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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda I !O5+Er  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 )Kq@ m1>@  
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, bmO(tQS$5  
r\FduyOXv  
DSK?7F$_oE  
3(_:"?xA  
  class filler ,6SzW+L7  
  { n2Ew0-  
public : x@tI  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} k zC4V  
} ; FA{(gib@9  
$.zd,}l@L  
D&G^|: G  
这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决: \Yh*ywwP#  
%<<JWoB  
z&CBjlh  
VXl|AA<OG  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); t\f[->f  
D7g B%  
5),&{k!  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 m |Sf'5fK  
d2Ta&Md  
JthU' "K  
:-oMkBS  
二. 战前分析 XT1P. w[aA  
首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。 |BXp`  
开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码 @Y!B~  
^7YZ>^  
mQ2=t%  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); S{N=9934_  
  /* --------------------------------------------- */ Ey{p;;H  
vector < int *> vp( 10 ); SNSHX2  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); gi$'x^]#  
/* --------------------------------------------- */ #x \YA#~  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); uo bQS!  
/* --------------------------------------------- */ vb3hDy  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); ? 0+N  
  /* --------------------------------------------- */ svtqX-Vj"  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); ?%$~Bb _  
/* --------------------------------------------- */ yYdh+x  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); AOe f1^S=  
~vcua@  
^0?ww&X  
<MoyL1=  
看了之后,我们可以思考一些问题: ijKQ`}JA  
1._1, _2是什么? dtig_s,)D  
显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。 XXxH<E$p  
2._1 = 1是在做什么? g @NwW&  
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。 ,h<x Y>  
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。 QwL*A `@  
25<qo{  
M5 ^qc  
三. 动工 Nw1Bn~yx<R  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: 3AAciMq}  
`nY.&YT  
>X*Y jv:r  
\{v-Xe&d^  
template < typename T > yQf(/Uxk*x  
class assignment Adgfo)X5  
  { 2Sk"S/4}Z  
T value; k106fT]eX  
public : #Y'ewu;qJ  
assignment( const T & v) : value(v) {} 5F#FC89Kk  
template < typename T2 > yT[=!M  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } -Ua&/Yd/}  
} ; Z/d {v:)  
`uC^"R(m  
JF=T_SH^U  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 y{ 2\T  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment w:x[ kA  
\"w+4}  
z L9:e7o  
PbFbi hg  
  class holder )a9C3-8Y'  
  { POf xN.  
public : t#w,G  
template < typename T > @U@O#+d'ZR  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const KNR7Igw?}  
  { 4BeHj~~  
  return assignment < T > (t); k{U[ U1j  
} N%%trlDXD  
} ; Lcf?VV}  
U2CC#,b!(  
`U&'71B^  
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: 1L?d/j  
3#y`6e=5  
  static holder _1; ,aIkiT  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 `G%h=rr^c  
lgZ9*@d  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); *X^ C+F  
而不用手动写一个函数对象。 A5Q4wy`  
Ao#bREm  
{ SDnVV  
I hv@2{*(b  
四. 问题分析 HE>V\+ AL  
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。 |9X2AS Qu  
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。 , K:d/  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 tH#t8Tq5x  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 HMDuP2Y  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 6cD3(//  
^f9@ =I  
五. 问题1:一致性 l dp$jrNLr  
首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?| AGKT*l.-  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 F{c8{?:  
M^Tm{`O!  
struct holder ;aD?BD__Z  
  { xxwbX6^d  
  // FR>[ g`1  
  template < typename T > Zr=B8wuT  
T &   operator ()( const T & r) const ?FwHqyFVlQ  
  { fzOh3FO+  
  return (T & )r; mA"[x_  
} \U##b~Z,g  
} ; Y#6LNI   
_>;{+XRX[  
这样的话assignment也必须相应改动: XVb9)a  
L-9;"]d~|  
template < typename Left, typename Right > i0*Cs#(=h  
class assignment T Qx<lw  
  { q=-h#IF^  
Left l; I!SIy&=W  
Right r; xM@s`s|n  
public : ]9c{qm}y  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} {fjBa,o #  
template < typename T2 > | g1Cs  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } #lMC#Ld  
} ; ,_s.amL3O{  
fjY:u,5V_  
同时,holder的operator=也需要改动: ei"c|/pO  
[j0jAl  
template < typename T > J8ScKMUN2  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const %oquHkX%OJ  
  { y&bZai8WlE  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); e+:X%a4\  
} A/"2a55  
v#`>  
好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。 TK%q}bK,  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 Y88N*axDW.  
