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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda O-ENFA~E;v  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 A$7K5   
在C++中,STL的很多算法都要求使用者提供一个函数对象。例如for_each函数,会要求用户提供一个表明“行为”的函数对象。以vector<bool>为例,如果想使用for_each对其中的各元素全部赋值为true,一般需要这么一个函数对象, d&L  
=w;-4  
J @~g>   
9>0OpgvC(  
  class filler y{<js!au  
  { Vt \g9-[  
public : [ _ `yy  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} %scIZCrI~  
} ; p5OoDo  
rN7JJHV  
|OAiHSW"V  
这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决: 8dLmsk^  
-IVWkA)7  
#@w/S:KbJt  
ReD]M@;  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); %-$ :/ N  
} ,}g](!m  
3!cenyE  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 OAFxf,b  
Het>G{  
+A1*e+/b\  
S&y${f  
二. 战前分析 ^~TE$i<   
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。 9bRUN<  
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 Wl=yxJu_(  
5+Tx01 )  
uVhzJu.  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); /E{tNd^S  
  /* --------------------------------------------- */ 3?`TEw~'  
vector < int *> vp( 10 ); G#f3 WpD  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); eJn_gKWb  
/* --------------------------------------------- */ 4JXvP1`  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); K0o${%'@7  
/* --------------------------------------------- */ ki2 `gLK  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); J4 j:nd  
  /* --------------------------------------------- */ {*g{9`   
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); vA Z kT"  
/* --------------------------------------------- */ ndT_;==  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); bQ 0Ab"+D  
Uc ,..  
t>LSP$  
y=+OC1k\8  
看了之后,我们可以思考一些问题: X7-[#} T  
1._1, _2是什么? 50A\Y)i_mZ  
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。 nFI<Te^)  
2._1 = 1是在做什么? 2h]CZD4  
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。 $_eJ@L#  
Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。 Hi$N"16A5z  
wL]#]DiE  
c68y\  
三. 动工 :yi} CM4  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: I1s= =  
c05-1  
?UIW&*h}  
Pk(%=P ,  
template < typename T > w@6y.v1I{  
class assignment $\1M"a}F  
  { +O8zVWr  
T value; Pf?&ys6  
public : Z!fbc#L6  
assignment( const T & v) : value(v) {} r| \""  
template < typename T2 > *wd=&Z^19  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } `(P71T  
} ; XDyo=A]  
=b1 y*?  
xC0y2+)|  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 p15dbr1  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment 9B83HV4J  
"H@I~X=  
:9x]5;ma  
rFm?Bu  
  class holder 7PUy`H,&  
  { '^7UcgugB  
public : )"{}L.gC6  
template < typename T > \h0+` ;Q  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const >zw@!1{1  
  { + !nf?5;  
  return assignment < T > (t); <HS{A$]  
} (G$Q\>  
} ; 63$`KG3  
-'WR9M?fq  
G-]<+-Q$4  
由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上: ,VUOsNN4\  
3i4m!g5Z?  
