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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda j sD]v)LB  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 w?zy/+N~  
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, 4x<H=CJC  
teI?.M9r  
+V(^ "Z~  
vS"h`pL  
  class filler X-X`Z`o  
  { *p=enflU  
public : M7T*J>i  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} }]#z0'Aqsu  
} ; k<P`  
*~YdL7f)J  
/CH]'u^j  
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: 6"+9$nFyW  
?A3u2-  
$P#x>#+[A  
IN@o9pUjV  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); h-|IZ}F7  
v%c/eAF  
.vctuy&  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 G'u[0>  
U?d  I  
_VRxI4q  
P(FlU]q  
二. 战前分析 5|~nX8>  
首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。 |x.^rx`  
开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码 AE+BrN +"2  
ul~6zBKO   
=|``d-  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); V ?'p E  
  /* --------------------------------------------- */ M>|ZBEK  
vector < int *> vp( 10 ); n$XEazUb0N  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); :4-,Ru1C"  
/* --------------------------------------------- */ S-}c_zbl;  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); ,*dLE   
/* --------------------------------------------- */ 1pg#@h[|t  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); =PQ4S2Q  
  /* --------------------------------------------- */ 3[y$$qXI  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); _WvVF*Q"k  
/* --------------------------------------------- */ J}[[tl  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); maDWV&Db  
*r[V[9+y-D  
kX+9U"` C  
:*&c'  
看了之后,我们可以思考一些问题: `"[qb ?z  
1._1, _2是什么? `A%WCd60Tc  
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。 tc/  
2._1 = 1是在做什么? Ynvf;qs  
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。 [*5]NNB  
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。 ?}v/)hjp=?  
99`w'Nlk  
{d*OJ/4  
三. 动工 _Y ;tD  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: DO *  
+v 3: \#  
Su7N?X!  
LEeA ,Y  
template < typename T > = c Z24I  
class assignment d5>&, {o7N  
  { 1KrJS(.  
T value; 8#lq:  
public : hrq% {!Z  
assignment( const T & v) : value(v) {} m7y[Y  
template < typename T2 > ;5L^)Nyd  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } GC7WRA  
} ; qzJ<9H  
ZLxa|R7  
.MG83Si  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 KUYwc@si\  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment =f y|Dm74  
` 6*]cn#(  
lH`TF_  
h2T\%V_j  
  class holder _J!&R:]$  
  { 2aCf?l(  
public : jk&xzJH.  
template < typename T > tm5)x^7  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const `*B0n>ol,  
  { d1\nMm}v  
  return assignment < T > (t); " (O3B  
} )dX(0E4Td/  
} ; #+l`tj4b/  
ZSK_Lux>  
c'tQA  
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: {R-o8N  
jzJTV4&zjs  
  static holder _1; m N}szW,  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 {eI'0==  
18sc|t  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); 5]LWWjT  
而不用手动写一个函数对象。 QK+,63@D\=  
I/tMFg  
ap )B%9  
Uzzm2OS`  
四. 问题分析 D0xQXC3$`  
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。 qjhV/fsfb  
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。 F/BR#J1  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 {CI4AT!?W  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 $'3xl2T  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 GW;%~qH[,  
lTqlQ<`V  
五. 问题1:一致性 DbH;DcV7  
首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?| eIalcBY  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 /Yp#`}Ii  
uO LShNo  
struct holder <C&|8@A0  
  { O7VEyQqf5  
  // =n"kgn  
  template < typename T > |EX=Rj*  
T &   operator ()( const T & r) const }q@#M8b  
  { .7^(~&5N  
  return (T & )r; ]<f(@]R/d  
} /m"/#; ^l  
} ; <A)M^,#o  
*PnO$q@`  
这样的话assignment也必须相应改动: 8]&:'  
T8z?_ *k  
template < typename Left, typename Right > y0mNDze  
class assignment RSym9t90t  
  { UTyV6~  
Left l; !Yb !Au[  
Right r; 8i`>],,ch  
public : $N)G:=M!s  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} zVw5(Tc  
template < typename T2 > kaekH*m~  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } *C5`LgeX  
} ; IB[$~sGe  
5F~l;zT  
同时,holder的operator=也需要改动: \6SjJ]o>  
)Q =>7%ZA  
template < typename T > Yu3S3aRE  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const 4G(7V:  
  {  rvd $4l^  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); WqNXE)'  
} %/ y=_G  
WsV"`ij#  
好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。 tn' Jkwp  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 70c]|5  
lJu^Bcrv  
return l(rhs) = r; ( 4L/I  
在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。 Y\-xX:n.\  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: UrvUt$WO  
pVy=rS-  
template < typename Tp > 0wv#AT  
class constant_t TSP%5v;Dh  
  { 0Xh_.PF  
  const Tp t; Xh;.T=/E|  
