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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda gx.]4 v  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 TniKH( w/  
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, U6 R4UK  
*XR~fs?/*W  
}J lW\#  
(NlEb'~+  
  class filler [Y~s  
  { Z*B(L@H  
public : (KU@hp-\  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} 0u9h2/ma  
} ; ''YjeX  
(!=aRC.-  
-JQg{A  
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: Q*(C)/QW  
Rb*\A7o|;  
,_-*/- 7;8  
d8I:F9  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); ]jrxrUl  
w#b2iE+Bw  
}e@-[RJ!  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 `v er "s;  
9D21e(7X  
EF~PM  
pdu  
二. 战前分析 {<n)zLy  
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。 N/=3Bs0y-  
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 1r4/McB  
tYa*%|!v  
1i2O]e!  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); jgIzB1H  
  /* --------------------------------------------- */ 3S?+G)qKo  
vector < int *> vp( 10 ); %tLq&tyeY  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); Jp0.h8i  
/* --------------------------------------------- */ |0mI3r  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); _J!mhU A  
/* --------------------------------------------- */ (iP,YKG1?  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); &9{BuBO[  
  /* --------------------------------------------- */ ,:{+ H  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); x=)$sD-3  
/* --------------------------------------------- */  (La  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); gV;GC{pY  
'+wTrW m~j  
bc-)y3gHU  
}5U f`pM8  
看了之后,我们可以思考一些问题: 6Fb~`J~s  
1._1, _2是什么? >S]')O$c  
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。 ;{20Heuz  
2._1 = 1是在做什么? Zv93cv  
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。 VV0$L=mo  
Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。 B8Z66#EQ  
}lVUa{ubf  
Mr(3]EfgO  
三. 动工 e:<> Yq+  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: uU s>/+  
`Mg "!n`  
eo[^ij  
7m:,-xp  
template < typename T > .zZee,kM  
class assignment Q}C)az  
  { p#g o<Y#  
T value; Q'>pOtJG*J  
public : la+RK  
assignment( const T & v) : value(v) {} x]{}y_  
template < typename T2 > 0A9llE  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } 6}4?, r  
} ; w+($= n~  
0N>NX?r  
0h=NbLr|S-  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 0}H7Xdkp  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment c&me=WD  
z-ns@y(f@X  
&m[ZpJ9  
^,O%E;g^#  
  class holder &y_Ya%Z3*e  
  { = Lt)15  
public : RC?gozBFJ  
template < typename T > >%LZ|*U  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const 89hV{^  
  { i7D[5!  
  return assignment < T > (t); Vi1l^ Za  
} ?i'N 9 /(  
} ; F#NuZ'U  
t$~CLq5ad  
NhJ]X cfP8  
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: rMr:\M]t  
j}u b  
  static holder _1; I(m*%>  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 I[nSf]Vm>  
!y_4.&C{  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); x9\z^GU%H  
而不用手动写一个函数对象。 eLFxGZZ  
u|(;SY  
!r^fX=X>'  
[~_)]"pU  
四. 问题分析 .Nk'yow  
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。 7]sRHX0o%  
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。 JX!z,X?r4  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 &FrUj>i  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 }Um,wY[tK  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 gI~B _0x  
R|D%1@i]  
五. 问题1:一致性 *{y({J  
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?| <tUl(q+ty  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 ' _ZiZ4O  
T8^`<gr.  
struct holder Ob!NC&  
  { & 6="r}  
  // da ' 1 H  
  template < typename T > hufpky[&8  
T &   operator ()( const T & r) const ICdfak  
  { pTeN[Yu?  
  return (T & )r; 2P, %}Ms  
} 2`dKnaF|  
} ; h4ozwVA  
Q&5s,)w-  
这样的话assignment也必须相应改动: !#y_vz9  
+-X 6 8`  
template < typename Left, typename Right > ,{6 Vf|?  
