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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda 2'|XtSj  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 gj[z ka0_  
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, j6RJC  
Lblet  
J-b~4  
%l%=Dkss  
  class filler 6W]OpM  
  { `!<x"xKu  
public : 2.!1kije  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} F9v)R #u~  
} ; "OVi /:*B  
0 -!?W  
`S5>0r5[  
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: g%+ql[(4  
,eyp$^2  
4P`PmQ=GQh  
8I<_w4fC  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); ]"C| qR*  
gHp'3SnS  
3L?WTS6(u  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 2;3x,<Cg  
c5Z;%v |y  
\)uy"+ Z`  
jkZ_c!  
二. 战前分析 {bW"~_6}  
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。 *Ro8W-+  
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 ( P  
bta0? O #  
d]^\w'w$  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); mipi]*ZfXE  
  /* --------------------------------------------- */ 32M6EEmPG  
vector < int *> vp( 10 ); p Z0=  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); &*X3c h  
/* --------------------------------------------- */ RmcYa j^=  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); w g$D@E7  
/* --------------------------------------------- */ cjCE3V9X  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); ]R97n|s_  
  /* --------------------------------------------- */ e@='Q H  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); }".\ 4B$n  
/* --------------------------------------------- */ HR/k{"8W4Q  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); , LCH2r  
e}{8a9J<%_  
113Z@F  
d)`nxnbMeM  
看了之后,我们可以思考一些问题: }`+O$0A  
1._1, _2是什么? c.|sW2/  
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。 s98: *o3  
2._1 = 1是在做什么? qkIA,Kgy  
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。 MsN2A6|33  
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。 3MS3O.0]/  
Y2RxD\!Z  
AlPL;^Y_l  
三. 动工 F?yh23&_4  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: *Y| lO  
v*vub#wP  
cP}5}+  
(.jO:#eE%  
template < typename T > B`'}&6jr.  
class assignment f~n' Ki+'  
  { -ucz+{  
T value; e#76h;  
public : 0lvb{Zd  
assignment( const T & v) : value(v) {} ~FK+bF?%  
template < typename T2 > Z7K!"I  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } LaAgoarN  
} ; ":(Cpf0  
$=;bccIob  
*YiD B?Si  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 QrrZF.  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment f4@#pnJ3po  
3RTB~K8:{  
f"} 0j|Gg  
;I0yQlx|U  
  class holder @n ~ND).  
  { RN cI]oJ  
public : DI2S %N l  
template < typename T > DcFV^8O&  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const .q'FSEkMJ  
  { h:US]ZC^Z  
  return assignment < T > (t);  K2vPj|  
} !'6J;Fb#  
} ; t&p:vXF2  
l1`c?Y  
JY;#]'T\;  
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: X~<>K/}u5  
D%5 {A=  
  static holder _1; YA/H;707l  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 W+-f `  
mtHi9).,y|  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); +wPvQKVfI  
而不用手动写一个函数对象。 *I;Mp  
G%W03c  
n=#[Mi $Y  
<iY 9cV|}3  
四. 问题分析 @/ovdf{  
虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。 Z)Xq!]~/g  
1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。 pqNoL* H  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 Di5Op(S((  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 B=nx8s  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 % 'L=  
#!F8n`C-  
五. 问题1:一致性 s3fGX|;  
首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?| @% 5F^Vbd  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 @)M.u3{\  
)9;kzp/  
struct holder 2Xk1A S  
  { z<C~DH  
  // Vv* 5{_  
  template < typename T > rnt$BB[g  
T &   operator ()( const T & r) const =,} !Ns{k  
  { 2[bR6 T89  
  return (T & )r; hF{mm(qyv  
} L 52z  
} ; ,"HpV  
n B|C-.F  
这样的话assignment也必须相应改动: ROI$;B(  
4tN~UMw?  
template < typename Left, typename Right > "MVN /Gl  
class assignment E '6 z7m.  
  { &<; nl^  
Left l; I?xhak1)lu  
Right r; ^LAS9K1.  
public : &opH\wa  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} Yh!\:9@(  
template < typename T2 > ;-P:$zw9c  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } M. UUA?d<'  
} ; vA $BBXX  
D\i8rqU/l  
同时,holder的operator=也需要改动: jind!@}!  