public : VjM3M<!g>M  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} hHE~/U  
template < typename T > h.>SVQzU  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const ,\\ba_*z  
  { ~Xxmj!nOf  
  return t; ( *+'k1Ea  
} 2P"9m  
} ; MMFwT(l<1  
N2}SR|.  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 H/O.h@E4X  
下面就可以修改holder的operator=了 C!5A,|DX  
8~o']B;lJ  
template < typename T > 7a'yO+7-)  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const `sYFQ+D#O  
  { M@A3+ v%K  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); F$?Ab\#B  
} ;yt6Yp.6e  
w'H'o!*/  
同时也要修改assignment的operator() l:V R8g[  
0!|d .jZI  
template < typename T2 > 0 jth}\9  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } /]TNEU,K  
现在代码看起来就很一致了。 Sr aZxuPg>  
qLDj\%~(  
六. 问题2:链式操作 +{I_%SsG  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 `uMEK>b  
其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。 k <oB9J  
事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。 |NfFe*q0;8  
比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。 9b+jT{Tg  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct 4!Js="  
u-TT;k'  
template < typename T > JnBUW"  
struct result_1 SN{+ Pk  
  { &$~fz":1!  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; C 5.3[  
} ; LlQsc{ Ddf  
6L<:>55  
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: 3^o(\=-JX  
xPm. TPj  
template < typename T > =:WZV8@%  
struct   ref !,Uo{@E)Y  
  { M5`v^>  
typedef T & reference; +FT c/r  
} ; "Lbsq\W>  
template < typename T > AFz:%m  
struct   ref < T &> s:U:Dv  
  { _ >OP  
typedef T & reference; ANhtz1Fl  
} ; XQ]K,# i  
Yr9'2.%Q  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: d/7fJ8y8  
MgJ6{xzz  
template < typename T > 7=l~fKu  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const aDbqh~7  
  { S>yiD`v  
  return l(t) = r(t); 3B&A)&pEO  
} Xul`>8y|  
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。 x%B_v^^^  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 ?Z#N9Z~\  
T`bYidA  
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.9a  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: Z,).)y#B  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 /s\ m V  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 }T?X6LA$I8  
最后的布局是: }Ce9R2  
                Add hw DxGiU  
              /   \ .a*?Pal@@  
            Divide   5 hLO)-ueb  
            /   \ yE$PLM  
          _1     3 %6m/ve  
似乎一切都解决了?不。 uwNJM  
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。 ,-c,3/tyA  
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。 66v,/#K  
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: 7d:]o>  
ZoG@"vr2  
template < typename Right > #I/P9)4  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const Qd} n4KF\  
Right & rt) const 6>vR5pn  
  { FOTe, F.8  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);  >G]JwO  
} Ebnb-Lze,  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 7H6Ts8^S  
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。 UUt"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。 yZleots1  
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。 dfDjOZSL  
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。 I5Vn#_q+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? `0d 0T~  
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: 02J/=AC5  
t;8)M $ p  
template < class Action > ;wv[';J  
class picker : public Action )@g[aRFa  
  { 1W USp;JMl  
public : @.t +  
picker( const Action & act) : Action(act) {} 'oa.-g5  
  // all the operator overloaded o=m5AUe?J  
} ; "Lp.*o  
W5R/Ub@g  
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。 ng1E'c]0@  
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: k<9,Ypa  
"-4|HA  
template < typename Right > tr0b#4  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const H,7='n7"  
  { %BI8m|6  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); P3oYk_oW  
} Xb _ V\b0  
S:xXD^n#H  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > L!Jx`zM^  
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。 jD S?p)&  
2q?/aw ;Z  
template < typename T >   struct picker_maker [OC( ~b  
  { vt EfH  
typedef picker < constant_t < T >   > result; CmU@8-1  
} ; 529; _|  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > K; #FU  
  { m<gdyY   
typedef picker < T > result; }+,Q&]>~  
} ; 1iT_mtXK$  
j*%#~UFw  
下面总的结构就有了: R`j"iC2  
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。 E>fY,*0  
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。 nW=6nCyvo  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 x;mw?B[  
至此链式操作完美实现。 xdSMYH{2A  
z g7Q`  
RoqkT|#$  
七. 问题3 a*M|_&MH*  
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。 !yNU-/K  
(hc!!:N~q  
template < typename T1, typename T2 > N_%@_$3G]  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const '(]Wtx%9"  
  { Wv4$Lgr  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); NEBhVh  
} Qf:e;1F!  
