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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda "w<#^d_6  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 ZN0P:==  
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, ~P-mC@C  
1 'Dai`  
p!%pP}I  
(T oUgVW1N  
  class filler 9\(| D#  
  { Q3?F(ER@  
public : p]c%f 2E>d  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} ;O,jUiQ  
} ; X:{!n({r=  
A04U /;  
-KbYOb  
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: !&E-}}<  
vl)l'  
jPkn[W# 6  
aN3;`~{9  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); e\/w'  
J'r^/  
+=)+'q]S  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 jebx40TA3  
qH_Dc=~la  
1$ {SRU7l  
u*9V&>o  
二. 战前分析 a 1*p*dM#  
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。 ,a? o aPH  
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 veECfR;  
47/iF97  
tZo} ;|~'  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); u ^RxD^=L  
  /* --------------------------------------------- */ LDa1X2N  
vector < int *> vp( 10 ); #g!.T g'  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); alb.g>LNPP  
/* --------------------------------------------- */ TA~{1_l  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); `Q,H|hp;k;  
/* --------------------------------------------- */ *VN6cSq  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); a8Wwq?@  
  /* --------------------------------------------- */ xgtR6E^k  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); }Y4qS  
/* --------------------------------------------- */ 8q7b_Pq1U  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); HxI" 8A  
c:.eGH_f  
&%Tj/Qx  
`M6)f?|$.  
看了之后,我们可以思考一些问题: cB&:z)i4  
1._1, _2是什么? oP.7/*p  
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。 RD&PDXT4  
2._1 = 1是在做什么? Z3!`J&  
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。 u]@['7  
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。 wz8yD8M  
^<AwG=  
+"VP-s0  
三. 动工 jc9y<{~x/  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: 6W Ur QFK  
xkA K!uVy  
bZV/l4TU  
jz0T_\8D`  
template < typename T > *{{89E>wC  
class assignment vvOV2n .WD  
  { B>.qd  
T value; zx7{U8*`<  
public : zdH kG_PT  
assignment( const T & v) : value(v) {} 5kXYeP3:  
template < typename T2 > ?bu>r=oIO]  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } F6dP,(  
} ; :U x_qB  
HpnWo DM  
8~gLqh8^V  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 "zy7C*)>r  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment I<tm"?q0  
8\gjST*  
v.5+7,4  
)dSi/  
  class holder 4X|zmr:A  
  { xN%K^Tree  
public : :\U{_@?`%  
template < typename T > g=o4Q< #^y  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const po7qmLq  
  { @s^-.z  
  return assignment < T > (t); #3d(M  
} 7VI*N)OZ8  
} ; @\I#^X5lv  
pb=h/8R  
f y8Uk;  
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: N}YkMJy  
TuqH*{NNy9  
  static holder _1; FC"8#*x  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 I++. ee  
7t_^8I%[  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); 8HdAFRw  
而不用手动写一个函数对象。 iG?[<1~  
C"enpc_C/  
W*w3 [_"sr  
WMP,\=6k0  
四. 问题分析 \D&KC,i5f  
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。 7v_8_K  
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。 M& CqSd  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 4ss4kp_>  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 wH6aAV~1  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 A. w:h;7  
5E_YEBO/  
五. 问题1:一致性 2dgd~   
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?| 4nz35BLr  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 *_g$MI  
YT8F#t8  
struct holder dnuu&Rv  
  { ua `RJ  
  // NW)1#]gg%  
  template < typename T > H7+,*  
T &   operator ()( const T & r) const j 1HW._G  
  { ^y4Z+Gu[  
  return (T & )r; /|&*QLy  
} kz7(Z'pw  
} ; Fea(zJ_  
/JU.?M35  
这样的话assignment也必须相应改动: Oz#{S:24M+  
vSLtFMq^(  
template < typename Left, typename Right > Q)z8PQl O  
class assignment sFTy(A/  
  { ji,kkipY?w  
Left l; RY*U"G0#w  
Right r; 5i{j' {_(8  
public : EDs\,f}  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} _t}WsEQ+P  
template < typename T2 > 5+ MS^H  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } $ o#V#  
} ; 8SS|a  
[;sRV<  
同时,holder的operator=也需要改动: HiJE}V;Vq  
$7A8/#  
template < typename T > 7i1q wRv  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const 7 x?<*T  
  { 8kDp_s i  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); b*Q&CL  
} r-/`"j{O!  
