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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda 5W48z%MN  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 6M9rC[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, H6eGLg={  
#Grm-W9E  
gr=`_k4~1  
XTJ>y@  
  class filler BSY#xe V  
  { m @%|Q;  
public : >vU Hf`4T  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} 1DP)6{x  
} ; yN.D(ZwF:  
ik*_,51Zj  
@n(In$  
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: YB|9k)Z2[  
kes'q8k  
ihVQ,Cth  
Ah`dt8t  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); '3Ie0QO]"%  
s$_#T  
A.b#r[  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 5PPpX=\  
~e<<aTwN  
v2'J L(=  
Ln|${c  
二. 战前分析 "q .uiz+1:  
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。 7fqYSMHR  
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 Dhoj|lc  
De_</1Au!2  
as4NvZ@+r  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); %-Z~f~<?  
  /* --------------------------------------------- */ w$4Lu"N :  
vector < int *> vp( 10 ); ULjzhy+(8  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); jHCKV  
/* --------------------------------------------- */ rzHa&:Y  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); Fe .*O`  
/* --------------------------------------------- */ O@rb4(  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); }TW=eu~  
  /* --------------------------------------------- */ !*gAGt_  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); jxaoQeac  
/* --------------------------------------------- */ +IYSWR  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); }[`?#`sW  
j+hoj2(  
v"+EBfx  
 $wTX  
看了之后,我们可以思考一些问题: .)w0C%]  
1._1, _2是什么? `uHpj`EU  
显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。 \irjIXtV  
2._1 = 1是在做什么? F948%?a  
既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。 {@Ac L:Eit  
Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。 xF;v 6d  
1\0@?6`^  
!%r`'|9y  
三. 动工 Rjl__90  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: :F=nb+HZ  
`WS_*fJ5  
8)8oR&(f  
2\de |'  
template < typename T > ~*Qpv&y)  
class assignment x["  
  { nif' l/@"  
T value; ]s@8I2_  
public : #7h fEAk  
assignment( const T & v) : value(v) {} V&H8-,7z  
template < typename T2 > Ui!|!V-  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } gUA}%YXe  
} ; RfG$Px '  
+hgCk87%#  
,r;d{  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 ]H~,K]@.  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment /H@")je  
XH$|DeAFM  
q&T'x> /  
-<]_:Kf{;&  
  class holder Q0\5j<'e  
  { RJ4mlW  
public : ? M_SNv  
template < typename T > ZS]f+}0/}  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const 0f/!|c  
  { , % jTXb  
  return assignment < T > (t); 8{ %9%{  
} L"%eQHEC&  
} ; d/rz0L  
LW5ggU/  
6 JYOe  
由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上: Gw^=kzh  
F5P{+z7  
  static holder _1; D ;$+]2  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 Zb;$ZUWQX  
3>)BI(Wl  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); Lu.tRZ`$38  
而不用手动写一个函数对象。 '<S:|$ $  
y/hvH"f  
:~R Fy?xRa  
i!x5T%x_  
四. 问题分析 @|%ICG c  
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。 | V,jd  
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。 ~j#6 goKn  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 [(EH  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 }AZx/[k |z  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 *[:CbFE0y  
Yka&Kkw  
五. 问题1:一致性 kTc5KHJ7  
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?| F{~r7y;0  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 BV?N_/DXp  
e7qMt[.  
struct holder M;V#Gm  
  { ]Wt6V^M'@  
  // )wv[!cYyW  
  template < typename T > ]V^.!=gh$  
T &   operator ()( const T & r) const 6v O)s!b  
  { X3iRR{< @  
  return (T & )r; Ds,"E#?  
