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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda v@TP_Ka  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 6|+I~zJ88  
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, `j{ 5$X  
:KGUO{_u  
V\r!H>  
: &>PN,q>  
  class filler `?{i dg  
  { '+LC.lM  
public : gTcLS|& H  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} Z;`ts/?SY]  
} ; e$}x;&cQ  
oMk6ZzZ,>  
^3 C8GzOsO  
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: i;>Yx#  
")T;3/c  
'M+iw:R__  
o<Hk/e~  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); |Y?1rLC  
tJ`tXO  
<XG&f  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 xwoK#eC~ F  
da<B6!  
ZqH.$nXP  
Dz4e.tvN  
二. 战前分析 .BP@1K  
首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。 t[/WGF&(R  
开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码 ([\mnL<FC  
;cKN5#7  
yh~*Kt]9Ya  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); ObJgJr  
  /* --------------------------------------------- */ .)J7 \z8m  
vector < int *> vp( 10 ); \~u7 k  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); x-J.*X/aB  
/* --------------------------------------------- */ ;pn*|Bsq  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); g{0a]'ph  
/* --------------------------------------------- */ Itaq4^CE  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); W.u+R?a=  
  /* --------------------------------------------- */ lsJl+%&8  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); pK/r{/>r  
/* --------------------------------------------- */ &d}1) ?  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); 8x":7 yV&  
t @=*k9  
r2dU>U*:4  
V ,# |\  
看了之后,我们可以思考一些问题: DAYR=s  
1._1, _2是什么? ol^uM .k%_  
显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。 <K6gzi0fl  
2._1 = 1是在做什么? )T2V< 3l  
既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。 I$yFCdXr  
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。 :'hc&wk`  
,_+Gb  
y^OT0mZkg  
三. 动工 X8m@xFW}  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: b3j?@31AD  
4th*=ku  
$r3kAM;V:  
3:H[S_q  
template < typename T > hD)'bd  
class assignment }.ZT?p\  
  { C_5o&O8Bc  
T value; LpV2XL$p>#  
public : @la/sd4`  
assignment( const T & v) : value(v) {} oh^/)2W  
template < typename T2 > &|]GTN`E  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } ?ZF ~U  
} ; #3 ~#`&  
:}B=Bk/q  
P]A~:Lj  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 Q L 1e  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment L <QjkFj  
iNO}</7?  
)G+D6s23  
]cmq  
  class holder 59R%g .2Y  
  { a62'\wF>D  
public : w %2|Po5  
template < typename T > 6d;_}  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const c'!+]'Lr  
  { 7=wPd4  
  return assignment < T > (t); m=K46i+NE  
} N9S?c  
} ; F!RzF7h1  
S Bo i|  
&_1x-@oI2:  
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: fD* ?JzVY  
oF(=@UL  
  static holder _1; hy}n&h  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 B]nu \!  
'Szk!,_  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); hpBn_  
而不用手动写一个函数对象。 K%@#a}kRb  
}C'h<%[P  
4qKMnYR  
By;{Y[@rS  
四. 问题分析 m=#<   
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。 k:yrh:JhB  
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。 %;ZDw@_<  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 CubBD+h l*  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 :c3'U_H^  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 5T-CAkR{n  
krSOSW J  
五. 问题1:一致性 @|;XDO`k;  
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?| 2tMa4L%@C  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 !#TM%w  
Fu*Qci1Z  
struct holder bBp('oEJu  
  { C%QC^,KL  
  // sOBuJx${m  
  template < typename T > rhH !-`m  
T &   operator ()( const T & r) const |QO)x En~  
  { 7 : .bqRu  
  return (T & )r; ZK?:w^Z  
} Y{c+/n3d  
} ; 3IYbgUG  
p}MH LM  
这样的话assignment也必须相应改动: qYbPF|Y=Z  
|W;EPQ+<  
template < typename Left, typename Right > NB .&J7v  
class assignment Zoyo:vv&  
  { n1@ Or=5  
Left l; Y^ ti;:  
Right r; /e50&]2w  
public : l EsE]f  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} A,f%0 eQR  
template < typename T2 > <^YZ#3~1T  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } V~ [I /Vi  
} ; gLQbA$gB  
mqv!"rk'w  
同时,holder的operator=也需要改动: 5%%A2FrB.S  
HH aerc  
template < typename T > 8+U':xR  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const ealh>Y  
  { 3I.0uLjg^  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); Tx0l^(n  
} GcA!I!j/  
Bg0 aLU)[  
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。 t.tdY  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 WA79(B  
%Q[+bN[/  
return l(rhs) = r; {1j[RE  
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。 zV=(e( [  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: "K*+8 IO2  
26\*x  
template < typename Tp > oO)KhA?y  
class constant_t #p^r)+\3=  
  { uyDYS  
  const Tp t; w=H4#a?fc  
public : Ch9A6?=Hj8  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} _ Oe|ZQ  
template < typename T > c&T14!lfn  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const & 5u[q  
  { JI}p{ yI  
  return t; `[J(a u$z  
} 4D\+_Ic3  
} ; X@7K#@5  
%C8fv|@:f  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 i|Y_X  
下面就可以修改holder的operator=了 pY9>z;qD  
WsCzC_'j.  