,hcBiL/  
template < typename T > ?)ZLxLV::  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const ,\">ovV33  
  { k? _$h<Y  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); %>QSeX  
} e[Ul"pMvS`  
l=.InSuLT  
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。 DyV[+P  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 (j\UoKLRt  
TTjjyZ@  
return l(rhs) = r; )}k`X<~k  
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。 >?Y3WPB<F  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: !-Tmu  
dIe 6:s  
template < typename Tp > cVt$#A)  
class constant_t P|QnZ){  
  { YJ;a{)e  
  const Tp t; _a02#  
public : "q#g/T  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} yyYbB]D  
template < typename T > s</ktPtu  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const iS^^Z ZyR  
  { (5\d[||9g  
  return t; 1 bx^Pt)  
} dXr !_)i  
} ; $[9V'K  
PfMOc+ q  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 NhaeAD $e  
下面就可以修改holder的operator=了 % w/1Uo24  
r:b.>5CS)  
template < typename T > `[R:L.H1  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const doUqUak  
  { 7.=s1~p  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); xo@/k   
} fxCPGj  
?>Ci`XlLr  
同时也要修改assignment的operator() N=}Z#  
Bk(XJAjY  
template < typename T2 > Kh_>Vm/  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } Pn){xfqDl  
现在代码看起来就很一致了。 x[<#mt  
MhXm-<4  
六. 问题2:链式操作 E;*TRr><  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 &S`'o%B  
其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。 ,}$x'8v  
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。 i7E7%~S  
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。 |r!Qhb.!  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct .ceU @^  
jT_Tx\k  
template < typename T > gf8U &;  
struct result_1 )=y6s^}  
  { 2G*#Czr"  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; IOsDVIXL\  
} ; 7o%|R2mL}  
Lr]Hvd   
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: Cl){sP=8W  
Fd=`9N9  
template < typename T > "PP0PL^5F  
struct   ref B$eF@v"  
  { 2:0Y'\nn  
typedef T & reference; V)?g4M3}  
} ; ~ZIRCTQ"  
template < typename T > P_Ja?)GT  
struct   ref < T &> Tm,L?Jh  
  { Q>Q}/{8!  
typedef T & reference; "uNxKLDB  
} ; i2c<q0u  
8 ?R_O}U  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: \r&@3a.>  
nFn`>kQ  
template < typename T > g#&##f  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const {:j!@w3  
  { d|HM  
  return l(t) = r(t); f@X*Tlx^|  
} eNskuG|1  
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。 Oc=PJf%D#  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 L*Cf&c`8r  
qf{B  
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 Z-V%lRQ=b  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: LR.+C xQ  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 )4C6+63OD&  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 - C]a2  
最后的布局是: ~#Mx&mZ  
                Add U~c;W@T  
              /   \ xL"o)]a=  
            Divide   5 nlnJJM&J $  
            /   \ M- A}(r +J  
          _1     3 I=-;*3g6  
似乎一切都解决了?不。 73<yrBxp  
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。 oVgNG!/c0  
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。 u{ d`  
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: d+)L\ `4  
Bbp9Q,4  
template < typename Right > 1#u w^{n  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const (`*wiu+i  
Right & rt) const Ku'U^=bVm:  
  { {bEEQCweNJ  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); pdu  
} xb;m m9H  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 uwzT? C A6  
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。 pP& M]'  
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。 {HDlv[O%  
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。 TR20{8"  
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。 )T_ #X!  
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? _ RYZyw   
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: z$b!J$A1  
'+wTrW m~j  
template < class Action > 55\mQ|.Jn  
class picker : public Action >S]')O$c  
  { E]Q)pZ{Jb  
public : }lVUa{ubf  
picker( const Action & act) : Action(act) {} aoS1Yt'@  
  // all the operator overloaded J>35q'nN]F  
} ; T(DE^E@a  
7a net  
Picker<T>继承自T,唯一的作用就是给T添加上了各种操作符的重载函数。 _{%H*PxTn=  
现在所有参与行动的functor都要套上一层picker, _1被声明为 picker<holder>, 并且holder中所重载的操作符除了operator()之外全部被移到了picker内。而picker中的操作符重载的返回的functor也必须套上一个picker: 8E{>czF"  
QeoDq  
template < typename Right > 5c8x: e@  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const x ,W+:l9~s  
  { ^Du_e(TiyK  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); 2hP8ZfvIR  
} .VT,,0  
6np wu5!  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > a$m?if=  
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。 %b9M\  
f -5ZXpWs'  
template < typename T >   struct picker_maker 9m{rQ P/  
  { *Q?HaG|S  
typedef picker < constant_t < T >   > result; dGe  
} ; CS49M  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > yk/XfwQ5  
  { "5K: "m  
typedef picker < T > result; ^da-R;o]  
} ; (n\ cs$  
%<t/xAge  
下面总的结构就有了: 4y]*"(sQ;  
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。 tP-c>|cz  
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。 =_Rd0,  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 e<K=Q$U.  