} iiB )/~!O  
} ; ^i)Q CDU7  
'4lT*KN7\  
这样的话assignment也必须相应改动: wf< `J/7u  
yPG\ &Bo  
template < typename Left, typename Right > }.V0SM6  
class assignment >@"3Q`  
  { [3sxzU!t~  
Left l; T xxB0  
Right r; nk$V{(FJ  
public : 0*/ r'  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} !_H8Q}a  
template < typename T2 > ss@}Dt^  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } He-Ja  
} ; lWw!+[<:q1  
um2s^G  
同时,holder的operator=也需要改动: C"Q=(3  
(i0"hi  
template < typename T > \ +-hn  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const  zn;Hs]G  
  { $o$Ev@mi  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); Yn]y d1  
} P| P fG=  
( WtE`f;Q  
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。 _6S b.9m  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 `e'o~ oSu  
.O%1)p  
return l(rhs) = r; $F`<&o  
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。 )bXx9,VL  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: akc"}+-oX  
h)l&K%4;  
template < typename Tp > qb&N S4#  
class constant_t sa(M66KkU  
  { -WBz]GW4r  
  const Tp t; xnuv4Z}]t  
public : mc=! X  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} 4OZ5hH h  
template < typename T > mx(%tz^t  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const QDgEJ%U-  
  { Nw>T $RzS  
  return t; Nk7eiQ  
} q|$>H6H4b  
} ; W*rU,F|9  
,{ L;B  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 FDd>(!>  
下面就可以修改holder的operator=了 E<#4G9O<  
ZR-s{2sl  
template < typename T > u"8;fS  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const ~eV!!38 J  
  { +b,31  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); xAd>",=~  
} m`\i+  
PVS<QN%  
同时也要修改assignment的operator() ) 4L%zl7  
:_QAjU  
template < typename T2 > ['Y+z2k  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } uJ/?+5TU  
现在代码看起来就很一致了。 9<(K6Q  
!ga (L3vf  
六. 问题2:链式操作 Z(k\J|&9C  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 jle%|8m&@  
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。 E4v_2Q -w  
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。 #u<o EDQ  
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。 51ajE2+X&  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct ~Ri u*<  
01{r^ZT`RH  
template < typename T > _]D#)-uv}C  
struct result_1 r0g/:lJi  
  { 97]a-)SA  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; F@K*T2uh  
} ; q ~Q)'*m  
,JQxs7@2k  
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: 0n<(*bfW  
w^due P7J  
template < typename T > $uFh$f  
struct   ref Q{l*62Bx  
  { <jRFN&"h}  
typedef T & reference; 6mF{ImbRbS  
} ; 4I#eC#"  
template < typename T > mj(&`HRs4  
struct   ref < T &> Mi/ &$" =  
  { e@,u`{C[  
typedef T & reference; :Hf0Qx6  
} ; 4$?w D <  
|:(23O  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: :B*vkwT  
=(|xU?OL  
template < typename T > C7jc6(> m  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const JwI`"$ > w  
  { ,na=~.0R:  
  return l(t) = r(t); N,/BudF o  
} L'\/)!cEd  
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,rH&+2H  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 2i7i\?<.  
s?@)a,C%k  
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 Tn@UX(^,  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: }ED nLou  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 vlPl(F1  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 ,\S pjE  
最后的布局是: 0 .FHdJ<  
                Add 1~R$$P11[9  
              /   \ W3jXZ>  
            Divide   5 0tW<LR-}E  
            /   \ Pn+IJ=0Y  
          _1     3 ,XeyE;||  
似乎一切都解决了?不。 U50s!Z t45  
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。 $/, BJ/9  
如何简化这个问题呢?我们不妨假定,任意一种操作符的functor,都能够产生任意一种操作符的functor,这样,每一种操作符的functor都拥有一样的产生方案。如果某种转换确实是不合法的(例如:A/B=C无论如何也不可能合法),那么在试图产生新functor的时候会出现编译错误。幸好C++的模版是如果不使用就不编译的,因此这种编译错误不会干扰到正常的使用,这正是我们所要的。 Y[ iDX#  
OK,我们的方法呼之欲出了。既然所有的functor都具有一样的产生方案,那么不如大家都不要实现,等到最后统一的在所有的functor里面加上这么一系列的产生代码吧。例如,如果要添加从某functor XXX到operator=的functor的产生代码: 62MRI    
@QVqpE<|  
template < typename Right > oTF^<I-C  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const ?y>Y$-v/C  
Right & rt) const @3 -,=x  
  { a)_rka1(  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); l- 1]w$ y  
} SY$J+YBLM  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 ol$2sI=.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。 >&<<8Ln  
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。 p |\%:#  
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!lAxlOX  
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。 @q> ktE_  
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? V\@jC\-5Vt  
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: <DeKs?v  
Ue{vg$5||  
template < class Action > X!7VyE+n  