template < typename T > iAlFgOk'  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const ]Zf@NY  
  { :4D#hOI  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); !OJSQB,  
} OWK)4[HY(  
C4P7,  
同时也要修改assignment的operator() %KmB>9  
^Y:Q%?uB/  
template < typename T2 > )>LC*_v  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } +C)auzY7N  
现在代码看起来就很一致了。 r4xq%hy  
ka&-tGg  
六. 问题2:链式操作 #:68}f"$  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 =;3|?J0=  
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。 xUD$i?3z  
事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。 'g a1SbA]  
比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。 ~j\/3;^s   
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct XfxNyZsy&>  
wz!]]EQ!o  
template < typename T > GfQP@R"  
struct result_1 o+O\VNW  
  { Iq\sf-1E  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; 9_ Qm_  
} ; S@7A)  
^aZ Wu|p  
那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为: fXw%2wg  
Z<r&- !z  
template < typename T > Drlt xI)  
struct   ref Y#6@0Nn[G  
  { zF]hf P0Q  
typedef T & reference; BsB}noN}  
} ; AX1'.   
template < typename T >  aG\m 3r  
struct   ref < T &> @ z#k~  
  { _uHyE }d  
typedef T & reference; Q$,8yTM  
} ; y::;e#.  
7B% @f9g  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: W{;!JI7;z  
{djOU 9]  
template < typename T > %e%nsj6  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const 1"odkM  
  { ]jHB'Y  
  return l(t) = r(t); }C#YR( ]  
} {=g-zsc]K  
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。 o-O/MS   
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 [1nI%/</>  
g\(7z P  
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 '*3+'>   
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: X\%],"9%  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 5Ll[vBW  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 ydns_Z  
最后的布局是: _-8,}F}W#s  
                Add V7[qf "  
              /   \ ;*Z w}51  
            Divide   5 &`TX4b^/!  
            /   \ yJp& A  
          _1     3 //+UQgl6  
似乎一切都解决了?不。 RPiCXpJv&  
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。 e#'`I^8l  
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。 s*l_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: 7GP?;P  
fRa1m?%s  
template < typename Right > 6U /wFT!7$  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const VS).!;>z  
Right & rt) const ;JmD(T7{  
  { H7SqM D*y9  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); 2hu6  
} mtOrb9` m  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 5;^8wh(  
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。 7k$8i9#  
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。 i5n 'f6C  
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。 lpp'.HTP  
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。 kv5Qxj}  
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? ~b7Nzzfo  
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: []2GN{m  
,5\n%J:  
template < class Action > r=w%"3vb^  
class picker : public Action q/3}8BJ  
  { ( ~OwO_|3  
public : ~clWG-i  
picker( const Action & act) : Action(act) {} )T3wU~%  
  // all the operator overloaded f/c}XCH_h  
} ; 7Ow7|  
Qxvz}r.l]  
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。 |-|BM'Y  
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: 8zGzn%^  
@!MbPS  
template < typename Right > 5Ci}w|c/>  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const ,\m c.80  
  { qQ_B[?+W  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); p>zE/Pw~  
} 0PfFli`2;  
}"8_$VDcz  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > _YJwF1e+M  
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。 /Yh([P>  
/0c&!OP  
template < typename T >   struct picker_maker ?~K2&eo  
  { hnZHu\EJ  
