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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda w(xRL#%  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 r!7e:p JLO  
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, ) "o+wSI1  
[Ifhh2  
8xEOR!\!`k  
;y{VdT  
  class filler :9Vd=M6,  
  { -=A W. Z o  
public : ;dh8|ujh  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} \O7Vo<B&D  
} ; "<J%@  
K9J"Q4pEC  
 j{;RuNt  
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: 6Q6l?!|W4  
M"t=0[0DM:  
yU@~UCmja  
^QKL}xiV:  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); &MlBp I  
0y3<Ho,+$  
!tNJLOYf  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 <15POB  
%$l^C!qcY  
-Jtx9P  
qWzzUM1=  
二. 战前分析 6!3Jr  
首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。 I:qfB2tL)O  
开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码 n6a*|rE  
0kD8wj%  
:~2An-V  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); |=frsf~?  
  /* --------------------------------------------- */ Gkr^uXNg#  
vector < int *> vp( 10 ); B az:N 6u  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); L8~nx}UP5  
/* --------------------------------------------- */ jbHk  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); P~+?:buqc  
/* --------------------------------------------- */ g1uqsqYt  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); i~IQlyGr.  
  /* --------------------------------------------- */ YORFq9a{R  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); W].P(A>m  
/* --------------------------------------------- */ &E{5k{Y  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); 1@ j>2>i  
@J~y_J{  
p.2>- L  
[LonY49  
看了之后,我们可以思考一些问题: FNDLqf!j  
1._1, _2是什么? jz[|rwAp  
显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。 s'^zudx  
2._1 = 1是在做什么? 3_atv'I  
既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。 8j,_  
Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。 j}R4m h  
n;"4`6L~  
W RAW%?$  
三. 动工 V=|^r?  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: `~(C\+gUp  
,h2q 37  
%uGA+ \b  
LIH>IpamN  
template < typename T > Q ;P~'  
class assignment lq@Vb{Z  
  { $ Yz &x%Lb  
T value; bIm$7a`T  
public : ^c]Sl  
assignment( const T & v) : value(v) {} ^+[o +  
template < typename T2 > E|9LUPcb  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } G 7)D+],{Y  
} ; v%< _Mh  
fC3IxlG  
s/[i>`g/9  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 ud:?~?j&w  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment U30)r+&  
^TWN_(-@  
~rCnST  
n@L!{zY  
  class holder l7{hq}@;cC  
  { +>qBK}`  
public : )O- x1U  
template < typename T > %FFw!eVi  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const FA^x|C=$  
  { ~+7yi4(i  
  return assignment < T > (t); gSj-~k P  
} e( ^9fg_SG  
} ; (&MSP  
t=\V&,  
wH Z!t,g  
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: R~*Y@_oD  
r-YQsu&  
  static holder _1; Vd<= y  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 [bPE?_a,  
J-PzIFWd  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); <vt^=QA'  
而不用手动写一个函数对象。 )dL?B9d:  
rF0zGNH  
^RWt  
P'9aZd  
四. 问题分析 o m_&|9B)  
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。 4_.k Q"'DH  
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|FyY)_  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 &< Gq-IN  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 Rg[e~##  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 IPxfjBC+J  
l!AZ$IV  
五. 问题1:一致性 u F*cS&'Z  
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?| ex!^&7Q(  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 4}LF>_+=  
@B9|{[P  
struct holder x>8f#B\Mr  
  { T (2,iG8  
  // $Qy(ed  
  template < typename T > 8]?1gDS|9O  
T &   operator ()( const T & r) const W=EO=}l#  
  { h5F'eur  
  return (T & )r; }ZmdX^xB  
} Y|VzeJC  
} ; (Z"Xp{u  
~$\j$/A8/  
这样的话assignment也必须相应改动: @J<B^_+Se  
#8z\i2I  
template < typename Left, typename Right > d}o1 j  
class assignment `f'q/  
  { fd,~Yj$R?  