  static holder _1; 0Ny +NE:6M  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 2VX9FDrnk  
1~2+w]-kU  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); d$E>bo-\   
而不用手动写一个函数对象。 R*k;4*1u  
z-"P raP  
U;u4ey  
42,dHYdt  
四. 问题分析 H<g8u{ $  
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。 a~JZc<ze  
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。 *r9D+}Y(4  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 Ytqx 0  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 M\JAB ;A  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 I.~=\%Z {  
^HT vw~]5  
五. 问题1:一致性 i\.(6hf+  
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?| _Vt9ckaA  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 oz|+{b}%  
o~4kJW #  
struct holder ~% `hh9]  
  { #KHj.Vg  
  // ^Mhh2v  
  template < typename T > M-+!z5 q~d  
T &   operator ()( const T & r) const YbZ?["S&  
  { B7[#z{8'#  
  return (T & )r; !Bg^-F:N  
} 0Am\02R.C,  
} ; ! z5c+JqN  
auY?Cj'"fs  
这样的话assignment也必须相应改动: .;,,{ ;  
ajkpU.6E:  
template < typename Left, typename Right > m?4HVv  
class assignment fmLDufx  
  { Ex L7 ]3r  
Left l; 5RY-.c4}  
Right r; KxFA@3  
public : >,)U4 6  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} fNyXDCl  
template < typename T2 > 3fYfj  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } FS!vnl8`  
} ; N?A}WW#  
a%an={  
同时,holder的operator=也需要改动: N!\1O,  
 91fZ r  
template < typename T > lX 50JJwk  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const Gu2=+?i?h  
  { *W 04$N  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); b`;&o^7gMO  
} Z`%^?My  
IRv/[|"L  
好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。 +*e Vi3  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 Dj0D.}`~  
]2@lyG#<<  
return l(rhs) = r; s4=EyBI  
在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。 ~eiD(04^r*  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: %hz5)  
<Y;w I#C  
template < typename Tp > H5jk#^FD  
class constant_t }`76yH^c  
  { 4:s,e<Tc4v  
  const Tp t; N6*FlG-  
public : f&Juq8s_0  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} ClPE_Cfw~  
template < typename T > CRNt5T>qH  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const 'Awd:Aed5  
  { @v\8+0  
  return t; xxC2 h3  
} _X{ GZJm  
} ; g/w <T+v  
4`+R |"4  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 t7e7q"+/  
下面就可以修改holder的operator=了 %T}*DC$&S  
_]0<G8|Rv  
template < typename T > 2frwU~y  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const fK^;?4  
  { ]KUeSg|  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); +Je%8jH  
} d^5x@E_Td  
TCkMJs?  
同时也要修改assignment的operator() L3*HgkQQ  
pMf ?'l  
template < typename T2 > 2=VFUR 8  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } Y7')~C`up^  
现在代码看起来就很一致了。 /%b nG(4  
@"aqnj>+  
六. 问题2:链式操作 qtz~Y~h|>  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 :=:m4UJb  
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。 'sa>G  
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。 {_Fh3gjb/  
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。 Q-yNw0V}F  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct NjO_Y t  
2r@9|}La  
template < typename T > qv<^%7gq  
struct result_1 Ir Y\Q)  
  { R I:kp.V  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; c1 j@*6B  
} ; *y|zF6  
_9<Mo;C  
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: -'^:+FU  
BxaGBK<k  
template < typename T > $gCN[%+j  
struct   ref xiqeKoAD  
  { MieO1l  
typedef T & reference; @qB>qD~WsD  
} ; Bc'Mj=>;  
template < typename T > 1'1>B  
struct   ref < T &> I |"'  
  { ;"8BbF.  
typedef T & reference; 2dDhO  
} ; I]WvcDJ}C  
^E".`~R  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: j_z@VT}y  
_.I58r  
template < typename T > 1yFIIj:^|  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const (#]9{ C;  
  { n"@){:{4?  
  return l(t) = r(t); Y3SV6""y/  
} 9I''$DVf  
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。 G?Za/G  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 A.~wgJDO  
CV2#G*  
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 $Z8riVJ7j-  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: Y&bO[(>1  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 sj6LrE=1  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 tqjjn5!  
