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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda }l~]b3@qu  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 $bk>kbl P  
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, {tPnj_|n<  
Z[Wlyb0  
IuNkfBe4m  
"37*A<+f  
  class filler h ~ $&  
  { GGH;Z WSe  
public : d-~vR(tU  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} kEO1TS  
} ; |Eb&}m:E$  
=M/qV  
cn$5:%IK  
这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决: VSh!4z1  
`%|u!  
h-7A9:  
im=5{PbJ^  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); 5? Wg%@  
2xDQ :=ec  
dsV ~|D6:  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 TZ'aNcGg  
B~?c3:6  
6z Ay)~  
*%X.ym'  
二. 战前分析 X<Z(]`i  
首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。 x@Y|v@}BE  
开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码 [UoqIU  
q3+I<qsAz  
Wm(:P  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); I]jX7.fx  
  /* --------------------------------------------- */ Je^Y&a~  
vector < int *> vp( 10 ); 8'KMxR  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); DcN"=Y  
/* --------------------------------------------- */ vO]J]][  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); >60"p~t  
/* --------------------------------------------- */ `y2ljIWJ  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); U+} y %3l  
  /* --------------------------------------------- */ uN9e:;  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' );  ;1@C_5C  
/* --------------------------------------------- */ \ n_3Bwd~  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); jB!W2~Z  
EL7T'zJ$  
M6_-f ;.  
088C|  
看了之后,我们可以思考一些问题: T%kKVr  
1._1, _2是什么? 3za`>bUN  
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。 ra]:$XJ5=a  
2._1 = 1是在做什么? D-pX<0 -y  
既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。 V9T 4 +  
Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。 Q2"WV  
EjSD4  
!!WJn}  
三. 动工 9#Y2`p T  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: < eQ[kM  
6.'$EtH  
j&CZ=?K^c  
3D[=b%2\  
template < typename T > >)^N J2Fd  
class assignment /PqUXF  
  { 4fty~0i=z  
T value; 4%7s259%  
public : E*k([ZL  
assignment( const T & v) : value(v) {} _R74/|  
template < typename T2 > ZoxS*Xk  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } X`1p'JD  
} ; -NzTqLBn  
Pbe7SRdr^  
fa{@$ppx  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 c&*l"  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment .S!-e$EJ  
K/|  
fhRjYYGI  
S?4KC^Y5  
  class holder p=B?/Sqa  
  { KjOi(YUnq7  
public : G9Qe121m  
template < typename T > wyw<jH  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const j"hASBTgp  
  { C[8KlD  
  return assignment < T > (t); ,|pp67  
} {eR9 ;2!  
} ; S}cF0B1E*  
x=Mm6}/  
c'0 5{C  
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: "8HE^Po/pn  
G),db%,X2  
  static holder _1; 8lwM{?k$  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 sRq U]i8l  
]:et~pfW  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); {/ &B!zvl  
而不用手动写一个函数对象。 /DO'IHC.o  
"2;N2=~7  
/9_#U#vhY  
U$'y_}V  
四. 问题分析 }V]eg,.BJ  
虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。 xl2g0?  
1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。 e{C6by"j{S  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 2Va4i7"X\  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 _M5Xk?e=  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 U3F3((EYJ  
Y6ben7j%-  
五. 问题1:一致性 2-v\3voN  
首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?| Of`c`-<j  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 QlD6i-a  
 I=[cZ;t  
struct holder /6U 4S>'(  
  { / Z!i;@Wf  
  // o:UXPAj  
  template < typename T > GZ8:e3ri  
T &   operator ()( const T & r) const JD~aUB%  
  { ;fGx;D  
  return (T & )r; %MJ;Q?KB  
} NHkL24ve  
} ; Zq*eX\#C  
Wsm`YLYkt!  
这样的话assignment也必须相应改动: o~C('1Fdb  
A}G|Yfn  
template < typename Left, typename Right > " s]y!BLk  
class assignment n )K6i7]xk  
  { <4mQ*6  
Left l; PayV,8   
Right r; T=\!2gt  
public : h^M^7S  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} - DL"-%X.  