typedef picker < constant_t < T >   > result; ]@P*&FRcZ  
} ; < 9MnQ*@  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > `WB|h)Y  
  { gMvvDP!Wp  
typedef picker < T > result; m\>x_:sE  
} ; |<V{$),k  
fkG8,=  
下面总的结构就有了: w-"&;klV  
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。 <D^x6{}  
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。 4_Jdh48-d  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 OS 6 )`  
至此链式操作完美实现。 -Gpj^aBU  
<H)@vW]_  
r&[~/m8zl  
七. 问题3 hmH$_YP}  
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。 YZ>cE#  
7" [;M  
template < typename T1, typename T2 > n`,Q:  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const Ae#6=]V+^  
  { hF~B&^dd.  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); =<05PB  
} ,fw[J  
~c^-DAgB  
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: {P-PH$ E-  
]G B},  
template < typename T1, typename T2 > r2th6hl~  
struct result_2 3$8}%?i  
  { [UH5D~Yx  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; 3(:mRb}  
} ; DX"; v J  
I/aAx.q  
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? _&/Zab5  
这个差事就留给了holder自己。 [}2.CM  
    uFm-HR@4  
=oME~oB~  
template < int Order > A 5 X+Z  
class holder; EVFfXv^  
template <> I[UA' ~f  
class holder < 1 > J [ H?nX9  
  { j,xPN=+hT  
public : p L@zZK0  
template < typename T > FW DuH`-5  
  struct result_1 x]oQl^ F  
  { v8Zg og)V  
  typedef T & result; `5Btg. &  
} ; q4i8Sp>  
template < typename T1, typename T2 > \z9?rvT:  
  struct result_2 `tG_O  
  { Ij1 ]GZ`A(  
  typedef T1 & result; yk<jlVF$j  
} ; jtv Q<4  
template < typename T > /8}+# h)[  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const V|\A?   
  { >k}/$R+  
  return (T & )r; ^Nw]'e3  
} CLEG'bZa,  
template < typename T1, typename T2 > 4i/q^;`  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const 0:'jU  
  { @/~k8M/  
  return (T1 & )r1; TRLeZ0EC  
} !rg0U<bO!  
} ; 4~A#^5J  
.)> /!|i  
template <> )8 :RiG2B  
class holder < 2 > Y@H,Lk  
  { i?>> 9f@F  
public : t;dQ~e20  
template < typename T > BhW]Oq&  
  struct result_1 _MbVF>JOx  
  { n>:c}QAJH  
  typedef T & result; #)A?PO2  
} ; 3>9dJx4I  
template < typename T1, typename T2 > pq?[wp"  
  struct result_2 :F>L;mp  
  { on;sq8;  
  typedef T2 & result; qH%L"J  
} ; M.:@<S  
template < typename T > 5V nr"d  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const 9U9c"'g  
  { 9Ir~X|}\iL  
  return (T & )r; _jrA?pY  
} /-{O\7-D  
template < typename T1, typename T2 > EB2^]?  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const #4_O;]{'  
  { EkStb#  
  return (T2 & )r2; M-Z6TL  
} -{8Q= N  
} ; :qCm71*  
c+b:K  
oyN+pFVB:$  
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> >。 y>7VxX0xi  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: 9S H<d)^  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: m>uI\OY{n  
86[RH!e  
return l(i, j) = r(i, j); U.pr} hq  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) ;%rs{XO9  
+wz`_i)!  
  return ( int & )i; p21=$?k!;  
  return ( int & )j; N t>HztXd  
最后执行i = j; G{:af:5Fo  
可见,参数被正确的选择了。 y13CR2t6  
E%k ]cZ  
k\Z;Cmh>  
U| 41u4)D  
f^6&Fb>  
八. 中期总结 M=\d_O#;Z  
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: dS3>q<J*a  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 SA`J.4yn  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 8V=HyF#  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor %|`:5s-T%  
C NzSBm  
3Y1TQ;i,wQ  
rY[3_NG%  
4uO @`0:x  
n~"g'Y  
九. 简化 w>z8c3Dq}  
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。 ,<Grd5em.  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 5S|}:~7T  
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: ub zb  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 8g# c%eZ  
  +-*/&|^等 taWirq d9  
2. 返回引用。 u:AfHZ  
  =,各种复合赋值等 q(ZB.  
