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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda pw1&WP&?3  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 g [+_T{  
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, Q?W}]RW  
1FmVx   
z=VL|Du1OT  
h:'wtn@l(  
  class filler o^~KAB7  
  { Le}-F{~`^  
public : ;]SP~kG  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} #[Vk#BIiv8  
} ; pJ]i)$M  
l%$co07cX  
(Y]G6> Oa  
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: PQ[x A*  
G G[$-  
MM4Eq>F/  
CEp @-R  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); > v ]-B"Y  
JZB@K6 ~dO  
Tta+qjr  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 qluaop  
SiSx ym  
-pm^k-%v  
FBJ Lkg0  
二. 战前分析 {V~G r  
首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。 5R7DD5c[  
开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码 Zw"K69A)  
yTL<S'  
NKb,>TO  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); Qz/1^xy  
  /* --------------------------------------------- */ eLAhfG  
vector < int *> vp( 10 ); ~eHu +pv  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); 8?&u5  
/* --------------------------------------------- */ .m\'|%  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); w@ =Uf7  
/* --------------------------------------------- */ B>W!RyH8o  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); ;p'Ej'E  
  /* --------------------------------------------- */ G8_|w6  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); U49 `!~b7  
/* --------------------------------------------- */ vS'5Lm  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); I<ta2<h  
9N]V F'  
p8Wik<'^  
:IlJQ{=W  
看了之后,我们可以思考一些问题: 'VTLp.~G~  
1._1, _2是什么? ^J Y]w^u  
显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。 73OYHp_j  
2._1 = 1是在做什么? 42mZ.,<  
既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。 uKocEWB=/F  
Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。 H '(Ky  
Bys_8x}  
1Qz1 Ehz>  
三. 动工 CERT`W%o  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: s>^$: wzu  
!q_fcd^c  
3A.T_mGCs  
{y k0Zef_  
template < typename T > jh&WL  
class assignment L H`z '7&/  
  { KnuQ 5\y  
T value; Fz4g:8qdA  
public : KcQe1mT!+  
assignment( const T & v) : value(v) {} :F`yAB3  
template < typename T2 > -<tfbaA  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } R87e"m/C%  
} ; b)Px  
60 z =bd]  
 <c &6M  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 To"J>:l  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment ir ^XZVR  
wNgS0{}&`  
a yQB@2%  
;K9rE3  
  class holder 1Xi.OGl  
  { zn@yt%PCV  
public : NXw$PM|+R  
template < typename T > g$jZpU  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const 9(;I+.;8k  
  { D~s TQfWr  
  return assignment < T > (t); c _v;"QZ  
} RIO4`,  
} ; T[YGQT|B  
wJQ"|  
7#BU d/  
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: ()>,L? y  
qJZ5w }  
  static holder _1; 7pY7iR_  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 D8''q%  
V 2WcPI^  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); M@/Hd0$  
而不用手动写一个函数对象。 ^ |^Q(  
LiF(#OuZ  
]wQ#8}zO  
BL^8gtdn  
四. 问题分析 Uj[E_4h  
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。 |Vs?yW  
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。 igD,|YSK`z  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 n rpxZA  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。  \tWFz(  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 lp;= f  
D!oELZ3  
五. 问题1:一致性 -}Iw!p#O3  
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?| Uxyj\p  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 *=X$j~#X  
*uq}jlD`!  
struct holder 3bi,9 >%  
  { Rn-RMD{dh  
  // wA#w] 8SM  
  template < typename T > 1[;~>t@C  
T &   operator ()( const T & r) const -3fzDxD  
  { '!%Zf;Fjr  
  return (T & )r; uzx?U3.\  
} hZ obFf  
} ; &7YTz3aj  
C& QT-|  
这样的话assignment也必须相应改动: [0(+E2/:2  
o=1M<dL  
template < typename Left, typename Right > 6?3f+=e"~!  
class assignment =V@5W[bV  
  { l?N|Gj;ZFZ  
Left l; 7jZ=+2  
Right r; zNs8yMnFr  
public : s]"NqwIPK  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} f;nO$h[Qb  
template < typename T2 > kT+Idu  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } X. =%  
} ; 6jKZ.S+s)  
GuV.7&!x  
同时,holder的operator=也需要改动: {iI" Lt  
X7*i -v@  
template < typename T > VqeK~,}  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const : ;nvqbd  
  {  J(  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); $#k8xb  
} ]d}U68$T+  
%`cP|k  
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。 #xMl<  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。  / >Z`?  
