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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda ]P$8# HiX  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 57IrD*{  
在C++中,STL的很多算法都要求使用者提供一个函数对象。例如for_each函数,会要求用户提供一个表明“行为”的函数对象。以vector<bool>为例,如果想使用for_each对其中的各元素全部赋值为true,一般需要这么一个函数对象, rwFR5  
[y}/QPR  
^G= wRtS  
&/=>:ay+#  
  class filler 7Upm  
  { YS,kjL/  
public : v83uGEq(  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} }p}i _'%  
} ; KSVIX!EsX  
(}O)pqZ>  
a*CP1@O  
这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决: 3/:O8H  
0~A<AF*t  
UA{sUj+?  
# j*$ `W;  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); >OE.6)'Rm  
[Z,A quCU(  
r\vB-nJ  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 K7<'4i~k  
jd l1Q<Z  
p*!@z|F>U  
YS?P A#  
二. 战前分析 MTb}um.($  
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。 n0U^gsD4J  
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 9~zh]deH  
Zqd&EOm  
q?8MKf[N  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); =b32E^z,  
  /* --------------------------------------------- */ y4VCehdJ  
vector < int *> vp( 10 ); D[ 7K2G+  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); -QIcBzw;q  
/* --------------------------------------------- */ cZ|D!1%  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); JwB:NqB  
/* --------------------------------------------- */ s6Bt)8A  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); Yc=y  Vh  
  /* --------------------------------------------- */ |_F-Abk  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); ,TOLr%+v~n  
/* --------------------------------------------- */ seHwn'Jn  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); 9Q]v#&1  
GWjKZ1p  
Jkpw8E7  
@<CJbFgJp  
看了之后,我们可以思考一些问题: u A C:&  
1._1, _2是什么? h\'GL(?DBI  
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。 Yp 6;Y7^  
2._1 = 1是在做什么? qt/syF&s  
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。 qS&PMQ"$  
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。 .`Z{ptt>  
k}ps-w6:  
"x9xJ  
三. 动工 z:u`W#Rf  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: B_hob  
MGc=TQ.  
@EfCNOy  
#H O\I7m  
template < typename T > *Vfas|3hZI  
class assignment z$ysp!  
  { KyXgw  
T value; :m8ED[9b  
public : ||`w MWq  
assignment( const T & v) : value(v) {} n#z^uq|v  
template < typename T2 > |GK [I  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } ^ eM=h  
} ; rctn0*MP  
lx$Y-Tb^F  
gK(E0p"  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 XYod>[.x  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment l]WV?^*  
hNDhee`%6  
(N;Jw^C@  
mI9h| n  
  class holder  cD0  
  { ] |u}P2  
public : "oz @w'rG  
template < typename T > Pdf_{8 r  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const sB0+21'R  
  { ?jqZeO#W7  
  return assignment < T > (t); ivoPl~)J  
} ~e{2Y%  
} ; WcH^bAY6  
<$?:|  
$k'f)E  
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: 3Xd+>'H  
NnHwk)'  
  static holder _1; #cdLg-v  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 d.2b7q09  
|]GEJUWtCd  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); > 7;JZuVo  
而不用手动写一个函数对象。 GbP!l;a  
C{!Czz.N  
* uEU9fX  
S BFhC  
四. 问题分析 Y\+^\`Tqu  
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。 _ <>+Dk&  
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。 So`xd *C!  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 +D h=D*  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 I]k'0LG*^  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 {_q2kk  
46XB6z01  
五. 问题1:一致性 N23s{S t  
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?| }rO4b>J  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 MO _9Yi  
7PQedZ<\  
struct holder d\)v62P  
  { 2Cr+Z(f  
  // W!X#:UM)  
  template < typename T > c U{LyZp  
T &   operator ()( const T & r) const +Og O<P  
  { 20fCWVw}?}  
  return (T & )r; fLD9RZ8_  
} _eO]awsA  
} ; [w{ZP4d>  
whLske-  
这样的话assignment也必须相应改动: R +\y" .  
4k#B5^iJ  
template < typename Left, typename Right > %1=W#jz  
class assignment 2X*epU_1h  
  { xDQ$Ui.  
Left l; Yt#($}p  
Right r; IcQ?^9%{  
public : Z(<ul<?r  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} piId5Gx7  
template < typename T2 > 7Ru0>4B  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } s]I],>}RU  
} ; PN'8"8`{  
NGze: gPmO  
同时,holder的operator=也需要改动: "q(&<+D@  
;m5M: Z"  
template < typename T > {'b8;x8h  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const O Z#?  