至此链式操作完美实现。 }{J8U2])k  
}: e9\r)  
Pif1sL6'  
七. 问题3 +8M{y D9#  
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。 ~4 ab\hq  
:|Cf$2k7  
template < typename T1, typename T2 > 9tO_hhEQ@  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const Ai;Pht9qi  
  { -5K/ cK  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); 2X`M&)"X  
} Y i`.zm  
al/~  
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: Nsq%b?#  
=[kv@ p  
template < typename T1, typename T2 > UuGv= yC^6  
struct result_2 ^&Bye?`5  
  { _17"T0  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; ^_uzr}LE`  
} ; gK /K Z8  
4)_ [)MZ\j  
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? OuoZd!"qf  
这个差事就留给了holder自己。 $)3/N&GXR  
    `m5iZxhw  
V.J%4&^X  
template < int Order > ZfU_4Pl->  
class holder; @u^Ib33  
template <> 43Q&<r$[T  
class holder < 1 > <9"i_d%  
  { CJ_B.  
public : y3#\mBiw  
template < typename T > 4/b#$o<I?  
  struct result_1  f$3  
  { y4') !e  
  typedef T & result; IWkBq]Y  
} ; })B)-8  
template < typename T1, typename T2 > ^:BRbp37i  
  struct result_2 \MU4"sXw  
  { PA E)3  
  typedef T1 & result; &N EzKf  
} ; JsV#:  
template < typename T > S<TfvQ\,"@  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const t%)L8%Jr  
  { vzL>ZBe Z  
  return (T & )r; =GF+hM/~  
} wZ^/-  
template < typename T1, typename T2 > [kCn6\_<V  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const p: o*=  
  { ;(V=disU/  
  return (T1 & )r1; \ys3&<;b  
} T*oH tpFj#  
} ; MIgIt"M jz  
XP'KgTF  
template <> ]n+:lsiV  
class holder < 2 > zMa`olTZ  
  { [f'7/w+  
public : tQ/U'Ap&  
template < typename T > ZrTq)BZ  
  struct result_1 &c]x;#-y  
  { Z1Ms ~tch  
  typedef T & result; eu# ||  
} ; @t_<oOI2  
template < typename T1, typename T2 > RR"#z'zQ  
  struct result_2 ;,viE~n  
  { `]%{0 Rx  
  typedef T2 & result; eA!aUu  
} ; <a'j8pw9i  
template < typename T > <Sz9: hg-  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const o*<(,I%  
  { wtZe\ h  
  return (T & )r; MFC= oKD  
} qB8<(vBP+  
template < typename T1, typename T2 > z.QW*rW9  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const 8J)x>6  
  { f`?|A  
  return (T2 & )r2; 46mu,v  
} j*CnnM#n  
} ; KVK@Snn   
a1?Y7(alPU  
aUd6 33  
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> >。 Sna7r~ j  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: 9{+B l NZ  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: ?f a/}|T  
_N<8!(|w  
return l(i, j) = r(i, j); Z rvb %  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) P/^:IfuR  
Orz Dr  
  return ( int & )i; r> NgJf,  
  return ( int & )j; 0n5N-b?G-@  
最后执行i = j; ]Fa VKC~3  
可见,参数被正确的选择了。 GLEGyT?~  
zhFGMF1  
FQ);el'_V  
f}o`3v*z  
{Bu^%JEn  
八. 中期总结 eQMY3/#  
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: 3x eW!~  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 ).k=[@@V  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 p`Ax)L\f  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor ."9v1kW  
SV-pS>#  
*r[PZ{D+  
;X\,-pjv  
SC'fT!  
1;SWfKU?.  
