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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda  J9lG0  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 Bs^p!4=  
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, YqYobL*q/  
9 !s)52qt  
/~pB_l  
)p[Qj58  
  class filler &0 SgEUZr  
  {  ](>YjE0  
public : fr8hT(,s)  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} Gk!CU"`sP  
} ; cpM]APF-  
duoM >B>8]  
ftP]WGSS>  
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: -gpHg  
R*VEeLx  
CIAKXYM  
/l;_ xs  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); mX G W+  
60r0O5=|Fl  
-+kTw06_C  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 [9\Mf4lh#  
_g6H&no[  
E+~1GKd  
yH]w(z5Z  
二. 战前分析 .B{:<;sa  
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。 U%KsD 4B  
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 Aq_?8Cd  
!jRs5{n^Ol  
'-_tF3x  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); ai;-_M+$  
  /* --------------------------------------------- */ % E 8s>D  
vector < int *> vp( 10 ); 8^hbS%s!  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); dl+:u}9M$  
/* --------------------------------------------- */ '[Bok=$B)  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); *yN#q>1  
/* --------------------------------------------- */ IQ5'4zQg=  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); a ~F\ 2`Q  
  /* --------------------------------------------- */ q6eD{/4a1  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); a 9Kws[  
/* --------------------------------------------- */ T.q7~ba*  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); r(I&`kF<  
4']eJ==OH  
T 5>'q;jM  
\!zM4ppr  
看了之后,我们可以思考一些问题: \6vr)1~N>  
1._1, _2是什么? tfPe-U  
显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。 pW-aX)\DR  
2._1 = 1是在做什么? M ~5Ja0N~  
既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。 _o{w<b&  
Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。 t?h\Af4Tf  
5N$O  
'(SqHP|8&g  
三. 动工 i(0%cNP7  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: 1!A 'mkk8  
$8fJDN  
%( #kJZ  
8W x7%@^O  
template < typename T > no7Q%O9  
class assignment kw5`KfG9  
  { U\(T<WX,  
T value; IV|})[n*  
public : %dq |)r  
assignment( const T & v) : value(v) {} /N=M9i\;  
template < typename T2 > II{"6YI>  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } quiX "lV(  
} ; ~jMfm~  
Y9y'`}+  
G>S3?jGk  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 SH;:bLk_  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment [*d<LAnuWP  
ejlau#8"  
-~&T0dt~  
;I]$N]8YI  
  class holder Frum@n  
  { aa/_:V@$~  
public : 9bu1Ax1M  
template < typename T > f<*-;  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const }cERCS\t  
  { 52'0l>  
  return assignment < T > (t); JjnWv7W3$  
} 3/EJ^C  
} ; %)P)Xb  
5@`dKFB5  
'rSJ9Mw"x  
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: !t|2&R$IQ  
q;9OqArq  
  static holder _1; k1Sr7|  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 zQx6r .  
eD0|6P;Ei  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); _E4_k%8y  
而不用手动写一个函数对象。 FUs57 V  
koy0A/\%  
3'6by!N,d  
UaM&/K9  
四. 问题分析 RW^e#z>m"E  
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。 UOkVU*{  
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。 - e_B  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 QHw{@*  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 Gu# wH  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 uF<\|y rFt  
!c=EB`<*  
五. 问题1:一致性 lcuqzX{7  
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?| qWb8"  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 oE$zOS&2  
 h3z9}'  
struct holder Pv Vn}i   
  { xZ>@wBQ  
  // ]QmY`pTB`  
  template < typename T > CAbT9W z&  
T &   operator ()( const T & r) const i z dJ,8  
  { f(.t0{Etq  
  return (T & )r; Ls{]ohP  
} g/`z.?  