  { Fx@ {]  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); ':>B %k  
} hCDI;'ls  
|SxEJ  
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。 7q\c\qL  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 NNfCJ|  
nuCK7X  
return l(rhs) = r; \O0fo^+U,,  
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。 r[,KE.^6~#  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: @"~\[z5  
G` 8j ^H,  
template < typename Tp > r]E$uq bR  
class constant_t q@\_q!  
  { eT|_0kx1  
  const Tp t; gRFC n6Q  
public : NRl"!FSD;"  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} $bo^UYZ6  
template < typename T > ^s?wnEo;j  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const O[`Ob6Q{F  
  { >ciq4H43Q|  
  return t; [qXpi'q[  
} 7d<v\=J}  
} ; z=fag'fzM  
-?]ltn9!  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 lvN{R{7 >  
下面就可以修改holder的operator=了 W+eN%w5  
;+jp,( 7  
template < typename T > {jVFlKP>  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const 5{5ABV  
  { Yn#8uaU  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); PWmz7*/  
} 68!]q(!6F  
SH(kUL5  
同时也要修改assignment的operator() vr  vzV  
RasoOj$  
template < typename T2 > U;nC)'~YW9  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } q1gf9` 0  
现在代码看起来就很一致了。 G !~BA*  
9=o b:  
六. 问题2:链式操作 N\fT6#5B  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 q)~qd$yMS  
其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。 b1#=q0Zl  
事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。 t#q> U%!  
比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。 Ocb2XEF  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct ,,J3 h  
C1/jA>XW  
template < typename T > O<3,n;56Z  
struct result_1  n=&c5!  
  { 5;{Bdvcv  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; 47RYpd  
} ; q>[% C5  
:9#`| #uh  
那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为: {eXYl[7n  
J v#^GNm  
template < typename T > Lm?*p>\Q  
struct   ref G4}q*&:k  
  { y#0w\/<  
typedef T & reference; j[fQs,efK  
} ; 2tv40(M:<  
template < typename T > `#f=&S?k  
struct   ref < T &> caP  
  { -1:Z^&e/  
typedef T & reference; .#@Dn(  
} ; c{Kl?0#[  
 (2li:1j  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: nADd,|xD3  
/ZDc=>)~  
template < typename T > {X$Mwqhpp;  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const  SoX V  
  { mig3.is  
  return l(t) = r(t); X W)A~wPBs  
} Ic}ofBK  
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。  ~Hs{(7   
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 dO[4}FZ$  
]KeNC)R  
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 _p&$X  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: w#T,g9  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象  62jA  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 &[RU.Q!_H  
最后的布局是: 8:% R |b  
                Add /6zpVkV  
              /   \ #+ '@/5{n  
            Divide   5 m3!M L>nLt  
            /   \ b0X[x{k"  
          _1     3 5B 7*Z  
似乎一切都解决了?不。 ^W D$ gd  
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。 @>5<m'}2  
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。 }^[@m#  
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: 1VFqT'  
pCc7T-"og  
template < typename Right > %B*dj9n^q  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const !j9i=YDb  
Right & rt) const mPin\-I  
  { B: ~;7A\  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); <gLtX[v!CL  
} 05B+WJ1  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 m;f?}z_\$  
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。 YZRB4T9  
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。 wF8\  
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。 j\f$r,4  
除了宏之外还可以用的方式就是继承。我们可以写一个类叫做picker,该类实现了所有的如上的产生函数。然后让所有的functor继承自它。 )|R9mW=k9P  
且慢,也许立刻就有人跳出来说:这样的话那个XXX怎么写呢?这样不是会导致循环依赖么?这样不是会有downcast么?  ~C/KA6H  
正解,让picker做基类确实不是一个好主意。反过来,让picker继承functor却是一个不错的方法。下面是picker的声明: od1omYsR  
1`lFF_stkP  
template < class Action > A#S:_d  
class picker : public Action <UJJ],)^1A  
  { t5X lR]` w  
public : ]?(F'&  
picker( const Action & act) : Action(act) {} n-3j$x1Ne  
  // all the operator overloaded "5:f{GfO#v  
} ; A.9'pi'[9Q  
=jc8=h[F<  
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。 V1)P=?%(US  
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: g@i>R>  
L5 9oh  
template < typename Right > |ozoc"'  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const %:KV2GP  