最后的布局是: 0IBQE  
                Add -vc ,O77z"  
              /   \ Nv3u)?A3w  
            Divide   5 bgkBgugZhX  
            /   \ :NB.ib@*  
          _1     3 hDc2T  
似乎一切都解决了?不。 { _Y'%Ggh  
你可以想象一下一个完整的Lambda库,它必然能够重载C++几乎所有的操作符。假设其重载了10个操作符,那么至少会有10个代表这些操作符的functor类。大体上来讲,每一种操作符所对应的functor都应当能够由链式操作产生别的任意一种操作符所对应的functor。(例如:*_1 = 2既是由operator*的functor产生operator=的functor)。可想而知这样一共能产生10*10=100种产生方式。这是对编码的一个大挑战。 Vt:\llsin  
如何简化这个问题呢?我们不妨假定,任意一种操作符的functor,都能够产生任意一种操作符的functor,这样,每一种操作符的functor都拥有一样的产生方案。如果某种转换确实是不合法的(例如:A/B=C无论如何也不可能合法),那么在试图产生新functor的时候会出现编译错误。幸好C++的模版是如果不使用就不编译的,因此这种编译错误不会干扰到正常的使用,这正是我们所要的。 q#\B}'I{  
OK,我们的方法呼之欲出了。既然所有的functor都具有一样的产生方案,那么不如大家都不要实现,等到最后统一的在所有的functor里面加上这么一系列的产生代码吧。例如,如果要添加从某functor XXX到operator=的functor的产生代码: 3ug~m-_  
NLUiNfCR  
template < typename Right > r,Msg&rT  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const at1 oxmy  
Right & rt) const XV,ce~ro[  
  { 6P)DM  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); N,:G5WxW  
} D}U gC\u  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 +fq\K]  
XXX指的是原来的functor的类型,picker_maker<T>是一个类型变换的trait,如果T是一个常量,那么他会返回constant_t<T>,否则返回T本身。 O'QnfpQ*9  
因此如果该函数声明在assignment的内部,那么就实现了连等,如果声明在的dereference(解引用)的内部,就允许(*A = B)的行为发生。 }g:'K  
最后,如何把这些函数塞到各个functor的声明里边呢?当然可以用宏,但是。。。大家都知道这样不好。 Mhc5<~?  
除了宏之外还可以用的方式就是继承。我们可以写一个类叫做picker,该类实现了所有的如上的产生函数。然后让所有的functor继承自它。 Nnoj6+b  
且慢,也许立刻就有人跳出来说:这样的话那个XXX怎么写呢?这样不是会导致循环依赖么?这样不是会有downcast么? wNUcL*n  
正解,让picker做基类确实不是一个好主意。反过来,让picker继承functor却是一个不错的方法。下面是picker的声明: ID,os_ T=  
15%6;K?b  
template < class Action > `G=+qti  
class picker : public Action *xpPD\{k  
  { dCLNZq h6  
public : %Z8pPH~T  
picker( const Action & act) : Action(act) {} C IRMAX  
  // all the operator overloaded 3Q2NiYg3  
} ; E,ooD3$h  
J?tnS6V  
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。 +?{LLD*2e  
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: 1&Ma`M('  
#MbY+[Y@v  
template < typename Right > JIc9csr:b  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const <TS ps!(#  
  { 7nM<P4\  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); XXQC`%-]<i  
} L:Faq1MG  
{}=5uU2Tu  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > ?zVcP=p@  
使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。 ~bis!(}p-  
T~4HeEG>uH  
template < typename T >   struct picker_maker auM1k]  
  { r]kks_!Z  
typedef picker < constant_t < T >   > result; 8 -w|~y';  
} ; %:dd#';g  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > D>`{f4Y  
  { b>d]= u  
typedef picker < T > result; VRHS 4  
} ; =w:H9uj6F  
ZT,au SX  
下面总的结构就有了: &?gcnMg$,J  
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。 `[ZA#8Ma  
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。 KCqz]  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 Z$35`:x&h  
至此链式操作完美实现。 +.$:ZzH#  
r8A'8g4cM  
O_5;?$[m  
七. 问题3 ]HRHF'4  
如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。 "#{b)!EH  
a &`^M  
template < typename T1, typename T2 > 7mb5z/N  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const H 'nLC,  
  { C3 m_sv#e  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); 5Iv"  
} s GrI%3[e"  
l 5f'R  
很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2: 4dh> B>Q  
!'>#!S~h3  
template < typename T1, typename T2 > U:$`M,762Z  
struct result_2 >q&e.-qL  
  { TdoH(( nY  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; ^q<EnsY  
} ; \;"S>dg  
m^^#3*qa  
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? 26j-1c!NGd  
这个差事就留给了holder自己。 uYd_5 nw  
    (c[DQSj  
5)w;0{X!P  
template < int Order > Mv7tK l  
class holder; mUiJ@  
template <> r&XxF >  
class holder < 1 > FwQGxGZ  
  { zXd#kw;  
public : gER(&L4[  
template < typename T >  GU xhn  
  struct result_1 i2\CDYP  
  { #|Je%t}~  
  typedef T & result; F+V[`w*k  
} ; "fSK7%BP  
template < typename T1, typename T2 > 3LVL5y7|  
  struct result_2 Ft>,  
  { hllb\Y)XL  
  typedef T1 & result; h0VeXUM;.  
