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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda $2p=vi 3  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 1S&GhJ<wJ  
在C++中,STL的很多算法都要求使用者提供一个函数对象。例如for_each函数,会要求用户提供一个表明“行为”的函数对象。以vector<bool>为例,如果想使用for_each对其中的各元素全部赋值为true,一般需要这么一个函数对象, Gb=pQ (n4  
o$*aAgS+  
gx-ib/_f1  
,g.*Mx`-  
  class filler 'pCZx9 *c  
  { k$u\\`i]oC  
public : {:D8@jb[  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} |[)k5nUQ|  
} ; 7# ~v<M6  
0rt@4"~~w  
UlG8c~p  
这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决: =cwQG&as  
:~I^ni  
{X85  
tx,_0[hZi  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); 9j0Hvo%T  
 /$Qs1*  
))/NGa  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 (=2-*((&(A  
W'|NYw_B  
DzfgPY_Py  
YXJreM5  
二. 战前分析 kPhdfF*Q  
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。 jL }bGD  
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 /5Od:n  
TY."?` [FK  
7L%JCH#F  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); Nl4,c[$C  
  /* --------------------------------------------- */ -0QoVGw  
vector < int *> vp( 10 ); ~[_u@8l!mN  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); {7k Jj(Ue  
/* --------------------------------------------- */ fH-fEMyW  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); \# p@ef  
/* --------------------------------------------- */ oO0dN1/  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); 7U9*-9  
  /* --------------------------------------------- */ ,Wv@D"4?  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); |/qwR~  
/* --------------------------------------------- */ J0ys Z]  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); 1zGD~[M  
O$qxo &  
C+0MzfLgf  
8t1XZ  
看了之后,我们可以思考一些问题: S55h}5Y  
1._1, _2是什么? \;!}z3Ww  
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。 J?wCqA  
2._1 = 1是在做什么? h23"<  
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。 TpAE9S  
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。 fH@P&SX  
ty"|yA  
r}**^"mFy  
三. 动工 Qe[ejj1o:  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: &RJ*DAmL  
Fb!Ew`;QT  
i,H(6NL.  
i/C`]1R/  
template < typename T > }508wwv  
class assignment \aN*x  
  { ':>u*  
T value; :17Pc\:DS  
public : ~WjK'N4n5  
assignment( const T & v) : value(v) {} X[ 6#J  
template < typename T2 > OH\(;RN*  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } Dru iiA  
} ; kF;N}O2?{  
J dM0f!3  
rAn:hR{  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 F@tfbDO?  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment _xefFy  
'mELW)S  
Hk1[0)  
O"M2*qiH  
  class holder S-f .NC}:i  
  { Ybkydc  
public : *8bj3A]vf  
template < typename T > VMee"'08  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const 2q NA\-0i>  
  { [.(,v n?6  
  return assignment < T > (t); 33=lR-N#  
} EV'i/*v}\  
} ; w;{=  
S4_C8  
gkM Q=;Nn  
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: e7Sp?>-d  
"5!T-Z+F  
  static holder _1; \{a!Z&df  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 6!`GUU  
O#do\:(b  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); [  *~2Ts  
而不用手动写一个函数对象。 45,):U5  
sTxgU !_  
0H +!v  
:#VdFMC<  
四. 问题分析 >T#" Im-  
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。 !X[P)/?b0+  
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。 ,Y4>$:#n/  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 &7 K=  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 Vb8Qh601  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 q'Nafa&a)  
E !9(6G4  
五. 问题1:一致性 )H>?K0I  
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?| Kqz+:E8D  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 @<jm+f"MP  
!(F?Np Am  
struct holder 9Tg k=  
  { l;SXR <EU  
  // I7#^'/  
  template < typename T > 3xz|d`A  
T &   operator ()( const T & r) const O'Q,;s`uC  
  { b8 E{~z  
  return (T & )r; xHD$0eq  
} b['v0x  
} ; cy(4g-b]@e  
<])]1r8  
这样的话assignment也必须相应改动: |vw],r6  
K(uz`(5  