  { vQ mackY  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); !`[I>:Ex  
} 8 QF?W{NK  
\.P}`Bpa  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > G*i#\   
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。 5jV97x)BGx  
:IVMTdYf  
template < typename T >   struct picker_maker o?K|[gNi  
  { 6bKO;^0  
typedef picker < constant_t < T >   > result; DhNo +"!z  
} ; d[e:}1  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > C'/M/|=Q#  
  { /Jf`x>eiH  
typedef picker < T > result; v7FRTrqjj  
} ; |vN@2h(|"  
/lB0>Us  
下面总的结构就有了: F[D0x26 ^  
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。 ;K\N  
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。 C6UMc} 9h  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 >Y-TwD aE  
至此链式操作完美实现。 S~Iw?SK3  
^[}0&_L w  
0j!ke1C&C  
七. 问题3 >xV<nLf/  
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。 &rztC]jF  
R P:F<`DB|  
template < typename T1, typename T2 > ]Wd`GI  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const e=o{Zo?H=  
  { mERrcYY{  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); h2"|tTm,a  
} %C`'>,t>  
YD46Z~$  
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: (_qBsng:  
{IPn\Bka  
template < typename T1, typename T2 > ;q,)NAr&  
struct result_2 b q3fiT9  
  { e*2&s5 #RT  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; (Ef2 w[ '  
} ; Mj B< \g>  
)n}]]^Sc  
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? 4ZJT[zi  
这个差事就留给了holder自己。 )yNw2+ ~5  
    r` `i C5Ii  
AqbT{,3yW  
template < int Order > #EmffVtY  
class holder; R_>TEYZ  
template <> u1) TG "+0  
class holder < 1 > W]D`f8r9  
  { / }XsuH  
public : 1%hM8:)i_  
template < typename T > VUy)4*  
  struct result_1 foz5D9sQ  
  { kyxSIQ^  
  typedef T & result;  9VUm=Z#`  
} ; |c oEBFG  
template < typename T1, typename T2 > F7Dc!JNa  
  struct result_2 -S,ir  
  { 2&gVZz  
  typedef T1 & result; !/4 V^H  
} ; c[h'`KXJf-  
template < typename T > g/ l0}%  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const ! [|vx!p  
  { cCh0?g7nV  
  return (T & )r; F8S~wW=\w  
} ,dZ#,<  
template < typename T1, typename T2 > ^%oG8z,L  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const LZQFj/,Jg  
  { W"-EC`nP  
  return (T1 & )r1; (I7&8$Zl  
} DO1 JPeIi  
} ; rKzv8d  
r%y;8$/-  
template <> mo|PrLV  
class holder < 2 > 7~kpRa@\P  
  { &ppE|[{  
public : 7O8V1Tt  
template < typename T > /OhaERv  
  struct result_1 ]Z.<c$  
  { 84p[N8  
  typedef T & result; $kkp*3{ot  
} ; |D;"D  
template < typename T1, typename T2 > ZSF=  
  struct result_2 hy$MV3LP  
  { z;bH<cQ  
  typedef T2 & result; 6bbZ<E5At  
} ; ^_*jp[!`b$  
template < typename T > x2j /8]'o  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const 28T\@zi  
  {  NVO9XK  
  return (T & )r; Jt-X mGULB  
} [GR]!\!%~  
template < typename T1, typename T2 > ]cF1c90%  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const e8d5(e  
  { 9C557$nS^  
  return (T2 & )r2; \3H<z@;  
} +  ZR(  
} ; ^MW\t4pZ  
,bZ"8Z"lss  
+Cn yK(V  
新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。 f MY;  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: c&7Do}  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: %rpR-}j  
]]p19[4s  
return l(i, j) = r(i, j); 5,HCeN  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) \LO_Nu9  
'2|1%NSW9  
  return ( int & )i; /h?<MI\7V  
  return ( int & )j; 0|+>A?E}E  
最后执行i = j; <a8#0ojm  
可见,参数被正确的选择了。 WF ?/GN  
T!u'V'Ei2  
zW"~YaO%C  
@9OeC O  
js:C mnI  
八. 中期总结 do:QH.q8)  
目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事: CS~=Z>6EjA  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 uY&=eQ_Cb  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 *Rz{44LP&  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor ,U6*kvHS6  
+(;8@"u  
jd ["eI  
o"'iX UJ  
u^`eKak"l  
OJMvn'y  
九. 简化 R&6n?g6@/V  
很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。 N4I^.k<-A  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 <A#5v\{.;~  
首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种: 2}^+ ]5  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 9 '2=  
  +-*/&|^等 tO?21?AD D  
2. 返回引用。 i Td-n9  
  =,各种复合赋值等 L7SEswMti  
3. 返回固定类型。 N=>- Q)  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) Q,zC_  
4. 原样返回。 r#LnDseW  
  operator, HzP.aw4  
5. 返回解引用的类型。 90Xt_$_}s  
  operator*(单目) CdX`PQ  
6. 返回地址。 B }6Kd  
  operator&(单目) ~_ *H)|  
7. 下表访问返回类型。 9aTL22U?  