v^=Po6S[{+  
return l(rhs) = r; BP6|^Q  
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。 [LQD]#  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: LtxeT .  
vt`V<3  
template < typename Tp > cF[L6{Oe  
class constant_t Y'YvVI  
  { DRn]>IFU  
  const Tp t;  IwfJDJJ  
public : @nuMl5C-`  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} PE IUKlX  
template < typename T > 5p.vo"7  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const KZ"&c~[  
  { <QUjhWxDb  
  return t; g8JO/s5xV  
} 3q!hY  
} ; xIN&>D'|N  
J\kGD  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 RZtY3:FBx|  
下面就可以修改holder的operator=了 B~[QmK  
]Cfjs33H  
template < typename T > O M]d}}=Y  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const f(^? PGO  
  { 4pin\ZS:C  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); 29xm66  
} X#bK.WN$  
m+t<<5I[-  
同时也要修改assignment的operator() F ka^0  
m0I)_R#X[  
template < typename T2 > |L@&plyB-  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } 00?_10x)  
现在代码看起来就很一致了。 'S_OOzpC  
oTtJ]`T  
六. 问题2:链式操作 H+ P&} 3  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 x:7"/H|  
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。 Y+,ii$Ce~  
事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。 }=dUASL  
比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。 &%@b;)]J  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct B#>7;xy>  
qHZ!~Kq,"'  
template < typename T > \F$Vm'f_  
struct result_1 r9nyEzk  
  { r~K5jL%z9  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; ZU=om Rh5  
} ; H{}Nr 4  
9; \a|8O  
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: @>r3=s.Q  
(R.l{(A  
template < typename T > o =oXL2}  
struct   ref kBh*@gf  
  { 1BA/$8G  
typedef T & reference; -x~4@~  
} ; W E-cq1)  
template < typename T > s?fO)7ly  
struct   ref < T &> u<VR;p:y  
  { k10g %K4g  
typedef T & reference; ~rUcko8  
} ; f: j9ze  
G^G= .9O  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: >@g+%K]  
HX;JO[0  
template < typename T > \E(Negt7  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const ` XvuyH  
  { }f l4^F  
  return l(t) = r(t); I"=a:q  
} c#ahFpsnlw  
可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。 6njwrqo  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 %nRz~3X|+v  
F}f/cG<X  
有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么 c'wxCqnE   
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: Y<]A 5cm  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 w$aiVOjgT  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 1}7Q2Ad w  
最后的布局是: '%W`:K'  
                Add bAUruTn  
              /   \ O`;e^PhN  
            Divide   5 [Yq*DkW  
            /   \ Y"n$d0%  
          _1     3 1edeV48{:  
似乎一切都解决了?不。 IO@Ti(,  
你可以想象一下一个完整的Lambda库,它必然能够重载C++几乎所有的操作符。假设其重载了10个操作符,那么至少会有10个代表这些操作符的functor类。大体上来讲,每一种操作符所对应的functor都应当能够由链式操作产生别的任意一种操作符所对应的functor。(例如:*_1 = 2既是由operator*的functor产生operator=的functor)。可想而知这样一共能产生10*10=100种产生方式。这是对编码的一个大挑战。 &y} ]^wB  
如何简化这个问题呢?我们不妨假定,任意一种操作符的functor,都能够产生任意一种操作符的functor,这样,每一种操作符的functor都拥有一样的产生方案。如果某种转换确实是不合法的(例如:A/B=C无论如何也不可能合法),那么在试图产生新functor的时候会出现编译错误。幸好C++的模版是如果不使用就不编译的,因此这种编译错误不会干扰到正常的使用,这正是我们所要的。 ^$!H|  
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: P^)J^{r  
Z\\'0yuY(  
template < typename Right > +Fk]hCL  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const {o."T/?d'  
Right & rt) const _^k9!V jo  
  { @@ 1Sxv_  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); @VzD> ?)  