5.J.RE"M  
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。 ]:/Q]n^  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 01(AK%e  
*s iFj CN<  
return l(rhs) = r; Xm2z}X(%  
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。 ZWp(GC1NA  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: >~+ELVB&  
{P#|zp4C{  
template < typename Tp > U\!X,a*ts{  
class constant_t CQDkFQq-dq  
  { 57'4ljvYi  
  const Tp t; U_c*6CK  
public : DkAAV9*  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} PRE|+=w$  
template < typename T > 6Sn.I1Wy  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const QUQ'3  
  { 0}dpK $.  
  return t; 1D!<'`)AY  
} # c^z&0B}  
} ; WvZ8/T'x  
4tmAzD  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 0%I=d  
下面就可以修改holder的operator=了 I4?5K@a  
D*|Bb?  
template < typename T > 4x[S\,20  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const 07=mj%yV  
  { t}/( b/VD  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); 2P{Gxz<#  
} [Cv/{f3]u{  
I?G :p+  
同时也要修改assignment的operator() P\)iZiGc  
l_%6  
template < typename T2 > g_COp "!~9  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } Q6I:"2u1  
现在代码看起来就很一致了。 n#_$\ p>Yd  
nwCrZW  
六. 问题2:链式操作 W#3Q ^Z?  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 v^+Sh|z/  
其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。 "AGLVp.zT  
事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。 W X6&oy>  
比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。 L5:$U>H(  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct !0mI;~q|F  
 U}j0D2  
template < typename T > 'F#KM1s  
struct result_1 lQkQ9##*   
  { #$qTFN  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; \6*I'|5 d  
} ; {%6`!WW[  
Ck7uJI<x  
那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为: pBA7,z"`mP  
mvT(.R ..s  
template < typename T > 001FmiV  
struct   ref 5( HG|  
  { ]f9Cx\d:k  
typedef T & reference; `$ aZ0+  
} ; )U{Qj5W+F  
template < typename T > _~iw[*#u  
struct   ref < T &> K~uq,~  
  { -5QZJF2~  
typedef T & reference; A '];`  
} ; )~ h}  
o`N  9!M  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: :1KpGj*F  
(,Df^4%7  
template < typename T > < F+l  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const C/6V9;U  
  { :'*~uJrR  
  return l(t) = r(t); D]Xsvv #  
} 5 5c|O  
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。 q;>7*Y&  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 M}v/tRI  
|64~ K\X  
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 YcK|.Mq':  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: }s<4{:cv+  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 :T !'N\7  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 L AAHEv  
最后的布局是: K1!j fp  
                Add ax5<#3__  
              /   \ ur7q [n  
            Divide   5 G?/DrnK:  
            /   \ _D(rI#q  
          _1     3 v^iL5y!  