} ; 2>Sr04Pt  
89a`WV@}  
这样的话assignment也必须相应改动: &|c] U/_w  
9~yp =JOV@  
template < typename Left, typename Right > <*5`TE0J  
class assignment ^LAdN8Cbb  
  { R1C2d+L  
Left l; LGPg\g`  
Right r; A:,R.P>`C  
public : zH1ChgF=}  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} ?CZ*MMV  
template < typename T2 > w"A%@<V3Ec  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } ]hlYmT  
} ; o&Sv2"2  
s]i<D9h  
同时,holder的operator=也需要改动: <R8!fc{`  
SAGECK[Ix  
template < typename T > $jL+15^N0+  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const BH^8!7dkT  
  { l5,}yTUta  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); 6cbIs_ g  
} Fn*)!,)  
DK }1T  
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。 N="H 06t  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 @4%x7%+[c  
mY/x|)MmM  
return l(rhs) = r; F=8gtk|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。 ~6Df~uN  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: H&=3rkX  
O - N> X  
template < typename Tp > n]J;BW& Av  
class constant_t KfMaVU=4P  
  { n<66 7 <  
  const Tp t;  hPgDK.R'  
public : MU5#ph  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} 6'QlC+E  
template < typename T > e*jfxQ=qG  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const \_PD@A9  
  { A_<1}8{L  
  return t; #dm"!I>g  
} GXx/pBdy[4  
} ; $sBje*;  
IL N0/eH  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 N.qS;%*o{e  
下面就可以修改holder的operator=了 ro*$OLc/  
"ba>.h,#'  
template < typename T > ,.PmH.zjmR  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const rH5'+x K  
  { PvB-Cqc  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); Y)OTvKrOA  
} |4A938'4j  
Zlf) dDn  
同时也要修改assignment的operator() ctWH?b/ua  
_ ^cFdP)8|  
template < typename T2 > xlU:&=|  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } K18Sj,]B  
现在代码看起来就很一致了。 29GcNiE`T  
pxi/ ]6pw  
六. 问题2:链式操作 ql c{k/ u  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 GK-__Y.  
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。 ~q05xy8  
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。 )A H)*Mg  
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。 X6lUFko  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct >zY~")|R(  
o 9]2  
template < typename T > Zfub+A  
struct result_1 (jB_uMuS  
  { Mk$Pt  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; [n{c,U F  
} ; "I`g(q#Uo  
/QK H30E  
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: q&N1| f7  
[_SV$Jz  
template < typename T > p^ojhrr  
struct   ref %h-?ff[  
  { o?\v 8.n  
typedef T & reference; #+]-}v3  
} ; o\7q!  
template < typename T > /6Vn WrN_  
struct   ref < T &> ]iL>Zxex  
  { i4 Vv6Sx1  
typedef T & reference; H[KTM'n  
} ; x9{&rl dC  
{s/u [T_D2  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: zP$Ef7bB  
m^rrbU+HM?  
template < typename T > .8K ~ h  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const >4N=P0=  
  { iYHC a }  
  return l(t) = r(t); W n43TSs-  
} xp<p(y8e1d  
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。 L=9w 3VXS  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 loPBHoE3@H  
r=o\!sh[  
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 ^w*$qzESy  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: -<GSHckD  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 Oe^oigcM  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 d/4kF  
最后的布局是: *f4BD||  
                Add [hT|]|fJS;  
              /   \ hi(u L>\  
            Divide   5 NDv_@V(D  
            /   \ hXE_OXZ  
          _1     3 KKLW-V\6K  
似乎一切都解决了?不。 a6vls]?  
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。 R?K[O   
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。 r{~@hd'Aj  
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: a'pJg<  
cA8"Ft{P)  
template < typename Right > B1C"F-2d  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const ,9:0T LLR  
Right & rt) const !U2Wiks  
  { pd1V8PZSG  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); |{8eoF  
} }N6r/ VtOQ  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 *`HE$k!  
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。 (.DX</f/4  
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。 iA[WDB\|0  
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。 b&$sY!iU  
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。 \?X'U:  
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"%<"='  
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: c!{]Z_d\  
] _ON\v1  
template < class Action > X!w&ib-  
class picker : public Action Gpauy=4f  
  { 3;h%mk KQ+  
public : '#fwNbD  
picker( const Action & act) : Action(act) {} 0y"Ra%Y  
  // all the operator overloaded !VfP#B6.  
} ; 3]X~bQAw  
]} + NT  
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。 {'QA0K  
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: 1gZW~6a}  
^nS'3g^"  
template < typename Right > A{!D7kwTz~  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const X R =^zp?  