class assignment )x5t']w`K  
  { 4yK{(!&i+  
Left l; +L0Jje>Az  
Right r; f/PqkHF  
public : E4N/or  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} e@h (Zwp  
template < typename T2 > h-.xx 4D  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; }  ^t}1 $H  
} ; Lm&BT)*  
:_8Nf1B+T  
同时,holder的operator=也需要改动: ~`97?6*Ra  
-kk0zg &|i  
template < typename T > Talmc|h  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const "LNLM  
  { =O%Hf bx  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); G!)Q"+  
} ;~,)6UX7  
y g:&cIr,  
好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。 #_SsSD=.Sy  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 -xXdT$Xd  
WhT5NE9t  
return l(rhs) = r; Ev Ye1Y-  
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。 CL3b+r  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: %ZsdCQc{`  
HT:V;?"  
template < typename Tp > 1K#%mV_  
class constant_t XjXz#0nR  
  { b|-}?@&7&q  
  const Tp t; SPT?Tt  
public : W" Tj.oCUG  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} #=V\WQb  
template < typename T > _I?oR.ON33  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const gb{8SG5ac  
  { :\Q#W4~p  
  return t; T@jv0/(+  
} 6bDizS}  
} ; ~_SRcM{  
i@`qam   
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 V]Rt[l]  
下面就可以修改holder的operator=了 |b4f3n  
0Ke2%+yqJ  
template < typename T > ~KQiNkA\|l  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const S3UJ)@ E  
  { g43(N!@g  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); &gF9VY  
} ~ <36vsk  
I@oSRB  
同时也要修改assignment的operator() WF_ v>g:g  
p`2Q6  
template < typename T2 > 11vAx9  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } ~8&P*oFC  
现在代码看起来就很一致了。 y?V^S;}&]  
d@%PTSX  
六. 问题2:链式操作 %Yt;)q3U  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 3#? 53s   
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。 <0!<T+JQ  
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。 ;i?rd f  
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。 G<-<>)zO!  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct Hqtv`3g  
G0A\"2U  
template < typename T > ^z`d 2it  
struct result_1 3bRW]mP8  
  { [<|$If99\  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; q/^?rd  
} ; LGK&&srJs  
?bPW*A82{q  
那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为: Y(u`K=*  
)Ma/] eZ^I  
template < typename T > *xjP^y":  
struct   ref .}5qi;CA  
  { ~h:(9q8NLC  
typedef T & reference; BNgm+1?L  
} ; F`La_]f?b\  
template < typename T > |- <72$j  
struct   ref < T &> T`bUBrK6g`  
  { E{P94Phv  
typedef T & reference; OdpHF~(Y/  
} ; 7p- RPC  
-'F27])  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: ,D'm#Fti  
.D;6 r4S  
template < typename T > 9}_'  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const i;atYltEJ2  
  { +z[+kir  
  return l(t) = r(t); W^7yh&@lU  
} jgiS/oW  
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。 \a4X},h\  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 $;&l{=e2)  
D|amKW7  
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 z9!OzGtIR  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: /ykc`E?f  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 -u7NBtgUh  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 XG!6[o;  
最后的布局是: ]j!pK4  
                Add mMvAA;  
              /   \ /~Bs5f.]?  