} ; ;ZZmX]kz,M  
template < typename T > 6V1 Z(K  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const 4ug4[  
  { 'gk^NAG2^E  
  return (T & )r; ITjg]taD  
} X|60W  
template < typename T1, typename T2 > D\sh +}"  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const ]Vf2Mn=]"  
  { ` h1>rP  
  return (T1 & )r1; (HeIO  
} ?/KkN3Y_j[  
} ; I4zm{ 1g  
A@w9_qo  
template <> &|Vzo@D(!  
class holder < 2 > x ~@%+d  
  { TI3@/SB>  
public : 6Kd,(DI  
template < typename T > 46c0;E\9  
  struct result_1 8;Df/ %  
  { AT I2  
  typedef T & result; $`/F5R!  
} ; E%)3{# .z  
template < typename T1, typename T2 > 0ac'<;9]zP  
  struct result_2 4[K6ZDBU  
  { m pM,&7}  
  typedef T2 & result; ~"vRH  
} ; |JCn=v@  
template < typename T > g0RfvR  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const `V Rt{p  
  { Y!CGuLHL`[  
  return (T & )r; F#7A6|  
} ':T6m=yv  
template < typename T1, typename T2 > *lp{,  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const OlYCw.Zu  
  { ]N1gzHaS  
  return (T2 & )r2; ZRoOdo94  
} ,SoqVboRl  
} ; BoPJ;6?>}  
^g n7DiIPH  
Qx[ nR/  
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> >。 B_|jDH#RyJ  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: +?bOGUik  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: n6 AP6PK7  
}9(:W</}  
return l(i, j) = r(i, j); ^2!l/(?  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) nsV;6^>  
bA3pDt).p  
  return ( int & )i; 0p ZX_L'  
  return ( int & )j; HVcd< :g0  
最后执行i = j; :jljM(\  
可见,参数被正确的选择了。 WiclG8l  
\BxE0GGky  
npdpKd+*K"  
{t<U:*n2  
}\)O1  
八. 中期总结 Wq]Lb:&{a  
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: <YBA 7i  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 bZ*J]1y(.  
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=z}7!s  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor Z,m;eCLG]  
l*C(FPw4  
'Ijjk`d&c  
a).bk!G  
!<xeAo%8  
^3  '7  
九. 简化 ^8r4tX  
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。 U.HeIJ#  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 X"qC&oZmf  
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: Jd>"g9  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 C@i4[g){  
  +-*/&|^等 o Z#4<7K  
2. 返回引用。 -Am ~CM  
  =,各种复合赋值等 @ \(*pa  
3. 返回固定类型。 SMdQ,n1]  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) #(G#O1+  
4. 原样返回。 ^s&1,  
  operator, G&/RJLX|w  
5. 返回解引用的类型。 2nGQD{  
  operator*(单目) U^$o< 2  
6. 返回地址。 wLf=a^c#  
  operator&(单目) {]w @s7E  
7. 下表访问返回类型。 f._FwD  
  operator[] kK[m=rTx1$  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 k )T;WCia  
  operator<<和operator>> T>ds<MaLP  
)0I;+9:D=  
OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。 tOK lCc  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: HJ2r~KIw  
\)pT+QxZ  
template < typename Left > )wROPA\uA  
struct value_return A9[ELD>p  
  { v~N8H+! d  
template < typename T > g6kVHxh-  
  struct result_1 W:^\Oe5&a  
  { $6a55~h|(  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; 'K=n}}&:  
} ; i#M$i*H*A  
5!T\L~tyt  
template < typename T1, typename T2 > U[b $VZ}  
  struct result_2 x7=5 ;gf/X  
  { .OHjn|  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; }-:s9Lt  
} ; JR1/\F<}  
} ; MXbt`]`_  
U!L<v!$  
>900O4  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait  'mz _JM  
t7#C&B  
下面我们来剥离functor中的operator() {]aB3  