似乎一切都解决了?不。 yFlm[K5YD  
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。 9.B KI/  
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。 oc0G |  
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: Q9G;V]./  
xLH)P<^`C  
template < typename Right > CooQ>f  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const Y,t={HiclX  
Right & rt) const ,0HRAmG  
  { (|1A?@sJ#h  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); nq8C'Fo!6T  
}  0$fpIz  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 hJ~Uf5Q  
XXX指的是原来的functor的类型,picker_maker<T>是一个类型变换的trait,如果T是一个常量,那么他会返回constant_t<T>,否则返回T本身。 e|WJQd4+S  
因此如果该函数声明在assignment的内部,那么就实现了连等,如果声明在的dereference(解引用)的内部,就允许(*A = B)的行为发生。 ;&-k#PE]/H  
最后,如何把这些函数塞到各个functor的声明里边呢?当然可以用宏,但是。。。大家都知道这样不好。 >y:,9;  
除了宏之外还可以用的方式就是继承。我们可以写一个类叫做picker,该类实现了所有的如上的产生函数。然后让所有的functor继承自它。 7!TueP0Zd  
且慢,也许立刻就有人跳出来说:这样的话那个XXX怎么写呢?这样不是会导致循环依赖么?这样不是会有downcast么? VrQmP  
正解,让picker做基类确实不是一个好主意。反过来,让picker继承functor却是一个不错的方法。下面是picker的声明: &t:Gx<]  
FNY8tv*/x  
template < class Action > [>5-$YOT  
class picker : public Action $F+ LDs  
  { ls:w8 &`*  
public : xCl1g4N  
picker( const Action & act) : Action(act) {} o:P}Wg/NK  
  // all the operator overloaded .rqhi  
} ; @>>~CZ`l  
+jnJ|h({  
Picker<T>继承自T,唯一的作用就是给T添加上了各种操作符的重载函数。 3/W'V,5G6  
现在所有参与行动的functor都要套上一层picker, _1被声明为 picker<holder>, 并且holder中所重载的操作符除了operator()之外全部被移到了picker内。而picker中的操作符重载的返回的functor也必须套上一个picker: 3c6b6  
oij}'|/Jc  
template < typename Right > .qZ~_xkd  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const '|p$)yx2  
  { HqD^B[ jS  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); 9=h'9Wo  
} ^)*-Bo)I  
 ^J)mH[  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > !"/n/jz  
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。 @wo(tf=@P  
0+;bh {Eu  
template < typename T >   struct picker_maker  >DZw  
  { k:F9. j%*  
typedef picker < constant_t < T >   > result; kH7(@Pa  
} ; 3e;^/kf<9  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > ]B3=lc"  
  { Vi]W|bP  
typedef picker < T > result; kbMWGB%;  
} ; bU:EqW\(^  
-^h' >.  
下面总的结构就有了: fnX`Q[b4\A  
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。 6'G6<8 >-  
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。 Jx](G>F4f1  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 yS(fILV  
至此链式操作完美实现。 8sM|%<$=j  
EL 8<U  
*ipFwQ  
七. 问题3 MUREiL9L|  
如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。 4UvZ)^r  
MWpQ^dL_  
template < typename T1, typename T2 > 4DOH`6#an  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const "ZsOd>[/  
  { X4Ic;  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); *><F'   
} ?+W 9az]+  
dj7hx"BI  
很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2: YS@ypzc/  
Cdu4U}^H  
template < typename T1, typename T2 > 3|4|*6  
struct result_2 vZ&T}H~8  
  { ,<tX%n`v=  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; +|'c>,?2H  
} ; _Wp{ [TH  
nv%rJy*w[  
显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢? fW3(&@  
这个差事就留给了holder自己。 I]<_rN8~o  
    B!_mC<*4`X  
(# Gw1  
template < int Order > ?DQsc9y  
class holder; 2s&*  
template <> J^}V|#  
class holder < 1 > +)<wDDC_  