            Divide   5 MsZx 0]  
            /   \ $o0.oY#  
          _1     3 IT7],pM  
似乎一切都解决了?不。 FUf.3@}  
你可以想象一下一个完整的Lambda库,它必然能够重载C++几乎所有的操作符。假设其重载了10个操作符,那么至少会有10个代表这些操作符的functor类。大体上来讲,每一种操作符所对应的functor都应当能够由链式操作产生别的任意一种操作符所对应的functor。(例如:*_1 = 2既是由operator*的functor产生operator=的functor)。可想而知这样一共能产生10*10=100种产生方式。这是对编码的一个大挑战。 9)8Cf% <(  
如何简化这个问题呢?我们不妨假定,任意一种操作符的functor,都能够产生任意一种操作符的functor,这样,每一种操作符的functor都拥有一样的产生方案。如果某种转换确实是不合法的(例如:A/B=C无论如何也不可能合法),那么在试图产生新functor的时候会出现编译错误。幸好C++的模版是如果不使用就不编译的,因此这种编译错误不会干扰到正常的使用,这正是我们所要的。 &6vWz6!P  
OK,我们的方法呼之欲出了。既然所有的functor都具有一样的产生方案,那么不如大家都不要实现,等到最后统一的在所有的functor里面加上这么一系列的产生代码吧。例如,如果要添加从某functor XXX到operator=的functor的产生代码: +$Y*1{hyOo  
h$}PQ   
template < typename Right > 1]9w9! j  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const eY-h<K)y  
Right & rt) const R={#V8D~  
  { 6$0<&')Yb  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); Ex Q\qp3  
} tJ7F.}\;C  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 fC 3T\@(&  
XXX指的是原来的functor的类型,picker_maker<T>是一个类型变换的trait,如果T是一个常量,那么他会返回constant_t<T>,否则返回T本身。 `x=$n5= 8  
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。  !^8X71W|  
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。 2;j<{'  
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。 "h #/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? ?"^{:~\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: lSBR(a<\y  
p_ f<@WE  
template < class Action > 9^9-\DG  
class picker : public Action (@qPyM6~}  
  { Y mL{uV$  
public : zVa&4 T-  
picker( const Action & act) : Action(act) {} ,q>cFsY=i?  
  // all the operator overloaded `GkCOx,  
} ; a#{"3Z2|  
:b*7TJ\grN  
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。 G"m?2$^-A  
现在所有参与行动的functor都要套上一层picker, _1被声明为 picker<holder>, 并且holder中所重载的操作符除了operator()之外全部被移到了picker内。而picker中的操作符重载的返回的functor也必须套上一个picker: `qYiic%  
$2,tT;50g  
template < typename Right > LR{bNV[i  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const 0}"\3EdAbD  
  { W9pY=9]p+  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); nF_q{e7  
} AorY#oq  
L N Fe7<y  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > j"'a5;Sy  
使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。 a5R. \a<q  
M PDRMGR@i  
template < typename T >   struct picker_maker h _{f_GQ"  
  { l S3LX  
typedef picker < constant_t < T >   > result; L"/ ?[B":  
} ; )bR0 >3/  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > BWvM~no  
  { iC5HrOl6U  
typedef picker < T > result; %)r:!R~R  
} ; <ch}]-_  
`^,E4Qy  
下面总的结构就有了: t0jE\6r  
functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。 IG# wY  
picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。 s9a`2Wm  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 h=,h Yz?]  
至此链式操作完美实现。 :o ~'\:/  
7K "1^  
>{q+MWK  
七. 问题3 oe.Jm#?2.  
如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。 ZG2EOy  
{@iLfBh5  
template < typename T1, typename T2 > >Oj$ Dn=  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ;l~a|KW0  
  { {hJCn*m_   
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); K!Fem6R  
} }<X*:%#b  
?P-O4  
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: e"wz b< b  
<" nWGF4d  
template < typename T1, typename T2 > b r Iz8]  
struct result_2 l?2  
  { i+qg*o$  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; ;4ybkOD  
} ; bL`\l!qQx;  
Exqz$'(W9  
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? 7%EIn9P  
这个差事就留给了holder自己。 ZzNHEV  
    M9A1 8d|  
.B- b51Uz  
template < int Order > Q-V8=.  
class holder; _AFje  
template <> = g &  
class holder < 1 > xT_"` @  
  { |" WL   
public : S9P({iZK  
template < typename T > oJ %Nt&q  
  struct result_1 m3Wc};yE*Q  
  { ULxQyY;32  
  typedef T & result; ; M0`8MD  
} ; JZ`SV}\`  
template < typename T1, typename T2 > f.uuXK  
  struct result_2 bR) P-9rs  
  { u&1M(~Ub=  
  typedef T1 & result; i8k} B o  
} ; ']eN4H&=?}  
template < typename T > 2F`#df  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const yQUrHxm  
  { jvsSP?]n  
  return (T & )r; Zs79,*o+0M  
} L=qhb;  
template < typename T1, typename T2 > 3))CD,|  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const $(;Ts)P  
  { Ycm.qud ?  
