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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda !_+FuF"@  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 *eXs7"H  
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, fif'ptK  
]Rf$&7`g{  
F&p42!"  
Q& d;UVp  
  class filler 21<Sfsc$  
  { $[HCetaqV  
public : w$s6NBF7  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} gZ>&cju  
} ; n=DmdQ}  
#(}{*d R  
FDF DB  
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: x/]G"?Uix  
6E ^m*la%  
(oCpQDab@  
4+>~Ui_#  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); pIrL7Pb0  
Q+a&a]*KL^  
 7a_u=\,  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 SsMs#C8u%  
,,j >2Ts  
/w6'tut  
$&, KZ>  
二. 战前分析 <aF B&Fm  
首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。 , DuyPBAms  
开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码 W4qT]m  
EN ^L.q9#  
Z *tHZ7 b  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); ;O>zA]Z8r  
  /* --------------------------------------------- */ V@z/%=PJ  
vector < int *> vp( 10 ); 9. FXbNYg  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); Mf5*Wjz.Mc  
/* --------------------------------------------- */ 4Af7x6a;  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); 2sqH > fen  
/* --------------------------------------------- */ (G{:O   
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); ou)0tX3j  
  /* --------------------------------------------- */ "kc%d'c(  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); 0"\js:-$  
/* --------------------------------------------- */ ooa"Th<  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); {J)gS  
m(xyEU  
'T|QG@q  
u&`rK7 J  
看了之后,我们可以思考一些问题: F6DVq8f9  
1._1, _2是什么? d@ZXCiA},  
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。 H2g#'SK@  
2._1 = 1是在做什么? {P?p*2J'  
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。 6ypHH 2X  
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。 tG"EbWi  
Y2uy@j*N  
T.{]t6t$U  
三. 动工 9QF,ynE  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: s}gdi  
HN;f~EQT  
_w <6o<@  
N- <,wUxf  
template < typename T > 04X/(74  
class assignment ?56;<%0  
  { 5}9rpN{y  
T value; F&+_z&n)  
public : 9-=kVmT&g  
assignment( const T & v) : value(v) {} C91'dM  
template < typename T2 > +q432ZG  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } rUB67ok*  
} ; h5E<wyd96.  
YpSK |(  
y>J6)F =  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 Q^lgtb  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment WH+S d  
:G<~x8]k0  
m0Uk*~Gz  
tD,~i"0;  
  class holder G@dw5EfF9  
  { bwjLMWEVq  
public : <;Td8T;  
template < typename T > >hotkMX `3  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const OBM&N  
  { 2+\@0j[q  
  return assignment < T > (t); 0)|;uW  
} cn$0^7?  
} ; U4y ?z  
7I@@}A  
+227SPLd  
由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上: Eds{-x|10  
x@VZJrQQ  
  static holder _1; ueJ_F#y  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 n#5pd;!n  
w}(Ht_6q{  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); Z#_VxA>]v  
而不用手动写一个函数对象。 G9c2kX.Bf  
} qr ,  
p@=B\A]  
]K>x:vMKH  
四. 问题分析 YjeHNPf  
虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。 EDGAaN*Q  
1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。 S6|L !pO  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 9Or  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 ulY<4MN  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 7|7sA'1 cM  
_dw6 C2]P  
五. 问题1:一致性 :eTzjW=  
首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?| 7`t[|o  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 h<f]hJ`ep  
xcu:'7'K[  
struct holder 'uV;)~  
  { DWar3+u&0  
  // ! ^U!T\qDi  
  template < typename T > RVe UQ%  
T &   operator ()( const T & r) const ?Kf?Z`9 *Y  
  { JNgl  
  return (T & )r; P<gr=&  
} !T8h+3 I  
} ; D4CiB"g3*  
"': u#UdS  
这样的话assignment也必须相应改动: |R$/oq  
O'<cEv'B*  
template < typename Left, typename Right > LIDYKKDJ^  
class assignment ;b1*2-  
  { B[6y2+6$0  
Left l; Rd{#cW~  
Right r; /\1MG>#K  
public : _^pg!j[Fy}  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} h$y0>eMWs  
template < typename T2 > :raYt5n1,y  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } ~Uw<E:?v  
} ; 00)=3@D  
V:8ph`1  
同时,holder的operator=也需要改动: %o9;jX  
/iekww^54  
template < typename T > Q:~>$5Em5  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const hJ1:#%Qe.  