} ~S85+OJ;M  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 pzQWr*5a  
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。 kKFhbHUZa  
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。 (}4]U=/nV  
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。 h1(GzL%i_  
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。 +o4W8f=Ga  
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? apkmb<  
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: URo#0fV4C  
Xi:y35q  
template < class Action > ,rU>)X  
class picker : public Action ;X z fd  
  { U2DE zr  
public : ,S%DHT  
picker( const Action & act) : Action(act) {} (6Y.|u]bq  
  // all the operator overloaded M>yt\qbkA  
} ; o6v'`p '  
<5xlP:Cx  
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。 >!gW]{  
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: GGWdMGI/  
ju8DmC5  
template < typename Right > gK6_vS4K)  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const (QFu``ae+  
  { <y!(X"n`  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); j,J/iJs  
} 6+iZJgwAy  
n a3st*3V_  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> >  &$ x1^  
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。 kWKAtv5@w  
P'Gf7sQt7  
template < typename T >   struct picker_maker ~\QN.a   
  { YM`I&!n  
typedef picker < constant_t < T >   > result; HC$rC"f  
} ; =9;2(<A  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > Q$B\)9`v[  
  { LPRvzlY=  
typedef picker < T > result; # VAL\Z  
} ; DQ{"6-  
tm#[.  
下面总的结构就有了: 5_yu4{@;y  
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。 "~nUwW|=1  
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。 b&_u+g  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 7W7yjG3g  
至此链式操作完美实现。 d+iV19#i  
KrzIL[;2o  
 ()`cW>[  
七. 问题3 >713H!uj  
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。 enB 2-)< K  
tsys</E&  
template < typename T1, typename T2 > L_(Y[!  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ` & {  
  { -S6^D/(;  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); dZ;rn!dg>  
} xC^|S0B  
RkTO5XO  
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: ^3 6oqe{  
.cCB,re  
template < typename T1, typename T2 > mO0a: i!  
struct result_2 CWx_9b zk  
  { ;]I~AGH:  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; Q?WgGE4>  
} ; sNbCOTow  
@S#Ls="G  
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? !`qw" i  
这个差事就留给了holder自己。 'joE-{  
    {Ip)%uR  
ki<4G  
template < int Order > yh{Wuz=T  
class holder; ov%.+5P  
template <> je`w$ ^w  
class holder < 1 > 5lYzgt-oP  
  { ,Jqk0cW2  
public : o)SA^5  
template < typename T > 6SVh6o@]  
  struct result_1 AiOz1Er  
  { 68YJ@(iS  
  typedef T & result; y>iote~  
} ; ^,,lo<d_L  
template < typename T1, typename T2 > O od?ifA  
  struct result_2 l~j{i/>  
  { GkYD:o=qx  
  typedef T1 & result; `bMwt?[*  
} ; S/H!a:_5r  
template < typename T > 3lo.YLP^  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const .p?kAf`  
  { )uxXG `,h  
  return (T & )r; 8Ssk>M*  
} @$] CC1Y  
template < typename T1, typename T2 > r}~|,O3bc'  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const d_w^u|(K  
  { `@#,5S$ E  
  return (T1 & )r1; q+)csgN  
} g)UYpi?p-}  
} ; 3X]\p}]z  
d`ESe'j:  
template <> 6j5?&)xJ  
class holder < 2 > g4=6\vg  
  { =[x @BzH  
public : ;&?l1Vu  
template < typename T > ^iz2 =}Q8  
  struct result_1 w/Ej>OS  
  { h& Q9  
  typedef T & result; !Q" 3B6 86  
} ; +t`QHvxv  
template < typename T1, typename T2 > W y%'<f  
  struct result_2 1 6G/'Hb  
  { 9<Kc9Z  
  typedef T2 & result; p&<X&D   
} ; v.pj PBU1  
template < typename T > }Pf7YuUZZ  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const #M5[TN!  
  { Tt*n.HA  
  return (T & )r; (U#9  
} =sa bJsgL  
template < typename T1, typename T2 > dt=5 Pnf[y  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const jm$v0=W9#  
  { +pMjm&CF  
  return (T2 & )r2; :.%Hu9=GL  
} &f$[>yg1-  
} ; Kk t9M\  
-f!oq7U  
+ziQ]r2g  
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> >。 {8a s _  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: i[x;k;m2q  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: ;.wWw" )  
~e@pL*s  
return l(i, j) = r(i, j); +w'{I`QIL0  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) jhmWwT/O8^  
*[?DnF+  
  return ( int & )i; n^m6m%J)  
  return ( int & )j; M.QXwIT  
最后执行i = j; _O*"_^6  
可见,参数被正确的选择了。 @vcvte  
Mk"V%)1k  
2~BId&]  
3cztMi  
q<` g  
八. 中期总结 d,0Yi u.p  
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: r\sQ8/  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 k2S6 SB  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 MX.=k>  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor !Qd4Y=  
lY_&P.B  
ZZXQCP6]  
<O#/-r>2  
1]l m0bfs  
5lMm8<v  
九. 简化 2rK<UPIq  
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。 SKf[&eP,G  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 _Xn[G>1  
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: (!0=~x|Z[  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 5$ra4+k0  
  +-*/&|^等 e2 ?7>?  