  return (T1 & )r1; ~EY)c~ H  
} 3'kKbrk [  
} ; 7Z`4Kdh .  
a'|]_`36x  
template <> [KYq01cj  
class holder < 2 > 8|{ZcW  
  { 8tR6.09'  
public : 6]%=q)oL[  
template < typename T > P8ej9ULX,  
  struct result_1 @}H'2V  
  { MYvz%7  
  typedef T & result; t2{(ETV  
} ; -e(<Jd_=  
template < typename T1, typename T2 > -s2)!Iko&  
  struct result_2 *Vq'%b9  
  { ]Ss63Vd  
  typedef T2 & result; }v2p]D5n.  
} ; r3U7`P   
template < typename T > d*Su c  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const /nA>ox78  
  { F/lL1nTdK  
  return (T & )r; CHv n8tk  
} FT~c|ep.  
template < typename T1, typename T2 > *~6]IWN`  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const q`{@@[/ (y  
  { w9GY/]  
  return (T2 & )r2; 75^*4[  
} Gdb0e]Vt+  
} ; 5)S;R,  
A\rY~$Vr  
T_c`=3aO  
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> >。 !p+rU?  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: EeQ8Uxb7  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: y'8T=PqY[t  
\G v\&_  
return l(i, j) = r(i, j); -u%o);B  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) nt|n[-}  
/];N1  
  return ( int & )i; :RB7#v={  
  return ( int & )j; *8a[M{-X  
最后执行i = j; =v\}y+ Yh  
可见,参数被正确的选择了。 /_cpS q  
2& Hl wpx  
6zU0 8z0-  
XS@iu,uO  
?:60lCqj  
八. 中期总结 2BOH8Mp9  
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: gsQn@(;  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 [7DU0Xg7  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 W3\+51P  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor A ;`[va  
CpN*1s})d  
teDRX13=;  
b}7g>  
~P,Z@|c4  
n~`jUML2d  
九. 简化 oSMIWwg7G  
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。 F'{T[MA  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 #oEtLb@O  
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: b4$.uLY  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 !?i9fYu  
  +-*/&|^等 2xuU[  
2. 返回引用。 Y(rQ032s  
  =,各种复合赋值等 (0 t{  
3. 返回固定类型。 Dy. |bUB!f  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) mL}Wan  
4. 原样返回。 Iu~(SKr=|$  
  operator, u_ :gqvC=  
5. 返回解引用的类型。 9} C(M?d  
  operator*(单目) L)|hjpQ  
6. 返回地址。 FN sSJU3ld  
  operator&(单目) U/U_q-z]  
7. 下表访问返回类型。 olo9YrHn  
  operator[] /8_x]Es/  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 NODE`VFu  
  operator<<和operator>> >/GYw"KK  
Q"pZPpl&  
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。 -y&>&D  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: u^ wG Vg  
0\ j)!b  
template < typename Left > ^JIs:\ g<<  
struct value_return QB* AQ5-  
  { dXt@x8E  
template < typename T > yyVJb3n5:!  
  struct result_1 {2g?+8L$Z  
  { S,+|A)\#  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; * e,8o2C$  
} ; M#],#o*G  
"$%&C%t  
template < typename T1, typename T2 > 6 ;\>,  
  struct result_2 y>UQm|o<W  
  { /WAOpf5  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; `a7b,d  
} ; %I)*5M6  
} ; O'~^wu.  
