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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda O ,9,= 2j  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 f4mQDRlD  
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, w%3*T#tp  
&E/0jxM1  
4qYT  
6T`F'Fk[  
  class filler ?z[k.l+6w  
  { s7789pR  
public : *XCgl*% *  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} h1_9Xp~N  
} ; 8kRqF?rbj  
|/YwMBi  
"p"M9P'  
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: !gyEw1Re7  
*WQl#JAr  
K/;*.u`:  
MEI.wJZ  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); ##\ <mFE  
Xc}~_.]  
((AsZ$[S  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 =O.%)|  
H\PY\O&cP  
m4m,-}KNi  
J ,s9,("  
二. 战前分析 -W\1n#J  
首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。 &{R]v/{p]  
开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码 SK]"JSY`  
s(?A=JJ  
4nz$J a)  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 );  {F'~1qf  
  /* --------------------------------------------- */ 1y{@fg~..  
vector < int *> vp( 10 ); y@'~fI!E4  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); ir?Y>  
/* --------------------------------------------- */ =qNZ7>Qw  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); o9JZ -biH  
/* --------------------------------------------- */ &F 3'tf?  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); 4iPxtVT  
  /* --------------------------------------------- */ X }""= S<  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); CKuf'h#  
/* --------------------------------------------- */ .Bs~FIe^  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); e.n*IJ_fz  
hgU#2`fS  
A.|98*U%  
*[ww;  
看了之后,我们可以思考一些问题: r;"uk+{i  
1._1, _2是什么? 0kiV-yc   
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。 Ij_h #f   
2._1 = 1是在做什么? c`M ,KXott  
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。 3;F+.{Icc  
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。 M>xjs?{%k  
< cUaIb;(4  
G?e\w+}Pj@  
三. 动工 p+y2w{{  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: D&]dlY@*  
D:I6nSoC  
 F<Y>  
"b6ew2\  
template < typename T > RLE6=#4  
class assignment na0-v-  
  { pN-c9n4#j  
T value;  x#hGJT  
public : ln&9WF\I  
assignment( const T & v) : value(v) {} 3x6@::s~  
template < typename T2 > Afao Fn+  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } Z{p62|+Ck@  
} ; {[tx^b  
E!6Nf[  
VYAz0H1-_  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 a(|,KWHn  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment %{j)w{ L J  
'>aj5tZ>R  
vq_v;$9}  
 cq,8^o&  
  class holder <ZwmXD.VD  
  { Rct=v DU  
public : zjlo3=FQX[  
template < typename T > R;3Tyn+  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const T!3_Q/~^r  
  { `ZLA=oD  
  return assignment < T > (t);  dl;  
} w.9'TR  
} ; m{ VC1BkZ  
9i`sSi8   
iL\eMa  
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: <`Q*I Y  
n^+rxG6 L  
  static holder _1; [ KT1.5M[  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 i3usZ{_r  
w}:&+B:  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); s<`54o ,  
而不用手动写一个函数对象。 nLjc.Z\Bl  
TQiDbgFo  
{klyVb  
z&W5@6")`  
四. 问题分析 o0`|r+E\  
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。 k,M %"FLQ  
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> fsk~  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 f!D~aJ  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 'du{ky  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 U%zZw)  
oH vVZ  
五. 问题1:一致性 $9In\ x  
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?| cpe/GvD5]  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 %$3)xtS6  
Ix1[ $9  
struct holder k2t#O%_f  
  { 50 VH>b_  
  // *E1v  
  template < typename T > Q ,6[  
T &   operator ()( const T & r) const O9Fg_qfuT_  
  { -'wFaW0%I  
  return (T & )r; (;1Pgh  
} H6! <y-  
} ; iTpU4Qsj  
<&Q(I+^  
这样的话assignment也必须相应改动: Ljq!\D  
0*umf .R  
template < typename Left, typename Right > 1}>uY  
class assignment M>kk"tyM  
  { CDRkH)~$  
Left l; TexSUtx@$  
Right r; g#b uy  
public : du0]LiHV  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} gyx4='Q  
template < typename T2 > ^V5g[XL2  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } JAA{5@ST  
} ; 1p]Z9$Y  
IP e"9xb  
同时,holder的operator=也需要改动: @*}?4wU^k  
SGUu\yS&s  