2. 返回引用。 !SFF 79$c  
  =,各种复合赋值等 R;*3";+v|:  
3. 返回固定类型。 8>sToNRNe  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) oU.LYz_  
4. 原样返回。 Kpo{:a  
  operator, =os%22*  
5. 返回解引用的类型。 UEvRK?mm=  
  operator*(单目) 9V%s1@K  
6. 返回地址。 T"2D<7frbo  
  operator&(单目) ;&Oma`Ec  
7. 下表访问返回类型。 9rn[46s`  
  operator[] >|[74#}7  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 MOIH%lpe  
  operator<<和operator>> `<C/-Au  
B0^0d*8t|@  
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。 aiKZ$KLC  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: |W/_S^C  
Rj|8l K;,  
template < typename Left > ;J[1S  
struct value_return 4oF8F)ASj  
  { 3PEv.hGx  
template < typename T > ZMHb  
  struct result_1 :(|;J<R%_  
  { Ba\l`$%X  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; _:,:U[@Vz  
} ; l(T CF  
)bqfj>%#c  
template < typename T1, typename T2 > /Wh} ;YTv^  
  struct result_2 }D7q)_g=  
  { L{)e1p]q  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; !6pOY*> j  
} ; FX FTf2*T  
} ; 8- ?.Q"D7%  
N%A[}Y0;MW  
\V|\u=@H  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait _d'x6$Jg  
24)3^1P\V  
下面我们来剥离functor中的operator() 7J]tc1-re  
首先operator里面的代码全是下面的形式: Yd4J:  
_M/ckv1q@  
return l(t) op r(t) _U.D*f<3)  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) XF{ g~M  
return op l(t) Xz'pZ*Hr$v  
return op l(t1, t2) ?Mg&e/^  
return l(t) op () Z!u%j  
return l(t1, t2) op `5:Wv b>|  
return l(t)[r(t)] cp0@wC#d  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] 8Vkw vc  
gsn3]^X  
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: O;9'0-F ?  
单目: return f(l(t), r(t)); -;TqdL@  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); ?*~W  
双目: return f(l(t)); bUf2uWy7  
return f(l(t1, t2)); [<Wo7G1s  
下面就是f的实现,以operator/为例 lCDu,r;\  
 eU"!X9  
struct meta_divide  $&96qsr  
  { 0sv#* &0=  
template < typename T1, typename T2 > ;^}gC}tq  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) FY [WdZDZ  
  { uoYG@L2  
  return t1 / t2; Cg/L/0Ak  
} /2K4ka<?7  
} ; =h?WT*  
y]B?{m``6  
这个工作可以让宏来做: 7u!i)<pn  
i2SR.{&  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ ,F7W_f# @3  
template < typename T1, typename T2 > \ bb# F2r4  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; hHsCr@i  
以后可以直接用 0*MY4r|-  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) V]cD^Fqp  
来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数 bwG2=  
(ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。) ^[no Gjy  
84UH& b'n  
G};os+FxF  
下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体 2r2qZ#I}  
05mjV6j7m  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > %O`e!p  
class unary_op : public Rettype #Jv|zf5Z  
  { 6fhH)]0  
    Left l; 0Zp) DM  
public : Y]aVa2!Wb  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} MzRws f  
7t7"glP  
template < typename T > )UA};Fus  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const *p}b_A}D  
      { 3~~KtH=  
      return FuncType::execute(l(t)); @U CGsw  
    } gwDQ@  
*2ZX*w37  
    template < typename T1, typename T2 > /s"mqBXCG  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const &FF%VUfQJ  
      { 96UL](l(`  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); v1Tla]d  
    } )$XW~oA'  
} ; ^s/HbCA  
!%{/eQFT4  
B#Cb`b"  
同样还可以申明一个binary_op o(GXv3L  
p]/HZS.-b  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > 5qzFH,  
class binary_op : public Rettype .}n%gc~A  
  { W 86`R  
    Left l; Tf/jd 3>  
Right r; &<}vs`W  
public : F+mn d,3  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} hI.@!$~=  
"c8 -xG  
template < typename T > P` Hxj> {  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const sdF;H[  
      { T8( \:v  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); YqhZndktX  
    } ~u-DuOZ8  
I8;xuutc  
    template < typename T1, typename T2 > QOA7#H-m9  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 36mp+}R#  
      { We&~]-b AW  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); U~8;y'  
    } `yYoVu*  
} ; U.]5UP:a  
JDcc`&`M  
e 4-  
很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮 #9-qF9M  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 u~WBu|  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) 7e[3Pu_/X  
那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。 *->2$uWP  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! bBwQ1,c$  
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。。。 iV#sMJN9  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 %M8 m 8 )  
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) 0 @]gW  
下面是修改过的unary_op S B2R  
Fk(nf9M%  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > _L }k.  
class unary_op to-DXT.  