  { F)g.xQ  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); Ohmi(s   
} (qM(~4|`  
U[ $A=e?\Y  
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。 ;^j 2>Azn  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 m;"i4!  
4-:TQp(  
return l(rhs) = r; ` d[ja,  
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。 }6V` U9 ^g  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: 3bp'UEF^k  
z rV  
template < typename Tp > M4:}`p=  
class constant_t V=,VOw4  
  { u.s-/ g  
  const Tp t; $zvqjT:>  
public : <U ?_-0  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} ZiS<vWa3R  
template < typename T > H,!3s<1  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const ?!J{Mrdn  
  { DxLN{g]B  
  return t; pkR+H|  
} C r~!N|(  
} ; ,!RbFME&H  
Iq-+X3i  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 f;;(Q-.  
下面就可以修改holder的operator=了 3K57xJzK  
'y?(s+  
template < typename T > 'v"{frh   
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const G=lket6  
  { FM3DJ?\L-  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); 7EKQE>xj  
} ? }2]G'7?  
;*Cu >f7  
同时也要修改assignment的operator() 0{P Rv./`  
p/a)vN+*x'  
template < typename T2 > B>CG/]  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } <d\Lvo[  
现在代码看起来就很一致了。 9)a:8/Y  
/k(KA [bS  
六. 问题2:链式操作 "c6(=FFq  
现在让我们来看看如何处理链式操作。  OBY  
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。 Q( C\X  
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。 prC1<rm  
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。 }!-K)j.  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct C>vp oCA  
9*+%Qt,{B  
template < typename T > XD 8MF)$9  
struct result_1 tp,e:4\ 8Q  
  { od7 [h5r  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; |X6]#&g7  
} ; VHJ-v!  
3UIR^Rh+  
那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为: gt9{u"o  
luyU!  
template < typename T > 6Y|jK< n?H  
struct   ref 75t\= 6#  
  { M8 E8r  
typedef T & reference; ?2b*F Qe  
} ; HY,+;tf2r  
template < typename T > Z2]ySyt]  
struct   ref < T &> `2X#;{a:  
  { 1%YjY"j+  
typedef T & reference; 3@r_t|j  
} ; ]8|cV GMa  
eUyQSI4A  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: \k{UqU+s  
e>Vr#a4  
template < typename T > 2[W1EQI  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const 5y. n  
  { Ri@`sc{n  
  return l(t) = r(t); *;~*S4/P   
} / ;U  
可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。 B*+3A!{s  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 idLysxN  
QeYO)sc`  
有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么 HeagT(rN'  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: K; 7o+Xr  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 (LW4z8e#  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 0ivlKe%  
最后的布局是: Y!VYD_'P  
                Add ZI  q!ee  
              /   \ #OKzJ"g  
            Divide   5 I<q=lK  
            /   \ *RQkL'tRf  
          _1     3 "JLKO${ Y  
似乎一切都解决了?不。 .!ThqYo  
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。 tdTD!'  