  { j0L A  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); 6S~l gH:  
} qOV6Kh)  
;LBq!  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > BAq@H8*B  
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。 FTihxC?.L  
YB}p`b42L  
template < typename T >   struct picker_maker t/=xY'7  
  { +{$NN  
typedef picker < constant_t < T >   > result; 8?L7h\)-  
} ; \eD{bD  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > Z.Sq5\d  
  { ,~!rn}MI<  
typedef picker < T > result; +=5Dt7/|  
} ; eQ}o;vJN  
f2sv$#'  
下面总的结构就有了: {jOCz1J  
functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。 Y6|8;2E  
picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。 )$*T>.JA  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 8?lp:kM  
至此链式操作完美实现。 BwN65_5p  
H+]>*^'8  
I e#LZti  
七. 问题3 Zhl}X!:c?\  
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。 !+?,y/*5(  
YQzs0t ,  
template < typename T1, typename T2 > \BT8-}  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ~aK@M4  
  { 'J&&F2O%  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); 7|A9  
} w6k\po=  
('/5#^%R  
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: k_rtsN  
k%iZ..  
template < typename T1, typename T2 > >&0)d7Nu8m  
struct result_2 r-#23iT.~  
  { rBv  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; H7 acT  
} ; 6e1/h@p\7  
#GBe=tm\K  
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? ZyBNo]  
这个差事就留给了holder自己。 iyw "|+  
    F&r+"O)^-R  
@D!KFJ  
template < int Order > g{&a|NU^  
class holder; }(AgXvRq  
template <>  =(kwMJ  
class holder < 1 > ][8ZeM9&p  
  { 9/OB!<*V|  
public : YKwej@9,  
template < typename T > >W,1s  
  struct result_1 &P>wIbE  
  { _5I" %E;S  
  typedef T & result; B mq7w,L.  
} ; Ic 4>kKh  
template < typename T1, typename T2 > Yr@)W~  
  struct result_2 ~8AcW?4Z  
  { AY['!&T  
  typedef T1 & result; 7_ g}t!b`  
} ; ai% fj*  
template < typename T > bq3G3oAyG  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const <7TE[M'  
  { |,F/_    
  return (T & )r; L- [<C/`;t  
} }?xu/C  
template < typename T1, typename T2 > /X)fWO S6  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const VJ P]Jy_  
  { $aTZC>R  
  return (T1 & )r1; /!,>P[Vx  
} :%qJAjR&  
} ; w@Ut[ ;6^  
%76N$`{u  
template <> D^P_3 B+  
class holder < 2 > (</cu$w>H)  
  { S!o!NSn@1  
public : b 8v?@s~  
template < typename T > *,!6#Z7  
  struct result_1 =if5$jE3  
  { 'Uqz,  
  typedef T & result; TGu`r>N51  
} ; XEM i~L+  
template < typename T1, typename T2 > <T JUKznO  
  struct result_2 |RX u O  
  { j.X3SQb4G  
  typedef T2 & result; ,o\v umx  
} ; C0;c'4(  
template < typename T > WP7*Q:5  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const HjUs}#</  
  { k8w }2Vw  
  return (T & )r; +4EQ9-  
} lw0l86^Y  
template < typename T1, typename T2 > ziCTvT  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const ]Ow A>fb  
  { K"-.K]O8E%  
  return (T2 & )r2; d4F3!*@(  
} DQY*0\  
} ; dM8`!~#&PI  
Im i)YC  
Mp9wYM*  
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> >。 _n(O?M&x  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: Dsc{- <v  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: Z?Y14L~%  
(gZKR2hO  
return l(i, j) = r(i, j); !8M]n  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) Fu:VRul=5$  
&m_4#  
  return ( int & )i; 6hQ?MYX  
  return ( int & )j; DYkNP: +  
最后执行i = j; ]Sg4>tp  
可见,参数被正确的选择了。 v<N7o8  
 chW 1UE  
>.N?y@  
~]P_Yd-|  
IY2ca Xu  
八. 中期总结 )J#7:s]eo  
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: -t2bHhG  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 B B*]" gT  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 jh \L)a*  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor FB3C'!'<)  
$lmGMljF  
G$&SlJZEk  
1:5jUUL8  
Cc7PhoPK  
GF[onfQY7  
九. 简化 H$Om{r1j  
很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。 Kk|uN#m  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 6?u9hi  
首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种: ibo{!>m  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 L5 ~wX  
  +-*/&|^等 JG-\~'9  
2. 返回引用。 <Uf?7  
  =,各种复合赋值等 H;5FsKIF  
3. 返回固定类型。 H.#<&5f  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) WBdC}S }3t  
4. 原样返回。 K1]m:Y<  
  operator, ea!_/Y  
5. 返回解引用的类型。 _GSl}\  
  operator*(单目) x%HX0= (  
6. 返回地址。 #)hc^gIO&<  
  operator&(单目) Fy_D[g  
7. 下表访问返回类型。 @*kQZRGK7  