Left l; oM7^h3R  
Right r; lwg.'<  
public : ;W+-x] O  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} Z],"<[E  
template < typename T2 > _5m }g!  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } b/K&8C,c  
} ; ai`:HhE  
Ez$5wY^J  
同时,holder的operator=也需要改动: KncoIw  
\QMSka>  
template < typename T > ?@#}%<yEq  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const Ys_YjlMIbl  
  { Y+jKP*ri  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); -mkync3  
} 0 j.Sb2  
JZXc1R| 9  
好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。 Ksp;bfe  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 " }ZD)7K  
!>:tF,fcB  
return l(rhs) = r; =5|5j!i=q  
在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。 Y@4vQm+  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: XP`kf]9  
v4zd x)  
template < typename Tp > 5,c`  
class constant_t u9gr@06  
  { *"CvB{XF&Z  
  const Tp t; lhI;K4#  
public : IcoL/7k3  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} ~ /x42|t  
template < typename T > e"CLhaT  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const +-nQ, fOV  
  { aOD"z7}U  
  return t; Ax^'unfQ:  
} ``<1Lo@  
} ; ^"l$p,P+  
Qm.kXlsDI  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 []]3"n  
下面就可以修改holder的operator=了 @ tIB'|O  
|:#mw 1  
template < typename T > E nvs[YZe  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const 9>#|~P&FE  
  { JJ~?ON.H  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); _)l %-*Z7p  
} biG9?  
84[^#ke  
同时也要修改assignment的operator() 4r. W:}4:  
19.cf3Dh  
template < typename T2 > vRq xZN  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } DsX>xzM  
现在代码看起来就很一致了。 ZH(.| NaH  
dvD<>{U,8  
六. 问题2:链式操作 LbR-uc?x  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 WNb$2q=  
其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。 ZYsFd_  
事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。  +o  
比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。 vOK;l0%  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct UYQ$c }Z5  
Pp/{keEye  
template < typename T > ! -c*lb  
struct result_1 DOerSh_0W  
  { OVyy}1Hx  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; *jK))|%  
} ; vs. uq  
cWc)sb  
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: re!8nuBsA  
]CZLaID~  
template < typename T > vVYduvw  
struct   ref +_eb*Z`5o  
  { pNlisS  
typedef T & reference; $)3PF  
} ; 5 DB>zou   
template < typename T > WO-WoPO  
struct   ref < T &> TyWy5J< :+  
  { ]uvbQ.l_t  
typedef T & reference; >t2b?(h/x  
} ; 4c=kT@=jX  
hzLGmWN2j8  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: 2 mZ/ 3u  
&%X Jf~IQ  
template < typename T > 3@] a#>  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const 4QFOO sNp  
  { pU ]{Z(  
  return l(t) = r(t); ? sW`**j  
} %5*#c*)R  
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。 > bF!Y]H  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 <S$21NtM87  
{0e{!v  
有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么 ~It+|X=Kx  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: M:M>@|)  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 ({KAh?  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 dCP Tpm  
最后的布局是:  s7 o*|Xv  
                Add 0xUj#)  
              /   \ @izi2ND  
            Divide   5 rO$>zdmYHs  
            /   \ 23$hwr&G\  
          _1     3 k6L373e#Q  
似乎一切都解决了?不。  #>jH[Q  
你可以想象一下一个完整的Lambda库,它必然能够重载C++几乎所有的操作符。假设其重载了10个操作符,那么至少会有10个代表这些操作符的functor类。大体上来讲,每一种操作符所对应的functor都应当能够由链式操作产生别的任意一种操作符所对应的functor。(例如:*_1 = 2既是由operator*的functor产生operator=的functor)。可想而知这样一共能产生10*10=100种产生方式。这是对编码的一个大挑战。 8MeXVhM  