template < typename Left, typename Right > X<D fzd oI  
class assignment 8wrO64_NO  
  { Bp_8PjQ  
Left l; rEMe=>^   
Right r; &P,uK+C4  
public : ' Tk4P{  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} l>?f+70  
template < typename T2 > HUChg{[  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } <L('RgA@X  
} ; ' GUCXx  
v5 @9  
同时,holder的operator=也需要改动: BM{*5Lf  
>m:n6M'r  
template < typename T > FHSFH>  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const ]8htL#C  
  { #~m 8zG  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); +c8t~2tuN  
} x_x_TEyyh  
4H^ACw  
好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。 o`Af6C;Q  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 qj/Zk [  
2q(gWhcj  
return l(rhs) = r; 2acT w#  
在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。 |~ytAyw  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: Ai"MJ6)  
zBK"k]rz  
template < typename Tp > @^<&LG5^  
class constant_t Uq @].3nf  
  { TNckyP75u  
  const Tp t; L/E7xLz  
public : t Davp:M1v  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} 3:G$Y: #P  
template < typename T > m[%':^vSr  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const ?6\N&MTF  
  { mK/E1a)AG3  
  return t; d'&OEGb<  
} jhPbh5E  
} ; 3d]~e  
xC9{hXg!  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 lU%oU&P/"S  
下面就可以修改holder的operator=了 X-X`Z`o  
=1k%T{>  
template < typename T > [y}h   
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const }]#z0'Aqsu  
  { en/h`h]h  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); *~YdL7f)J  
} /CH]'u^j  
6"+9$nFyW  
同时也要修改assignment的operator() ?A3u2-  
i=*H|)  
template < typename T2 > >tPf.xI|l  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } "]uPke@  
现在代码看起来就很一致了。 .vctuy&  
:iLRCK3 C  
六. 问题2:链式操作 *];QPi~  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 ,(Ol]W}  
其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。 ^pH8'^n  
事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。 /qJCp![X  
比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。 oc]:Ty  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct Mtv{37k~  
H3*] }=   
template < typename T > V ?'p E  
struct result_1 \<(EV,m2  
  { n$XEazUb0N  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; :4-,Ru1C"  
} ; S-}c_zbl;  
M 87CP=yc  
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: ?hGE[.(eh]  
=PQ4S2Q  
template < typename T > #rF`Hk:  
struct   ref _WvVF*Q"k  
  { M)!"R [V  
typedef T & reference; $./aK J1B  
} ; FNuE-_  
template < typename T > y2#"\5dC  
struct   ref < T &> 0;@>jo6,!  
  { d/jP2uu A  
typedef T & reference; `A%WCd60Tc  
} ; vb?.`B_>&  
9od*N$  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: c_S~{a44Ud  
#;~HoOK*#  
template < typename T > dt@c,McN|Q  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const zCQP9oK!  
  { T*SLM"x  
  return l(t) = r(t); _k26(rdI@-  
} .D ^~!A  
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。 =R' O5J  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 n42\ty9  
_tX=xAO9  
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 Y2XxfZ j  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: ~-6_-Y|  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 2C}Yvfm4  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 n[gE[kw  
最后的布局是: d{Jk:@.1  
                Add 1++g @8  
              /   \ vG'#5%,|  
            Divide   5 8Th,C{  
            /   \ O1c:X7lHc  
          _1     3 HV)aVkr/&  
似乎一切都解决了?不。 &z1U0uk  
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。 pZlsDM/=  
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。 $A9Pi"/*z  
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: O=V_ 7I5  
RqGX(Iuv  
template < typename Right > aVHIU3  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const ^~-YS-.J#,  
Right & rt) const _~;%zFX  
  { vm[*+&\2  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); 7@>/O)>(AS  
} ]b; m~|9  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 xx>h J!  