<3k9 y^0  
\@6w;tyi  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait zBrqh9%8e  
i"!j:YEo  
下面我们来剥离functor中的operator() LGRhCOP:  
首先operator里面的代码全是下面的形式: }`$({\^w  
P]4u`&  
return l(t) op r(t) 14-uy.0[  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) @DR?^ qp  
return op l(t) It'PWqZtG  
return op l(t1, t2) :,^x?'HK  
return l(t) op Rwmr[g  
return l(t1, t2) op w01\KV  
return l(t)[r(t)] ;x{J45^  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] )hA)`hL F  
uhmSp+%  
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: Dm;aTe  
单目: return f(l(t), r(t)); 8`b_,(\N  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); _ =O;Lz$x  
双目: return f(l(t)); :bp8S@  
return f(l(t1, t2)); bb`DyUy ^+  
下面就是f的实现,以operator/为例 QN~9O^  
-Ze2]^#dl  
struct meta_divide -S $Y0FDV  
  { )Oj%3  
template < typename T1, typename T2 > pEGHW;  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) ^zS|O]Tx  
  { ? i|LO  
  return t1 / t2; 5m6I:s`pK  
} s)~H_,  
} ; /$ueLa  
 D z>7.'3  
这个工作可以让宏来做: +JFE\>O  
Mg^3Y'{o  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ 7}e{&\0=l  
template < typename T1, typename T2 > \ %i9*2{e#~  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; .TRp74  
以后可以直接用 { r8H5X  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) oJ}$ /_  
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 /u'M7R  
(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。。。) dy0xz5N-  
y"0! 7^  
q&k?$rn  
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 3)py|W%X $  
qc^qCGy!z  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > $k3l[@;hE  
class unary_op : public Rettype 71yf+xL  
  { `>}e 5  
    Left l; #>\8m+h 9  
public : ..ht)Gex  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} bU"2D.k  
a<Pt m(,  
template < typename T > jP"='6Vrw  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const )VR/a  
      { yy3-Xu4  
      return FuncType::execute(l(t)); >9]i#So^  
    } 4ze4{a^  
L{i|OK^e  
    template < typename T1, typename T2 > :.EVvuXI  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ZzO.s$  
      { \>XkK<ye  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); 6~6*(s|]A  
    } 6Yx/m  
} ; {f)"F;]V  
j%s:d(H`  
3LD`Ep   
同样还可以申明一个binary_op 6oLq2Z8uP  
0NG<uZ  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > 1{X ;&y  
class binary_op : public Rettype mo3HUXf}8  
  { , 8F(R%v  
    Left l;  ZzuWN&  
Right r; V2|XcR  
public : $T80vEi+u  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} '&$xLZ8  
ZiOL7#QWX  
template < typename T > b6UD!tXp  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const jPNm $Y1  
      { 4 '6HX#J  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); U ORoj )$I  
    } 2f$6}m'Ad  
RBzBR)@5   
    template < typename T1, typename T2 > U: Q&sq8U  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const VlQaT7Q  
      { n~NOqvT <  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); a5xp[TlXn.  