d1D=R8P_u  
return l(rhs) = r; /I{K_G@  
在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。 8&3& ^!I  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: p"- %~%J=  
a .?AniB0  
template < typename Tp > BOP7@D  
class constant_t 06Q9X!xD  
  { s^4wn:*$zd  
  const Tp t; 0)7v _|z  
public : +5 gX6V\  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} fEiNHVx  
template < typename T > rixVIfVF  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const *YGj^+   
  { R(,m!  
  return t; 4'`H H  
} (`4&Y-  
} ; W~a|AU8]C  
 WFhppi   
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 ~%eE%5!k  
下面就可以修改holder的operator=了 O(v>\MV  
B9$pG  
template < typename T > @&%/<|4P5  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const ^f-)gZ&  
  { N U+PG`Vb  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); }2:q#}"  
} dLeos9M:  
XKDX*x G  
同时也要修改assignment的operator() D:?"Rf{)  
33wVP}e5  
template < typename T2 > Nl/ fvJ`4  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } +$xw0)|  
现在代码看起来就很一致了。 7i'clB9!  
&4 #%xg  
六. 问题2:链式操作 cIa`pU,6A  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 z`I%3U5(  
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。 _[i.)8$7  
事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。 dw!Xt@,[g{  
比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。 p$= 3$I  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct j]` hy"  
~D`R"vzw=  
template < typename T > uFhPNR2l  
struct result_1 m-+>h:1b|9  
  { 5w{U/v$Z  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; (FZ8T39  
} ; ?<Hgq8J  
jC$~m#F  
那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为: O '`|(L  
%++S;#)~  
template < typename T > Da!vGr  
struct   ref q8.Z7ux  
  { 0pl'*r*9  
typedef T & reference; {7MY*&P$,  
} ; /u`Opv&I  
template < typename T > %cDDu$9;  
struct   ref < T &> W$&*i1<a+  
  { Ag*?>I  
typedef T & reference; ?I:_FT  
} ; ^,?>6O  
?iEn~9WCS  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: rj4Mq:pJ  
g\?07@Zd|  
template < typename T > g 4|ai*^  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const G`&P|xYg  
  { mA_EvzXk\  
  return l(t) = r(t); (n_.bSI  
} |nr;OM  
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。 5dG+>7Iy}  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 RBg2iG$ 8|  
$G9E=wn  
有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么 d{) =E8wE  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: T+rym8.p  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 wV{j CQ  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 <:N$ $n  
最后的布局是: )8n?.keq  
                Add w40*vBz  
              /   \ B|+% ExT7  
            Divide   5 ;~WoJlEK3  
            /   \ 5p:2gsk  
          _1     3 -]Mk} z$  
似乎一切都解决了?不。 GukwN]*OY  
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。 VkJTcC:1  
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。 G&MO(r}B  
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: Z![#Uz.z  
aHI~@  
template < typename Right > \ $t{K  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const NwQ$gDgu t  
Right & rt) const 3UZ_1nY  
  { 4`cfFowK~  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); M19 5[]  
} V:+vB "  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 .L^;aL  
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。 eI|~neh  
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。 K;s`  
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。 IM[=]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。 wN6sica|  
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? W~i0.rg|>  
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: EG8z&^O x  
vl|3WYA  
template < class Action > O8rd*+  
class picker : public Action E%stFyr9`/  
  { sk0/3X*Q%  
public : vp d!|/  
picker( const Action & act) : Action(act) {} 3+:NX6Ewb*  
  // all the operator overloaded ~)X;z"y%b  
} ; sk~7"v{Y.  
-XkjO$=!=  
Picker<T>继承自T,唯一的作用就是给T添加上了各种操作符的重载函数。 = 1d$x:  
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: f^5sJ 0;%  
Y2 N$&]O{  
template < typename Right > ANj%q9e!Yi  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const 2"P1I  
  { qEdY]t   
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); h\Zh^B6J  
} !y!s/i&P%  
@cm[]]f'l  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > KK-+vq  
使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。 2!{_x8,n  
,5K&f\  
template < typename T >   struct picker_maker ?6I`$ &OA  
  { A^0-%Ygl  
typedef picker < constant_t < T >   > result; gB,Q4acjj  
} ; ilQ\+xR{b  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > a"1LF`  
  { |Xv\3r  
typedef picker < T > result; XoMgb DC  
} ; *|0W3uy\Y  
Z vyF"4QN  
下面总的结构就有了: *0'{ n*>  
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。 *S4&V<W>  
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。 6+PP(>em  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 dPgA~~  
至此链式操作完美实现。 -ucR@P]  
}:0HM8B7!  
