
} ; .H ,pO#{;  
ex.+'m<g  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} &8Zeq3~  
T0g0jr{  
template < typename T > 1JIG+ZNmd  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const VxNXd?  
  { uH $oGY  
  do ]GcV0&|  
    { a/#+92C  
  act(t); NK8<= n%"  
  } jz|VF,l  
  while (cd(t)); Cm^Yl p  
  return   0 ; 2>g^4(  
} 7@JjjV  
} ; vxb@9 eb!H  
B i'd5B5  
: -E,   
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). wc"9A~  
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。 u',b1 3g(  
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。 5;}2[3}[  
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。 WmNA5;<Q  
下面就是产生这个functor的类: PVhik@Yoh  
@]*[c})/  
`4_c0 q)N4  
template < typename Actor > B\f"Iirw  
class do_while_actor cxgE\4_u"  
  { 1^S'sWwe  
Actor act; l@xWQj9  
public : 87pnSj/X"  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} 'gYg~=  
z23#G>I&  
template < typename Cond > 46ILs1T6  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; l/[pEUYU  
} ; V5~fMsse  
^ s=*J=k  
lHcA j{6  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 <&`:&7  
最后,是那个do_ WX LK89ev\  
ka/nQ~_#<  
[8.-(-/;  
class do_while_invoker I4ebkPgf  
  { 36nyu_h:R  
public : $_wo6/J5+D  
template < typename Actor > {aoM JJq  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const 0fA=_=A,  
  { B& "RS  
  return do_while_actor < Actor > (act); 04~}IbeJ  
} u >4ArtF  
} do_; @`6}`k  
X6'H`E[  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? jKS!'?  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 QPX`l0V  
最后来说说怎么处理break和continue 3EI]bmi~  
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。 S.1( 3j*  
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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