3. 返回固定类型。 x%IXwP0  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) @o4z3Q@  
4. 原样返回。 @wYQLZ  
  operator, _ bXVg3oDt  
5. 返回解引用的类型。 +?"HTDBE||  
  operator*(单目) {*M>X}voS  
6. 返回地址。 wL8bs- U  
  operator&(单目) Q>}e IQ Y  
7. 下表访问返回类型。 r%Q8)nEo  
  operator[] .^[fG59  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 -(/2_&"  
  operator<<和operator>> |aI|yq)  
<t?x 'r?@  
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。 r%g <h T 8  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: QoW ( tM  
,-cpsN  
template < typename Left > r!=]Q}`F  
struct value_return \yJZvhUk  
  { ]/aRc=Gn  
template < typename T > RlI W&y  
  struct result_1 Dh\S`nfFq  
  { [Vrc:%Jk  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; %K&+~CJE  
} ; <_BqpZ^`  
oTq%wi6 _  
template < typename T1, typename T2 > 8FO1`%8Oe  
  struct result_2 ')AByD}Hi]  
  { ,GdxUld  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; \S=XIf  
} ; t/v@vJ`vSH  
} ; !7:EE,W~  
a^RZsR  
S KB@  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait v?Z'[l  
x\Nhix}1D  
下面我们来剥离functor中的operator() ax-=n(   
首先operator里面的代码全是下面的形式: $Qn& jI38  
S2koXg(  
return l(t) op r(t) iyA*J CD  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) w;N{>)hv  
return op l(t) M,b<B_$  
return op l(t1, t2) + $k07mb\  
return l(t) op Nf=C?`L  
return l(t1, t2) op + 6x"trC  
return l(t)[r(t)] #rhVzN-?)W  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] JiKImz  
$s e !8s"  
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: 06PhrPVa!\  
单目: return f(l(t), r(t)); y,'FTP9?  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); Y h^WTysBn  
双目: return f(l(t)); 8pX f T%]  
return f(l(t1, t2)); TZ^{pvBy  
下面就是f的实现,以operator/为例 I x( 6  
rDpe_varA  
struct meta_divide .(`(chRa}  
  { PfVEv *  
template < typename T1, typename T2 > YEg .  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) l9]o\JFXk  
  { X32RZ9y  
  return t1 / t2; cNdu.c[@  
} * zd.  
} ; z VnIr<!8_  
b0y-H/d/}  
这个工作可以让宏来做: 6o$Z0mG  
\V._Z>]  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ OZ eiH X!  
template < typename T1, typename T2 > \ Z$Z`@&U=  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; K3La9O)>  
以后可以直接用 f&K}IM8& #  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) kBrvl^D{5  
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 wG_4$kyj  
(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。。。) FL59  
C#Y,r)l  
S*;#'j)4+  
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 O:2 #_  
rU],J!LF  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > k"t >He  
class unary_op : public Rettype A3xbT\xdg  
  { [`q.A`Fd  
    Left l; pMOD\J:l,  
public : N[>:@h  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} "_t4F4z  
X8 8F>1}  
template < typename T > sc<kiL  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const STv(kQs  
      { r~I.F!{  
      return FuncType::execute(l(t)); {>S4 #^@}  
    } ,K T<4  
,Ak ^nX  
    template < typename T1, typename T2 > bG52s  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const O)l%OOv   
      { JL@F~U9  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); )#C_mB$-#  
    } ~'(9?81d  
} ; r|M'TA~:  
{d8^@UL  
X+@s]  
同样还可以申明一个binary_op fTTm$,f5N  
 2mQOj$Lv  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > *}7U`Aa  
class binary_op : public Rettype ]Uu aN8  
  { V):`&@  
    Left l; @?m+Z"o|z  
Right r; >)4.$#H  
public : (:JjQ`i  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} 2,+d|1(4o  
:|=- (z  
template < typename T > T=.-Cl1A  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 3=IG#6)~C  
      { jBS'g{y-!  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); aJa.U^1{  
    } FbmsN)mv!%  
[~t yDLC  
    template < typename T1, typename T2 > 'w:bs!  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const SGQD ro=l  
      { 1}`2\3,  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); YKNb59k  
    } TKd6MZhT  
} ; PaNeu1cO  
XYMxG:  
 C[R`Ml  
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 $:(z}sYQ7  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 X`D+jiQ(f  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) h+5 @I%WX  
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。 x+K gc[r  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! `wf|uM  
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。。。 ]?M)NRk%S  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 QsM*wT&aa  
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) X'jr|s^s  
下面是修改过的unary_op *l:&f_ngV  
\x(.d.l/  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > !M,h79NM  
class unary_op RN vQ  
  { q P'[&h5Y  
Left l; q#jEv-j.  