 ][ $UN  
很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2: S>lP?2J  
*l7 `C)  
template < typename T1, typename T2 > <&eJIz=  
struct result_2 `,O7S9]R+  
  { @&*TGU  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; %Wtf24'o;v  
} ; =ejcP&-V/  
F8%^Ed~@  
显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢? xF_u:}7`  
这个差事就留给了holder自己。 6~dAK3v5  
    O"\4[HE^  
|!oC7!+0^  
template < int Order > a~KtH;7<  
class holder; IADSWzQ@  
template <> B>u`%Ry&  
class holder < 1 > 8@3=SO  
  { > ?+Rtg|${  
public : !.h{/37]  
template < typename T > ruaZ(R[  
  struct result_1 b:(+d"S  
  { H{cOkuy  
  typedef T & result; FK BRJ5O  
} ; p\zqZ=s  
template < typename T1, typename T2 > 9/"&6,  
  struct result_2 +Xg:*b9So  
  { c!@|y E,  
  typedef T1 & result; x8lBpr  
} ; ~&:-c v  
template < typename T > ?y|&Mz'XJ(  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const Zbo4{.#  
  { ZK4V-?/[6  
  return (T & )r; 7(/yyZQnZ  
} aZf/WiR2  
template < typename T1, typename T2 > (j>`+F5f  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const ET[5`z  
  { SU%O\ 4Ty  
  return (T1 & )r1; .{gDw  
} jdG'sITv  
} ; J{/hc} $  
\Fjasz5E'  
template <> GW {tZaB  
class holder < 2 > CC^D4]ug  
  { _JC*4  
public : J>X@g;  
template < typename T > 0LW3VfvToN  
  struct result_1 u?>},M/  
  { s:{[Y7\?  
  typedef T & result; xWLZlUHEu  
} ;  W2` 3 p  
template < typename T1, typename T2 > B1X&O d  
  struct result_2 %)i&|AV"  
  { m03dL^(   
  typedef T2 & result; aPJTH0u  
} ; t %u0=V  
template < typename T > L#`X ]E  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const J@_M%eN  
  { Qi\]='C  
  return (T & )r; g_4%M0&AX  
} x)80:A}  
template < typename T1, typename T2 > .i\ FK@2  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const ;)ay uS sQ  
  { H[w';u[%  
  return (T2 & )r2; dpz@T>MS=  
} ?z&n I#  
} ; shB3[W{}!)  
jl59;.P  
S^R dj ]  
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> >。 @ws&W=NQ  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: T6y~iNd<  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: kRggVRM  
Ft;x@!h%  
return l(i, j) = r(i, j); t<Sa ;[+  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) 0SD'&   
U/FysN_N!  
  return ( int & )i; 54{E&QvL8o  
  return ( int & )j; UR'v;V&Cb\  
最后执行i = j; koB'Zp/FaY  
可见,参数被正确的选择了。 9T;>gm  
dLqBu~*  
t=lDN'\P  
w[a(I} x  
5_A*I C]  
八. 中期总结 N/>:})dav  
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: ~ !ei]UP  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 1.%|Er 4  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 jNbVp{%/S}  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor h5P ]`r  
vo E t\H  
yIiVhI?X  
= 1veO0  
RaLV@>jPm  
=~s+<9c]  
九. 简化 _an 0G?7  
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。 q4X( _t  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 BN&)5M?Xt6  
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: nh7_ jEX  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 -[N9"Z,  
  +-*/&|^等 U8aVI  
2. 返回引用。 /IcGJ&;  
  =,各种复合赋值等 Q~.t8g/  
3. 返回固定类型。 ~(*tcs]hY  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) +DQUL|\  
4. 原样返回。 8@ f!,!Wn  
  operator, \v+>qY<q  
5. 返回解引用的类型。 T!?tyW  
  operator*(单目) XR VZU~ZV  
6. 返回地址。 ?(zCv9Pg  
  operator&(单目) z 3[J sE%  
7. 下表访问返回类型。 1tO96t^d%  
  operator[] v? 8i;[  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 P cbhylKd  
  operator<<和operator>> +*W lj8  
jD<xpD  
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。 6 o   
例如针对第一条,我们实现一个policy类: W.s8!KH:  
F6J]T6 Y  
template < typename Left > nN.Gn+Cl  
struct value_return l(x0d  
  { Zs|Ga,T  
template < typename T > g/l:q&Q<  
  struct result_1 XXm7rn  
  { " ;Cf@}i>  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; Fa`%MR1  
} ; Tei2[siA5  
 7L:Eg  
template < typename T1, typename T2 > ,_$J-F?  