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。 V[R33NYG  
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: YlW~  
oJ cR)H  
template < typename Right > KLI(Rve24  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const '2u(fLq3h  
Right & rt) const xS) njuq4  
  { sE4= 2p`x  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); ,O@x v  
} :/N/u5.]  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 '/^bO#G:  
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。 nR7 usL  
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。 i,Yq oe`  
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。  =#N;ZG  
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。 @(Mg>.P  
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? pu(a&0  
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: #On EQ:  
z z@;UbD"  
template < class Action > oT7=  
class picker : public Action ;\@co5.=  
  { m_Owe/BC#m  
public : M{U{iS  
picker( const Action & act) : Action(act) {}  rO]7 g  
  // all the operator overloaded ew(CfW2  
} ; tZS-e6*S  
\Kph?l9Ww  
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。 BlF]-dF\  
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: cqzd9L6=  
> uS?Nz5/  
template < typename Right > `T H0*:aI  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const d\Xi1&&  
  { $sDvE~f0n  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); N=J$+  
} U$[C>~r  
3[kY:5-  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > =VMV^[&>  
使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。 f\sxx!kt  
:3k&[W*  
template < typename T >   struct picker_maker =%, ;=4w  
  { (VYY-%N`  
typedef picker < constant_t < T >   > result; Z^i=51  
} ; >[ r TUn;  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > dmHpF\P5f  
  { tGGv 2TCEy  
typedef picker < T > result; uJz<:/rwZ-  
} ; O) ks  
[KA&KI^hF  
下面总的结构就有了: wB6 ILTu1  
functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。 5Xn+cw*  
picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。 'p=5hsG  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 "mbcZ5 _  
至此链式操作完美实现。 x{Y}1+Y4  
shbPy   
Nz`4q %+  
七. 问题3 S<"M5e  
如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。 *I;,|Jjk  
6Z~u2&  
template < typename T1, typename T2 > Txkmt$h  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ^,L vQW4  
  { 82% ~WQnS  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); P-9[,3Zd  
} 3$Ew55  
"(y",!U@  
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: -TKS`,#  
1JIL6w_  
template < typename T1, typename T2 > ("{JNA/  
struct result_2 <vx/pH)f  
  { ZV}"k_+-  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; ^6!C":f  
} ;  laX(?{_  
NG-Wn+W@b  
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? k9j_#\E[  
这个差事就留给了holder自己。 `}:q@: %  
    cstSLXD  
,1'9l)zP  
template < int Order > 5t]}(.0+  
class holder; +TW9BU'a^  
template <> ta]B9&c  
class holder < 1 > Ov1$7 r@  
  { /0Q=}:d  
public : y,&UST  
template < typename T > C3kxw1*   
  struct result_1 h^klP:Q  
  { a.+2h%b  
  typedef T & result; c|<*w[%C  
} ; O)nLV~X  
template < typename T1, typename T2 > Js7(TFQE  
  struct result_2 " , c1z\  
  { ji(W+tQ2Y'  
  typedef T1 & result; #:0dq D=  
} ; UW7*,Bq  
template < typename T > 5Hvg%g-c  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const 70NQ9*AAy  
  { ~[|&)}q  
  return (T & )r; y+f@8]  
} (lbF/F>v  
template < typename T1, typename T2 > c"BFkw  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const m(QGP\Ya  
  { su]CaHU  
  return (T1 & )r1; lqFDX d  
} ;cQhs7m(9  
} ; NpV# zzE  
(Fq|hgOA>M  
template <> s(*L V2fa  
class holder < 2 > :5!>h8p;  
  { Jlw<% }r  
public : 9{{QdN8  
template < typename T > 2N_8ahc  
  struct result_1 =}N&c4I[j  
  { G t 4| ]  
  typedef T & result; {~.~ b+v  
} ; "&jA CI  
template < typename T1, typename T2 > )%rGD =2~  
  struct result_2 *yJCnoF  
  { oTOr,Mn0\6  
  typedef T2 & result; R;,&s!\<  
} ; N6wea]  
template < typename T > cIqk=_]  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const aty"6~  
  { 0r?975@A  
  return (T & )r; i oX [g  
} n%; wQ^  
template < typename T1, typename T2 > 6<sd6SM  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const tins.D  
  { W- Q:G=S-  
  return (T2 & )r2; #m_3l s}W$  
} _t<&#D~  
} ; 06@^knm  
S9~X#tpKe  
:;[pl|}tM  
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> >。 _ndc^OG  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: y]|Hrx  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: r[xj,eIb  
\_?A8F  
return l(i, j) = r(i, j); `"CIy_m  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) )eFXjnHN  
#clOpyT*  
  return ( int & )i; Jt79M(Hp!  
  return ( int & )j; aRSGI ja<L  
最后执行i = j; Yud]s~N  
可见,参数被正确的选择了。 '6l4MR$j&m  
^z&eD,  
-2NXQ+m ;  
{)j~5m.,/o  
2xBIfmR^y  
八. 中期总结 "YU<CO;4VV  
目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事: yuyI)ebC  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 GE;S5 X]X  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 H#pl&/+  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor g)7~vm2/,  
nx #0*r}5  
NQQ+l0txI  
V +#Sb  
HUF],[N  
Tb~|p_;o  
九. 简化 (,Zy 2wr=  
很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。 y/}[S@4uB  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 W\mj?R   
首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种: N ]KS\  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 I'&#pOB  
  +-*/&|^等 7.7aHt0  
2. 返回引用。 ~>C@n'\lv  
  =,各种复合赋值等 hY$gzls4  
3. 返回固定类型。 WXJEAje  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) k'O^HMAn!  