如何简化这个问题呢?我们不妨假定,任意一种操作符的functor,都能够产生任意一种操作符的functor,这样,每一种操作符的functor都拥有一样的产生方案。如果某种转换确实是不合法的(例如:A/B=C无论如何也不可能合法),那么在试图产生新functor的时候会出现编译错误。幸好C++的模版是如果不使用就不编译的,因此这种编译错误不会干扰到正常的使用,这正是我们所要的。 gVU\^KN]  
OK,我们的方法呼之欲出了。既然所有的functor都具有一样的产生方案,那么不如大家都不要实现,等到最后统一的在所有的functor里面加上这么一系列的产生代码吧。例如,如果要添加从某functor XXX到operator=的functor的产生代码: pMp9 O/u%  
3Z:!o$  
template < typename Right > [ |n-x3h  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const a<'$`z|s  
Right & rt) const -0SuREn  
  { $pfe2(8  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); 4sBoD=e  
} 5?L:8kHsH  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 j!MA]0lTM  
XXX指的是原来的functor的类型,picker_maker<T>是一个类型变换的trait,如果T是一个常量,那么他会返回constant_t<T>,否则返回T本身。 6r=)V$K <  
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。 R%_H\-wo  
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。 &NjZD4m`=  
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。 b*F~%K^i$  
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? ~|{)h^]@  
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: sLa)~To  
*rz(}(r  
template < class Action > Gd6 ;'ZCmY  
class picker : public Action l;}7A,u  
  { ,beR:60)  
public : jfPJ5]Z  
picker( const Action & act) : Action(act) {} s<_LcQbt{  
  // all the operator overloaded [RFK-E  
} ; ?VZXJO{^  
qb> r\bc  
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。 T 0v@mXBQ  
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: ilp;@O6  
60%~+oHi~  
template < typename Right > Usf"K*A  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const J=SB/8tQ)T  
  { 6a]f&={E  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); oB06{/6  
} 0/P-> n~  
mz$Wo *FB  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > =R;1vUio  
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。 vYR=TN=Z4  
,cy/fW  
template < typename T >   struct picker_maker _Kl{50}]  
  { QjjJtKz  
typedef picker < constant_t < T >   > result; y~c4:*L3  
} ; $ l sRg:J  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > .V 3X#t  
  { PP[)h,ZL*  
typedef picker < T > result; {iIg 4PzrU  
} ; 7! b)'W?  
h[je_^5  
下面总的结构就有了: g1 Wtu*K3  
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。 &PBWJ?@O)r  
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。 y)^CDe2xU  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 4R*<WdT(  
至此链式操作完美实现。 m wEVEx24  
.A"T086  
K~y9zF{  
七. 问题3 TaQ "G  
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。 aEFe!_QY  
w HHF=Q  
template < typename T1, typename T2 > w[ YkTv  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const v`+n`DT  
  { _ 2gT1B  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); kk_9G -M  
} G9'YgW+$7  
?V5Pt s  
很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2: vi!r8k  
w] 5U  
template < typename T1, typename T2 > fv j5[Q  
struct result_2 =O3I[  
  { *4hOCQ[  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; \p@nH%@v  
} ; }Cmj(k`~  
!: EW21m  
显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢? t=W$'*P0}  
这个差事就留给了holder自己。 Ca5Sc, no  
    kJ#[UCqzM  
fJn3"D'  
template < int Order > [Z5}2gB&  
class holder; \p3nd!OIG  
template <> PD}SPOA`U3  
class holder < 1 > cGpN4|*rQ  
  { =2g[tsY  
public : @u"kX2>Eq  
template < typename T > )Vg{Y [!  
  struct result_1 OHtgn  
  { }W@#S_-e8  
  typedef T & result; 6Y>,e;R  
} ; y\|-O<8O  
template < typename T1, typename T2 > lNA'M&  
  struct result_2 EN-8uY.  