  struct result_2 ]}Ys4(}  
  { 7V@r^/`8N  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; &tbAXU5$  
} ; #oiU|>3Y  
} ; W=g'Xu!|!2  
9: g]DIL  
M^OYQf  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait ^6{op3R_  
<!G\%C  
下面我们来剥离functor中的operator() gP|-A`y  
首先operator里面的代码全是下面的形式: ,gpEXU p\  
;`xCfOY(  
return l(t) op r(t) RIUJX{?  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) NKEmY-f;  
return op l(t) wWx{#!W  
return op l(t1, t2) I%:?f{\  
return l(t) op G*_]Lz(N  
return l(t1, t2) op FS)# v  
return l(t)[r(t)] > jiez,  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] r"K!]Vw  
O..{wdZy  
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: ^AI02`c.  
单目: return f(l(t), r(t)); 2::YR?  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); +qpG$#J0  
双目: return f(l(t)); J9;fqQCt  
return f(l(t1, t2)); LRWM}'.s  
下面就是f的实现,以operator/为例  /s^42  
&:ZR% f  
struct meta_divide YH+(N  
  { Uu*iL< `  
template < typename T1, typename T2 > &Qv HjjQ?u  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) (#6Fg|f4Y  
  { _U LzA  
  return t1 / t2; ?vbAaRg50s  
} PP\ bDEPy  
} ; Nw9:Gi  
#X1a v  
这个工作可以让宏来做: 7. $wK.  
>}+R+''nR  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ :81d~f7  
template < typename T1, typename T2 > \ a {x3FQ  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; ?zC{T*a  
以后可以直接用 a-S tOO5s  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) nC[aEZ7  
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 /9gn)q2f(  
(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。。。) 8PVjNS/  
\}4*}Lr  
\`z%5/@f;  
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 9MO=f^f-  
S,5>/'fy0  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > .9Cy<z  
class unary_op : public Rettype ?[.8A/:5  
  { Y+),c14#  
    Left l; nql9SQ'\\  
public : oR~d<^z(  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} K/Pw;{}  
\6MM7x(U3  
template < typename T > 4sO Rp^t'Q  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const rp"5176  
      { Id`V`|q  
      return FuncType::execute(l(t)); Nr]Fh  
    } Sx J0Y8#z  
HnjA78%i  
    template < typename T1, typename T2 > \1<|X].jNY  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const !"yr;t>|Zb  
      { 7T6Zlp  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); 5y g`TW  
    } $v#`2S(7  
} ; &L+.5i  
G!B:>P|\l  
m44a HBwId  
同样还可以申明一个binary_op ^$% Sg//  
(y6}xOa(  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > ^ Lc\{,m  
class binary_op : public Rettype _[E+D0A  
  { 1|w@f&W"  
    Left l; k]$oir  
Right r; P%Vq#5  
public : =+mb@#="m  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} uJH[C>  
\X\f ~CB  
template < typename T > w1-P6cf  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const K,! V _  
      { Z- a  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); Dj c-f  
    } vK+reXE  
d8agM/F*/  
    template < typename T1, typename T2 > 6| B9kh}  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 1,) yEeHjU  
      { Ng !d6]  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); @q>Hl`a  
    } Mh~}RA"H  
} ; F xm:m  
?$)5NQB%  
RzL(Gnb  
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 #z%D d{E  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 =+wd"Bu  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) !dGu0wE  
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。 i@5Fne  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! ihwJBN>(  