  >GmN~"iJ  
public : I'?6~Sn3  
d[S#Duz<&  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} ? -CV %l  
YroNpu]s  
template < typename T > I.-v?1>,  
  struct result_1 FZH-q!"^cK  
  { Qne0kB5m  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; H@Q`  
} ; Hxn<(gd G  
#>XeR>T  
template < typename T1, typename T2 > M}u1qXa  
  struct result_2 so*/OBte  
  { }s(C^0x  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; P,U$ %C!  
} ; (uRZxX  
`[OXVs,7"  
template < typename T1, typename T2 > =!<^^6LZ  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 'u1=XX h  
  { )d:K:YXt  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); 8<{;=m8cQ  
} ^EuW( "  
o)p[ C   
template < typename T > 0 7\02f  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const Co[n--@C  
  { UUH;L  
  return OpClass::execute(lt(t)); g}m+f] |  
} _[F@1NJ  
r ^ Y~mq  
} ; <XvYa{t]{  
C38%H  
Mc:b U  
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 xHe^"LL  
好啦,现在才真正完美了。 nEyI t&> 9  
现在在picker里面就可以这么添加了: `R0Y+#$8h  
V~[:*WOX  
template < typename Right > ).Gd1pE  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const cQn)^jx=  
  { oq. r\r  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); 5 VKcV&D  
} 9~~UM<66W  
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。 )88nMH-  
ul=7>";=|  
u7#z^r  
OXCQfT@\  
cix36MR_  
十. bind R8 jovr  
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。 PQ3h\CL1n  
先来分析一下一段例子 auL^%M|$R  
@)b^^Fp  
W&KM/9d  
int foo( int x, int y) { return x - y;} :Eo8v$W\RB  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 <xqba4O  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 L/ fRF"V  
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。 SX_4=^  
我们来写个简单的。 'F7VM?HBfg  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: f'_M0x  
对于函数对象类的版本: 8&."uEOOU  
L {qJ-ln:  
template < typename Func > {g_@Tuu  
struct functor_trait )8'jxiGs  
  { gl "_:atW  
typedef typename Func::result_type result_type; jI0]LD1k  
} ; $:;%bjSI  
对于无参数函数的版本: ?(D}5`Nfu  
TVeJ6  
template < typename Ret > 7"K^H]6u30  
struct functor_trait < Ret ( * )() > m8AAp1=  
  { EY$?^iS  
typedef Ret result_type; SH=:p^J  
} ; p:tN642  
对于单参数函数的版本: Noz&noq  
jCQho-1QN  
template < typename Ret, typename V1 > ? d5h9}B  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > 6#|qg*OS  
  { Mpm#GdT  
typedef Ret result_type; ;"@:}_t  
} ; ZAeQ~ j~  
对于双参数函数的版本:  Q; 20T  
+'%\Pr(  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > afUTAP@  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > (Fqa][0  
  { } # Xi`<{  
typedef Ret result_type; wko2M[  
} ; [%~^kq=|  
等等。。。 4By]vd<;=  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy GX5W^//}  
9wMEvX70  
template < typename Func > >a@>N  
struct func_return `Cg^in\  
  { n$W"=Z;`  
template < typename T > y ||@?Y  
  struct result_1 blp=Hk  
  { )&z4_l8`=  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; 0!_*S )  
} ; Q!]IG;3Sx|  
D'n7&Y  
template < typename T1, typename T2 > B{PLIisc  
  struct result_2 4>_d3_1sn  
  { f~*K {7  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; Q c3?}os2  
} ; ; 8E;  
} ; $iHoOYx]<  
6|oWaA\gI  
+c r  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 EzpwGNfz}  
a2X h>{  
template < typename Func, typename aPicker > Fx5ZwT t  
class binder_1 u G[!w!e  
  { ~d>uXrb  
Func fn; XN(tcdCG  
aPicker pk; &-4 ?!  