  operator[] %lXbCE:[  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 7< ^'DO s  
  operator<<和operator>> e Wc_N  
y7CWBTH0>  
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。 5B}3GBA  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: ( FM4 ^#6  
,+~2&>wj  
template < typename Left > @Ppo &>  
struct value_return N g58/}zO  
  { y&7YJx  
template < typename T > m])Lw@#9W  
  struct result_1 jyNb(Z  
  { ?#?e(mpo  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; g<f P:/  
} ; p?Z(rCp  
3f_i1|>)'  
template < typename T1, typename T2 > / >%L[RJ4  
  struct result_2 O4T'o.  
  { smV!y8&  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; S2ark,sp6  
} ; Zotz?j VVr  
} ; uii7b 7[w  
YZ0en1ly  
*yrnK3  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait !~kEtC  
?RDO] I>  
下面我们来剥离functor中的operator() Ru:n~77{  
首先operator里面的代码全是下面的形式: KL "Y!PN:  
1:_=g#WH  
return l(t) op r(t) 5!~!j "q  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) S0F@#mSQ?  
return op l(t) fVYiwE=F  
return op l(t1, t2) TfL4_IAG.  
return l(t) op `"B^{o  
return l(t1, t2) op Y=9j2 ]t  
return l(t)[r(t)] 4KE)g  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] UIn^_}jF`  
?gLAWz  
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: =qw &dwIQ  
单目: return f(l(t), r(t)); vEF=e  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); 2sUbiDe-  
双目: return f(l(t)); i!L;? `F{  
return f(l(t1, t2)); uMHRUi  
下面就是f的实现,以operator/为例 j$+gq*I&E  
ovz#  
struct meta_divide tR<L`?4  
  { |-n ('gQ[  
template < typename T1, typename T2 > e[}],W  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) t~ -J %$  
  { y5_XHi@u~o  
  return t1 / t2; bjlkX[{}I  
} or7pJy%4"  
} ; va^0JfQ  
z`OkHX*+2|  
这个工作可以让宏来做: ZY)%U*jWU  
Pw= 3PvkL  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ i *B:El1  
template < typename T1, typename T2 > \ WKxm9y V  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; ` VwN!B:  
以后可以直接用 Ae6("Oid  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) QhCY}Q?X  
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 v`SY6;<2  
(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。。。) C%]."R cMC  
E`tQe5K  
FZpsL-yx^N  
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 9 Va40X1  
EMh r6</  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > TMww  
class unary_op : public Rettype { UOhVJy  
  { WO@H*  
    Left l; 8[~~gYl  
public : [^M|lf   
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} x<@kjfm5  
9Eg&CZ,9$D  
template < typename T > JR)/c6j  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const SF^x=[ir  
      { .EG* +,  
      return FuncType::execute(l(t)); odpUM@OAW  
    } |Ytg  
6b<+8w  
    template < typename T1, typename T2 > C3)|<E  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const /VO^5Dnb  
      { $3 4j6;oN  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); UWw}!1  
    } lbS?/f  
} ; e />:K' {  
@zrNN>  
GmbIFOT~  
同样还可以申明一个binary_op # kEOKmO  
J\{ $ot  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > i b]vX-  
class binary_op : public Rettype (Xo SG  
  { +0"x|$f~  
    Left l; KmL$M  
Right r; thptm  
public : } L <,eV  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} cOb4c*  
\?&A u  
template < typename T > D%U:!|G  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const YjLe(+ WQ  
      { q@kOTkHv)  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); B+Z13;}B  
    } "yW&<7u1  
SX+4 HJB  
    template < typename T1, typename T2 > %$TEDr!  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const #Qd' + M  
      { ` 8UWE {  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); x@m<Ym-  
    } j{;|g%5t  
} ; ) * TF"  
9U^$.Lb  
QrC/ssf}  
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 k_?~<vTM  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 Hbk&6kS  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) FJT1i@N  