4. 原样返回。 Ziclw)   
  operator, ;bz|)[4/  
5. 返回解引用的类型。 "Zk# bQ2j  
  operator*(单目) <sU?q<MC  
6. 返回地址。 WiDl[l"{9  
  operator&(单目) ?`9XFE~a!  
7. 下表访问返回类型。 Y"Y%JJ.J  
  operator[] W 7xh  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 zNAID-5K;  
  operator<<和operator>> h"~i&T h  
NifD pqjgt  
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。 jA<(#lm;  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: 3y&N}'R(F  
GnAG'.t-Z  
template < typename Left > rGa@!^hk  
struct value_return Ck`-<)uN  
  { E}^np[u7  
template < typename T > w;;yw3  
  struct result_1 <x&0a$I  
  { ie<zc+*rW  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; tX'`4!{@+  
} ; a1^CpeG~  
h%4aL38  
template < typename T1, typename T2 > \!O3]k,r  
  struct result_2 UA>3,|gV1  
  { ' 6^+|1  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; \"]KF8c^_  
} ; eBlWwUy*6f  
} ; UCu0Xqf  
l=|>9,La  
}%8 :8_Ke  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait %}.4c8  
Iax-~{B3AY  
下面我们来剥离functor中的operator() `'W/uCpl  
首先operator里面的代码全是下面的形式: &Hz{   
dh9Qo4-{  
return l(t) op r(t) VtP^fM^{  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) _v/w ,z  
return op l(t) ;$a+ >  
return op l(t1, t2) !sknO53`H`  
return l(t) op ^$FNu~|K  
return l(t1, t2) op H1bHQB  
return l(t)[r(t)] fnXYp !  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] <x!q! ;  
W D/\f$4  
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: 7pllzy  
单目: return f(l(t), r(t)); s=S9y7i(R  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); q?R^~r  
双目: return f(l(t)); ]|JQH  
return f(l(t1, t2)); z6IOVQ*r  
下面就是f的实现,以operator/为例 ddTsR  
V8w7U:K  
struct meta_divide 8+f{ /  
  { rt rPRR\:"  
template < typename T1, typename T2 > Sb4^* $uz  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) 0sMNp  
  { hD> ]\u  
  return t1 / t2; 0Cg}yyOz  
} h 8%(,$*  
} ; &9+]{jXF  
Z Zs@P#]  
这个工作可以让宏来做: hqXp>.W  
g 2LY~  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ 2Kkm-#p7  
template < typename T1, typename T2 > \ !Y8+ Z&^2  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; GyC/39<P  
以后可以直接用 F_U9;*f]  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) IZ/PZ"n_(  
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 Gye84C2E=  
(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。。。) Cy frnU8g  
58SqB  
t)kc`3i<A  
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 B_uhNLd  
0&~ JC>S  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > 6%a9%Is!O  
class unary_op : public Rettype -Qy@-s $  
  { A=Y A#0  
    Left l; ;tJ}*!z W  
public : 8|LU=p`y'  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} QO/nUl0E  
Iq0[Kd0.j  
template < typename T > A'tv[T d8,  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const I!?)}d  
      { q90 ~)n?  
      return FuncType::execute(l(t)); G$^u2wz.  
    } n2(`O^yd7C  
lt{D f~c  
    template < typename T1, typename T2 > en_W4\7^  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const &At9@  
      { "X(9.6$_  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); y$}o{VE{x  
    } |2Y/l~  
} ; E5$Fhc   
b$eN]L   
43}uW, P  
同样还可以申明一个binary_op ~} 02q5H  
!C&  ^%a  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > ` t>A~.f  
class binary_op : public Rettype HdR TdV  
  { >1qum'  
    Left l; 8DuD1hZq  
Right r; HEk{!Y  
public : M?d(-en  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} *`_ 2uBz  
vn+~P9SHQ  
template < typename T > aKFY&zN?  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const [k]3#<sS  
      { ?{;7\1 [4  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); 0<XxR6w  
    } 35H.ZXQp-  
6zp]SPY  
    template < typename T1, typename T2 > [#SiwhF|  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const >qU5(M_&L  
      { VBtdx`9  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); <c&Nm_)  
    } =p[a Cb i  
} ; ]-sgzM]q  
p4@0[z'  
_l+8[\v  
很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮 3ESrd"W=  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 d f j;e%H  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) P& h]uNu  
那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。 Db*&'32W  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! qi['~((  
如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。 wg4Ol*y'  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 MJA;P7g  
这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan) r3+   
下面是修改过的unary_op N<O<wtXIj  
X G E.*aI  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > T930tX6"h  
class unary_op K@vU_x0Sl  
  { t[/APm-k~>  
Left l; 0$_WIk  
  +q%b'!&Q  
public :  L+CPT  
/@1pm/>ZaN  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} ~|S}$|Mi50  
?1**@E0  
template < typename T > >=86*U~  
  struct result_1 M[C)b\  
  { `i!fg\qnK  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; S4pEBbV^n  
} ; ]!uId#OH  
aoBiN_  
template < typename T1, typename T2 > |-HNHUF  
  struct result_2 - LB}=  
  { W^pf 1I8[  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; [{: l?  