public : H pFb{  
Q"'V9m7 i  
template < typename T > eE9|F/-L  
  struct result_1 T<M?PlED  
  { ,ey0:.!;  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; "*bk{)dz}  
} ; !;+U_j'Pg  
agW9Go_F[  
template < typename T1, typename T2 > iD`k"\>9  
  struct result_2 pU hc3L  
  { h ~fWE  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; 5& *zY)UL  
} ; w%rg\E  
~lk@6{`l|1  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} jE*Ff&]%m  
gDv$DB8-  
template < typename T > #B}Qt5w  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const _4!{IdR  
  { e{JVXc[D  
  return fn(pk(t)); GmAj</~  
} *`1bc'umM;  
template < typename T1, typename T2 > %wtXo BJ  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const !%wdn33"  
  { FW5}oD( H  
  return fn(pk(t1, t2)); {NV:|M!  
} z{' 6f@]  
} ; F"v:}Vy|   
itHM7d  
P{Lg{I_w.B  
一目了然不是么? U$%|0@`~  
最后实现bind p_9g|B0D  
hbH#Co~o4#  
zU b8NOi  
template < typename Func, typename aPicker > :Dj#VN  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) -~} tq]  
  { wsI5F&R,  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); UFIjW[h  
} L&'l3|  
LGfmUb-{]  
2个以上参数的bind可以同理实现。 DU`v J2  
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。 )6 k1 P  
CdNih8uG  
十一. phoenix *k4+ioFnKE  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: ZBC@xM&-  
<uC<GDO  
for_each(v.begin(), v.end(), ? o sfL  
( &\c5!xQ9*  
do_ {Y^c*Iqn  
[ z 7@ 'CJ  
  cout << _1 <<   " , " x*J|i4  
] T1bFxim#b  
.while_( -- _1), ^9s"FdB]24  
cout << var( " \n " ) V>r j$Nc]  
) v?}pi  
); {>A 8g({i  
&#Wkww&Y  
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: /xJY7yF  
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 $^ubo5%  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 YMK>+y[+4  
那么我们就照着这个思路来实现吧: x~nQm]@`h  
m3B \)2B  
TRo4I{L6S  
template < typename Cond, typename Actor > C?S~L5a#oC  
class do_while P.!;Uf}32  
  { xp(mB7;:  
Cond cd; K: 4P ;ApI  
Actor act; OK.-]()!  
public : 8>m1UONr  
template < typename T > {aT92-D3  
  struct result_1 Okk hP  
  { `k!UjO72  
  typedef int result_type; lR, G;  
} ; wD}EW  
#c :9 V2  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} x)d2G 6x  
{;\%!I  
template < typename T > WVinP(#nfM  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const C9GU6Ao  
  { aam1tm#Q  
  do # .~.UHt  
    { g:;Ya?5N  
  act(t); b5[f 5  
  } s!NisF  
  while (cd(t)); .\)--+(  
  return   0 ; JE/l#Q!  
} $+iu\MuX  
} ; Q.*'H_Y  
P"2Q&M_ /  
^GrNfB[Qu  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). 4{g:^?1=  
代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。 S[ws0Y60  
其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。 MM=W9#  
因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。 neK*jdaP  
下面就是产生这个functor的类: [f /v LLK  
9UB??049z  
vR<fdV  
template < typename Actor > XryQ)x(  
class do_while_actor ^u=PdBY  
  { S$ Ns8=  
Actor act; >N :|Km\  
public : $:xF)E  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} R (t!xf  
&@-1 "-H  
template < typename Cond > u Eu6f  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; YK(XS"Kl  
} ; H9.oVF^~  
-lnTYxo+]^  
!E4E'I=]N  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 de*,MkZN  
最后,是那个do_ 6z1aG9G  
XfD z #  
o'9OPoof:.  
class do_while_invoker hWl""66+5  
  { =d:R/Z%,  
public : MoC*tImWR  
template < typename Actor > IwZZewb-a  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const -wPuml!hZ|  
  { # |[`1  
  return do_while_actor < Actor > (act); COxZ Q  
} IMl9\U  
} do_; GapX$Jb,p  
?,A}E|jZ  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? ph}wnIW]  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 G2U5[\  
最后来说说怎么处理break和continue n"K {uj))  
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-Dh:  
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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