class picker : public Action ] Wx>)LT  
  { IP30y>\  
public : mFqSD  
picker( const Action & act) : Action(act) {} " K 8&{=  
  // all the operator overloaded e}'#Xv  
} ; ^])e[RN7?n  
 cS D._"P  
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。 ocIt@#20 K  
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: Ka]J^w;a  
2SDh0F  
template < typename Right > ~!nLbK2  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const kgbobolA  
  { Y{k>*: Ax_  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); W NwJM  
} s;fVnaqG:  
zU f>db  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > uFwU-LCe  
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。 ioC@n8_[G  
~Na=+}.q_  
template < typename T >   struct picker_maker a -xW8  
  { XJx,9trH  
typedef picker < constant_t < T >   > result; $nB-ADRu@  
} ; 3[0w+{ (Q  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > Yz&*PPx  
  { SXRdNPXFO  
typedef picker < T > result; <91t`&aWW  
} ; zVM4BT(  
le7 `uz!%  
下面总的结构就有了: ?xtt7*'D  
functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。 Sao>P[#x  
picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。 *:=];1 O  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 UGhW0X3k  
至此链式操作完美实现。  }Vvsh3  
"sF Xl  
D9qX->p  
七. 问题3 Qs|OG  
如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。 ,M\j%3  
Dh2:2Rz=#7  
template < typename T1, typename T2 > 2.[_t/T  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const Y%<`;wK=^  
  { \*f;!{P{  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); #*!+b  
} (Ij0AeJ#  
![^EsgEB*  
很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2: %ZujCZn  
_9D|u<D  
template < typename T1, typename T2 > 9pWi.J  
struct result_2 #F_'}?09%  
  { FE/$(7rM  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result;  f>.4-a?  
} ; `WH[DQ  
q1YLq(e  
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? oi7 3YOB  
这个差事就留给了holder自己。 c]A Y  
    M'yO+bu  
]e^R@w  
template < int Order > JXpoCCe  
class holder; >|wKXz  
template <> f?,-j>[.=f  
class holder < 1 > ~O \}/I28  
  { B{s]juPG  
public : f#@S*^%V$  
template < typename T > '@'B>7C#  
  struct result_1 :3JCvrq  
  { n vm^k  
  typedef T & result; O$a#2p&  
} ; }l~]b3@qu  
template < typename T1, typename T2 > ; ;<J x.  
  struct result_2 l`SK*Bm~<  
  { ./$ <J6-J  
  typedef T1 & result; 5^\m`gS  
} ; $fj])>=H  
template < typename T > _1sP.0 t  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const &k1/Z*/  
  { IuNkfBe4m  
  return (T & )r; ]Z _$'?f  
} nz^nptw  
template < typename T1, typename T2 > XJe/tR  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const E]NY (1  
  { GGH;Z WSe  
  return (T1 & )r1; "X`RQ6~]>  
} BsKbn@'uC  
} ; vCj4;P g  
Hw Z^D= A  
template <> 0z/h+,  
class holder < 2 > g;8M<`qvf  
  {  1Yud~[c  
public : cn$5:%IK  
template < typename T > My. dD'C  
  struct result_1 C1 W>/?XC  
  { d7E7f  
  typedef T & result; djUihcqA`  
} ; lqF>=15  
template < typename T1, typename T2 > ~L~]QN\3  
  struct result_2 u=%y  
  { v{o? #Sk1  
  typedef T2 & result; g^jJ8k,7(  
} ; ~]&B >q  
template < typename T > dsV ~|D6:  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const 7R: WX:  
  { `aIG;@Z  
  return (T & )r; H"_v+N5=  
} ;d4 y{  
template < typename T1, typename T2 > `qE4U4  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const J;~E<_"Hn  
  { N r<9u$d9=  
  return (T2 & )r2; z=qWJQ  
} i-b1d'?Rb  
} ; CJp-Y}fGEA  
ZPl PN;J^1  
Tw x{' S  
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> >。 >5.zk1&H  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: `$at9  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: okz]Qc>G  
EY~7oNfc`R  
return l(i, j) = r(i, j); >PIPp7C  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) 8 }-7{  
ABcBEv3  
  return ( int & )i; w,Q)@]_  
  return ( int & )j; k {a)gFH O  
最后执行i = j; k d+l k:  
可见,参数被正确的选择了。 Ah (iE  
e8{^f]5  
G]-%AO{K  
7%4.b7Q  
7,h3V=^)Q  
八. 中期总结 Qwv '<  
目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事: 9\AS@SH{^T  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 wlrIgn%  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 7H%_sw5S.  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor uJY.5w  
S 6GMUaR  
Wab.|\c  
8b7;\C~$p  
.a:Z!KF  
VD/&%O8n  
九. 简化 9<l-NU9 _  
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。 088C|  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 ^>^ \CP]  
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: B7!;]'&d  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 frc{>u~t  
  +-*/&|^等 E67XPvo1+@  
2. 返回引用。 E5gl^Q?Z  
  =,各种复合赋值等 7/?DPwbx  
3. 返回固定类型。 Y%g "Y  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) V9T 4 +  
4. 原样返回。 aM$=|%9/  
  operator, K_>/lirE?  