  { hKVj\88  
Left l; = F*SAz  
  4&b*|"Iw  
public : kr ,&aP<,  
rCt8Q&mzf  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} i\~@2  
NWnUXR  
template < typename T > ^3re*u4b=  
  struct result_1 M)sM G C  
  { $*N^ bj  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; *AK{GfP_  
} ; ]fxYS m  
!1G6ZC:z  
template < typename T1, typename T2 > L@9@3?  
  struct result_2 W:5uoO]=<  
  { UnTnc6Bo7W  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; @ sLb=vb  
} ; UAleGR`,  
&CP]+ at  
template < typename T1, typename T2 > N_jpCCG~  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const +H"[WZ5  
  { #aHPB#  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); EWz,K] _'  
} 1eod;^AP9  
XT2:XWI8  
template < typename T > Fpe>|"&  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ,xcm:; &  
  { KHnq%#  
  return OpClass::execute(lt(t)); tqo k.h  
} i|N%dl+T=  
iO$Z?Dyg9  
} ; M3m)uiz  
3m;*gOLk6  
?7;_3+T#  
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 .VD:FFkW  
好啦,现在才真正完美了。 9):h %o  
现在在picker里面就可以这么添加了: oU|yBs1  
MSQz,nn  
template < typename Right > YCBp ]xuE  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const A^L8"  
  { AFMIp^F  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); dd?ZQ:n  
} @wVq%GG}  
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。 P5?M"j0/^  
B}?$kp  
e-&0f);i  
|.]g&m)y^h  
G~. bi<(v  
十. bind i>elK<R4  
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。 PxAUsY  
先来分析一下一段例子 6gy;Xg  
ta;q{3fe  
GkU]>8E'"  
int foo( int x, int y) { return x - y;} :o37 V!  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 +cXdF  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 y [jck:  
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。 !3*:6  
我们来写个简单的。 }c]u'a!4  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: pnTuYT^%)  
对于函数对象类的版本: ?z{Z!Bt?=)  
e&k=fV  
template < typename Func > =6YffXa_s  
struct functor_trait w *Txc}  
  { _6Z}_SiOl  
typedef typename Func::result_type result_type; P#j>hS  
} ; o],z/MPL  
对于无参数函数的版本: c.?+rcnq  
>Hd Pcsl L  
template < typename Ret > sjW;Nsp  
struct functor_trait < Ret ( * )() > sUe<21:  
  { ]r&dWF  
typedef Ret result_type; paYvYK-K?  
} ; WHkrd8  
对于单参数函数的版本: w~a_FGYX  
iJaA&z5sr  
template < typename Ret, typename V1 > PSB@yV <  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > 7eU|iDYo  
  { nqv#?>Z^OT  
typedef Ret result_type; e0e3b]  
} ; CqAv^n7 }  
对于双参数函数的版本: O!3`^_.  
>|W\8dTQ  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > .ng:Z7  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > $`'%1;y@  
  { Ld4Jp`Zg  
typedef Ret result_type; b%_[\((  
} ; 7dh--.i  
等等。。。 hsJS(qEh.'  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy 8|2I/#F}]  
}uo.N  
template < typename Func > 4xsnN@b  
struct func_return r1]DkX <6  
  { j0(+Kq:J  
template < typename T > X"fSM #  
  struct result_1 K /A1g.$  
  { kf -/rC)>  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; U#gv ~)\k  
} ; D//uwom  
gZ 6Hj62D  
template < typename T1, typename T2 > ,!I'0x1OR  
  struct result_2 r>kDRIHB  
  { i-W!`1LH'  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; 6$'0^Ftm'  
} ; Qh{]gw-6  
} ; ".|?A9m_  
 XKEbK\  
hcrx(oJ5  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 w=}R'O;k  
PvkHlb^x%  
template < typename Func, typename aPicker > 4+2hj*I  
class binder_1 G ]JWd  
  { %:=Jr#a  
Func fn; S!{Kn ;@  
aPicker pk; tLc~]G*\`s  
public : jHx)q|2\  
?S0gazZm  
template < typename T > y^tp^  
  struct result_1 5#}wI~U;  
  { _ ATIV  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; \!Fx,#r$7-  
} ; u EE#A0  
yq,% ey8  
template < typename T1, typename T2 > )u}MyFl.  