首先operator里面的代码全是下面的形式: fT-yY`  
W[]N.d7G  
return l(t) op r(t) gQJy"f  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) !biq7f%6#  
return op l(t) \Ze"Hv  
return op l(t1, t2) ^@'LF T)  
return l(t) op Y!C=0&p  
return l(t1, t2) op jOppru5U  
return l(t)[r(t)] ?3wEO>u  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] smLXNO  
GVT+c@Gx  
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: &}P{w  
单目: return f(l(t), r(t)); HF9d~7R  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); 0^VA,QkQ\  
双目: return f(l(t)); Nb2]}; O  
return f(l(t1, t2)); p.9VyM  
下面就是f的实现,以operator/为例 ^[{\ZX  
MXWCYi  
struct meta_divide sEj?,1jk  
  { 6vrMR& #a  
template < typename T1, typename T2 > /=9t$u|  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) V#:`:-$$+  
  { zT[[WY4  
  return t1 / t2; _C3l 2v'I$  
} FpjpsD~ Qu  
} ; Y4]USU!PA  
)x1LOMe  
这个工作可以让宏来做: }v[*V   
SG1fu<Q6J  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ Z!Njfq5  
template < typename T1, typename T2 > \ X8 uVet]D~  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; KS($S( Fi  
以后可以直接用 )J&1uMp{  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) &CCp@" +  
来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数 ">QNiR!  
(ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。) f S50  
_{z.Tu  
0?3Ztdlb  
下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体 xy>~ 15  
md_9bq/w  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > PaPQ|Pwz  
class unary_op : public Rettype [U_S u,  
  { : E `N0UA  
    Left l; N5u.V\F!z\  
public : 8<}f:9/  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} *rPUVhD_  
&]gw[ `  
template < typename T > -=aI!7*"$  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const J,ZvaF  
      { Xk[;MZ[  
      return FuncType::execute(l(t)); @N?A 0S/  
    } o:u *E  
f5jxF"oGNo  
    template < typename T1, typename T2 > j8*fa  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const #Jt9U1WbF  
      { YNCQPN\v`1  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); s^Lg*t 3I  
    } 1*aw~nY0  
} ; w8M,35b  
T0xU}  
ml$"C  
同样还可以申明一个binary_op $i&u\iL  
zmk#gk2H  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > <`8l8cL  
class binary_op : public Rettype {f;]  
  { Op^r}7  
    Left l; W|_^Oe<  
Right r; 0`:B#ten  
public : C FY3D|  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} Jwzkd"D  
Q C?*O?~#  
template < typename T > dx{ZG'@aH  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const A;E7~qOG  
      { ydFZ$W_}w  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); ]i\C4*  
    } kWs"v6B  
h^#K4/  
    template < typename T1, typename T2 > wmh[yYWc  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const (orO=gST-/  
      { _l}"gUtiw  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); `[vm{+i  
    } e >W}3H5w0  
} ; %,Fx qw  
NWCJ|  
03aa>IO  
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 fyat-wbb  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 TqURYnNd  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) ye Q6\yi  
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。 ^3*k6h [(  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! F6 ?4E"d  
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。。。 > D:( HWL  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 L$*sv.  