QEx&AT  
七. 问题3 =Q|s[F  
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。 \(5Bi3PA}  
pMp@W`i^6  
template < typename T1, typename T2 > Tm~jYgJ  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const pBQ[lPCY/  
  { F1`mq2^@  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); X&K,,C  
} :b#5 cMUe  
W^3'9nYU  
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: W$Aypy  
qrt2uE{K  
template < typename T1, typename T2 > bs?4|#[K  
struct result_2 ;hFB]/.v  
  { )%!X,  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; $ WWi2cI;  
} ; J=n^&y  
sn@)L~$V  
显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢? I&x69  
这个差事就留给了holder自己。 #e9XU:9 @g  
    ]7h;MR  
xz,M>Ua  
template < int Order > vha@YPC=  
class holder; A {')  
template <> , -Lv3  
class holder < 1 > |:SXN4';?  
  { mFIIqkUAL  
public : v\kd78,  
template < typename T > ?/p."N:]H  
  struct result_1 0E&XD&D  
  { RZj06|r8  
  typedef T & result; <)@^TRS  
} ; Pp|pH|(n ,  
template < typename T1, typename T2 > fK=vLcH  
  struct result_2 wp-3U}P2(  
  { ]d&;QZ#w  
  typedef T1 & result; 3v<9 Z9O  
} ; rO1.8KKJ  
template < typename T > jqoU;u`  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const dBW#PRg  
  { <5sfII  
  return (T & )r; } x'o`GuUf  
} uYc&Q$U  
template < typename T1, typename T2 > Zt4 r_ 7  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const q?&JS  
  { [3W+h1  
  return (T1 & )r1; .q$/#hN:e  
} ]6HnK%  
} ; 6r,zOs-I]  
<^8OYnp  
template <> ?Ye%k  
class holder < 2 > WF <*rl  
  { +Nka,C^O"  
public : ;!>>C0s"  
template < typename T > /3~}= b  
  struct result_1 sZU Ao&  
  { tLx8}@X"  
  typedef T & result; ]}A yDy6C  
} ; v8A{ q  
template < typename T1, typename T2 > QOF'SEq"k  
  struct result_2 E __A1j*gd  
  { 83"C~xe?p4  
  typedef T2 & result; E`uK7 2j  
} ; /s`xPxvt  
template < typename T > 3-2?mV>5  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const C6b(\#g(  
  { Xec U&  
  return (T & )r; TC'^O0aZ_  
} N;e*eMFE  
template < typename T1, typename T2 > RjX#pb  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const H*>5ne=x  
  { . J*2J(T,  
  return (T2 & )r2; K+c>Cj}H  
} %] 7.E  
} ; ^KFwO=I@PV  
HC ?XNR&  
*yA. D?  
新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。 Bk~M^AK@~  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: .'N#qs_  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: {eo?vA8SE  
/?QBMI  
return l(i, j) = r(i, j); oI%.oP}G  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int)  \R<OT%8  
8f|+045E@  
  return ( int & )i; .DHRPel  
  return ( int & )j; %AuS8'Uf  
最后执行i = j; '~'3x4Bo  
可见,参数被正确的选择了。 %|3UWN  
Eh f{Kl  
V?cUQghHg  
=p';y&   
rhvsd2 zi  
八. 中期总结 6T~xjAuJ3T  
目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事: SYTzJK@vZJ  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 rW3fd.;kss  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 ]qc2jut"  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor "A9 c]  
cb~m==G  
\>-%OcYlM  
RpY#_\^hI  
_u`W$EG L  
tMy@'nj  
九. 简化 $eBE pN  
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。 yf6&'Y{  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 \(bML#I  
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: Q}jl1dIq  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。  ?2b9N~  
  +-*/&|^等 %Gs!oD  
2. 返回引用。 /=qn1  
  =,各种复合赋值等 >j$CM:w  
3. 返回固定类型。 /1lUFL2D  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) VN8ao0^d;d  
4. 原样返回。 mWM!6"  
  operator, ZK]C!8\2|  
5. 返回解引用的类型。 |bz,cvlP W  
  operator*(单目) ]={{$}8.  