} ; 6m@B.+1  
QQt4pDir>  
template < typename T1, typename T2 > R\-]$\1D  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const j^/=.cD|  
  { TiR00#b  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); j9X|c7|  
} :x3xeVt Y  
<*9(m  
template < typename T > xUTTRJ(\  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const r[wjE`Z/T  
  { !JBj%|!  
  return OpClass::execute(lt(t)); Z@bSkO<Y  
} `lrNH]B  
cgO<%_l3`  
} ; @1i<=r  
FF;Fo}no-  
;/H/Gn+  
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 bz1AmNZG  
好啦,现在才真正完美了。 < FY%QB)h  
现在在picker里面就可以这么添加了: //RD$e?h~  
U\!9dhx  
template < typename Right > IyM:9=}5  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const Xkk 8#Y":  
  { 13*S<\  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); ~z,qr09  
} xo2j fz  
有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。 ou{V/?rb  
o' v!83$L  
d\zUtcJwC  
s< Fp17  
)1YX+',"  
十. bind GB;_!69I  
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。 5" (FilM  
先来分析一下一段例子 #N%j9  
g9=_^^Tg  
7- C])9  
int foo( int x, int y) { return x - y;} IkG;j+=  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 Cs\jPh;"  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 "d /uyS$6  
可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。 =LgMG^@mu  
我们来写个简单的。 4eF{Y^   
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: i29a1nD4Hm  
对于函数对象类的版本: }Oqt=Wm  
cmAdQ)(Kzd  
template < typename Func > YLS*uXB&.  
struct functor_trait gVy`||z  
  { zbGZ\pz  
typedef typename Func::result_type result_type; B@#vS=g  
} ; hztqZ:  
对于无参数函数的版本: E25w^x2  
Rg+# (y  
template < typename Ret > C\OZs%]At  
struct functor_trait < Ret ( * )() > Mz86bb^J  
  { \ H#"  
typedef Ret result_type; l2YA/9.  
} ; Do5.  
对于单参数函数的版本: ] W$V#  
c=QN!n:  
template < typename Ret, typename V1 > )]4=anJu@|  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > t;-F]  
  { nJ/}b/A{  
typedef Ret result_type; !H<%X~|,  
} ; &FJr?hY%  
对于双参数函数的版本: wh2E$b(-  
SqdI($F\:  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > bI_MF/r''  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > ?;.=o?e9  
  { _OS,zZ0  
typedef Ret result_type; ]ms+ Va_/  
} ; I_kA!^  
等等。。。 ^4'!B +}F  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy F?0Q AA  
DsD? &:  
template < typename Func > pYu6[  
struct func_return $<Y%4LI  
  { 0&b;!N!vJ  
template < typename T > U0srwt97S  
  struct result_1 X#K;(.},h  
  { ]*Q,~uV^|  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; #};Zgixo$  
} ; eT]*c?"  
K{V.N</  
template < typename T1, typename T2 > |JP'j1 Ka  
  struct result_2 N:S2X+}(  
  { -P&uY`  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; 5zkj ;?s  
} ; zjSl;ru  
} ; +c, ^KHW  
KrHKM3<  
8lS RK%  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 ;Ru[^p.{  
}gB^C3b6  
template < typename Func, typename aPicker > J#t8xL  
class binder_1 `PvS+>q  
  { V@TA~'$|  
Func fn; rmtCCPF?0  
aPicker pk; 5p5"3m;M7  
public : .tyV =B:h  
x K\i&A  
template < typename T > }9#GJ:x`  
  struct result_1 F:[[@~z  
  {  >;%QW  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; aGsO~ODc  
} ; p9mGiK4!  