5. 返回解引用的类型。 y@A6$[%(E|  
  operator*(单目) ^X &)'H  
6. 返回地址。 f>niFPW"  
  operator&(单目) )|RZa|`-G  
7. 下表访问返回类型。 f&c]LH _  
  operator[] 6.'$EtH  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 nW GR5*e:  
  operator<<和operator>> x%6hM |U  
3D[=b%2\  
OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。 O: JPJ"!  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: (B:uc_+  
| 3giZ{  
template < typename Left > C2G  |?=  
struct value_return >S'>!w  
  { z h%qS~8Yv  
template < typename T > 2ce'fMV  
  struct result_1 O&V[g>x"U  
  { &Mj1CvCv  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; ;& ~929  
} ; !BUi)mo  
BI.V0@qZ  
template < typename T1, typename T2 > A$@o'Q;he  
  struct result_2 :Fw?{0  
  { ZMdW2_*F   
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; SA+d&H}Fc  
} ; _CE9B e\  
} ; M/#U2!iFk  
.S!-e$EJ  
O>AFF@=  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait Pq?*C;D  
v9rVpYc"  
下面我们来剥离functor中的operator() Q#pnj thM  
首先operator里面的代码全是下面的形式: h<% U["   
dIJGB==  
return l(t) op r(t) Gw{+xz KJ  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) C3}Aq8$6  
return op l(t) Dtt-|_EMS  
return op l(t1, t2) X *O9JGh  
return l(t) op N09KVz2Q  
return l(t1, t2) op >vVw!.fJ  
return l(t)[r(t)] ;SY.WfVA7  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] SF< [FM%1  
,|pp67  
很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式: t$ZkdF  
单目: return f(l(t), r(t)); J3=BE2L  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); *1bzg/T<  
双目: return f(l(t)); "IwM:v  
return f(l(t1, t2)); )0-o%- e  
下面就是f的实现,以operator/为例 i&&qbZt  
cPuHLwwYf  
struct meta_divide e$wt&^W  
  { Uh}X<d/V  
template < typename T1, typename T2 > Spgg+;9  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) B 8{ uR  
  { jczq `yW  
  return t1 / t2; sRq U]i8l  
} o56kp3b)b  
} ; Ae49n4J  
I4il R$jg  
这个工作可以让宏来做: YPszk5hn  
1[DS'S  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ 0S.?E.-&0  
template < typename T1, typename T2 > \ "={L+di:M  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; v!trsjb  
以后可以直接用 9":2"<'+  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) #ElejQ|?  
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 u D(t`W"  
(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。。。) VAKy^nR5j  
xl2g0?  
LgHJo-+>  
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 d(S}NH  
10MU-h.)  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > |sc Uo~  
class unary_op : public Rettype g.a| c\WH  
  { H/J<Pd$p  
    Left l; U3F3((EYJ  
public : ^~l  $&~  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} maDz W_3  
*#2Rvt*Ox  
template < typename T > O,mip  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const Of`c`-<j  
      { ]k*1KP  
      return FuncType::execute(l(t)); ,4Y*:JU4  
    } =.b Y#4  
$bGD%9 z  
    template < typename T1, typename T2 >  I=[cZ;t  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const &&PgOFD  
      { 254~:eB0  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); %&<W(|U1<  
    } a)9rs\Is{  
} ; p4wr`" Zz  
V`k8j-*s  
r7I B{}>-  
同样还可以申明一个binary_op JD~aUB%  
&71e5<(dG  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > (F8AL6  
class binary_op : public Rettype {oWsh)[x2  
  { c_1/W{  
    Left l; sX:lE^)-z  
Right r; XnXb&@Y  
public : !Iq{ 5:  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} &1GUi{I  
|(ocDmd  
template < typename T > Z;b+>2oL  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const Qb`C)Nh:  
      { -3hCiKq  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); Q)^g3J  
    }  .mPg0  
rkYjq4Z@  
    template < typename T1, typename T2 > onl>54M^  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const tt4+m>/T  
      { Kx6y" {me|  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); R8<eN9bJ9  
    } iV hJH4  
} ; .Z%G@X*  
o6|-=FcvC  
0H:dv:#WAI  
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 f=I:DkR  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 ~O4|KY  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) ~L4eZ  
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。 D;js.ZF  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! Ze ? g  
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。。。 0ar=cuDm  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 |F!F{d^p  
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) E _iO@  
下面是修改过的unary_op mU G %LM  
8QF`,oXQO  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > 7GZq|M_:y  
class unary_op Z2p> n`D  
  { +t]Xj1Q  
Left l; nq;#_Rkr  
  ]d'^Xs  
public : P*G+eqX  
zWIeHIt  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} RP` `mI  
?_ RYqolz  
template < typename T > ek)Xrp:2  
  struct result_1 6/2v  
  { JBcY!dy-d  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; \6 sQJq  
} ; slvq9,  
'b[0ci:  
template < typename T1, typename T2 > # *,sa  
  struct result_2 ^7u#30,}3~  
  { (5`T+pAsV  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; N z~" vi(t  
} ; AcC8)xRpk4  
O&$0&dhc  
template < typename T1, typename T2 > #`/QOTnm2c  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const `Q%NSU?  