template < typename T2 > @GG ccF  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } C5n?0I9  
} ; xjq0D[  
ax@H"d&  
同时,holder的operator=也需要改动: E _iO@  
Z$;"8XUM  
template < typename T > J70D+  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const +t]Xj1Q  
  { 6^YJ]w  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); z[&s5"  
} nyhMnp#<  
,7,;twKz  
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。 ,{{SI  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 97!5Q~I  
R^P_{_I*"  
return l(rhs) = r; -(;LQDG |  
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。 fp&Got!pB  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: L11L23:  
WC-_+9)2&  
template < typename Tp > 4}yE+dRUK:  
class constant_t kx{!b3"  
  { S,vu]?-8  
  const Tp t; {XnPx? V  
public : <qY5SV,  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} WE.Tuo5L  
template < typename T > _t-7$d"  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const 6 = gp:I  
  { yJD >ny  
  return t; f7+Cz>R  
} eXzXd*$S  
} ; KQ)T(mIqp  
jXR16|  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 0.DQO;  
下面就可以修改holder的operator=了 w0Ij'=:  
+qkMQETV6  
template < typename T > ~A >o O-0K  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const r_2b tpL^  
  { ,")F[%v  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); IZ~.{UQ  
} > saI+u'o  
)%mAZk-*;^  
同时也要修改assignment的operator() M#M?1(O/NE  
tWk{1IL  
template < typename T2 > gaeOgP.0  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } Sdc*rpH"(  
现在代码看起来就很一致了。 _!:@w9  
~`Sle xK|}  
六. 问题2:链式操作 detLjlE  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 \dV Too  
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。 j=j+Nf$  
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。 K^H>~`C=  
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。 iz`jDa Q|1  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct rJ(OAKnY  
OCW+?B;  
template < typename T > O5-;I,)H  
struct result_1 3*WS"bt  
  { @ER1zKK?  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; ~zyQ('  
} ;  cht  
Gvn: c/m;  
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: }m_t$aaUc1  
Y/P]5: =h  
template < typename T > M=%!IT  
struct   ref !}q."%%J_%  
  { 8]C1K Zs  
typedef T & reference; ` Zf9$K|  
} ; Wk[)+\WQ?  
template < typename T > JZ K7uB,X  
struct   ref < T &> 8c).8RLf  
  { :t>Q:mX(N  
typedef T & reference; 7@P656{  
} ; /*P7<5n0  
e\.HWV]I  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: *<k&#D"m  
K:w]> a  
template < typename T > t/ eo]  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const RbAt3k;y  
  { <gcmsiB|  
  return l(t) = r(t); q?i Cc c  
} hbnS~sva  
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。 iGa}3pF  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 u]*5Ex(?  
<[9?Rj@  
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 hVZo"XUb  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: !a[$)c  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 O PiaG!3<  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 N 8}lt  
最后的布局是: dXO=ZU/N  
                Add z1Q2*:)c  
              /   \ yoW> BX  
            Divide   5 8t\}c6/3"  
            /   \ wA",SBGX  
          _1     3 Y^3)!>  
似乎一切都解决了?不。 1p=&WM  
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。 4k$0CbHx0  
如何简化这个问题呢?我们不妨假定,任意一种操作符的functor,都能够产生任意一种操作符的functor,这样,每一种操作符的functor都拥有一样的产生方案。如果某种转换确实是不合法的(例如:A/B=C无论如何也不可能合法),那么在试图产生新functor的时候会出现编译错误。幸好C++的模版是如果不使用就不编译的,因此这种编译错误不会干扰到正常的使用,这正是我们所要的。 >[P%Ty);  
OK,我们的方法呼之欲出了。既然所有的functor都具有一样的产生方案,那么不如大家都不要实现,等到最后统一的在所有的functor里面加上这么一系列的产生代码吧。例如,如果要添加从某functor XXX到operator=的functor的产生代码: [` 9^QEj  
2L[l'}  
template < typename Right > OQc{ V  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const \!4|tBKVY  
Right & rt) const cIZ[[(Db  
  { HTN$ >QTI  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); -p^'XL*Z  
} .FJ j  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 ZM 8U]0[X  
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。 yU!GS-  
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。 req-Q |  
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。 lG 8dI\`  
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。 CPGL!:  
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? p2^)2v  
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: oX*b<d{\N  
Qpw@MF2P  
template < class Action > 369Zu4|u  
class picker : public Action HSC6;~U  
  { j"0rkN3$J  
public : I3An57YV].  