template < typename T > LnY`f -H  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const [Dou%\  
  { b( qO fek  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); ]%8f-_fSy  
} o 2Okc><z  
Y#[>j4<T  
好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。 bo%v(  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 oY$L  
fj,]dQ T  
return l(rhs) = r; <z+b88D  
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。 8ta`sNy9  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: g\O&gNq<)-  
]0yYMnqvr  
template < typename Tp > |fTWf}Jx  
class constant_t 5Rc^5Nv  
  { ;p U=>  
  const Tp t; hr)CxsPoRQ  
public : -'jPue2\  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} WI+ 5x  
template < typename T > .o!z:[IPY  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const <Z6tRf;B  
  { Pu-/*Fx  
  return t; Er]lObfQo  
} `OP?[ f d  
} ; ?*ni5\y5o  
sKLH.@  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 S7 _^E  
下面就可以修改holder的operator=了 ^3:y<{J  
5/{";k)L+  
template < typename T > 3jG #<4;J  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const yk<$XNc  
  { pHpHvSI  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); YKZk/m&H  
} c'8a)j$$+  
5HAIKc  
同时也要修改assignment的operator() Q|+g= |%^  
<y30t[.E6  
template < typename T2 > {ylhh%t4hi  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } Zagj1 OV|  
现在代码看起来就很一致了。 "Nx3_mQ  
A7SE>e>  
六. 问题2:链式操作 'z}Hg *  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 }CyS_Tc  
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。 6-w'?G37  
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。 8iDg2_l`G  
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。 -< 0PBl  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct Q:#Kt@W  
i$Sq.NU  
template < typename T > J/o$\8tiMw  
struct result_1 J"TM[4^\Y  
  { ,@b7N[h  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; E*F)jP,yo  
} ; ^ew<|J2,B  
n!*uv~%$  
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: Q4&|^RLLG  
 t=;84lA  
template < typename T > X%>Sio  
struct   ref ~il{6Z+#n  
  { ~^GY(J'  
typedef T & reference; .M$}.v  
} ; @^)aUOe  
template < typename T > xa?#wY b  
struct   ref < T &> }}VB#   
  { -#nfO*H}  
typedef T & reference; %%w/;o!c  
} ; S _B $-H|  
tKik)ei  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: UI,i2<&  
*Ugtg9j  
template < typename T > 22<T.c  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const u?>]C6$  
  { v\UwL-4[  
  return l(t) = r(t); vj23j[!|  
} |4F 3Gu  
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。 dK=<%)N  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 # XD-a  
d5x>kO'[l  
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 'xC83}!k  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: N2~q\BqA  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 /W6r{Et  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 b(Ev:  
最后的布局是: f~3_Rv!  
                Add 0K&\5xXM  
              /   \ v .ftfL!  
            Divide   5 0uf'6<fR  
            /   \ *vss  
          _1     3 mu(EmAoenQ  
似乎一切都解决了?不。 2eOde(K+  
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。 Pc*+QtQ  
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。 bLfbzkNV\1  
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: "F*'UfOwrZ  
XU}|Ud562  
template < typename Right > UBUZ}ZIbN  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const  pzMli ^  
Right & rt) const y'9 bs  
  { & m'ttUG?  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); ?d -$lI  
} 3xJ_%AD\'  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 ~\ 9bh6%R  
XXX指的是原来的functor的类型,picker_maker<T>是一个类型变换的trait,如果T是一个常量,那么他会返回constant_t<T>,否则返回T本身。 3']yjj(gHr  
因此如果该函数声明在assignment的内部,那么就实现了连等,如果声明在的dereference(解引用)的内部,就允许(*A = B)的行为发生。 _Vs\:tygs  
最后,如何把这些函数塞到各个functor的声明里边呢?当然可以用宏,但是。。。大家都知道这样不好。 Nz ,8NM]  
除了宏之外还可以用的方式就是继承。我们可以写一个类叫做picker,该类实现了所有的如上的产生函数。然后让所有的functor继承自它。 +U%U3tAvs  
且慢,也许立刻就有人跳出来说:这样的话那个XXX怎么写呢?这样不是会导致循环依赖么?这样不是会有downcast么? H@uCbT  
正解,让picker做基类确实不是一个好主意。反过来,让picker继承functor却是一个不错的方法。下面是picker的声明: ?}N@bsl08w  
za ix_mR  
template < class Action > zlh}8Es  
class picker : public Action r`Qzn" H  
  { `z=I}6){  
public : Ng6(2Wt0e  
picker( const Action & act) : Action(act) {} \?bp^BrI  
  // all the operator overloaded (]Z$mv!  