6. 返回地址。 bdCpGG9  
  operator&(单目) -.E<~(fad  
7. 下表访问返回类型。 hw&R .F  
  operator[] *l^%7W rk  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 4<&`\<jZ  
  operator<<和operator>> qcfLA~y  
_ #+~#U%5n  
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。 up7]Yy;o=  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: L1k_AC1.M  
<[7.+{qfW  
template < typename Left > f"5vpU^5*  
struct value_return ?79ABm a  
  { Tce2]"^;  
template < typename T > fW4N+2  
  struct result_1 ""ICdZ_A  
  { 8+ 1t ys  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; 7>J8\=  
} ; #\$R^u]!  
5 !G}*u.  
template < typename T1, typename T2 > I%whM~M1+  
  struct result_2 3say&|kJ  
  { LdAfY0  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; 7 0:a2m  
} ; BUcze\+  
} ; e;<=aa)}?  
!285=cxz  
{@oYMO~  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait kGMI ?  
7PZ0  
下面我们来剥离functor中的operator() rr# &0`]  
首先operator里面的代码全是下面的形式: pVt8z|p_;{  
&la;Vu"dp  
return l(t) op r(t) fG5U' Vw  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) nrMm](Y45  
return op l(t) D EL#MD!  
return op l(t1, t2) *#,wV  
return l(t) op Jx@3zl  
return l(t1, t2) op Nq)=E[$  
return l(t)[r(t)] N$H0o+9-Y  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] RI"A'/56  
969*mcq'  
很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式: g~Zel}h#  
单目: return f(l(t), r(t)); {ls$#a+d  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); gfs?H#  
双目: return f(l(t)); 'kK}9VKl  
return f(l(t1, t2)); Y`3>i,S6\  
下面就是f的实现,以operator/为例 wbzAX  
<ok/2v  
struct meta_divide ,&!Txyye  
  { n9Z|69W6>  
template < typename T1, typename T2 > ^e>`ob  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) ]v3 9ag_hu  
  { tm(.a ?p  
  return t1 / t2; O s@ d&wm  
} !t6:uC7H  
} ; ayuj)]b  
A_}F  
这个工作可以让宏来做: K<KyX8$P0  
.S17O}  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ n97A'"'wz  
template < typename T1, typename T2 > \ 9Bl_t}0  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; Im1e/F]  
以后可以直接用 [MYd15  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) eW]K~SPd7  
来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数 h \b]>q@  
(ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。) B]q &?~  
~&=-*  
{ D1.  
下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体 T2 0dZ8{y  
]C-hl}iq  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > ]%3o"|  
class unary_op : public Rettype g6k@E,cI_  
  { YsXP$y]g-  
    Left l; z{cIG8z  
public : =usx' #rb  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} rE-Xv. |  
CEE`nn  
template < typename T > utC]GiR  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ;-47d ^  
      { 69 R8#M  
      return FuncType::execute(l(t)); :Q=Jn?Gjb  
    } 1GVJ3VXt  
74rz~ZM 5  
    template < typename T1, typename T2 > ;$ =`BI)  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const Jeyy Z=  
      { n3-u.Fb  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); PBb@J'b  
    } >n)N=Zyu  
} ; V4}9f5FR  
RX%*:lXi_  
-4o6 OkK<  
同样还可以申明一个binary_op .OVIQxf  
nM1U=Du  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > BDyOX6  
class binary_op : public Rettype E% Ce/n  
  { nk]jIR y^T  
    Left l; Z +@"  
Right r; r>sk@[4h  
public : @!&\Z[",  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} \ aQBzEX  
]L%qfy4  
template < typename T > qC40/1-m8K  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const CE:TQzg  
      { *[(O&L&0  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); fP%hr gL  
    } >Qz#;HI  
l2U"4d!o  
    template < typename T1, typename T2 > 1g5%Gr/0$5  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 'H <?K  
      { i2A>T/?{  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); 9~bje^M  
    } g= k}6"F~  
} ; i2/:' i  
.{LFc|Z[  
yv^j~  
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 `h/j3fmX?  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 [S9T@Q  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) qi_[@da f?  