picker( const Action & act) : Action(act) {} S2bexbp0o  
  // all the operator overloaded ]f5c\\)  
} ; S%{lJYwXt  
i=V-@|Z  
Picker<T>继承自T,唯一的作用就是给T添加上了各种操作符的重载函数。 ExqM1&zpK  
现在所有参与行动的functor都要套上一层picker, _1被声明为 picker<holder>, 并且holder中所重载的操作符除了operator()之外全部被移到了picker内。而picker中的操作符重载的返回的functor也必须套上一个picker: G}q<{<+$  
+8eVj#N  
template < typename Right > PMY~^S4O  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const Yu;9&b  
  { ~Q0&P!k  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); G4O3h Y.`  
} }Wqtip:L  
S NN#$8\  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > ;8uHRcdQ  
使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。 x?gQ\ 0S<  
k3#wLJ  
template < typename T >   struct picker_maker /0-\ek ye  
  { =~ '^;D  
typedef picker < constant_t < T >   > result; Gg}t-_M  
} ; t)KPp|&  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > 5Vm Eyb  
  { w~p4S+k&  
typedef picker < T > result; PH[4y:^DN  
} ; kM,@[V  
lqauk)(A0  
下面总的结构就有了: /K[]B]1NE  
functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。 K` 2i  
picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。 ]M uF9={  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 'Z y{mq\  
至此链式操作完美实现。 Ls(&HOK[p  
k,A M]H  
u6f4yQ  
七. 问题3 @f\ X4!e*y  
如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。 J#+Op/mmo  
~6] )*y  
template < typename T1, typename T2 > =#jTo|~u4o  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const |I(%7K  
  { t&3 8@p  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); 4bE42c=Ca7  
} { qjUI  
<Nvlk\LQ  
很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2: a$A2IkD  
bKTqX[=  
template < typename T1, typename T2 > ]!q }|bP  
struct result_2 DZ,<Jmg&e*  
  { .iN-4"_j1  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; %s]U@Ku(a  
} ; =7#u+*Yr9  
LE<:.?<Z-  
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? hZ%2?v`  
这个差事就留给了holder自己。 /@6E3lh S  
    kBQ5]Q"  
cn@03&dAl  
template < int Order > LAj}kW~  
class holder; QziN]  
template <> ^tQPJ  
class holder < 1 > kx:c*3q.k  
  { 7sCR!0  
public : Pv^(Q ]  
template < typename T > cAYa=}~<  
  struct result_1 /j`i/Ha1  
  { ?a*fy}A|  
  typedef T & result; zuK/(qZ  
} ; b0!*mrF]6  
template < typename T1, typename T2 > @?'t@P:4  
  struct result_2 Z83q-  
  { &8pCHGmV)  
  typedef T1 & result; [lmHXf@1C  
} ; MA~|y_V  
template < typename T > XYz,NpK  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const Y:DNu9  
  { SD)5?{6<  
  return (T & )r; 7qCJ]%)b6  
} !%SdTaC{T  
template < typename T1, typename T2 > ho?|j"/7  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const 0sq=5 BnO  
  { g(ZeFOn  
  return (T1 & )r1; <1;,B%_^  
} 6n2Vx1b  
} ; i{Y=!r5r  
hY\Eh.  
template <> /vFxVBX  
class holder < 2 > =NVZ$KOZ  
  { (mD-FR@#  
public :  }qgqb  
template < typename T > X ,V= od>  
  struct result_1 jhjW* F<u  
  { -D.B J(  
  typedef T & result; Pn'QOVy  
} ; 4~]8N@Bii  
template < typename T1, typename T2 > d/ 'A\"o+  
  struct result_2 pfJVE  
  { [[Jv)?jm  
  typedef T2 & result; ZuF4N=;  
} ; _qO;{%r  
template < typename T > ;-Y]X(z>  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const oo$WD6eCR  
  { }J'5EAp  
  return (T & )r; nzQYn  
} <3],C)Zwc  
template < typename T1, typename T2 > U5@TaGbx  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const h%C Eb<  
  { q/d5P  
  return (T2 & )r2; d[P>jl%7  
} VOowA^  
} ; hy!'Q>[`  
R:pBbA7E  
E7Gi6w~\  
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> >。 ~u~[E  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: k#IS ,NKE  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: _Vk,&'  
\gJapx(  
return l(i, j) = r(i, j); IgHs&=  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) ^J#*n;OQ3A  
lD;,I^Lt6  
  return ( int & )i; K[Egwk7  
  return ( int & )j; b. %B;qB  
最后执行i = j; *$4A|EA V  
可见,参数被正确的选择了。 E{+c*sz  
>zfZw"mEP  
d <|lLNS  
 n_xa)  
{g:/ BFLr#  
八. 中期总结 C9z~)aL}7  
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: P98X[0&  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 LBbo.KxAe3  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 G\,A> mT/P  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor "[".3V  
iEJQ#5))0  
hI>rtaY_  
kb}]sj  
BhE~k?$9  
r3BDq  
九. 简化 [WO%rO^p  
很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。 eB/hyC1  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 thZ@Br O#  
首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种: %9 -#`  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 ttAVB{kdo  
  +-*/&|^等 (-Ct!aW|  
2. 返回引用。 +N(YR3  
  =,各种复合赋值等 eM1;Nl  
3. 返回固定类型。 Pguyf2/w  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) :9rhv{6Wp  
4. 原样返回。 \Q?|gfJH  
  operator, ?C>VB+X}y  
5. 返回解引用的类型。 Sfr\%Buv  
  operator*(单目) ]stLC; nI  
6. 返回地址。 G}?P r4Gj  
  operator&(单目) Dxa)7dA|  
7. 下表访问返回类型。 zhvk%Y:  