  struct result_2 !vwx0  
  { f%ynod8  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; <f/wWu}  
} ; n%%u0a %  
YA'_Ba(v)  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} {z0PB] U  
W:XN!  
template < typename T > ?D]qw4J  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const @uzzyp r>  
  { {S=gXIh(y  
  return fn(pk(t)); 3!<} -sW4  
} t1%<l  
template < typename T1, typename T2 > u4,b%h.  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const z;KUIWg  
  { 5^GFN*poig  
  return fn(pk(t1, t2)); OK1f Y`$z  
} F)Qj<6  
} ; u*C"d1v=  
l0g`;BI_  
*d/,Y-tl  
一目了然不是么? 'h~I#S4!  
最后实现bind u9~RD  
R$xkcg2(  
$v*0 \O  
template < typename Func, typename aPicker > 4}t&AW4  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) Z d]2>h  
  { |0A:0'uA!  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); kFi^P~3D[  
} twA2U7F  
9b}AZ]$  
2个以上参数的bind可以同理实现。 ^FZ7)T  
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。 va_TC!{;  
I-`qo7dQ_S  
十一. phoenix W=)wiRQm  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: eODprFkt}  
^68BxYUoD\  
for_each(v.begin(), v.end(), fX 41o#  
( xFcRp2W9R  
do_ eS{ xma  
[ GOeYw[Vh  
  cout << _1 <<   " , " U~Ai'1?xz  
] ^"?b!=n!  
.while_( -- _1), }{(|^s=  
cout << var( " \n " ) ie+746tFW  
) #:?MtVC  
); $3C$])k  
te b~KM  
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: ~jqh&u$(  
首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor =*u:@T=d5  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 Gr a(DGX  
那么我们就照着这个思路来实现吧: VSI.c`=,  
yt-F2Z&  
wc ! v /A  
template < typename Cond, typename Actor > ErDt~FH  
class do_while )5M9Ro7  
  { /`Wd+  
Cond cd; 9ywPWT[^  
Actor act; .+"SDt oX  
public : T'TxC)  
template < typename T > s`$px2Gw  
  struct result_1 vs )1Rm  
  { tt7l%olw  
  typedef int result_type; 4gNF;  
} ; Cq0S8Or0  
H@8g 9;+  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} UkY `&&ic  
(n~ e2tZ/  
template < typename T > 7 i |_PP_  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ;7]Q'N  
  { u/h!i@_w[  
  do jKcnZu  
    { VK)K#!O8  
  act(t); 5_mb+A n,  
  } 1Jx|0YmO  
  while (cd(t)); Kb#}f/  
  return   0 ; o5N];Nj  
} 8;YN`S!o  
} ; vkXdKL(q  
>Tm|}\qEb  
f'\NGL  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). 82X}@5o2  
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。 Q.Kr;64G  
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。 S>]Jc$  
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。 oR=^NEJv  
下面就是产生这个functor的类: Q1Jkt  
<Dr*^GX>?  
,cvLvN8  
template < typename Actor > gJy Ft8Z<  
class do_while_actor QPH2TXw  
  { M-2:$;D  
Actor act; 042sjt  
public : =9 TAs? =  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} *yv@-lP5s  
]x hmM1$  
template < typename Cond > R; X8%'   
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; NAj1ORy4pX  
} ; s68EzFS  
.~4>5W"u  
%^l77 :O  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 m4@y58n=  
最后,是那个do_ d8b'Gjwtw  
R0y@#}JH  
Hy<4q^3$G  
class do_while_invoker ><X!~by  
  { TA}z3!-y*  
public : Qhnz7/a9  
template < typename Actor > A}#@(ma7  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const bl>MD8bzLE  
  { Qr;es,f  
  return do_while_actor < Actor > (act); "Yn <]Pa_  
} 62}bs/%  
} do_; #N|)hBz9-  
JlF0L%Rc  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? %<e\s6|P:  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 HRx%m1H  
最后来说说怎么处理break和continue !}()mrIlP  
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。 Z;@F.r  
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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