  { |E|6=%^  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); SS8ocGX  
} 3"rkko?A  
Lk.h.ST  
template < typename T > p`>d7S>"  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const QN G&  
  { *fhX*e8y  
  return OpClass::execute(lt(t)); J22r v(  
} '29WscU  
;$!I&<)  
} ; 3g'+0tEl  
a %K}j\M  
)HVcG0H1  
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 Tsz NlRxc  
好啦,现在才真正完美了。 jA`a/v Wu  
现在在picker里面就可以这么添加了: KQ)T(mIqp  
8(A{;9^g  
template < typename Right > u O'/|[`8  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const ,sDr9h/'C3  
  { ?q Xs-  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); $D_HZ"ytu  
} JR1 *|u  
有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。 %v4 [{ =fE  
\ 4gXY$`@  
dAxp ,):&J  
XxOn3i  
dDlG!F_=  
十. bind 6P+DnS[]  
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。 ]!Zty[  
先来分析一下一段例子 f\}22}/  
pFIecca w  
1xTTJyoq  
int foo( int x, int y) { return x - y;} ` clB43 i  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 .~`Y)PON  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 ! F7:i  
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。 )N)ljA3]  
我们来写个简单的。 rYGRz#:~+  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: hKksVi  
对于函数对象类的版本: g42T#p8^  
IJPgFZ7  
template < typename Func > se,Z#H  
struct functor_trait 9} *$n&B  
  { ~3=2=Uf  
typedef typename Func::result_type result_type; AMT slo  
} ; h5-d;RKE  
对于无参数函数的版本: \cZfg%PN  
8p =>?wG  
template < typename Ret > iz`jDa Q|1  
struct functor_trait < Ret ( * )() > afm_Rrg[  
  { 'h}7YP, w  
typedef Ret result_type; oh\1>3,Ns  
} ; Bp3L>AcVu  
对于单参数函数的版本: SDc" 4g`  
&=zU611,  
template < typename Ret, typename V1 > t!jwY/T  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > V2<i/6~  
  { >&hX&,hG  
typedef Ret result_type; m2b`/JW  
} ; w3bIb$12  
对于双参数函数的版本: u^=@DO'  
jG8;]XP  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > !6E:5=L^  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > d@>\E/zA  
  { }ywi"k4>  
typedef Ret result_type; ./.=Rw  
} ; WQt5#m; W  
等等。。。 !}q."%%J_%  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy Z#7U "G-A  
EcW1;wH  
template < typename Func > A&l7d0Z^j5  
struct func_return \n0gTwiO%  
  { B01^oYM}  
template < typename T > d_T<5Hin  
  struct result_1 e?<D F.Md+  
  { B] i:)   
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; }17bV, t  
} ; m!Af LSlwm  
/*P7<5n0  
template < typename T1, typename T2 > -f.R#J$2  
  struct result_2 .Cr1,Po  
  { &<h?''nCy  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; R 3G@ G  
} ; Jvj=I82  
} ; GCH[lb>IJv  
UUm |@  
XU-*[\K  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 {!t=n   
g7Z9F[d  
template < typename Func, typename aPicker > DMMLzS0A  
class binder_1  _8S4Q!  