  operator[] s=%+o& B  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 j@?[vi  
  operator<<和operator>> M;TfD  
7^t(RNq  
OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。 '*LN)E> d  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: 3NxaOO`  
,w/mk$v  
template < typename Left > #+ lq7HJ1  
struct value_return 8|-mzb&  
  { 8,H5G`  
template < typename T > `Py= ?[cD  
  struct result_1 k\thEEVP0*  
  { /HJ(Wt q  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; V8U`%/`N  
} ; 1PTu3o&3  
$8T|r+<  
template < typename T1, typename T2 > [?f.0q  
  struct result_2 LX?r=_\  
  { QB|fFj58u  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; eN?P) ,  
} ; .]ZuG  
} ; I&NpN~AU  
ZYD88kQ  
]pP2c[;  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait 't%%hw-m}  
5NvyK[w]  
下面我们来剥离functor中的operator() [.Wt,zrE  
首先operator里面的代码全是下面的形式: .5CELtR  
ut5!2t$c  
return l(t) op r(t) *=If1qZs  
return l(t1, t2) op r(t1, t2)  T[[  
return op l(t) q {+poV X  
return op l(t1, t2) &MQt2aL  
return l(t) op y=qo-v59'  
return l(t1, t2) op *_K-T#  
return l(t)[r(t)] ?N?pe}  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)]  t-x"(  
XQY&4tK  
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: NlEWm8u   
单目: return f(l(t), r(t)); -GWzMBS S  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); Vh2/Ls5  
双目: return f(l(t)); hYv 6-5_  
return f(l(t1, t2)); ec[[OIO  
下面就是f的实现,以operator/为例 'U{: zBh  
59Q Q_#>  
struct meta_divide YB1DL ^ :  
  { p'!,F; xX  
template < typename T1, typename T2 > 0t[mhmSU,  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) 4NR5?s  
  { UpseU8Wo  
  return t1 / t2; (Dh;=xG  
} WJ8vHPSM  
} ; ts\>_/  
la{uJ9Iw@}  
这个工作可以让宏来做: 3v>,c>b([  
UVmyOC[Y{  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\  mFoK76  
template < typename T1, typename T2 > \ p}|wO&4h  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; yx;R#8;b.  
以后可以直接用 >8;%F<o2  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) (0m$W<  
来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数 iwjl--)@K  
(ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。)  KP-z  
r_sl~^* :  
5N+(Gv[`"  
下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体 (IHBib "  
Q R$sIu@%  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > n >PM_W  
class unary_op : public Rettype gL"Q.ybA  
  { 2co{9LM  
    Left l; -?`l<y(  
public : ! e,(Zz5  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} p)&\>   
D c.WvUM  
template < typename T > tU/NwA"  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const f8jz49C  
      { V*uu:  
      return FuncType::execute(l(t)); "hY^[@7 W  
    } G*p.JsZP  
'c(Y")QP  
    template < typename T1, typename T2 > Awf = yE:  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const Z@O e}\.$  
      { ;OqLNfU3y  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); #f;1f8yrN  
    } qA/ 3uA!z  
} ; ]JuB6o_L  
>M85xjXP  
 2_v+q  
同样还可以申明一个binary_op ;QD;5 <1  
Cs=i9.-A  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > F4(U~n<  
class binary_op : public Rettype >(KUYX?p  
  { _!1c.[ \T  
    Left l; ui0(#2'h%  
Right r; &scD)  
public : W?Abx  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} *.Hnt\4|  
<{Wa[1D  
template < typename T > )3 ">%1R  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ~2ei+#d!^  
      { Q 5TyS8  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); 0Hf-~6  
    } vAxtN RS  
vu >@_hv  
    template < typename T1, typename T2 > k-0e#"B  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const )@M|YM1+  
      { o7B+f  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); ?IO/zkeXg  
    } IWnW(>V  
} ; ,W;8!n0  
D)6||z}  
s7LX  
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 h0}-1kVT^  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 o62gLO]z@  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) e{S`iO  
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。 #R| 4(HlL  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! h8;"B   
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。。。 Mt0|`=64  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 U?yXTMD  
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) c~;.m<yrf  
下面是修改过的unary_op r${a S@F  
uS.a9 Q(  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > [-a /]  
class unary_op wu'60po  
  { 0C_Qp%Z  
Left l; Os+ =}  
  0Z(b/fdS  
public : 2N#L'v@g=+  
2V 'Tt3  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} aS 2 Y6  
]ORat.*0[T  
template < typename T > G9Ezm*I;:  
  struct result_1 ${3OQG  
  { ><^@1z.J  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; &2^V<(19  
} ; cd#TKmh7re  
lN" rhZ  
template < typename T1, typename T2 > ,B><la87  
  struct result_2 `dhK$jYD  
  { Dr609(zg^  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; CPG %*E*  
} ; 4mg&H0 !  