九. 简化 \vKMNk;kz  
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。 ptX;-'j(  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 ,b2Cl[  
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: f\1)BZ'I  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 &g|-3)A  
  +-*/&|^等 i :@00)V{,  
2. 返回引用。 ) _"`{2  
  =,各种复合赋值等 XD9lox  
3. 返回固定类型。 I9H+$Wjd  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) c}lUP(Ss  
4. 原样返回。 F?TAyD*  
  operator, 5_{C \S`T  
5. 返回解引用的类型。 EZao\,t  
  operator*(单目) .#P'NF(5#  
6. 返回地址。 *uNa( yd  
  operator&(单目) S$ dFz  
7. 下表访问返回类型。 Q!MS_ #O  
  operator[] YS%HZFY, "  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 _r&`[@m  
  operator<<和operator>> v 6Tz7  
!\2Xr{f  
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。 tyNT1F{  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: ~`(#sjr6KR  
,SH))%Cyt  
template < typename Left > c:M~!CXO  
struct value_return c V=h 8F  
  { (m25ZhW  
template < typename T > G-xW&wC-  
  struct result_1 Ac|IBXGa=  
  { &")ON[|b  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; qf7 lQovK  
} ; `q".P]wtKN  
g7rn|<6FI  
template < typename T1, typename T2 > ma,H<0R  
  struct result_2 ;5?$q  
  { H9F\<5n]-l  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; )u`q41!  
} ; +g>)Bur  
} ; cE$7CSR  
3a_~18W  
}$?x wcPU  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait _f8Wa u# "  
M<4~ewWJ  
下面我们来剥离functor中的operator() mbK$_HvU  
首先operator里面的代码全是下面的形式: 6=0"3%jn@  
q ^Un,h64t  
return l(t) op r(t) pqmtN*zV  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) 0[/>> !ws  
return op l(t) 4"U/T 1&  
return op l(t1, t2) =W$ f +  
return l(t) op w3WBgH  
return l(t1, t2) op p"\Z@c  
return l(t)[r(t)] a<*q+a(*W  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] 50q(8F-N  
FL*qV"r^n  
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: NitsUg@<  
单目: return f(l(t), r(t)); h fZY5+Z<  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); F!(Vg  
双目: return f(l(t)); Y@B0.5U2  
return f(l(t1, t2)); ?5-Y'(r  
下面就是f的实现,以operator/为例 5+Fr/C  
c&me=WD  
struct meta_divide kCRfO}wt3  
  { cuzU*QW"g  
template < typename T1, typename T2 > "sh*,K5x|  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) XT+V> H I  
  { pZHx  
  return t1 / t2; PgHe;^?j  
} ~;$,h ET  
} ; 0])D)%B k  
fSc)PqLP  
这个工作可以让宏来做: R `K1L!`3  
XNbeYj  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ 69< <pm,m  
template < typename T1, typename T2 > \ r)<c ~\0 7  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; # `L?24%  
以后可以直接用 Z:eB9R#2y  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) ak1?MKV.  
来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数 vo (riHH  
(ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。) YOOcHo.F  
F-R5Ib-F*A  
L;RHs hTy  
下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体 2nra@  
t?Ku6Z'  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > Dxvizd>VU  
class unary_op : public Rettype 1FA:"0lO  
  { KpX1GrIn3  
    Left l; s#cb wDT  
public : ==#mlpi`S[  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} O}s Mqh  
!#y_vz9  
template < typename T > >:J7u*>$'  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const mY= Q#nG  
      { 4yK{(!&i+  
      return FuncType::execute(l(t)); CKE):kHu  
    } MD98N{+[|  
E4N/or  
    template < typename T1, typename T2 > DbWaF5\yD  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 1VKu3  
      { "%(SLQOyy  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); "f~*4g  
    } D?.H|%  
} ; Y~TD)c=  
jWL%*dJrN  
O,PTY^  
同样还可以申明一个binary_op  L}=DC =E  
I|x? K>  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > $sxRRe m{?  
class binary_op : public Rettype 9 1.gE*D  
  { N T>[ 2<  
    Left l; 3p1U,B}  
Right r; kk>z,A4 h_  
public : *$]50 \W  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} 2WK c;?  