  { wKY Za# u  
public : KB`!Sj\  
template < typename T > n%C>E.Tq  
  struct result_1 NS%xTLow-  
  { IE&!YP(U(  
  typedef T & result; Vp*KfS]  
} ; F6OpN "UM'  
template < typename T1, typename T2 > m)v"3ib  
  struct result_2 Nj xoTLI  
  { Ba*,-i3ZK  
  typedef T1 & result; )ufg9"\  
} ; luuX2Mx>o  
template < typename T > "2P&X  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const WEQ1 Seq  
  { +HeTtFo{M  
  return (T & )r; /F-qP.<D,r  
} ;":zkb{  
template < typename T1, typename T2 > Y*>#T  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const =Ja]T~0A  
  { (\a]"g,]v  
  return (T1 & )r1; W<$Z=(_v  
} Z&4&-RCi  
} ; WDc+6/<  
EQ`(yj  
template <> {G}.b)9FG  
class holder < 2 > @}OL9Ch  
  { EB=-H#  
public : jN>{'TqW4  
template < typename T > D@|W<i-  
  struct result_1 jR2 2t`4  
  { ^ZhG>L*  
  typedef T & result;  fA<[f  
} ; E4W -hq~  
template < typename T1, typename T2 > 2FF4W54I  
  struct result_2 8:>1F,  
  { OjF_ %5  
  typedef T2 & result; Ib\iT:AJ  
} ; YN2sd G  
template < typename T > wztA3ZL*W1  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const H!nr^l'+  
  { `m>*d!h=  
  return (T & )r; :x{NBvUIc  
} S\5bmvqP"  
template < typename T1, typename T2 > B}?5]N==]  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const V7[zAq  
  { LbG_z =A  
  return (T2 & )r2; J'fQW<T4wU  
} jbu8~\"  
} ; 8p9bCE>\  
#u"k~La  
j>x-"9N  
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> >。 T[uiPs /xD  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: !z<%GQ CT  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: >`wV1^M6?  
[}8|R0KF  
return l(i, j) = r(i, j); 2?,EzBeal  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) "D'B3; uWK  
I8/DR z$A  
  return ( int & )i; n;U`m$vL%  
  return ( int & )j; Tekfw  
最后执行i = j; I1\a[Xe8E  
可见,参数被正确的选择了。 GXjfQ~<]  
L19C<5>  
^Au _U  
Jn3 An  
*l;B\=KR  
八. 中期总结 y^Kph# F"  
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: 0B&Y ]*  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 1~ t{aLPz  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 )\be2^p  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor ks97k8B  
80&.JP.  
TJ'[--  
+$(2:S*r  
K+8-9$w6  
Q7C;1aO  
九. 简化 4*mS y  
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。 !]fQ+*X0g  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 w'fT=v)  
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: S.Ma$KL~'^  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 S:q3QgU=X  
  +-*/&|^等 6,LubZFD  
2. 返回引用。 'GoZqiYT  
  =,各种复合赋值等 f7~9|w&  
3. 返回固定类型。 lGk{LO)  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) ?wF'<kEH  
4. 原样返回。 +1!qs,  
  operator, n?ctLbg  
5. 返回解引用的类型。 E+tB&  
  operator*(单目) =w5O&(  
6. 返回地址。 d]i(h~?_  
  operator&(单目) O Xi@c;F  
7. 下表访问返回类型。 !!V#v9{  
  operator[] u#A<hq;  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 `^Eae  
  operator<<和operator>> E)-r+ <l  
#D9e$E(J^  
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。 A'K%WW*'U  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: j.ldaLdG  
st &  
template < typename Left > sv(f;ib  
struct value_return he-Ji  
  { @a>2c$%  
template < typename T > Xy5s^82?  