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 #Od tc1)  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! hV])\t=yf  
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。。。 =O1N*'e  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 ngj=w;7~+  
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) I4ZL +a  
下面是修改过的unary_op N\1!)b  
n;)!N  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > | Uf6k`  
class unary_op sptDzVM  
  { $R%xeih1fz  
Left l; pHEhB9_A!  
  YA O, rh  
public : Wo2TU!  
aErms-~  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} 4<)%Esyb  
b"t95qlL  
template < typename T > iXK.QktHw  
  struct result_1 ilEWxr;,  
  { 3:7J@>  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; qP6]}Aj]  
} ; :TqvL'9o  
j{SRE1tqh  
template < typename T1, typename T2 > {$)zC*l  
  struct result_2 r5> FU>7'  
  { _?kjIF  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; p<*3mbgGO  
} ; -gefdx6ES  
F]\(p=U.  
template < typename T1, typename T2 > jt?4raNW  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const Z;=G5O uvQ  
  { Lz's!b  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); wd2GKq!  
} 3r!6Z5P7{'  
E1usxF)  
template < typename T > :jB~rhZ~  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const Ikql  
  { :oY u+ cQ  
  return OpClass::execute(lt(t)); i-w^pv'  
} aa2&yc29hp  
NypM+y  
} ; @&t ';"AE  
hJ\IE?+  
1r;]==  
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'E3{8<!  
好啦,现在才真正完美了。 Mh"DPt9@J  
现在在picker里面就可以这么添加了: Y m=ihQ|  
2jV.\C k  
template < typename Right > losm<  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const [Hw  
  { rXc-V},az8  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); L|.q19b*  
} 5wYYYo=  
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。 =/Pmi_  
X ptb4]  
6MQ+![fN  
gR}> q4b  
l{ja2brX  
十. bind JpqZVu"7  
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。 8\HL8^6c5  
先来分析一下一段例子 :so2 {.t-  
4$.$j=Ct."  
GTL gj'B  
int foo( int x, int y) { return x - y;} "<ua G?:  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 6x|"1 G{  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 {q f gvu  
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。 f#mBMdj  
我们来写个简单的。 `!WtKqr%B  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: JoeU J3N  
对于函数对象类的版本: $Wt0e 4YSu  
/(Mi2$@v1  
template < typename Func > f.8Jp<S2K  
struct functor_trait mW~t/$Y$  
  { 5SPhdpIg@[  
typedef typename Func::result_type result_type; &<hDl<E  
} ; FeOo;|a  
对于无参数函数的版本: ,PC'xrEo  
IlQNo 1  
template < typename Ret > ATx6YP@7~  
struct functor_trait < Ret ( * )() > mOgsO  
  { &AM<H}>  
typedef Ret result_type; 7R9.g6j  
} ; vU,AOK[l{  
对于单参数函数的版本: kHLpa/A  
zj:= 9$  
template < typename Ret, typename V1 > p|fSPSz  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > X,-QxV=lc)  
  { ev~/Hf  
typedef Ret result_type; C+ibLS4i  
} ; 7{F(NJUO1  
对于双参数函数的版本: ${I$@qq83  
@!k\Ivd  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > xuBXOr4"P  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > 5@l[!Jl0k  
  { XRoMD6qf;  
typedef Ret result_type; GVS-_KP\  
} ; l{q$[/J~)  
等等。。。 Z9P rw/8P  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy s+#|j;V<  
.G-F5`2I  
template < typename Func > PL vz1}ts  
struct func_return FyD^\6/x  
  { /I Ql  
template < typename T > bz5",8Mn  
  struct result_1 /tIR}qK  
  { nADt8  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; 0zH^yx:ma  
} ; 'lmZ{a6  
{ a2Y7\C/  
template < typename T1, typename T2 > 4cZig\mE;  
  struct result_2 w1Ar[ P  
  { },1**_#<Br  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; 55lL aus  
} ; p }p1>-j  
} ; hv" 'DP  
2K >tI9);  
F:$Dz?F0v  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 'zYKG5A  
Ve/"9 ?Y_  
template < typename Func, typename aPicker > w\(LG_n|  
class binder_1 V[E7 mhqy  
  { C\.mv|aW~  
Func fn; n =SY66  
aPicker pk; jC_7cAsl  
public : _`RzPIS^  
%Xm3m0nsv{  
template < typename T > VrG4wLpLs  
  struct result_1 8R !3}kx  
  { !r=^aa(\  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; X`xI~&t_  
} ; MYVUOd,  
bpe8 `b(#  
template < typename T1, typename T2 > b1X.#pz7F  
  struct result_2 nq'vq] ]  
  { "= H.$ +  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; >&uG1q0p.  