%ZsdCQc{`  
template < typename T > HT:V;?"  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 1K#%mV_  
      { =f?vpKq40  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); *qZBq&7tb  
    } #HDP ha  
0^3n#7m;K  
    template < typename T1, typename T2 > RNo~}#  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 8,@0~2fz#  
      { 4iDqd  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); XEBeoOX/  
    } :i3 W U%  
} ; =odKi"-6  
O70#lvsM;  
;I9g;}  
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 5<XWbGW  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 &g"`J`  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) %At.nlss  
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。 u!-v1O^[  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! [*J?TNk  
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。。。 :85QwN]\  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 WF_ v>g:g  
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) gNJdP!(t  
下面是修改过的unary_op !bIE%cq  
B[IWgvB(e  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > !]3kFWs  
class unary_op MTip4L W9  
  { cT5BBR   
Left l; *C);IdhK%y  
  Tb:6IC7="  
public : ~ o=kW2Y  
7,s5Gd-  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} LAFxeo  
-^Qm_lN  
template < typename T > V x{   
  struct result_1 O\SH;y,N  
  { m3~_uc/+D  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; @'A0Lq+#  
} ; fK _uuw4  
'#C5m#v  
template < typename T1, typename T2 > ce [ Maw  
  struct result_2 `mH]QjAO  
  { v\@pZw=x  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; Jj/}GVNc7  
} ; y=0)vi{]  
d}y")q|F  
template < typename T1, typename T2 > nYR#Q|  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const I7W`\d)  
  { u#y#(1 =  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); ,D'm#Fti  
} .D;6 r4S  
Ob{Tn@  
template < typename T > )HcLpoEi  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const FTr'I82m(  
  {  `-JVz{z  
  return OpClass::execute(lt(t)); UfIr"bU6  
} \a4X},h\  
$;&l{=e2)  
} ; D|amKW7  
+cbF$,M4  
.C.b5x!  
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 _K&Hiz/'  
好啦,现在才真正完美了。 XG!6[o;  
现在在picker里面就可以这么添加了: )~Gn7  
h@z0 x4_])  
template < typename Right > %LM6=nt  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const L?Ys(a"k  
  { ~MP |L?my  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); ;%Px~g  
} E0x\h<6W~  
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。 =XtQ\$Pax  
^i r)z@P?V  
7n?yf_ je  
Z- t&AH  
t3!OqM  
十. bind ]Ok'C"V(j  
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。 (S4HU_,88  
先来分析一下一段例子 L[Ot$  
Nw*F1*v`  
61b*uoq0w?  
int foo( int x, int y) { return x - y;} oHr0;4Lg6  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 /M'd$k"0z  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 U{j4FlB  
可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。  q(X7e  
我们来写个简单的。 WNZYs  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: V= -  
对于函数对象类的版本: *o38f>aJl  
R(*t 1R\  
template < typename Func > RO|8NC<oj  
struct functor_trait <W>A }}q  
  { ~ g-(  
typedef typename Func::result_type result_type; g*(z .  
} ; LuHRB}W  
对于无参数函数的版本: `GkCOx,  
a#{"3Z2|  
template < typename Ret > <f`n[QD2z  
struct functor_trait < Ret ( * )() > }#-@5["-X  
  { `N&*+!O%  
typedef Ret result_type; ^{{a v?h  
} ; q)f_!N  
对于单参数函数的版本: Bz <I7h  
1C<d^D_!p  
template < typename Ret, typename V1 > 8{QCW{K  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > Z#B}#*<C  
  { {%CW!Rc  
typedef Ret result_type; E#_2t)20  
} ; x=IZ0@p  
对于双参数函数的版本: wJ pb$;  
Kc95yt  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > x.Egl4b3  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > y631;dU  
  { NuSdN> 8ll  
typedef Ret result_type; KS<@;Tt  
} ; LT Pr8^  
等等。。。 %\(-<aT  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy qJ(uak  
oe.Jm#?2.  
template < typename Func > {@iLfBh5  
struct func_return ;l~a|KW0  
  { j~1K(=Ng  
template < typename T > 38T] qz[Sn  
  struct result_1 c+E\e]{  
  { b r Iz8]  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; #*/nUbsg  
} ; as]M%|/-I  
[uHU[ sG  
template < typename T1, typename T2 > 2oEuqHL  
  struct result_2 ?gU raSFU  
  { Za1mI^ L1  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; E"_{S.Wc  
} ; Jw@X5-(Cp  
} ; .`m|Uf#" _  
=DfI^$Lr:  
JZ`SV}\`  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 >n3GvZ5%  
fo+s+Q|Y  
template < typename Func, typename aPicker > s|H7;.3gp  
class binder_1 -%Vh-;Ie(  
  { )W 5g-@  
Func fn; nvf5a-C+q  
aPicker pk; i_Q1\_m!  