FT6cOMu  
template < typename T1, typename T2 > z /=v@@tj  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const NeP1 #  
  { iV=#'yY  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); uOx$@1v,  
} f5v|}gMAX  
oY: "nE  
template < typename T > IA'AA|v  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ufOaD7  
  { Ws(>} qjy  
  return OpClass::execute(lt(t)); 2UquN0  
} w,7 GC5j\  
Qn7e6u@V  
} ; _{aVm&^kA  
+TX]~k79Oq  
M DpXth7  
该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug ) AIZE?oX  
好啦,现在才真正完美了。 F=H=[pSe  
现在在picker里面就可以这么添加了: #S5vX<"9  
 W~4|Z=f  
template < typename Right > QX4I+x~oo\  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const CT : ac64  
  { (g\'Zw5bk  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); .:0nK bW  
} \BDNF< _  
有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。 K+Qg=vGY  
mAMKCxz,  
8b/yT4f  
&'R]oeag  
xab[  
十. bind LYKepk  
既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。 @S}'_g  
先来分析一下一段例子 G2rvi=8=  
C`ok{SNtUy  
C>HU G  
int foo( int x, int y) { return x - y;} Vy biuP  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 A-<qr6q  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 1/z1~:Il  
可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。 )}R0'QGd  
我们来写个简单的。 C5m*pGImG  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: `]Xb w^Y'x  
对于函数对象类的版本: 7]Z*]GRX  
Y9C]-zEv  
template < typename Func > OG.`\G|  
struct functor_trait +XQ6KG&  
  { sU>*S$X8  
typedef typename Func::result_type result_type; S7V;sR"V2  
} ; g+f{I'j  
对于无参数函数的版本: jN[Z mJz'  
{W-PYHZ;  
template < typename Ret > =I?p(MqW  
struct functor_trait < Ret ( * )() > ,}NG@JID  
  {  tW,<Pe  
typedef Ret result_type; Yd@9P 2C  
} ;  Z/64E^  
对于单参数函数的版本: X:DHz0S  
&Z9b&P  
template < typename Ret, typename V1 > _PuMZjGL  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > i'a M#4V  
  { #pf}q+A  
typedef Ret result_type; ;m\E9ple  
} ; L-fAT'!'  
对于双参数函数的版本: f6DPah#  
':HV9]k  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > %o5GD  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > __zsrIUJ  
  { fd(>[RP?  