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。 _]=9#Fg7{  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! CZ3].DA|z  
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。。。 -CD\+d  "  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 ^i'y6J  
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) K%gP5>y*9>  
下面是修改过的unary_op rY,PSK/j  
7Ms90oE/c  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > 2]2H++  
class unary_op 8a>SC$8"  
  { ~+HoSXu@E  
Left l; #)] c0]p  
  >'`Sf ?+|  
public : *Hs*,}MS  
7tgFDLA  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} qS.)UaA  
:#$F)]y'\  
template < typename T > yN\e{;z`  
  struct result_1 <MdGe1n  
  { #hJQbv=B"  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; ((|IS[  
} ; 9&K/GaG  
.N"~zOV<#  
template < typename T1, typename T2 > I4D<WoU;dJ  
  struct result_2 [se^.[0,  
  { p<5!0 2yQ\  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; } 0M{A+  
} ; 4x,hj  
%l7fR}  
template < typename T1, typename T2 > 0E6lmz`O  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const kH?#B%N5  
  { 9?EVQ  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); 7>n"}8i  
} J :S'uxM  
u 9]1X1wV  
template < typename T >  &?+WXL>  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 7pet Hi  
  { D.*>;5:0'  
  return OpClass::execute(lt(t)); } ` T8A  
} vM`~)rO@!  
|RhM| i  
} ; B:9.e?t  
f=`33m5  
SRL-Z&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 vPmnN^  
好啦,现在才真正完美了。 `,Orf ZMb  
现在在picker里面就可以这么添加了: _k2w(ew?  
f=aIXhiYU  
template < typename Right > 8_xLl2  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const ;%zC@a~{  
  { oT&m4I  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); gyu6YD8L  
} }c|UX ZW  
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。 Y=2Un).&  
C1QV[bJK  
mhzYz;}  
"&QH6B1U6H  
c2<,|D|  
十. bind k^An97J  
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。 saW!9HQj  
先来分析一下一段例子 $}tjS3klr  
?)i1b\4Go  
it1/3y =]  
int foo( int x, int y) { return x - y;} {1~T]5  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 usOx=^?=  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 P5?<_x0v4b  
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。 >ttuum12w  
我们来写个简单的。 Acu@[ I^  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: x(~<tX~  
对于函数对象类的版本: G/{ ~_&t  
NL!9U,h5|  
template < typename Func > 3~%!m<1:  
struct functor_trait S_Z`so}  
  { C;qMw-*F  
typedef typename Func::result_type result_type; $<w)j!  
} ; =u|~ <zQw  
对于无参数函数的版本: 9DE)S)e8  
$1 @,Qor  
template < typename Ret > T bf:eVIG  
struct functor_trait < Ret ( * )() > $j*Qo/x d  
  { U<bYFuS"  
typedef Ret result_type; tcL2J.  
} ; :"'nK6>  
对于单参数函数的版本: DWf$X1M  
0=![fjm  
template < typename Ret, typename V1 > S>f&6ZDNY(  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > W`L!N&fB  
  { 4~|<` vqN  
typedef Ret result_type; x-_vl 9P)  
} ; cm@;*  
对于双参数函数的版本: Vb)zZ^va+  
|4C^$  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > LE;g 0s  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > U5+vN[ K  
  { 9UD @MA  
typedef Ret result_type; Q`6i=mB;  
} ; P(ZQDTbM :  
等等。。。 v?j!&d>  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy @8gEH+r  
LwdV3vb#  
template < typename Func > 5 Op_*N{V  
struct func_return 3!#/k+,C  
  { u#jC#u^M  
template < typename T > w*~Tm>U  
  struct result_1 E%3TP_B3  
  { 7z'h a?  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; Ade }g'  
} ; 5w<A;f  
Yc#IFmC}  
template < typename T1, typename T2 > UI?=]"  
  struct result_2 J@#?@0]F  
  { x"\qf'{D  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; Pil;/t)"  
} ; I>n g`  
} ; &<1 `O  
F ?=9eISLJ  
!%S4 n  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 }ug xN0  
d2jr8U  
template < typename Func, typename aPicker > bFGDgwe z  
class binder_1 Qv{,wytyO  
  { >*qQ+_  