P4c3kO0  
template < typename T1, typename T2 > [KbLEMrPba  
  struct result_2 !|]k2=+I  
  { {4f%UnSz(  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; ggYi7Wzsd  
} ; Zr A*MN  
-U?%A:,a|  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} `w8cV ?  
-f1}N|hy  
template < typename T > QtW e,+WWV  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const hN gT/y8  
  { C=U4z|Ym  
  return fn(pk(t)); ="%887e  
} X.,R%>O}`P  
template < typename T1, typename T2 > W[]|Uu/%  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const &TrL!9FtJ  
  { ,@ f|t&  
  return fn(pk(t1, t2)); W_Y56@7e  
} DRXUQH  
} ; 8oRq3"  
{)!ua7GF0H  
<mTo54g  
一目了然不是么? C#1'kQO  
最后实现bind xS+xUi  
TeR bW  
O*,O]Q  
template < typename Func, typename aPicker > :P+7ti@  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) p:{L fQ  
  { w T_l>u  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); `zl,|}u)  
} >qO l1]uF  
",,.xLI7  
2个以上参数的bind可以同理实现。 @ptrF pSL  
另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。 .Zs.O/  
1<lf o^B  
十一. phoenix !,5qAGi0  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: dXsL0r*c  
s- 0Xt<  
for_each(v.begin(), v.end(), s=E6HP@q  
( ^"vmIC.h  
do_ een62-`  
[ s*i,Ph  
  cout << _1 <<   " , " \Ov~ t  
] C$LRX7Z`o  
.while_( -- _1), wGIRRM !b  
cout << var( " \n " ) {`J!DFfur  
) ybv< 1  
); |gINB3L  
NxK.q)tj6  
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: 3!#FG0Z   
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 5N ;xo??  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 7M?Sndp$  
那么我们就照着这个思路来实现吧: Pmr'W\aIR  
O]F(vHK\   
P$^I\aGO  
template < typename Cond, typename Actor > j0 Os]a  
class do_while G'nSnw  
  { ,,)'YhG(  
Cond cd; `G*fx=N  
Actor act; PtL8Kd0`C  
public : @KZW*-"  
template < typename T > NPa4I7`A  
  struct result_1 'C:i5?zh(q  
  { 9~K+h/  
  typedef int result_type; rploQF~OFF  
} ; Gs04)KJm<  
k<N5*k8M  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} |B^Picu  
WBzPSnS2  
template < typename T > mOLz(0  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const < 5ULu(b&$  
  { "#f5jH  
  do ;MlPP)*k  
    { ~= otdJ  
  act(t); 0+e 0<'  
  } X2Q35.AB  
  while (cd(t)); u{l4O1k/c  
  return   0 ; v`6vc)>8  
} Rdj^k^V+a1  
} ; ,t'"3<^Jg  
C!^;%VQ}d  
\y7Gi}nI  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). -`t9@1P> =  
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。 nmuU*o L  
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。 X@)'E9g5:  
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。 "`a,/h'  
下面就是产生这个functor的类: rj1%IzaXU^  
6hXh;-U  
'#QZhz(+  
template < typename Actor > Pt6d5EIG  
class do_while_actor ZHj7^y@P  
  { Ngm/5Lc  
Actor act; yK_$d0ZGE~  
public : ;L%\[H>G  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} D@ @"w+  
D>-Pv-f/  
template < typename Cond > vrvi] Y8  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; a 5w E{K  
} ; kpQN>XV#  
a%/x  
{OS[0LB  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 'BVI^H4  
最后,是那个do_ 5T'v iG}%  
)"E1/$*k  
%GMCyT  
class do_while_invoker C MGDg}  
  { ;H?tcb*  
public : WO^]bR  
template < typename Actor > vsYbR3O  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const b,(<74!#8  
  { v~YGef;D  
  return do_while_actor < Actor > (act); .9<euPrz  
} Ffd;aZ4n  
} do_; ]XYD2fR2qA  
Emk:@$3{r  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? w`zS`+4  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 UyDq`@h  
最后来说说怎么处理break和continue }5B\:*yW  
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。 koj*3@\p/  
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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