  { d*%Mv[X:<  
Func fn; rIlBH*aT  
aPicker pk; i4VK{G~g"  
public : $e1:Q#den2  
V6+Zh>'S  
template < typename T > %MuaW(I o  
  struct result_1 oCA(FQ6  
  { f0FP9t3k  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; !a[$)c  
} ; w\DspF  
\G3!TwC%  
template < typename T1, typename T2 > [B,p,Q"  
  struct result_2 2 `&<bt[g  
  { G>0)I  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; f".q9{+p,  
} ; ue9h   
J)huy\>,  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} ^j iE9k)  
8t\}c6/3"  
template < typename T > wA",SBGX  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const y.ql#eQ,  
  { ;^ov~PPl  
  return fn(pk(t)); yjd(UWE  
} Hf_'32e3<  
template < typename T1, typename T2 > 0etwz3NuW  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const nNs .,J)  
  { G"C;A`6  
  return fn(pk(t1, t2)); ;NG1{]|Z  
} 9A<0zt  
} ; mt^`1ekoY  
\!4|tBKVY  
;q &0,B  
一目了然不是么? /f]/8b g>  
最后实现bind GEfY^! F+  
U2UyN9:6F  
-p^'XL*Z  
template < typename Func, typename aPicker > P'F~\**5  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) g8v[)o(qd  
  { P4[]qbfd,  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); @it/$>R^)  
} yU!GS-  
{\Ys@FF  
2个以上参数的bind可以同理实现。 @E(P9zQ/zy  
另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。 V" }*"P-%  
_<2 RYXBC  
十一. phoenix }Az'Zu4 =  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧:  z \^  
Se/ss!If  
for_each(v.begin(), v.end(), Iy.mVtcsZ  
( ^Rk^XQCh  
do_ % GVN4y&  
[ l# BZzJ?~  
  cout << _1 <<   " , " nj"m^PmWo3  
] _j>L4bT  
.while_( -- _1), h[,XemwX  
cout << var( " \n " ) Oc~VHT  
) GjLW`>  
); lfgtcR{l5  
S2bexbp0o  
是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧: Kk>DYHZ6y  
首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor sy=dY@W^  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 U\?+s2I)v  
那么我们就照着这个思路来实现吧: ,0,Oe=d  
?#i|>MRR>  
z g)|rm  
template < typename Cond, typename Actor > d^y86pq.  
class do_while 18rp; l{  
  { c l9$g7  
Cond cd; PMY~^S4O  
Actor act; jVs(x  
public : X]MTaD.t  
template < typename T > _^-D _y  
  struct result_1 s_S$7N`ocS  
  { G4O3h Y.`  
  typedef int result_type; lm!F M`m  
} ; ]h0Y8kpd  
<irpmRQr  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} Z) t{JHm:  
#:Xa'D+  
template < typename T > Eny!R@u7q  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const z :? :  
  { {H'X)n$  
  do 5DUi4 Cbgy  
    { mfz"M)1p1  
  act(t); `}Eh[EOHJ  
  } lj Y  
  while (cd(t)); Z"]xdOre  
  return   0 ; $q^O%(  
} sN=KRqe  
} ; vv!Bo~L1,  
4NJVW+:2  
ePi Z  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). _=6vW^ 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。 Agz=8=S%  
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。 IE|, ~M2  
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。 fmBkB8  
下面就是产生这个functor的类: >r~|1kQ.  
/K[]B]1NE  
^SgN(-QH  
template < typename Actor > |Cu1uwy  
class do_while_actor !*9FKDB{  
  { vWuyft*  
Actor act; y]w )`}Ax  
public : r<v_CFJ  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} o;E (Kj  
=m7CJc  
template < typename Cond > uRFNfX(*  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; k~& o  
} ; *XHj)DC;  
50COL66:7  
J#+Op/mmo  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 y _6r/z^  
最后,是那个do_ BL7>dZOa  
'r6cVBb}  
6R L~iD;X  
class do_while_invoker |I(%7K  
  { @PKAz&0  
public : \6U 2-m'  
template < typename Actor > 1T:)Zv'  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const ?l(nM+[kSL  
  { { qjUI  
  return do_while_actor < Actor > (act); 1]HHe*'Z  
} U n]DFu  
} do_; 6<#Slw[  
V, E9Uds  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? *Gf&q  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 =Z^un&'  
最后来说说怎么处理break和continue )eVzSj>MT  
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。 ybC-f'0  
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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