这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan) (vHB`@x  
下面是修改过的unary_op xf/ SUO F  
@?,iy?BSG  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType >  p]z *  
class unary_op 7I>@PV N  
  { 1muB* O  
Left l; W| S{v7[l  
  B16,c9[  
public : '5j$wr zt  
>gNVL (  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} -:w+`x?XaB  
/DPD,bA  
template < typename T > _G]f v'  
  struct result_1 U2  0@B`<  
  { Z/nTI 0N{  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; f=%k9Y*)  
} ; ]+RBykr  
\%fl`+`  
template < typename T1, typename T2 > Q9v OY8  
  struct result_2 md8r"  
  { nZ>8r  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; CT1)tRN  
} ; cfn\De%.  
LIM cZh;  
template < typename T1, typename T2 > 24u;'i-y5  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const @"[xX}xK;  
  { JVO,@~~  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); G 2L?j   
} &m@~R|  
~@8r-[  
template < typename T > rp*f)rJ  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const "o+E9'Dm  
  { F2QX ^*  
  return OpClass::execute(lt(t)); i}C9  
} _&0_@  
6wk/IJ`  
} ; 4{!7T  
.<Y7,9;YEF  
Y/\y"a  
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 *`]LbS  
好啦,现在才真正完美了。 dW hU o\>=  
现在在picker里面就可以这么添加了: B J,U,!  
!)1r{u  
template < typename Right > EA@p]+P  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const -[\+~aDH,  
  { nW1Obu8x|  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); MXy~kb&  
} q/I':a[1  
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。 JO*}\Es  
a`]Dmw8@  
fB~BVYi  
ruMS5OqM  
]xhZJ~"@u  
十. bind yk1.fxik'  
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。 v;=F $3  
先来分析一下一段例子 s zgq7  
"P4#Q_  
\F_~?$  
int foo( int x, int y) { return x - y;}  "u#T0  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 r*e<`Is  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 OMaG*fb=  
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。 :el]IH  
我们来写个简单的。 |UA)s3Uhxb  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: lPA:aHcj  
对于函数对象类的版本: NWK+.{s>m  
!3]}3jZ.  
template < typename Func > dEz7 @T  
struct functor_trait v;!f  
  { y[ikpp#ozY  
typedef typename Func::result_type result_type; ==$>M d  
} ; r!DUsE  
对于无参数函数的版本: i+`N0!8lY  
AOvn<Q  
template < typename Ret > Tyc`U&  
struct functor_trait < Ret ( * )() > 58T<~u7  
  { dd$}FlT  
typedef Ret result_type; =!@5!  
} ; )U>JFgpIW  
对于单参数函数的版本: bf9LR1  
]`p*ZTr)\  
template < typename Ret, typename V1 > 6Dx^$=Sa$  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > 8SJi~gV  
  { 3_AVJv ;N  
typedef Ret result_type; =Zg%& J  
} ; :E$<!q  
对于双参数函数的版本: z?9vbx  
ynWF Y<VX  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > D7| =ev  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > 9&FFp*'3  
  { 6*!R'  
typedef Ret result_type; B~[}E]WEK  
} ; nhbCk6Y5LZ  
等等。。。 8IX:XDEQ  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy ,};UD  W  
Xup"gYTZQ  
template < typename Func > %xa.{`}`U  
struct func_return ^xBF$ua37)  
  { WAzYnl'p  
template < typename T > 9KqN .  