  struct result_1 -;XKcS7Ue  
  { {(#%N5%  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; u!U"N*Y"  
} ;  6vTo*8D  
j9U%7u]-k  
template < typename T1, typename T2 > q )lnS )  
  struct result_2 8; R|  
  { !.<T"8BUpv  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; J3b4cxm  
} ; %F9{EXJy  
} ; Yy JPHw)Z  
$]&(7@'qo  
Tv]<SI<B[  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait >x@P|\  
m&0"<V!H/B  
下面我们来剥离functor中的operator() W*:,m8wk  
首先operator里面的代码全是下面的形式: ExXM:1 e26  
N_Af3R1_  
return l(t) op r(t) eL.7#SIr}  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) h2;z 4  
return op l(t) &>jAe_{",  
return op l(t1, t2) TfZ6F8|B  
return l(t) op rba;&D;  
return l(t1, t2) op fKa\7{R  
return l(t)[r(t)] rspayO<]3  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] y8bM<e2 U  
X0+fsf<H}  
很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式: &MgeYpd  
单目: return f(l(t), r(t)); 8g7,2f/ }  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); 68'>Zbelb  
双目: return f(l(t)); ])#\_' fg  
return f(l(t1, t2)); UU}7U]9u  
下面就是f的实现,以operator/为例 w[Ep*-yeI  
I#FF*@oeM  
struct meta_divide |\uYv|sT  
  { dYojm1MQ  
template < typename T1, typename T2 > z&3]%t `C  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) i(wgB\9i4  
  { 2#/p|$;Ec'  
  return t1 / t2; gglQU"=g{  
} D;F{1[s(  
} ; E)t  
M`,XyIn  
这个工作可以让宏来做: ;+I4&VieK  
88a<{5 :z  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ zyN (4  
template < typename T1, typename T2 > \ |AH@ EI>  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; ;? uC=o>Z{  
以后可以直接用 >n7["7HHk  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) K2/E#}/  
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 jlKGXD)Q[  
(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。。。) 4W\,y_Q o  
%bX0 mN  
5>ST"l_ca  
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 5y_"  
N^elVu4 K  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > ]s|lxqP  
class unary_op : public Rettype Q)Dwq?  
  { Ha ZFxh-(  
    Left l; mR":z|6  
public : Gbd?%{Xc-  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} i@<~"~>]7  
:?r*p>0$  
template < typename T > .:;fAJPf  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const H$-$2?5  
      { ?'~;Q)  
      return FuncType::execute(l(t)); #cEq_[yI  
    } coB6 rW  
8g5V,3_6  
    template < typename T1, typename T2 > 12r` )  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const D$_8rHc\A  
      { ~! Lw1]&  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); &9ki O  
    } K M]Wl_z  
} ; \!X?zR_  
ofEqvoi@  
1e$[p[  
同样还可以申明一个binary_op rr>~WjZ3  
q lY\*{x4  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > lgG8!Ja  
class binary_op : public Rettype -g2{68 1`r  
  { CSL4P)  
    Left l; *#ompm  
Right r; 5~yb ~0  
public : x[m'FsR4  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} DM/hcY$MW  
],V kp  
template < typename T > ty;o&w$  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const vadM1c*z  
      { u-/3(dKt  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); I;iR(Hf)?q  
    } fbL!=]A*3  
]EX--d<_`  
    template < typename T1, typename T2 > ?hSha)1:  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const >\-3P $  
      { KH)pJG|NY  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); Y=WR6!{  
    } &.*T\3UO  
} ; 'h:!m/1  
e>(Wvb&4  
1(F'~i|5  
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 HU.1":.;  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 $:HLRl{2E  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) f8F1~q  
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。 $@4e(Zrmo  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! K \m4*dOv  
如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。 jM[f[  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 JbVi1?c  
这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan) :Q#H(\26r  
下面是修改过的unary_op X!?wL 0n  
a#6,#Q"  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > Cg?I'1]o6  
class unary_op -q|*M:R  
  { |<7i|J  
Left l; EXH!glR[$  
  c8!j6\dC*  
public : )uu wwz  
-{r!M(47  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} pIrv$^  
N+[}Gb"8q  
template < typename T > olslzXn7o  
  struct result_1 T=O l`?5  
  { iu+zw[f  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; SSo~.)J  
} ; \_)02ZT:  
5!2J;.&  
template < typename T1, typename T2 > ENpaaW@!Y  
  struct result_2 sL;z"N@PK  
  { Zt7hzW  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; 2M5*bNU_:  
} ; /7S-|%1  
QJniM"8v  
template < typename T1, typename T2 > .)?2)Fl  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 9 #.<E5:  
  { jw2_!D  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); |q9,,i}!  