    } `[Xff24(eb  
} ; 07L 1 "  
/"<o""<]  
zcNv T  
很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮 ta 66AEc9  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 PxHH h{y%c  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) Os-sYaW  
那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。 H|0GRjC  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! AlRng& o~  
如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。 IvyBK]{|  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 `by\@xQ)  
这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan) 5b2_{6t  
下面是修改过的unary_op S @'fmjA'  
eO:wx.PW  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > IZkQmA=  
class unary_op z!GLug*j`  
  { \L: ;~L/  
Left l; ?xuhN G@  
  J,k|_JO  
public : oopACE>  
.UuCTH;6`  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} u/BCl!`  
}vbs6u  
template < typename T > s" jxj  
  struct result_1 o4"7i 9+g  
  { M1/Rba Q  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; q-fxs8+m|  
} ; ( o_lH2  
C"P40VQoo  
template < typename T1, typename T2 > ,:QzF"MV  
  struct result_2 >wpC45n)9N  
  { f|f9[h'  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; ,NQucp  
} ; D|}%(N@sl  
Ol~j q;75  
template < typename T1, typename T2 > 5@6%/='I q  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const Wm/0Y'$r&k  
  { *L3>:],7  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); bI,gNVN=  
} B9RB/vHH  
-&u2C}4s  
template < typename T > &K_"5.7-56  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const !Rzw[~  
  { Tc DkKa  
  return OpClass::execute(lt(t)); 8_S<zE`Ha  
} 0OndSa,  
<4{,u1!t  
} ; L"akV,w4p  
t@TBx=16  
'@ym-\,  
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 w7?&eF(w(  
好啦,现在才真正完美了。 &ESE?{of)  
现在在picker里面就可以这么添加了: SG{> t*E  
ESl-k2  
template < typename Right > u2SnL$A7  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const #l6L7u0~wC  
  { s^]F4'  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); WvN!8*XFM  
} e[HP]$\   
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。 Tk hu,  
Su0[f/4m.Q  
$\|$ekil4  
 G.3 qg%  
F(-Q]xj,  
十. bind I&oHVFY+  
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。 1Y"[Qs]"mU  
先来分析一下一段例子 v(T;Y=&  
,iXE3TN;W  
lH6zZ8rh  
int foo( int x, int y) { return x - y;} @tY)s  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 d3fF|Wp1  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 S(^*DV  
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。 ]OE{qXr{  
我们来写个简单的。 0jsU^m<g  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: 9OeY59 :  
对于函数对象类的版本: J 00%,Ju_  
+1Ha,O k  
template < typename Func > li4rK <O  
struct functor_trait Ng?n}$g*  
  { EROf%oaz=  
typedef typename Func::result_type result_type; T [ `t?,  
} ; Q7X6OFl?  
对于无参数函数的版本: ? 8g[0/  
7-"ml\z  
template < typename Ret > \$o!M1j  
struct functor_trait < Ret ( * )() > uFM]4v3  
  { uUUj?%  
typedef Ret result_type; k#8,:B2  
} ; pm+_s]s,  
对于单参数函数的版本: 6% @@~"  
}+K SZ,  
template < typename Ret, typename V1 > n{dl- P  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > fLj#+h-!  
  { sjpcz4|K  
typedef Ret result_type; bE-{ U/;  
} ; `B+P$K<X  
对于双参数函数的版本: iV!o)WvG,F  
i]:T{2  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > 2f8fA'|O  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > 8Yr_$5R  
  { wf!?'*  
typedef Ret result_type; ^zv0hGk2  
} ; NJfI9L  
等等。。。 U[/k=}76  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy seh1(q?Va4  
 pei-R  
template < typename Func > MS,J+'2  
struct func_return @B;2z_Y!l  
  { kw8?:: <  
template < typename T > 6b9 oSY-8  
  struct result_1 `+[e]dH  
  { -iu7/4!j  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; ^YddVp  
} ; A"t~ )  
CA7ZoMB#  
template < typename T1, typename T2 > xEN""*Q  
  struct result_2 &ah!g!o3  
  { ;/$=!9^sZ  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; D2o,K&V  
} ; q -%;~LF  
} ; HS"E3s8  
d'~ kf#  
0z@ KkU{Z  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 9(>]6|XS  
?mxBMtc  
template < typename Func, typename aPicker > +H5= zf2  
class binder_1 ?\MvAG7Y  
  { xc.(-g[  
Func fn; V @A+d[  
aPicker pk; \2(Uqf#_  
public : `9a %vN  
Fp>iwdjFg  
template < typename T > 6-U+<[,x  
  struct result_1 \F;V69'  
  { ,bhOIuep3  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; fZK&h.  
} ; ezRhSN?  
( H/JB\~r  
template < typename T1, typename T2 > pi)7R:i  
  struct result_2 w%jc' ;|  
  { .i[rd4MCK  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; Ek|#P{!  