  { 1fO2)$Y  
  typedef T1 & result; fUp|3bBE  
} ; }/7.+yD  
template < typename T > mHI4wS>()+  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const D?\"  
  { @\6nXf  
  return (T & )r; %7C%`)T]  
} nv_m!JG7  
template < typename T1, typename T2 > s`Be#v  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const vh. Wm?qQ  
  { 6_9:Eb=^v!  
  return (T1 & )r1; 6cQeL$,SQ  
} +;:aG6q+  
} ; G%j/eTTf  
>p]WCb'PH  
template <> \sHy.{  
class holder < 2 >  VNr  
  { *@ <8&M9x  
public : MfNpQ:]c\  
template < typename T > Jv 6nlK`  
  struct result_1 ~ F?G5cN5  
  { t-eKruj+  
  typedef T & result; _#J_$CE#  
} ; cYq']$]  
template < typename T1, typename T2 > "LP, TC  
  struct result_2 1IOo?e=/bM  
  { _gPVmGG  
  typedef T2 & result; 8u:v:>D.'  
} ; as\<nPT{Fj  
template < typename T > ^(dGO)/  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const E'&OOEMN-  
  { &AQg'|  
  return (T & )r; qEK4I}Q-=  
} /`4v"f0V  
template < typename T1, typename T2 > r&%gjqt  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const BGlGpl  
  { Gs_*/E7,  
  return (T2 & )r2; Lo|NE[b:G  
} hapB! ~M?  
} ; TdNuD V  
Xb(CH#*{z  
w&wA >q>&  
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> >。 {(m+M  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: ibZt2@GB)I  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: ;PfeP ;z  
R "/xne  
return l(i, j) = r(i, j); 5';/@M  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) SZim>@R  
B^8ZoF  
  return ( int & )i; LaIW,+  
  return ( int & )j; y+ 6`| h_  
最后执行i = j; _XH4;uGg  
可见,参数被正确的选择了。 eD*?q7  
_" ?c9  
z9k*1:  
b"ol\&1 #  
r,`Z.A  
八. 中期总结 ShL1'Z} ^{  
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: X[GIOPDx  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 VZT6;1TD$8  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 1&X}1  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor h.4qlx|  
ysSjc  
38V $<w  
^3Z7dIUww  
olD@W UB  
l?[{?Luq  
九. 简化 f p v= P  
很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。 JYZ2k=zh  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 7>nhIp))  
首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种: +8LM~voB  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 ,~?A,9?%:  
  +-*/&|^等 ttK,((=@  
2. 返回引用。 M(n<Iu4^_  
  =,各种复合赋值等 JDC=J(B  
3. 返回固定类型。 nwa\Lrh  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) ( GFgt_  
4. 原样返回。 +G*"jI8W  
  operator, V+qFT3?-  
5. 返回解引用的类型。 y;,=a jrF  
  operator*(单目) Ez zTJ>  
6. 返回地址。 2x-'>i_|g  
  operator&(单目) TqENaC#&  
7. 下表访问返回类型。 ~v.jZ/h  
  operator[] ~mN g[]  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 ?ada>"~GR_  
  operator<<和operator>> @+}rEe_(  
JfI aOhKs]  
OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。 .o-0aBG  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: qg^(w fI  
@rPI$ia1~  
template < typename Left > [MV`pF)x  
struct value_return ry$tK"v/  
  { *hv=~A $q  
template < typename T > _ oQtk^fp  
  struct result_1 [GtcaX{Zz  
  { +\+Uz!YS  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; th5,HO~  
} ; <'r0r/0g?  