} 7v.#o4nPK  
o$^O<zL  
template < typename T > {A !;W  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const `,hW;p>-  
  { /[p?_EX@  
  return OpClass::execute(lt(t)); ZJ)3GF}4  
} cS. 7\0$  
+ 6i7,U  
} ; >}xAg7\^  
iDyMWlV  
u)N2  
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 00$ @0  
好啦,现在才真正完美了。 u-]vK  
现在在picker里面就可以这么添加了: "P>$=X~Zi  
p =#'B*'w  
template < typename Right > 7<Z~\3x  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const 60.[t9pk6  
  { .Bm^3A  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); W o<PmSt9i  
} FkB6*dm-  
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。 7TMDZ*  
L<{OBuR  
[esX{6,i  
(25^r  
Q 37V!  
十. bind @ U7#, G  
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。 >b/k|?xP  
先来分析一下一段例子 ~jgN_jz  
&-=G9sb,  
c1Fru  
int foo( int x, int y) { return x - y;} wh7i G8jCz  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 8\W3Fv Q  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 75^)Ni  
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。 \]~kyy  
我们来写个简单的。 WsK"^"Z  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: ]ouUv7\  
对于函数对象类的版本: -=v/p*v0o  
R?={{+O  
template < typename Func > jN5} 2 p*  
struct functor_trait /S2p``E+  
  { *1 J#Mdd  
typedef typename Func::result_type result_type; (<g;-pZH%  
} ; /o}0oo5B  
对于无参数函数的版本: s$+: F$Y0  
leX7(Y;!a7  
template < typename Ret > eaZ)1od  
struct functor_trait < Ret ( * )() > o to wvm  
  { ??esB&4?  
typedef Ret result_type; [/#k$-  
} ; ,sRrV $,"  
对于单参数函数的版本: JE8p5WaR  
6LF^[b/u  
template < typename Ret, typename V1 > ys"mP* wD  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > BW(DaNt^  
  { HnKF#<  
typedef Ret result_type; A=YEY n  
} ; H(*=9  
对于双参数函数的版本: "YdDaj</  
Y&cjJ`rw  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > [(.T%kJ  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > "< hx  
  { VdN+~+A:  
typedef Ret result_type; 6jy n,GU  
} ; -T>wi J  
等等。。。 |Bf:pG!  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy +h\W~muR  
4|o{_g[  
template < typename Func > JEkIbf?=r  
struct func_return %>*0.)wG  
  {  6O|\4c;  
template < typename T > eMP Q| W  
  struct result_1 1wNY}3  
  { i6\!7D]  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; vS,G<V3B  
} ; v %PWr5]  
^zluO   
template < typename T1, typename T2 > 0f}Q~d=QL  
  struct result_2 '>lPq tdZ  
  { (P52KD[A[  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; Ok{:QA~#  
} ; c%,6L<[  
} ; 3x;y}:wQa  
r7BH{>-  
lO[jf6gB  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 ~9>[U%D  
\oZUG  
template < typename Func, typename aPicker > 5]n<%bP\  
class binder_1 JU,RO oz(  
  { vgbjvyfN  
Func fn; r+.4|u  
aPicker pk; ~esEql=Q3'  
public : GbrPtu2{@V  
qYiK bzy  
template < typename T > \f Fy$  
  struct result_1 `m0Uj9)#  
  { $Aoqtz d\  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; "Ohpb!J9  
} ; $j2)_(<A%Q  
ua>~$`@gX  
template < typename T1, typename T2 > 58ZiCvqv  
  struct result_2 ``)1`wx$  
  { 6)2M/(  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; >nW}zkfn  
} ; ?g#t3j>zoF  
v^I%Wm  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} Vwg|?sG_  
nKJ7K8)  
template < typename T > 34M.xB   
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const \ #c+vfq  
  { , p=8tf#  
  return fn(pk(t)); 0aoHv  
} tZ24}~da  
template < typename T1, typename T2 > &>B>+}'  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const V~"d`j  
  { ij5=f0^4.  