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。。。 of_y<dd[G  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 ej}S{/<*n  
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) 2yg6hR  
下面是修改过的unary_op j:'g*IxM_  
M+VWAh#uD  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > [yk-<}#B  
class unary_op F{a;=h#@Q  
  { t>?tWSNf  
Left l; *n EkbI/  
  x,U_x  
public : P$k*!j_W  
51y"#\7  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} <nqv)g"u0  
mrnPZf i  
template < typename T > 1F5KDWtE  
  struct result_1 [H <TcT8  
  { /QyKXg6)l  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; b=/'c Q  
} ; EI 35&7(  
Ws`ndR  
template < typename T1, typename T2 > b\`S[  
  struct result_2 `a MU2  
  { Z#H<+S(  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;  =s4(Y  
} ; ;T WLo_  
3rKJ<(-2/  
template < typename T1, typename T2 > ]'(D*4  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const n:`f.jG |  
  { [ C0v -  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); 7LVG0A2>7  
} \z0HHCn'"  
9K`_P] l2z  
template < typename T > 0Z6geBMc  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const I@9'd$YY  
  { `2@.%s1o=  
  return OpClass::execute(lt(t)); R'tKJ_VI  
} r niM[7K  
[DM0'4  
} ; ^ U mYW  
z.SC^/\o|  
K$M+"#./  
该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug mvZ#FF1,J  
好啦,现在才真正完美了。 s< FBr,  
现在在picker里面就可以这么添加了: l^Rb%?4Z  
}Rw,4  
template < typename Right > kzRJzJquP  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const I8 :e `L  
  { s4"Os gP+  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); -<6?ISF2  
} v wEbGx  
有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。 nlNk  
qt~=47<d  
~.%HZzR6&  
<ErX<(0`ig  
)|lxzlk  
十. bind pqfX}x  
既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。 R^*baiXVI  
先来分析一下一段例子 }LT&BNZj  
dg24h7|]  
>SK:b/i  
int foo( int x, int y) { return x - y;} (6S'wb  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 +1y$#~dl  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 ]A3  
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。 t+8e?="  
我们来写个简单的。 zOs}v{8"  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: PVo7Sy!'H  
对于函数对象类的版本: 9aJIq{`E  
VIT|#  
template < typename Func > y'K2#Y~1e  
struct functor_trait Z]]Ur  
  { !,m  
typedef typename Func::result_type result_type; gQ>kDl^$Ls  
} ; HYfGu1j?X  
对于无参数函数的版本: cgMF?;V  
sF{aG6u   
template < typename Ret > X@\W* nq  
struct functor_trait < Ret ( * )() > DpT9"?g7  
  { C_Ewu*T7  
typedef Ret result_type; 'k X8}bx  
} ; H&)}Z6C"  
对于单参数函数的版本: +P2oQ_Fk`9  
!5o j~H  
template < typename Ret, typename V1 > \_ 3>v5k|  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > IW0S*mO$  
  { i7Up AHd/  
typedef Ret result_type; }uZs)UQ|$  
} ; y QW7ng7D0  
对于双参数函数的版本: S<"Fp1#"l  
f82%nT  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > [k6I#v<&  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > SeD}H=,@  
  { -&5YRfr!  
typedef Ret result_type; C!VhVOy>d  
} ; Y_JQPup  
等等。。。 $^ws#}j  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy G#n 4g :K  
0X=F(,>9  
template < typename Func > <&3P\aM>  
struct func_return 4 o*i(W  
  { U)/.wa>  
template < typename T > <.6rl  
  struct result_1 JLoF!MK}  
  { %f;dn<m=c  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; E~%n-A  
} ; h1w({<q*ov  
l6/VJ~(}'  
template < typename T1, typename T2 > /4&gA5BS]  
  struct result_2 1!<t8,W4  
  { bv[#|^/  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; ZZY#.  