  operator[] ";\na!MT  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 a(- ^ .w  
  operator<<和operator>> T;jy2|mLo  
X}Heaqn  
OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。 4 0as7.q  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: @}sxA9 a  
CsfGjqpf  
template < typename Left > t@dv$W2 "  
struct value_return $e>(M&9,  
  { I29aja  
template < typename T > LDilrG)  
  struct result_1 \/E+nn\)  
  { CHxu%- g  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; M:&g5y&  
} ; $mf Z{  
"_!D b&AH  
template < typename T1, typename T2 > Q7uhz5oZ  
  struct result_2 WBcnE( zF  
  { 9p| ;Hh:  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; UqJ}5{rt  
} ; l\+^.ezD  
} ; AP1Eiv<Hub  
J0xV\O !e  
3-^z<*  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait vRp#bScc  
|]s/NNU  
下面我们来剥离functor中的operator() 1< 22,  
首先operator里面的代码全是下面的形式: #m %ZW3  
:x85:pa  
return l(t) op r(t) }.+{M.[}  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) ddR*&.Y!a  
return op l(t) ~cC =DeX  
return op l(t1, t2) 9@'^}c#  
return l(t) op # !:u*1  
return l(t1, t2) op hn-+]Y:  
return l(t)[r(t)] =~qQ?;o n  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] 5W%^g_I  
'E_M, Y  
很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式: J3 Y-d7=|  
单目: return f(l(t), r(t)); e+'PRVc  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); /=o~7y  
双目: return f(l(t)); ,gag_o{*a  
return f(l(t1, t2)); H > Y0R  
下面就是f的实现,以operator/为例 L$T23*9XY  
{0~ Sj%Ze  
struct meta_divide D7v-+jypp  
  { tsGt,]O30  
template < typename T1, typename T2 > 1W@ C]n4  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) K'/,VALp  
  { 0j@nOj(3  
  return t1 / t2; NOzAk%s3I  
} '+ %<\.$  
} ; 45?aV@  
|->P|1 P  
这个工作可以让宏来做: WR5@S&fU`  
c;RL<83:  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ U"SH fI:  
template < typename T1, typename T2 > \ >VnBWa<j3  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; q4Rvr[  
以后可以直接用 [.ya&E)x  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) moop.}O<  
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 ^}  
(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。。。) F'NX  
M&93TQU-  
+1uAzm4SL  
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 L4Nn:9b  
`<cn b!]  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > JI)@h 4b  
class unary_op : public Rettype V?yTJJ21X  
  { Z30r|Ufh  
    Left l; ff{ L=uj  
public : e-@.+ f2CC  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} XA1gV>SJ  
@2X{e7+D  
template < typename T > Tgf\f%,h  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const { /u}  
      { L\GjG&Y5  
      return FuncType::execute(l(t)); M15jwR!:M  
    } Oh&k{DWE$  
[?QU'[  
    template < typename T1, typename T2 > DI>SW%)>  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 5LYzX+a)  
      { N(7UlS,u'  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); oh?@[U  
    } be->ofUYgs  
} ; $'I-z.GV  
u`ezQvrcy  
D_)i%k\  
同样还可以申明一个binary_op GW;\ 3@o  
bJWPr  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > lx)Bj6  
class binary_op : public Rettype l(B(gPvU  
  { (X{o =co,  
    Left l; 9f|+LN##  
Right r; SNUq  
public : LBw$K0  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} V_Xq&!HN[  
G+S MH`h  
template < typename T > O8mmS!  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const Wcf;ZX  
      { |[3%^!f\  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); ?TLzOYJp  
    } S=^kR [O"  
h1U8z)D#   
    template < typename T1, typename T2 > /=i+7^  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const G.B~n>}JU,  
      { "C~Zl&3  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); VUQx"R9-  
    } "<Q,|Md  
} ; 71I: P|.>  
)wb&kug -  
d95 $w8>  
很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮 XD8Q2un  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 Qw@_.I  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) ?E6 C|A$I  
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。 g~v>{F+u  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! ] v8.ym  
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。。。 MRb6O!$`C  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 "T~ce@  
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) 4COo~d  
下面是修改过的unary_op )1ct%rue  
=}xH6^It  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > Ty5}5)CRZ  
class unary_op p3W-*lE  
  { wticA#mb  
Left l; y yqya[-11  
  6^#@y|.  