  return fn(pk(t1, t2)); jY6=+9Jz5  
} I{ZPv"9j^  
} ; {h+E&u[zL  
=QO[zke:  
L"<Eov6  
一目了然不是么? -t#a*?"$w  
最后实现bind QjbPBk Q  
aT1 W] i  
6]49kHgMhe  
template < typename Func, typename aPicker > QHz76i!=>  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) 8=AKOOU7>  
  { 1h0ohW  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); +-137!x\q  
} 5i&V ~G  
ADUI@#vk  
2个以上参数的bind可以同理实现。 $466? oI  
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。 k~F/Ho+R&  
L%Hm# eFx  
十一. phoenix L,GtIZkE  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: 2xj`cFT  
BJr Nbo;T  
for_each(v.begin(), v.end(), $^ 3 f}IzA  
( /T'nY{  
do_ :|Ty 0>k  
[ }TLC b/+  
  cout << _1 <<   " , " {<8#T`I  
] I2Rp=L:z5  
.while_( -- _1), q0<`XDD`  
cout << var( " \n " ) =Bx~'RYl1d  
) @SB+u+mOS  
); E/ )+hK&  
IGQ8-#=  
是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧: <3CrCEPC  
首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor 7NEn+OI4  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 P dnK@a  
那么我们就照着这个思路来实现吧: ?J-KB3Uv3  
wUndNE   
gC-0je  
template < typename Cond, typename Actor > nVD YAg'  
class do_while ; & +75n  
  { v$Z1Lh  
Cond cd; w:v:znQrW  
Actor act; ?sE21m?b-  
public : MG>;|*$%  
template < typename T > EG6fC4rfC  
  struct result_1 [8#l~ |U  
  { rK wkj)  
  typedef int result_type; G= e[TR)i  
} ; hI 0l2OE  
iL<O|'be  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} (""&$BJQ|  
|n8^Xsx4w  
template < typename T > ^` THV  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const e +U o-CO  
  { 9:s!#FYFM  
  do )1le-SC  
    { g> f394j  
  act(t); .CYkb8hF  
  } ]vMft?  
  while (cd(t)); S0cO00_ob  
  return   0 ; hrK^oa_[W  
} IT|CfQ [D  
} ; p P&~S<[  
Lq.k?!D3uh  
|n;7fqK  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). 4<|]k?@  
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。 2z:9^a/]Na  
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。 X +R_TC  
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。 &/p 9+gd  
下面就是产生这个functor的类: e6Y0G,K  
/DCUwg=0  
KV2X[1  
template < typename Actor > L 'y+^L|X  
class do_while_actor "- AiC6u  
  { wuCODz@~  
Actor act; A7se#"w  
public : t"Rn#V\c."  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} lU maNZ  
lOZZ-  
template < typename Cond > ja2LXM  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; MeC@+@C  
} ; ^)WG c/  
DwPl,@T_i\  
%y'#@%kO:S  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 GI/o!0"_  
最后,是那个do_ t$b`Am  
X(~NpLR  
@xo9'M<l  
class do_while_invoker Ktoxl+I?  
  { _:J! |'  
public : +m_quQ/ys  
template < typename Actor > pnWDsC~)  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const W>.qGK|l  
  { 09r.0Ks  
  return do_while_actor < Actor > (act); K=V)"v5o3  
} iVE+c"c!2&  
} do_; u7K0m! jW  
EG,RlmcPp  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? wNn6".S   
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 V<b"jCXI  
最后来说说怎么处理break和continue IsI\T8yfc  
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。 u?!p[y6  
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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