typedef Ret result_type; L,R9jMx?_  
} ; sR5dC_  
等等。。。 ;Eck7nRA)  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy &4 ]%&mX)-  
*G=n${'  
template < typename Func > aFhsRE?YC=  
struct func_return ^E5Xpza  
  { }=wSfr9g  
template < typename T > A M# '(k(  
  struct result_1 1y 6H2  
  { ~=}56yxl[  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; !Qn:PSk  
} ; 'I;pS)sb  
Hd4&"oeY  
template < typename T1, typename T2 > z. 7 UfLV9  
  struct result_2 T1D7H~ \lG  
  { F> ..eK  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; lO<Ujb#"R  
} ; n}a# b%e  
} ; lQoa[#q  
%2V_%KA  
t:W`=^  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 wN;o++6V  
,VbP$1t  
template < typename Func, typename aPicker > 89~)nV)  
class binder_1 aY6]NpT  
  { \\BblzGMR  
Func fn; I/fERnHM/+  
aPicker pk; AM,@BnEcuT  
public : .{~ygHQ`f  
i_I`Y  
template < typename T > UtY< R  
  struct result_1 I8e{%PK  
  { Gu9Ap<>!  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; r*y4Vx7  
} ; v;irk<5  
1NA>W   
template < typename T1, typename T2 > X`[or:cB  
  struct result_2 *S`& X Pj  
  { .z)&#2E  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; yn"8Ma*  
} ; d8e6}C2v  
"m(HQ5e)*  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} Lw1~$rZg  
`UGHk*DL)  
template < typename T > V]<J^m8  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const <LH(>  
  { HS>Z6|uLY  
  return fn(pk(t)); PG+ICg  
} JM@MNS_||(  
template < typename T1, typename T2 > 4ijoAW3A^  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ;y Wfb|!  
  { Sycs u_je  
  return fn(pk(t1, t2)); _T)dmhG  
} \k;*Ej~.  
} ; rt^<=|Z  
!ku5P+y$  
[r<lAS{ .  
一目了然不是么? CZuV{Oh}?  
最后实现bind L1 O\PEeT  
P]bI".A8  
pk:YjJs  
template < typename Func, typename aPicker > xOp8[6Ga'  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) rs`H':a/  
  { q!t_qX7u  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); XSkx<"U*  
} t,)` Zu$  
[2WJ>2r}6  
2个以上参数的bind可以同理实现。 mtOCk 5E  
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。 E0o=  
z%<Z#5_N  
十一. phoenix &J,MJ{w6"  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: 2 <y!3OeN  
oEGe y8?  
for_each(v.begin(), v.end(), gR )xw)!  
( ~kj1L@gy   
do_ W4Tuc:X5  
[ ]SA]{id+  
  cout << _1 <<   " , " pA&CBXio  
] 6p=AzojoB  
.while_( -- _1), p;,Cvw{.;%  
cout << var( " \n " ) VK5|w:  
) 9|jk=`4UK  
); Z ^zUb  
9~J  
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){ /u$iH.  
首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor Xb@lKX5Re  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 "u@)   
那么我们就照着这个思路来实现吧: 82O#Fe q  
w z}BH  
xxLD8?@e7  
template < typename Cond, typename Actor > FFQ=<(Ki  
class do_while xPl+ rsU  
  { =$`EB  
Cond cd; :<=A1>&8  
Actor act; U ]Ek 5p  
public : eZ'J,;  
template < typename T > B{hP#bYK  
  struct result_1 Ei2hI  
  { RP?UKOc  
  typedef int result_type; S:"R/EE(  
} ; p(-f$Q(  
IxNY%&* `  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} n}Pz:  
h&|q>M3  
template < typename T > @ )owj^sA  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 2K0HN  
  { ]@wee08  
  do 6`Zx\bPDm  
    { ;5urIYd  
  act(t); xXp$Nm]:  
  } ckY,6e"6  
  while (cd(t)); I<PKwT/?  
  return   0 ; -HutEbkjx  
} J$JXY@mBSC  
} ; }D02*s  
)4q0(O)d  
I CCmE#n  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). E`]lr[  
代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。 KV v0bE  
其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。 KjFNb;mM  
因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。 2mg4*Ys  
下面就是产生这个functor的类: U>PF#@ C/  
vs]#?3+  
_1 TSt%L  
template < typename Actor > sq1Z;l31"  
class do_while_actor a"ZBSg(  
  { -L<''2t  
Actor act; NZ`Mq  
public : XMzL\Edo  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} Z\Qa6f!  
hYO UuC  
template < typename Cond > tu {y  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; yyCx;  
} ; f-!t31?XK  
jLRUWg  
|O =Fz3)  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 O {u^&V]  
最后,是那个do_ eJD !dGa  
/|v:$iH,C  
z'FD{xdf  
class do_while_invoker T"ors]eI  
  { Twi:BI`.  
public : lW}"6@0,  
template < typename Actor > 2O}UVp>  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const $C@v  
  { 1xAZ0X#  
  return do_while_actor < Actor > (act); *tkbC2D  
} 'oNY4.[  
} do_; rBG8.E36J  
"uK`!{  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? N]qX^RSb  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 $42%H#  
最后来说说怎么处理break和continue CtItzp  
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。 /4w"akB|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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