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。 C 'MR=/sd  
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。 'nGUm[vh  
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。 ,lA @C2 c  
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。 OqIXFX"  
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? 5N $XY@  
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: X*@ tp,t  
o ?vGI=  
template < class Action > AK,'KO%{=  
class picker : public Action KS93v9|  
  { 3k9n*jY0  
public : K&%CeUa  
picker( const Action & act) : Action(act) {} |&JeJ0k>~  
  // all the operator overloaded (1[59<cg]  
} ; {CI4AT!?W  
$'3xl2T  
Picker<T>继承自T,唯一的作用就是给T添加上了各种操作符的重载函数。 GW;%~qH[,  
现在所有参与行动的functor都要套上一层picker, _1被声明为 picker<holder>, 并且holder中所重载的操作符除了operator()之外全部被移到了picker内。而picker中的操作符重载的返回的functor也必须套上一个picker: "}qs +  
DbH;DcV7  
template < typename Right > eIalcBY  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const /Yp#`}Ii  
  { lP`BKc,  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); \alV #>J5  
} ]}N01yw|s  
)h]#:,pm  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > =?.oH|&\h  
使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。 uStAZ ~b\  
Dho6N]86r  
template < typename T >   struct picker_maker 3._ ep  
  { 6 Ln~b<I  
typedef picker < constant_t < T >   > result; T9Q3I  
} ; \\<=J[R.M  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > hA 5')te<  
  { D?1fY!C:r  
typedef picker < T > result; ft(o-f7,  
} ; +m%%Bz>  
Icrnu}pl_  
下面总的结构就有了: B+`4UfB]Z}  
functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。 )xyjQ|b  
picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。 %r(WS_%K|  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 )e?&'wa>  
至此链式操作完美实现。 lUs$I{2_  
g) oOravV  
Mz6(M,hkq  
七. 问题3 6EyPZ{  
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。 ZK^cG'^2|  
&}k7iaO  
template < typename T1, typename T2 > X>o9mW  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const PtbaC6"\  
  { X n!mdR  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); O[ird`/  
} -  /\qGI  
+,>%Yb =EA  
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: F,p0OL.  
lfc&#G i3  
template < typename T1, typename T2 > w7?fJ")  
struct result_2 $C\ETQ@  
  { P+hcj p*  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; ~/`/r%1/J  
} ; &su'znLV  
TSP%5v;Dh  
显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢? 0Xh_.PF  
这个差事就留给了holder自己。 edp I?  
    VjM3M<!g>M  
hHE~/U  
template < int Order > h.>SVQzU  
class holder; E:pk'G0bZ  
template <> >J:=)1`  
class holder < 1 > 4Lt9Dx1  
  { nL:&G'd  
public : `]eJF|"  
template < typename T > w I_@  
  struct result_1 QE(.w dHP  
  { mgjJNzclL  
  typedef T & result; eTx9fx w  
} ; ux&"TkEp  
template < typename T1, typename T2 > [v"Z2F<.=  
  struct result_2 `3rwqcxA  
  { ~U]g;u  
  typedef T1 & result; ;AEfU^[  
} ; LBK{-(%  
template < typename T > luf5-XT  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const g^]Iw~T6$  
  { /IUu-/ D  
  return (T & )r; :jl*Y-mM  
} C:J;'[,S  
template < typename T1, typename T2 > XA2Ld  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const NZq-%bE  
  { ccuGM WG*  
  return (T1 & )r1; [b3!H{b#  
} QF"7.~~2  
} ; MuY:(zC%  
%PYl  
template <> crM5&L9zF  
class holder < 2 > @N>7+ 4  
  { yV{B,T`W  
public : r<+C,h;aww  
template < typename T > A#"Wk]jX  
  struct result_1 2!/Kt O)i^  
  { wGArR7r  
  typedef T & result; LlQsc{ Ddf  
} ; 6L<:>55  
template < typename T1, typename T2 > 3^o(\=-JX  
  struct result_2 xPm. TPj  
  { =:WZV8@%  
  typedef T2 & result; 8v"rM >[  
} ; ebk>e*  
template < typename T > EU?qLj':  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const {[o NUzcd  
  { ff#7}9_mh  
  return (T & )r; \Z]+j@9  
} ?gE=hh  
template < typename T1, typename T2 > RPz[3y  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const ]nTeTW  
  {  ?.?)5 &4  
  return (T2 & )r2; e%\^V\L  
} Pp8S\%z~h  
} ; Js,!G  
p27Dc wov  
l76=6Vtb  
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> >。 Xsq@E#@S  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: *'/,  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: P>7Xbm,VP  
x>#{C,Fi  
return l(i, j) = r(i, j); B@,r8)D  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) .q@?sdGD  
TrjyU  
  return ( int & )i; Lzh8-d=HQ  
  return ( int & )j; xE1?)  