Iv'RLM  
template < typename T1, typename T2 > NY4!TOp  
  struct result_2 j`>?"1e@x  
  { f Ub1/-}  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; ,]0S4h67  
} ; JaH* rDs-  
} ; l_^T&xq8  
Oamv9RyDvC  
4 hL`=[AB  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait zt7_r`#z  
hNH.G(l0  
下面我们来剥离functor中的operator() *,E;  
首先operator里面的代码全是下面的形式: kxwNbxC  
eeZIa`.sX  
return l(t) op r(t) K5P Gi#  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) p@#]mVJ>9  
return op l(t) !nec 7  
return op l(t1, t2) gE\A9L~b  
return l(t) op " <<A  
return l(t1, t2) op W;^Rx.W  
return l(t)[r(t)] "4 'kb  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] G1kDM.L  
l<u{6o  
很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式: }16&1@8  
单目: return f(l(t), r(t)); l*$WX=h6n  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); ?g5iok {  
双目: return f(l(t)); 4BHtR017r  
return f(l(t1, t2)); 5i^`vmK  
下面就是f的实现,以operator/为例 \M+MDT&  
gdOe)il\  
struct meta_divide 0LS -i%0  
  { {?w"hjy  
template < typename T1, typename T2 > MKomq  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) BqQ] x'AF  
  { ||R0U@F,  
  return t1 / t2; /rqqC(1  
} qpoquWZ  
} ; 6hp{,8|D"m  
I|H,)!Z  
这个工作可以让宏来做: 7 n\mj\  
$2Kau 1  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ iwvt%7  
template < typename T1, typename T2 > \ PoJmW^:}  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; `tX@8|  
以后可以直接用 Nfr:`$k  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) P=c?QYF  
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 L {!ihJr  
(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。。。) :lNg:r$4  
D)y{{g*Lnm  
PXa5g5 !  
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 s\6N }[s  
p Z"o@';!  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > nlaG<L#  
class unary_op : public Rettype |Mt&p#y  
  { \xF;{}v  
    Left l; :=y0'f V(@  
public : Dzo{PstM%  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} e"*BHvy F  
R_7 6W&  
template < typename T > S)+CTVVE  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const tL1P<1j_  
      { vuXS/ d  
      return FuncType::execute(l(t)); HF]EU!OT  
    } p7s@%scp  
>o#ERNf  
    template < typename T1, typename T2 > h(_P9E[g  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const \WcB9  
      { [ne" T  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); +)zDA:2Wa"  
    } Yhe+u\vGs\  
} ; "2%>M  
6eM6[  
k'g$2  
同样还可以申明一个binary_op ,6DD=w0r  
 QGXQ{  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > B "*`R!y  
class binary_op : public Rettype `v~!H\q  
  { $Y6 3!*  
    Left l; cI3y  
Right r; 7^Na9]PY  
public : ~> PgJ ^G  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} -]/7hN*v  
A])OPqP{  
template < typename T > lu]o34  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const #9i6+. Z  
      { ujx@@N  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); %Z7%jma  
    } fSjs?zd`  
l~rb]6E  
    template < typename T1, typename T2 > oKRFd_r+  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const alc]  
      { +ZclGchw  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); "?P[9x}  
    } L@nebT;\'  
} ; {M [~E|@D  
^Z#@3 =  
7D   
很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮 Xk?R mU6  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 e{0L%%2K  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) y+A{Y  
那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。 tfA}`*$s  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! %kq ^]S2O  
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。。。 yc[(lq.^n  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 g,=^'D  