  struct result_1 V l,V  
  { 8$c_M   
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; "s:eH"_s  
} ; XN*?<s3  
qUZm6)p6[a  
template < typename T1, typename T2 > I U Mt^z  
  struct result_2 &p."` C  
  { ?1DA  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; ]8Eci^i  
} ; *5kQ6#l  
} ; N2 vA/  
uQ}0hs  
p "J^  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 XAn{xN pz  
2l7Sbs7  
template < typename Func, typename aPicker > ?PMF]ah  
class binder_1  D8w:c6b  
  { pl-2O $  
Func fn; a!_vd B  
aPicker pk; "*ot:;I  
public : SO~]aFoYt  
p1-bq:  
template < typename T > 5W T^;J9V  
  struct result_1 5|4=uoA<  
  { ^KKU@ab9  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type;  1#G(  
} ; NI@$"   
e:h(,  
template < typename T1, typename T2 > [(hB%x_"  
  struct result_2 /SXms'C  
  { Bi!j re  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; rO_|_nV[  
} ; [RZ}9`V  
fn!(cE|`E  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} %(9BWO  
N@oNg}D&:  
template < typename T > v(ATbY75  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const \Mujx3Fmvx  
  { A3\%t@y  
  return fn(pk(t)); eH*u,/  
} :;wb{q$O  
template < typename T1, typename T2 > ndsu}:my  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const U%Igj:%?;`  
  { H-*"%SJ  
  return fn(pk(t1, t2)); v,\2$q/  
} 6X@]<R  
} ; ,%|$# g 0  
C:]&V*d.v4  
rm-6Az V  
一目了然不是么? H%K,2/Nj  
最后实现bind F(-1m A&-  
1pUIZ$@?`  
0 .& B  
template < typename Func, typename aPicker > p|W <xFk  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) ""j(wUp-W  
  { 8?n6\cF  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); rCwjy&SuU^  
} OT & mNE4  
*@M7J  
2个以上参数的bind可以同理实现。 g{`rWKj  
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。 HuX{8nl a  
$] js0 )>  
十一. phoenix  IX|2yu4  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: 7[V6@K!Al[  
Vd8BQB,Q  
for_each(v.begin(), v.end(), _ ]W }6?i  
( nUAs:Q  
do_ *mqoyOa  
[ #-QQ_  
  cout << _1 <<   " , " bd n{Y  
] zLG5m]G4D  
.while_( -- _1), K1P3 FfG  
cout << var( " \n " ) > 5i(U_`l  
)  c`'2  
); D@Zb|EI%<  
!wws9   
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: 39W"G7n?v  
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 MTKd:.J6  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 G3j&8[  
那么我们就照着这个思路来实现吧: pg}9baW?  
EDm,Y  
# j_<iy  
template < typename Cond, typename Actor > -Oo7]8  
class do_while 1U"Fk3  
  { BF*]l8p  
Cond cd; zc<C %t[~y  
Actor act; [Z3B~c  
public : I_Q*uH.Y5  
template < typename T > T)IH4UO  
  struct result_1 RH,1U3?  
  { H3=U|wr|  
  typedef int result_type; *siN#,5  
} ; MZt~ Abt  
G22= 8V  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} $-dz1}  
Td&w  
template < typename T > \ 9T;-]  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const kfF.Ctr1a  
  { L< MIl[z7  
  do 83*"58  
    { :*wnO;eN  
  act(t); 8^3Z]=(Q  
  } Fe(qf>E  
  while (cd(t)); I' URPj:t  
  return   0 ; hWGCYkuW  
} M1Jnn4w*d  
} ; Y4PB&pZ$O2  
w5I +5/I  
+jcg[|-' /  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). ' LT6%<|  
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。 P)?)H]J"  
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。 "{0 o"k  
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。 o0:[,ock  
下面就是产生这个functor的类: DkP%1Crdr  
h9)QQPP  
h"S+8Y:1{k  
template < typename Actor > neGCMKtzlJ  
class do_while_actor |V2+4b,  
  { Ju$vuEO  
Actor act; W&[}-E8<Y  
public : m: 77pE&o  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} 8=^o2&  
*)c,~R^  
template < typename Cond > J[:3H6%`  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; vb{+yEa  
} ; Dm': D  
u 89u#gCAC  
yQ> *F  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 Cc:m~e6r  
最后,是那个do_ YShtoaCx>  
f!}c0nb  
<!h&h  
class do_while_invoker p<*\f  
  { fL7ym,?  
public : ^Bihm] Aq  
template < typename Actor > >= Hcw  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const s1XW}Dw  
  { W! FmC$Kc  
  return do_while_actor < Actor > (act); NQ$tQ#chd  
} LEMgRI`rf  
} do_; 2U6j?MyH2  
CUOxx,V  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? kW&{0xkGR  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 #2c-@),  
最后来说说怎么处理break和continue MjMPbGUX{  
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。 FJ3Xeo s4|  
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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