最后执行i = j; bwsKdh  
可见,参数被正确的选择了。 uk):z$ x  
H bKE;N  
+MoUh'/u  
<|Td0|x _q  
cI=6zMB  
八. 中期总结  >;fVuy  
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: OdzeHpH3g  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 /%T/@y  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 |p|Zv H  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor Ds`e-X)O;\  
smn"]K  
MpCPY"WLL  
iiPVqU%  
X{-4w([  
 s5VK  
九. 简化 L< F8+a7i  
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。 E'AR.!  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 CsO!Y\'FY  
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: Y+?QHtZL  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 Q"QRF5Ue  
  +-*/&|^等 E2e"A I.h  
2. 返回引用。 F]$ Nu  
  =,各种复合赋值等 37U8<  
3. 返回固定类型。 ]>n{~4a  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) (t4i&7-  
4. 原样返回。 [?]N GTr#  
  operator, 7H7 Xbi@  
5. 返回解引用的类型。 4 2Z:J 0  
  operator*(单目) =^9h z3 j  
6. 返回地址。 "Lp.*o  
  operator&(单目) d<m;Q}/l&h  
7. 下表访问返回类型。 ^{Y,`F  
  operator[] |+cz\+  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 ;d?BVe?  
  operator<<和operator>> Rh'z;Gyr  
L!Jx`zM^  
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。 ~;"eNg{ T  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: {]CZgqE{  
vt EfH  
template < typename Left > CmU@8-1  
struct value_return 6#Vl3o(E|  
  { &h5Vhzq(<  
template < typename T > {wS i?;[Gq  
  struct result_1 7e<=(\(yl  
  { *p{p.%Qs:  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; i$Y#7^l%k  
} ; V.~kG ,Ht  
/J`}o}  
template < typename T1, typename T2 > mv9D{_,pD  
  struct result_2 -)A:@+GF  
  { t^#1=nK  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; +t7HlAXB#  
} ; IFLphm5  
} ; ql?w6qFs]  
|_53So: g  
)~'UJPK  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait mR0`wrt  
(hc!!:N~q  
下面我们来剥离functor中的operator() N_%@_$3G]  
首先operator里面的代码全是下面的形式: ,:S#gN{U  
!r/i<~'Bx  
return l(t) op r(t) rZUTBLZ`j  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) @nH3nn  
return op l(t) 1jC85^1Taq  
return op l(t1, t2) frcAXh9  
return l(t) op bJ2-lU% ;2  
return l(t1, t2) op 1j2U,_-  
return l(t)[r(t)] wSR|uh  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] `I7s|9-=  
dsIbr"m  
很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式: %|jS`kj  
单目: return f(l(t), r(t)); F}Zg3 #  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); o[;P@F  
双目: return f(l(t)); r\m{;Z#LJm  
return f(l(t1, t2)); ,2AulX 1  
下面就是f的实现,以operator/为例 ~ <1s[Hu  
'iMzp]V;  
struct meta_divide -Mo4`bN  
  { |q4=*Xq  
template < typename T1, typename T2 > g$Tsht(rHD  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) .-$3I|}X=  
  { cqU6 Y*n  
  return t1 / t2; EW$drY@  
} Uz;^R@  
} ; Q<>u) %92@  
TG=A]--_a  
这个工作可以让宏来做: 9Qyc!s`  
N[@~q~v  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ *)[fGxz \  
template < typename T1, typename T2 > \ d.}65{F,x  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; sI\NX$M  
以后可以直接用 C6ql,hR^h`  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) Gs#9'3_U5  
来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数 &>-'|(m+2  
(ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。) @<K<"`~H  
yz [pF  
aG1Fj[,  
下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体 }P.s  
7sVM[lr<  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > wPU5L*/*i  
class unary_op : public Rettype w&@tP^`  
  { iv`G}.Bo  
    Left l; b GSj?t9/  
public : 2IJniS=[>  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} Ry[7PLn]  
PE{<' K\g  
template < typename T > g_4%M0&AX  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const Q]5_s{kiz  
      { ;)ay uS sQ  
      return FuncType::execute(l(t)); @ 2hGkJ-  
    } '&Ur(axs  
{"jtR<{)  
    template < typename T1, typename T2 > tnpEfi-  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const IV~)BW leT  
      { C32*RNG?U  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); HnPy";{  
    } 4UbqYl3 |a  
} ; aVr(*s;/  
'(iPI  
%nJo:/  
同样还可以申明一个binary_op dr#%~I  
T=NLBJ  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > [cDkmRV  
class binary_op : public Rettype @oY+b!L  
  { GX23c i  
    Left l; NxJnU<g-  
Right r; L0VZ>!*o  
public : HH6n3c!:mm  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} .3) 27Cjw  
62;xK-U  
template < typename T > +Zi+ /9Z(H  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const =~s+<9c]  
      { o w(9dB&E  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); !Th5x2  
    } I>rTqOK  
{$t*XTY6R  
    template < typename T1, typename T2 > Q~.t8g/  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const xA^E+f:W_  
      { h [Sd3Z*  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); Z=$-S(>J  
    } Qu<6X@+5  
} ; z 3[J sE%  
1tO96t^d%  
v? 8i;[  
很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮 P cbhylKd  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 +*W lj8  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) lA4-ZQ2Zp[  
那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。 .~ uKr^%  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! W.s8!KH:  
如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。 F6J]T6 Y  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 .[eC w  
这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan) ,^n&Q'p3  
下面是修改过的unary_op @gqZiFM)  
E"[p_ALdC  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > M_+W5Gz<  
class unary_op \{Q_\s&)  
  { dHAT($QG  
Left l; 4n.JRR&;  
  &tbAXU5$  
public : o%-KO? YW  
f.j<VKF}  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} 3st?6?7|  
"] 2^O  
template < typename T > RIUJX{?  