} ; [y^)&L$=  
Zmx[u_NG  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} In1VW|4h  
FN$ hEc!  
template < typename T > 'vgO`  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const eFO+@  
  { m>po+7"b  
  return fn(pk(t)); 9ICC2%j|  
} fX.V+.rj  
template < typename T1, typename T2 > >z=_V|^$  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const o;#{N~4[$  
  { W@S'mxk#*  
  return fn(pk(t1, t2)); @ mzf(Aq  
} .3;bUJ1  
} ; HSt|Ua.c/h  
kBPFk t2  
m7:E7 3:  
一目了然不是么? Salu[)+?  
最后实现bind %}z/_QZ  
xP@VK!sc  
` eB-C//  
template < typename Func, typename aPicker > v\9:G  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) mwuFXu/  
  { )9,*s !)9  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); 2>{_O?UN  
} >$.u|a  
vS~y~uU%6  
2个以上参数的bind可以同理实现。 X,- ' v[z  
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。 q.(p.uD  
NJYx.TL  
十一. phoenix uO$ujbWZ  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: gbc^Lb  
\!UNa le  
for_each(v.begin(), v.end(), S"|sD|xOb  
( M/U$x /3K  
do_ &}Y_EHj}  
[ y$)gj4k/D  
  cout << _1 <<   " , " Q9K+k*?{N  
] 0F'75  
.while_( -- _1), uCK!lq-  
cout << var( " \n " ) =goZI67  
) 2|k*rv}l  
); Rl4r 9  
CvpqQ7&k7  
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: ,5\:\e0H  
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 V:42\b7x  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 $XS0:C0  
那么我们就照着这个思路来实现吧: @4:cn  
uTJi }4cw  
D#%J||  
template < typename Cond, typename Actor > QN(f8t(  
class do_while &%pB; dk  
  { XEqg%f  
Cond cd; S(A0),  
Actor act; d9/E^)TT  
public : A>L(#lz#ek  
template < typename T > Fqzk/m  
  struct result_1 JxQwxey{  
  { *jWU8.W  
  typedef int result_type; PF.sM(  
} ; 4Uz:zB  
#e%.z+7I  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} aMTY{  
)!dELS \ix  
template < typename T > <.3@-z>w2,  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const tC+9W1o  
  { gB 3&AQ  
  do -<#n7b  
    { i7~oZ)w  
  act(t); ej,MmLu~^  
  } Y=G *[G#  
  while (cd(t)); }wR)p  
  return   0 ; ZLvw]N&R  
} #f|-l$a)3a  
} ; o*n""m  
y_"GMw  
)EO/P+&  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). 9\)NFZ3Mz  
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。 8O{]ML  
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。 Kw'Dzz%kN  
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。 "!)8bTW  
下面就是产生这个functor的类: ,|I\{J #C  
We#*.nr{3Z  
^J>28Q\S  
template < typename Actor > ~E^EF{h   
class do_while_actor gx[#@ (  
  { Y tGH>0}h  
Actor act; G%YD2<V  
public : @6*<Xs =  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} y<F$@  
`Uk,5F5   
template < typename Cond > z!Kadqns  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; hl~(&D1^  
} ; ;$i9gP[|m  
@ x*#7Y  
 v )7d  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 ~Y)Au?d(a  
最后,是那个do_ qe(X5 ?#;  
`j>qOT  
<O$'3 _S"D  
class do_while_invoker n E-=7S L  
  { glHag"(  
public : wX 41R]pF  
template < typename Actor > 6X|KKsPzX  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const #bu`W!p}  
  { mKpUEJ<a  
  return do_while_actor < Actor > (act); k5-mK{RZ  
} -I=}SZ  
} do_; ">fgoDQ  
XQ(`8Jl&^  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? rvE!Q=y~  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 >^J!Z~;L)  
最后来说说怎么处理break和continue lYw A5|+  
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。 <Mc:Cg8>  
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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