} ; >p4#AfGF  
x8I=I"Sp  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} 4LqJ4jo  
}J27Y ;Zp9  
template < typename T > { -*+G]  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const +cQGX5 K  
  { tz&'!n}  
  return fn(pk(t)); hsIC5@s3  
} X~ n=U4s}O  
template < typename T1, typename T2 > $]IX11.m  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 4.|-?qG  
  { <[O8 {9j  
  return fn(pk(t1, t2)); QXZjsa_|  
} s`W\`w}  
} ; hGmJG,H  
W]kh?+SZ  
FB {4& ;  
一目了然不是么? R7: >'*F  
最后实现bind h|h-<G?>  
[)V&$~xW  
qdoJIP{  
template < typename Func, typename aPicker > d;` bX+K  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) InDISl]  
  { WZq0$:I;R  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); IXYSZ)z  
} Fm(~Vt;%u  
(R)\  
2个以上参数的bind可以同理实现。 cI)T@Zg_o+  
另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。 ?0_Bs4O\  
/fCj;8T3o  
十一. phoenix B{'x2I#,  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: 5y07@x  
YEF|SEon0  
for_each(v.begin(), v.end(), @+LkGrDP  
( >[TB8  
do_ ("(:wYR%  
[  B9IqX  
  cout << _1 <<   " , " ~B0L7}d  
] iXN"M` nhm  
.while_( -- _1), Lc ,te1  
cout << var( " \n " ) 44T>Yp09  
) F3*]3,&L  
); Q+(}nz4  
0{bGVLp  
是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧: ssVO+ T  
首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor Qhlgu!  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 ,L ;ueAo  
那么我们就照着这个思路来实现吧: 'V";"Ei  
fpbb <Ro  
'"C$E922  
template < typename Cond, typename Actor > xE(VyyR  
class do_while Vy-N3L  
  { '^f,H1oW  
Cond cd; ?o'!(3`L  
Actor act; a1]@&D r  
public : Bw2-4K\"kc  
template < typename T > D<9FSxl6  
  struct result_1 q]F2bo  
  { T1TKwU8l  
  typedef int result_type; 4%wP}Zj#  
} ; My'u('Q%  
?c7 12a ?  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} PM3kI\:)m  
O>e2MT|#k  
template < typename T > o.yuz+  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const fY3^L"R  
  { AF5.)Y@.  
  do fD1J@57  
    { tRU+6D <w  
  act(t); _[|~(lDJl  
  } 3=w$1.B d  
  while (cd(t)); vZj:\geV  
  return   0 ; 'PW~4f/m  
} JSXudz5 c  
} ; ,f0|eu>  
j'Ry.8}  
"&;>l<V  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). BS<5b*wG  
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。 \6A-eWIQif  
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。 + v.I|c  
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。 M\5aJ:cQ+  
下面就是产生这个functor的类: aw9/bp*N  
yRt]i>  
K=x>%6W7b  
template < typename Actor > Y;3DU1MG0  
class do_while_actor l);M(<  
  { gMe)\5`\Y  
Actor act; {E *dDv  
public : $$7Mq*a>  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} p!5oz2RK  
1eue.iuQ  
template < typename Cond > ' b41#/-  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; rEwEdyK  
} ; 5S4kn.3  
L{y%\:]  
u 0M[B7Q  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 ?+-uF }  
最后,是那个do_ nNNs3h(Ss  
<SeK3@Gi  
=0,:w(Sb!  
class do_while_invoker 8,\toT7  
  { hM~9p{O  
public : 2pR+2p`  
template < typename Actor > :o$k(X7a  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const 7x8/Vz@\  
  { oujg( ^E  
  return do_while_actor < Actor > (act); A$gP: 1&m  
} Rlc$2y@pU  
} do_; ^ NZq1c  
K|Sh  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? ,l-tLc  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 kSJWXNC  
最后来说说怎么处理break和continue &%M!!28X:  
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。 O_%X>Q9  
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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