  struct result_1 C(h<s e?  
  { I%:?f{\  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; 7MZH'nO  
} ; > jiez,  
Q3hSWXq'  
template < typename T1, typename T2 > ^AI02`c.  
  struct result_2 +VQD'  
  { `z q+Xl  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; pdFO!A_t  
} ; D=%1?8K  
}^Sk.:;n3  
template < typename T1, typename T2 > [%yj' )R/  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const `#<UsU,~Lu  
  { 569p/?  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); zICCSF&H  
} vP#*if[V5  
B1FJAKI);  
template < typename T > ZXo;E  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const Wj!+ E{y<r  
  { RcJtVOrd  
  return OpClass::execute(lt(t)); a_0I)' ?  
} w2s06`g  
x8C\&ivn  
} ; LibQlNW\  
x%k@&d;z  
P RUl-v  
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 rqp]{?33  
好啦,现在才真正完美了。 p-\->_9)y`  
现在在picker里面就可以这么添加了: D/"velV  
5|r*,! CF  
template < typename Right > 21Dc.t{  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const < @GO]vY  
  { 2?6]Xbs{  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); xR kw+  
} j `!Ge  
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。 nhMxw @Z\  
xDl; tFI  
&uc`w{,Zs  
dG0zA D  
NZZy^p&O  
十. bind M:oM(K+  
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。 Sx J0Y8#z  
先来分析一下一段例子 HnjA78%i  
djnES,^%9  
MCEHv}W  
int foo( int x, int y) { return x - y;} =#pYd~  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 PCL ;Z  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 9,JM$ Y {  
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。 l(87s^_  
我们来写个简单的。 ?aWVfX!+G5  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: EFx>Hu/ [G  
对于函数对象类的版本: 'nM4t  
Ye$j43b  
template < typename Func > sCt)Yp+8}B  
struct functor_trait <FU?^*~  
  { <)!,$]S  
typedef typename Func::result_type result_type; <"K*O9 nst  
} ; z7sDaZL?_  
对于无参数函数的版本: z k}AGw  
j%y{d(Q4  
template < typename Ret > g"|>^90  
struct functor_trait < Ret ( * )() > FP=27=  
  { +'5I8FE-  
typedef Ret result_type; Q~0>GOq*  
} ; ffR%@  
对于单参数函数的版本: Y-y yg4JH  
573,b7Yf  
template < typename Ret, typename V1 > /RqWrpzx@  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > }Md;=_TP  
  { -@_v@]:  
typedef Ret result_type; Q 318a0  
} ; e Bxm  
对于双参数函数的版本: E X'PRNB,  
a9p:k ]{  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > ! #! MTk  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > 6YNL4HE?  
  { qF `6l(  
typedef Ret result_type; ~AYleM  
} ; (?t}S.>g  
等等。。。 *-5N0K<kQ  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy Q0K$ZWM`7  
.?QYqGcG  
template < typename Func > dTK0lgkUE  
struct func_return $fg@g7_:  
  { K.mxF,H  
template < typename T > yj_> G  
  struct result_1 6*>Lud  
  { @j}%{Km]Y  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; m#8 PX$_  
} ; ]7K2S{/o{  
7`A]X,:  
template < typename T1, typename T2 > wxc#)W  
  struct result_2 I-r+1gty  
  { wz69Yw7  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; OrM1eP"I  
} ; 54z.@BJhE  
} ; J@$~q}iG  
!*"fWahv  
aif;h! ?y  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 0&]1s  
zM=MFKhi ~  
template < typename Func, typename aPicker > UWKgf? _  
class binder_1 Rb0I7~Z%'d  
  { 0]  
Func fn; oS..y($TI  
aPicker pk; io+V4m  
public : ]nB|8k=J  
\298SH(!7  
template < typename T > ; iia?f1  
  struct result_1 %2 zmc%]r  
  { gHstdp_3  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; 9ZJ 8QH  
} ; / 'qoKof  
S=mqxIo@m  
template < typename T1, typename T2 > m!%aB{e  
  struct result_2 thJ~* 0^  
  { 6u+aP  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; I6f/+;E  
} ; b),fz  
3*=0`}jMJ  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} aU_Hl+;  
LO{Axf%  
template < typename T > Wvr{l  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const <8^x Mjc  
  { k[ro[E  
  return fn(pk(t)); ,.W7Z~z  
} .M^[/!  