public : m!G(vhA,_w  
5hy7} *dR  
template < typename T > F?R6zvive  
  struct result_1 X!LiekU!D  
  { M j[+h|e  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; Cip|eM&l  
} ; MYvz%7  
Q2Ey RFT  
template < typename T1, typename T2 > ~y"R{-%uS  
  struct result_2 eA2*}"W  
  { BM:p)%Pv#P  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; 4cSs=|m?+  
} ; h ChO  
M !"Q7>d  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} -M6vg4gf  
fJ.=,9:<  
template < typename T > "?6*W"N9  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ef{Hj[8  
  { aC1 xt(  
  return fn(pk(t)); 89D`!`Ah]  
} 3{co.+  
template < typename T1, typename T2 > rwUhNth-Qh  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ^0>^5l'n  
  { T+P{,,a/]  
  return fn(pk(t1, t2)); 4`#%<G  
} eyDI>7W  
} ; hr.mzQd  
.aa7*e  
DL~! ^fx  
一目了然不是么? 0K.$C~ C  
最后实现bind "gI-S[  
@(a~ p  
M<Z#4Gg#4  
template < typename Func, typename aPicker > mD +9/O!  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) _?{KTgJG  
  { /rD9)  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); bHSoQ \  
} 9<CUm"%J  
'!Va9m*w7  
2个以上参数的bind可以同理实现。 B &Z0ZWx  
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。 =r]_$r%gR  
Bq~S=bAB>R  
十一. phoenix otjT ?R2g'  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: ^8oN~HLZ  
p + JOUW  
for_each(v.begin(), v.end(), R6;229e  
( w\d1  
do_ 6I=d0m.io  
[ gPK O-Fsd"  
  cout << _1 <<   " , " |Zn,|-iW  
] %iIr %P?  
.while_( -- _1), l@UF-n~[  
cout << var( " \n " ) u{W I 4n?  
) U/U_q-z]  
); <MhODC")  
r H9}VA:h  
是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧: 8_D:#i  
首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor  5 YIk  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 !&KE">3Qu  
那么我们就照着这个思路来实现吧: 'g)5vI~'  
t2.]v><  
P6^\*xkMr  
template < typename Cond, typename Actor > M#],#o*G  
class do_while %7TG>tc  
  { W}(xE?9&  
Cond cd; "wV7PSbM  
Actor act; "NSY=)fV  
public : Hn)^C{RN*{  
template < typename T > SV2\vby}C  
  struct result_1 LGRhCOP:  
  { }`$({\^w  
  typedef int result_type; Q;2k bVWY  
} ; Z79Y$d>G<E  
4NFvX4  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} w01\KV  
F JxH{N6a  
template < typename T > .a]av   
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const gWjz3ob  
  { |2X+( F Ed  
  do L|2WTyMU  
    { >Cr'dKZ}  
  act(t); ve/|"RB  
  } Z=s]@r  
  while (cd(t)); #k)J);&ZA  
  return   0 ; 8g_GXtn(z  
} /Q9iO&Vu  
} ; @2A&eLw LH  
Z oKXao  
lS`VJA6l.  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). x5W@zqj  
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。 RjR  
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。 6k\8ulHw  
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。 7LW %:0  
下面就是产生这个functor的类: $xj>j  
euh rEjwkH  
\"=@uqar2  
template < typename Actor > `Yu4h+T  
class do_while_actor 8bEii1EM  
  { { r8H5X  
Actor act; oJ}$ /_  
public : /u'M7R  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} _ <pO<S  
/kd6Yq(y  
template < typename Cond > ud,_^Ul  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; 0R?LWm j  
} ; ,#=;V"~9  
2`/p V0  
EtvYIfemr  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 ^pa -2Ao6  
最后,是那个do_ K06&.>v_  
Q|HOy8O}Z  
&f>1/"lnd\  
class do_while_invoker RT=(vq @  
  { w8AHs/'r  
public : D~<0CQ3n.  
template < typename Actor > }%eXGdC  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const w w{07g  
  { iX'#~eK*<  
  return do_while_actor < Actor > (act); :.EVvuXI  
} *[['X%f  
} do_; }#f~"-O  
baM@HpMhM  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? /3v`2=b  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 L[:b\ O/p,  
最后来说说怎么处理break和continue 3/((7O[  
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。 < G:G/  
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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