public : s+@`Z*B5  
c>)_I  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} `;v5o4.`  
SMMvRF`7  
template < typename T > 277Am*2  
  struct result_1 d>-k-X-[  
  { YkJnZ_k/P  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; cd3;uB4\,  
} ; %kXg|9Bx!  
uk<JV*R=  
template < typename T1, typename T2 > +m]Kj3-z@  
  struct result_2 6_a~ 4_#  
  { ? f>pKe  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; RS9mAeX4h  
} ; 1@6FV x  
;%V)lP"o  
template < typename T1, typename T2 > F\BD7W  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const Jd-u ?  
  { tO8<N'TD  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); *L+)R*|:&  
} *)82iD  
b.lK0 Xo  
template < typename T > wu`P=-  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const dHJ#xmE!pP  
  { +S C;@'  
  return OpClass::execute(lt(t)); [~U CYYl  
} "+k^8ki  
w^N3Ma  
} ; o3kVcX^  
-V 'h>K  
xp;CYr"1}  
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 ]<g`rR7}  
好啦,现在才真正完美了。 l 4e`-7  
现在在picker里面就可以这么添加了: ['#3GJz-  
1_V',0|`>  
template < typename Right > /^^wHW:  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const bS"zp6Di  
  { 60Szn]z'8[  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); S{7 R6,B5  
} 2|:xb9#  
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。 S*9qpes-m|  
aA3KJa  
>xK!J?!K  
o@j)clf  
$#LR4 [Fq  
十. bind S3F8Chk5  
既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。 n7*.zI]%&  
先来分析一下一段例子 ML-?#jNa<  
MB:*WA&  
wD|I^y;  
int foo( int x, int y) { return x - y;} vzPuk|q3  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 o{I]c#W  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 ,,o5hD0V9  
可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。 ^Z`?mNq9  
我们来写个简单的。 aZBb@~Y  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: X$(Dem  
对于函数对象类的版本: f zsD  
ed:[^#Lj  
template < typename Func > 2Pz)vnV"  
struct functor_trait 2uy<wJE >  
  { REc+@;B  
typedef typename Func::result_type result_type; T2p;#)dP  
} ; H(,D5y`k1  
对于无参数函数的版本: ne-; gTP;  
KV {J>J1  
template < typename Ret > pxgVYr.  
struct functor_trait < Ret ( * )() > W v4o:_}  
  { sBV})8]K M  
typedef Ret result_type; Lj#K^c Ee  
} ;  V9cKl[  
对于单参数函数的版本: 3X#)PX9b){  
#Rx|oSc}  
template < typename Ret, typename V1 > <-rw>,  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > *Z:'jV<  
  { 5*P+c(=  
typedef Ret result_type; @M_p3[c\  
} ; `iT{H]po  
对于双参数函数的版本: d@aPhzLu  
n)xLEx,  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > T**v!Ls  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > x-%4-)  
  { /@qnEP%  
typedef Ret result_type; /CfgxPo  
} ; _dk/SWb)  
等等。。。 L^><APlX  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy _&xi})E^O]  
Vq>$ZlvS  
template < typename Func > I`-N]sf^  
struct func_return \[yg f6#[  
  {  roNRbA]  
template < typename T > }?KfL$@$  
  struct result_1 f9FEH7S68  
  { j$ h>CZZ  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; ^Pp2T   
} ; Z?"f#  
W0_ pO  
template < typename T1, typename T2 > /t"F Z#  
  struct result_2 6! .nj3$*  
  { p^>_VE[S  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; 1 |T{RY5  
} ; 6G0Y,B7&  
} ; IVdM}"+  
yDe6f(D  
8DLj?M>N  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 Tt\h#E  
Z\. n6  
template < typename Func, typename aPicker > Nt'6Y;m!  