template < typename T1, typename T2 > tWIJ,_8l  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const yzhNl' Rz  
  { DpgTm&}-  
  return fn(pk(t1, t2)); n^T,R  
} kUgfFa#_  
} ; V3t#kv  
@GFB{ ;=  
~bhS$*t64  
一目了然不是么? LjBIRV7  
最后实现bind be,Rj,-  
3J+2#ML  
?qaWt/m  
template < typename Func, typename aPicker > >SK:b/i  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) (6S'wb  
  { +1y$#~dl  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); ]A3  
} t+8e?="  
\c:$ eF  
2个以上参数的bind可以同理实现。 '*b]$5*p  
另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。 m|aK_  
 1[SG.  
十一. phoenix 06S R74  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: ~Ba=nn8Cq  
4D0jt$==  
for_each(v.begin(), v.end(), :dSda,!z  
( ! ;t\lgMl  
do_ 2]5{Xmmo9  
[ 8D*nU3O   
  cout << _1 <<   " , " jb.H[n,\  
] W#p7M[  
.while_( -- _1), -[=eVS.2%  
cout << var( " \n " ) CBEf;I g  
) pUXoSnIq:  
); \#_ymM0  
gYB!KM *v  
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: W[\6h Zv  
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 G@k]rwub  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 DW. w=L|5R  
那么我们就照着这个思路来实现吧: !ajBZ>Q  
`5IrV&a  
i41~-?Bc  
template < typename Cond, typename Actor > OM*c7&  
class do_while 4 O!2nP  
  { Tnp P'  
Cond cd; G](4!G&  
Actor act; hO=L|BJ?I  
public : .5(YL8d  
template < typename T >  K& #il  
  struct result_1 t*gZcw5 r  
  { .S/ 5kLul  
  typedef int result_type; o.{W_k/n  
} ; D:1@1Jr  
=&bI-  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} & o5x  
5#K*75>  
template < typename T > Re,;$_6o  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const /;*_[g5*i  
  { /4&gA5BS]  
  do 1!<t8,W4  
    { @8|*Ndx2  
  act(t); s?w2^<P  
  } 1xB}Ed*k  
  while (cd(t)); QqA=QTZ}  
  return   0 ; v'W{+>.  
} lP F326e  
} ; i2,4:M)CV  
1RRE{]2v#  
Y![Q1D!  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). XQ#K1Z  
代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。 0gd`W{YP  
其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。 wFJf"@/vJ  
因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。 7~Y\qJ4b  
下面就是产生这个functor的类: MCKN.f%lP  
g#J` 7n  
PI9,*rOy  
template < typename Actor > UMoj9/-  
class do_while_actor }L\;W:0  
  { &k:xr,N=  
Actor act; oD)]4|  
public : !g@K y$  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} u m9yO'[C  
'Gy`e-yB  
template < typename Cond > _U s"   
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ;  ldA_mj{  
} ; h  d3  
lPy|>&Yc  
V8^la'_j  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 ~ :ASv>m  
最后,是那个do_ >JpBX+]5m  
im<bo Mv  
v:t;Uk^Y  
class do_while_invoker %{u@{uG0'3  
  { nip6|dN  
public : |oY{TQ<<d  
template < typename Actor > azPH~' E'  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const  {^N,=m\  
  { u8Ys2KLpL  
  return do_while_actor < Actor > (act); 2n<Mu Q]  
} yw^Pok5.  
} do_; >y3FU1w5d  
b] 5weS-<  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? 7Ak<e tHD  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 '`>%RZ]  
最后来说说怎么处理break和continue Xw?DN*`L  
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。 9&lemz  
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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