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) b~*i91)\  
下面是修改过的unary_op &L%Jy #=  
PyFj@n  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > 'PpZ/ry$  
class unary_op L%XXf3;c  
  { ` 5#h jLe  
Left l; ab@=cL~^  
  {OCJ(^8i  
public : qU-!7=}7  
3b@VY'P  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} :Jk33 N4y0  
7TpRCq#  
template < typename T > (N0sE"_~I5  
  struct result_1 O:e#!C8^  
  { [x5mPjgw  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; ?Wa<AFXQ  
} ; [Tp%"f1  
m6i%DE  
template < typename T1, typename T2 > J(e7{aRJ9  
  struct result_2 hg8Be6G <  
  { DvYwCgLR  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; %'0&ElQ  
} ; Xu6K%]i^  
036[96t,F  
template < typename T1, typename T2 > 3cixQzb}u  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const (sCAR=5v\  
  { I+" lrU  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); Xk,>l6 vc  
} /zT`Y=1  
,Kw5Ro`I:  
template < typename T > Sy  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const . :a<2sp6  
  { TBnvV 5_  
  return OpClass::execute(lt(t)); K &dT(U  
} DW|vMpU]u  
kiX%3(  
} ; 2+:'0Krc  
,{8v4b-  
OKAkl  
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 [;^,CD|P  
好啦,现在才真正完美了。 =|,A%ZGF$  
现在在picker里面就可以这么添加了: =cn~BnowY  
?Ht=[l=  
template < typename Right > 0x~`5h  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const e:E# b~{  
  { ah+j!e  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); PsbG|~  
} 2h q>T&8  
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。 !Lkm? (_  
"Pj}E=!k  
8+&JQ"UaB  
Hb!6Z EmN%  
>DP:GcTG  
十. bind 3=- })X ;  
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。 !re1EL  
先来分析一下一段例子 `!i-#~n  
8r^ ~0nm  
WYszk ,E  
int foo( int x, int y) { return x - y;} ]JMl|e  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 Jhy(x1%  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 OipqoI2  
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。 6(KmA-!b(O  
我们来写个简单的。 URw5U1  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: K9|7dvzC:  
对于函数对象类的版本: af'@h:  
eW50s`bKY  
template < typename Func > <n^3uXzD  
struct functor_trait .~mCXz<x  
  { *7RvHHf  
typedef typename Func::result_type result_type; CT*,<l-D  
} ; h}&b+ 1{X  
对于无参数函数的版本: <kbyZXV@K  
KOSQQf o  
template < typename Ret > ;`UecLb#  
struct functor_trait < Ret ( * )() > Yb:pAzw6  
  { tsv$r$Se  
typedef Ret result_type; Lgi[u"Du  
} ; _~M^ uW^l  
对于单参数函数的版本: +S9PML){h  
o@k84+tn(  
template < typename Ret, typename V1 > A 5nO=  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > wa:0X)KC?  
  { Nfn(Xn*J-  
typedef Ret result_type; AIZBo@xg  
} ; !p[`IWZ  
对于双参数函数的版本: op@i GC+  
&leK}je [  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > ,}J_:\j  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > 50n}my'2h  
  { z-,VnhLx  
typedef Ret result_type; q SD9Pue  
} ; =k{`oO~:9+  
等等。。。 &y\sL"YL!  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy DC:)Ysuj  
E\th%q,mG  
template < typename Func > s 3r=mp{  
struct func_return 4c159wsnQ  
  { 8C7Z{@A&#  
template < typename T > DtF}Qv A  
  struct result_1 D7 ?C  
  { P8I*dvu _  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; zoZH[a`H  
} ; FWY2s(5p  
X_ ?97iXjx  
template < typename T1, typename T2 > c/aup  
  struct result_2 '{[),*nCn  
  { \#,t O%D  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; MGt]'}  
} ; JTW)*q9a  
} ; J|~26lG  
L*JPe"N -e  
;>"nn VW  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 M1!pQC_9  
G>z,#Xt  
template < typename Func, typename aPicker > ,Em$!n  
class binder_1 %b}gDWs  
  { _*6v|Ed?  