class binder_1 &Ay[mZQ 7  
  { |0N6]%r  
Func fn; 43m@4Yb  
aPicker pk; }fT5(+ Wo  
public : mtd ,m  
~dz,eB  
template < typename T > R&MdwTa  
  struct result_1 fWk,k*Z 9  
  { Vz @2_k   
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; !9p;%Ny`  
} ; [~&yLccN  
kfj)`x  
template < typename T1, typename T2 > 68 \73L=  
  struct result_2 ($or@lfs  
  { @]F1J  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; Z`]r)z%f  
} ; 5x?YFq6k  
UYw=i4J'  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} bo|3sN+D  
3LW_qX  
template < typename T > XDQ5qfE|  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const =8V 9E  
  { `p'682xI  
  return fn(pk(t)); q"9 2][}  
} ,[UK32KWI  
template < typename T1, typename T2 > N(Sc!rX  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const SE<?l  
  { XT%\Ce!  
  return fn(pk(t1, t2)); OaeX:r+&Q  
} nr]:Y3KyxX  
} ; d+o.J",E  
U-U"RC>  
O;lGh1.  
一目了然不是么? c4V%>A  
最后实现bind fW=vN0Z  
cw3j&k  
>r\q6f#J4  
template < typename Func, typename aPicker > =n<Lbl(7  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) c:I %jm  
  { kt2W7.A 5  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); :i9=Wj  
} Mj6 0?k  
SceK$  
2个以上参数的bind可以同理实现。 %zz,qs)Eu  
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。 IqAML|C  
Y*/e;mG.  
十一. phoenix 0,whTnH|  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: D/YMovH%  
{n\Ai3F-  
for_each(v.begin(), v.end(), SA?lDRF  
( U8zCV*ag  
do_ ;-AC}jG  
[ Nsn~mY%  
  cout << _1 <<   " , " i_(6} Y&  
] *7o@HBbF  
.while_( -- _1), H1.ktG  
cout << var( " \n " ) oy-y Q YX  
) \q@Co42n\  
); sBk|KG  
M}e}3w  
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: N*+L'bO  
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 jwpahy;\WL  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 F0kdwN4;  
那么我们就照着这个思路来实现吧: Lpohc4d[V  
7M)<Sv  
!bs5w_@  
template < typename Cond, typename Actor > 2]]}Xvx4#  
class do_while B$M4f7  
  { E7q,6f3@r  
Cond cd; y* :C~  
Actor act; UD=[::##  
public : $R%tD.d3  
template < typename T > 1~Z   
  struct result_1 "U!Vdt2vp  
  { 8<Pi}RH  
  typedef int result_type; RN&6z"|jR  
} ; *q"1I9zvT  
T+q5~~\d  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} ~ mzX1[  
Id1de>:;  
template < typename T > n&,X ']z.  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const *cZ7?  
  { Hy5 6@jW+E  
  do !jf!\Uu[U  
    { *eGG6$I  
  act(t); <0;G4fE7[H  
  } &kcmkRRG  
  while (cd(t)); :}2Tof2  
  return   0 ; +IMt$}7[  
} Y9I|s{~  
} ; k!bG![Ie|  
|qVM`,%L  
m%'T90mi  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). (|#%omLL  
代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。 gF`hlYD  
其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。 [)?9|yY"`  
因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。 ?gBFfi  
下面就是产生这个functor的类: /;vHAtt;f  
f:t j   
"_2;+@+  
template < typename Actor > EI)2 c.A  
class do_while_actor QeN7~ J  
  { Ls+vWfF=#  
Actor act; "&{.g1i9  
public : 8 &v)Vi-  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} 2a;[2':  
)?I*zc  
template < typename Cond > @=%g{  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; qA[cF$CIl)  
} ; scTt53v^  
: sw@1  
ta<8~n^?  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 _ 2)QL  
最后,是那个do_ cj^hwtx   
CMyz!jZ3  
acgx')!c  
class do_while_invoker u/NcX  
  { +~* e B  
public : GZHJ 4|DK  
template < typename Actor > ?*[35XUd  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const oad /xbp@/  
  { u?rX:KkS  
  return do_while_actor < Actor > (act); dt>9mF q  
} yY*(!^S  
} do_; ?G<?: /CU  
F\v~2/J5v  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? lauq(aD_C  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 4?+jvVq  
最后来说说怎么处理break和continue #3{{[i(;i  
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。 \KS.A 4  
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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