} ; e&}W#  
} ; uuC ["Z  
Jka>Er  
{zwH3)|Hn  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 ngo> ^9/8  
n)e2?  
template < typename Func, typename aPicker > LhJUoX  
class binder_1 vI{aF- #  
  { (pxH<k=Ah  
Func fn; .kT]^rv ;  
aPicker pk; yLnQ9BXB&  
public : t6DSZ^Zq  
+>Wo:kp3  
template < typename T > q+?<cjVg  
  struct result_1 VdlT+'HF  
  { eZ$7VWG#  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; &93{>caf+  
} ; o,6t: ?Z  
0k]ApW  
template < typename T1, typename T2 > ,;$OaJFT  
  struct result_2 p F-Lz<V  
  { 1q6)R/P  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; vK',!1]y  
} ; H;/do-W[  
o(*\MT t?  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} `6Bx8CZ'I  
x4MmBVqp  
template < typename T > \SWTP1  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const a:BW*Hy{\  
  { )1s5vNVa  
  return fn(pk(t)); ^A$=6=CX  
} DrJ?bG;[  
template < typename T1, typename T2 > d:%b  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const K./qu^+k  
  {  %?ElC  
  return fn(pk(t1, t2)); \|HEe{nA  
} *~#I5s\s!  
} ; ]auvtm- [  
b] 5weS-<  
R#T-o,m  
一目了然不是么? Ykxk`SJ  
最后实现bind 6'^_*n  
9@ k8$@  
&dyQ6i$],  
template < typename Func, typename aPicker > vqm|D&HU  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) vpQ&vJfR  
  { /ZvP.VW&  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); scg&"s  
} 6TP /0o)  
O$*lPA[  
2个以上参数的bind可以同理实现。 6{h\CU}"  
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。 GG%b"d-  
"#1\uoH  
十一. phoenix e?>  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: vV,TT%J8D  
y]db]pP5  
for_each(v.begin(), v.end(), F Z"n6hWA  
( rzf Lp  
do_ ~; 9HGtg  
[ j4$nr=d.6  
  cout << _1 <<   " , " `Fd \dn  
] gRLt0&Q~  
.while_( -- _1), aI=p_+.h  
cout << var( " \n " ) 'S`l[L:.8  
) aU!}j'5Q  
); ^ZwZze:2  
I\l&'Q^0@  
是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧: V*vQNPe y  
首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor -SsgW  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 5X{|*?>T  
那么我们就照着这个思路来实现吧: *u},(4Qf  
m<CrkKfpG  
f:>y'#P  
template < typename Cond, typename Actor > 69c4bT:b"  
class do_while hb`9Vn\-E  
  { \|PiQy*_?  
Cond cd; Z@bgJL8 3  
Actor act; V(';2[)  
public : dbf<k%i6  
template < typename T > ]s\r3I]  
  struct result_1 ha :l-<a  
  { =pL$*`]?  
  typedef int result_type; jSI1tW8  
} ; cMT7Bd  
zL"e.  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} m?e/MQr  
~74Sq'j9Wt  
template < typename T > 25X|N=}   
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 7-744wV}Z  
  { (\6E.Z#  
  do WtOjPW  
    { g}_2T\$k  
  act(t); %1?t)Bg  
  } Z(MZbzY7Hq  
  while (cd(t)); lp`j3)  
  return   0 ; ;4 ;gaf  
} ?8~l+m6s$  
} ; 9UM)"I&k  
6 H|SiO9  
v "l).G?  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). u?,>yf.;s  
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。 X!KX4H  
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。 a\P:jgF  
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。 +XWTu!  
下面就是产生这个functor的类: ?_eLrz4>L^  
@)pC3Vi^  
9qap#A  
template < typename Actor > fFJ7Y+^  
class do_while_actor ?!RbS#QV}  
  { f^pBXz9&=  
Actor act; um9&f~M  
public : ]it. R-  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} Cy-p1s  
ZF>:m>  
template < typename Cond > -d ,D!  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; [ja^Bhu  
} ; Oo|JIr7i  
*7AB0y0k  
Ii0\Skb  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 B^2r4 9vC  
最后,是那个do_ u62H+'k}F  
-Q? i16pM  
[n"eD4)K|  
class do_while_invoker Xt$qjtVM  
  { @X/ 1`Mp  
public : }3lG'Y#Kpy  
template < typename Actor > Uh/=HNR  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const 1>*oN  
  { N@thewt|  
  return do_while_actor < Actor > (act); ^Gk)aX  
} &eMd^l}:#  
} do_; tl dK@!E3  
,!Wo6{'  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? %{ BV+&  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 ? dJd7+A  
最后来说说怎么处理break和continue %bw+>:Tr  
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。 g4+K"Q /M  
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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