Func fn; k\7:{y@,  
aPicker pk; XDz5b.,  
public : ^^Jnv{)  
EKZVF`L  
template < typename T > A6"Hk0Hf  
  struct result_1 }Je>;{&%  
  { ;*cLG#&'M  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; \a|L/9%  
} ; pq! %?m]  
#"f' 7'TE  
template < typename T1, typename T2 > N_DT7  
  struct result_2 ZafboqsDL  
  { %0-wpuHc(]  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; {`"#yl6"  
} ; Lm%GR[tyQ  
rg QEUDEQ  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} m~`>`4  
- u3e5gW  
template < typename T > }!d;(/)rb  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const LE=k  
  { [QczlwmO  
  return fn(pk(t)); *"{& FEV  
} x?yD=Mq_  
template < typename T1, typename T2 > XbXA+ey6  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 9#/(N#>  
  { N{C;~'M2ce  
  return fn(pk(t1, t2)); H+C6[W=  
} L;6.r3bL  
} ; }1H=wg>\  
xUWr}j4;  
XcfKx@l  
一目了然不是么? =zg:aTMti  
最后实现bind X%{'<baR  
[_6&N.  
'mMjjG9  
template < typename Func, typename aPicker > }_OM$nzj  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) fI|[Z+"  
  { 1|Q vN1?  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); 5g ;ac~g  
} d/,E2i{I7  
\5><3*\  
2个以上参数的bind可以同理实现。 8v92N g7  
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。 &tI#T)SSs  
,?-\ x6  
十一. phoenix 0ZI(/r  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: !~iGu\y  
vS?odqi#n  
for_each(v.begin(), v.end(), xytr2V ]aV  
( qr(`&hB-L  
do_ 4? (W%?  
[ ! . HnGb+  
  cout << _1 <<   " , " g!J0L7 i|  
] /Z%>ArAx  
.while_( -- _1), I!: z,t<  
cout << var( " \n " ) NCS!:d:Ry  
) )j&"%[2F  
); F # YPOH  
bE\,}DTy  
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: +: Ge_-  
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 lE#m]D  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 T1Ta?b  
那么我们就照着这个思路来实现吧: *~VxC{  
o'V%EQ  
4FMF|U  
template < typename Cond, typename Actor > 6`H.%zM  
class do_while xi'>mIT  
  { ^4$ 'KIq  
Cond cd; cPF<D$B  
Actor act; ;[0&G6g  
public : pa]"iZz  
template < typename T > #gbH^a'  
  struct result_1 2y GOzc  
  { i%{X9!*%TX  
  typedef int result_type; y=sGe!^  
} ; f@V3\Z/6E  
a}nbo4jK  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} Y:QD   
O>0VTW  
template < typename T > `)>7)={  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const : mGAt[Cc  
  { 7^e +  
  do 1(dj[3Mt  
    { )mcEQ-!b  
  act(t); fys  
  } MXh "Y*}  
  while (cd(t)); ]Yyia.B  
  return   0 ; t-e5ld~a  
} |;vi*u  
} ; Sfjje4R  
K`KLC.j  
_7)F ?  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). %b!-~ Y.  
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。 j2n,f7hl.  
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。 O}ejWP8>  
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。 ) M<vAUF  
下面就是产生这个functor的类: 'ktHPn ,K  
C;B}3g&  
Xa 9TS"  
template < typename Actor > JiS5um=(.  
class do_while_actor x;E2~&E  
  { Cpl;vQ  
Actor act; ]`=X'fED  
public : ] Uc`J8p,  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} S01wwZ  
\+PIe7f_  
template < typename Cond > BN_7Ay/k  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; 5i So8*9}  
} ; (Ye>Cp+]  
jx`QB')kX  
O9h+Q\0\W  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 gPC@Yy  
最后,是那个do_ W0`Gc {  
H:{7X1bV  
Xh+ia#K  
class do_while_invoker hZ\+FOx;  
  { 8nNsrat  
public : QL7>;t;  
template < typename Actor > Hgc=M  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const Uu p(6`7  
  { SS.jL)  
  return do_while_actor < Actor > (act); ^s/  
} f<jb=\}x  
} do_; Q[ieaL6&  
T~8  .9g  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? t2{~bzq1X  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 <g2_6C\j  
最后来说说怎么处理break和continue % g"eV4 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。 "dh:-x6  
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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