Func fn; m*n5zi|O  
aPicker pk; @Icq1zb] y  
public : {fz$Z!8-  
`W5-.Tv  
template < typename T > oXgdLtsu  
  struct result_1 IeTdN_8  
  { jw>h k  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; r9@AT(  
} ; E*CcV;  
]U_ec*a  
template < typename T1, typename T2 > 4gZ &^y'  
  struct result_2 <z0WLw0'z  
  { id,NONb\  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; Ge \["`;i  
} ; 6 /Y1 wu  
/q1s;I  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} .-]R9KjR1J  
!I8f#'p  
template < typename T > vg\/DbI'  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const p 2 !FcFi  
  { O)#U ^  
  return fn(pk(t)); jRQ+2@n{E  
} mTf<  
template < typename T1, typename T2 > 9M-K]0S(  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const %oof}=MxCL  
  { mP^SS Je  
  return fn(pk(t1, t2)); Pe ~c  
} 1ThqqB  
} ; 97`WMs  
pJ^NA2  
}iww:H-1  
一目了然不是么? Mi 0sC24b|  
最后实现bind K-Mc6  
aMwB>bt  
i[nF.I5*f  
template < typename Func, typename aPicker > X0$@Ik  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) kgW @RD|  
  { !1Y&Y@ze  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); B3 zk(RNZ  
} :1aL ?  
bS^WhZy'(  
2个以上参数的bind可以同理实现。 7$uJ7`e  
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。 )K]pnH|  
2F+gF~znQ  
十一. phoenix q]c5MlJXF  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: k$"d^*R  
LN^f1/ b*  
for_each(v.begin(), v.end(), {1Eu7l-4  
( w1^QD^KnH  
do_ 1mgLX_U9  
[ hYg'2OG  
  cout << _1 <<   " , " kfrY1  
] /@YCA}|/  
.while_( -- _1), J"CJYuGW,  
cout << var( " \n " ) <"tDAx  
) "@ E3MTW  
); ?J!3j{4e  
*yaw$oB  
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: QU5Sy oL[  
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 ZxHJ<2oD  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 lK(Fg  
那么我们就照着这个思路来实现吧: e XV@.  
\k@$~}xD,  
*75YGD  
template < typename Cond, typename Actor > !iu5OX7K|  
class do_while 3Qn!y\#  
  { mY-hN|  
Cond cd; eph)=F$  
Actor act; Zq"7,z7  
public : EU+cca|qS9  
template < typename T > M0'v&g  
  struct result_1 `DW2spd  
  { B#l?IB~  
  typedef int result_type; = !2NU  
} ; QwWW! 8  
&0 \ ci9o  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} ~)X[(T{  
%w}gzxN^  
template < typename T > wS XVyg{  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const dQ:cYNm  
  { h#.N3o  
  do [c&B|h=>  
    { v}(6 <wnnS  
  act(t); oh-|'5+,;h  
  } cDkV;$  
  while (cd(t)); N$I03m  
  return   0 ; -"TR\/  
} pV\YG B+  
} ; LBlN2)\@  
6(V /yn ~  
IApT'QNM  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). >,5i60Q  
代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。 #/-_1H  
其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。 `dkV_ O0  
因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。 2Aq~D@,9=:  
下面就是产生这个functor的类: N/F$bv  
h0|}TV^UJ  
@4GA^h  
template < typename Actor > 2W<n5o   
class do_while_actor <z)m%*lvU  
  { g.DLfwI|  
Actor act; vfc[p ^  
public : @w9{5D4  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} FQsUm?ac:  
|\9TvN^$`  
template < typename Cond > onei4c>@  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; ot%.M*h-  
} ; _^S]gmE  
C"pB"^0  
v ! hY  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 zqySm) o]  
最后,是那个do_ F2I 5q C/  
Fd$!wBL  
9";sMB}W*  
class do_while_invoker =?Fkn4t  
  { nHOr AD|&  
public : IQ!Fv/I<  
template < typename Actor > :7.Me ;RA  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const a:rX9-**  
  { %5'6Tj  
  return do_while_actor < Actor > (act); ^krk&rW3  
} t'qL[r%?  
} do_; q0xjA  
&%=D \YzG  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? 7'p8 a<x  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 5]Da{Wmgs  
最后来说说怎么处理break和continue .IrNa>J~  
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。 YV'pVO'_+  
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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