} ; "))G|+tz  
0ang^v;q  
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。 %EZG2JjO)  
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: @+v;B:  
 [>'P  
template < typename Right > 1!x-_h}  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const y<G@7?   
  { EcA@bZ0  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); ?w}E/(r  
} *CA7 {2CX  
:(,Eq?  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > i6^COr  
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。 w/KCu W<  
FuZ7xM,  
template < typename T >   struct picker_maker (]|rxmycA  
  { 2/9P&c-rp  
typedef picker < constant_t < T >   > result; |/?)u$U<  
} ; rKDMIECrm  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > 2Et7o/\<  
  { !cs +tm3  
typedef picker < T > result; {e4ILdXM  
} ; f!`,!dZgkd  
4MVa[ 0Y  
下面总的结构就有了: `hD\u@5Tw  
functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。 2VOdI  
picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。 (9N75uCa  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 wn'_;0fg  
至此链式操作完美实现。  *q8L$D  
.TN9N  
hi>sDU< x  
七. 问题3 Vo%MG.IPB  
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。 W9{>.E?  
F<y5zqGy@  
template < typename T1, typename T2 > Z#wmEc.}C  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ^/Id!Y7  
  { eD0Rv0BV^  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); ]_S&8F}|  
} =o5ZcC  
-Bqn^ E  
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: ~;Ga65_6_  
aDx{Q&  
template < typename T1, typename T2 > "YlN_ U  
struct result_2 U@<>2  
  { 7XE/bhe%S  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; "}i\" x;s  
} ; 8J:6uO c|  
':71;^zXf  
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? "WTnC0<  
这个差事就留给了holder自己。 */Oq$3QGsV  
    vj I>TIy  
w0x%7mg@  
template < int Order > UW+|1Bj_:  
class holder; R{~Yh.)~  
template <> T!uK _  
class holder < 1 > #c5 NFU}9  
  { C3af>L@}  
public : klG]PUzd  
template < typename T > ~n#rATbxf  
  struct result_1 (]Z%&>*  
  { `z$<1Q T  
  typedef T & result; J9^RP~>bs  
} ; )1a3W7  
template < typename T1, typename T2 > Oo<^~d2=  
  struct result_2 r"OVu~ND  
  { $X~4J  
  typedef T1 & result; +I0?D  
} ; -r_/b  
template < typename T > 3&!X8Lhv  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const C,R_` %b%  
  { Qo{Ez^q@J  
  return (T & )r; Oslbt8)U6  
} oB:tio4DE  
template < typename T1, typename T2 > 8$3G c"=  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const m'$]lf;*  
  { %|[+\py$Q  
  return (T1 & )r1; vLW&/YJ6  
} Zqke8q  
} ; :qi"I;=6  
D +/27#  
template <> tY<D\T   
class holder < 2 > rrei6$H&  
  { F4i c^F{K  
public : 4r!8_$fN?G  
template < typename T > ]3<k>?  
  struct result_1 <qs>c<Vj  
  { =$UDa`}D  
  typedef T & result; Kw}-<y  
} ; 4,kT4_&,  
template < typename T1, typename T2 > 08&DP^NS  
  struct result_2 'G3B02*  
  { )/h~csy:~  
  typedef T2 & result; $D8eCjUm  
} ; \D] N*  
template < typename T > _NAKVzo-  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const GMLq3_'  
  { -E#!`~&V  
  return (T & )r; Hd6g0  
} [ "}0umt  
template < typename T1, typename T2 > R=~+-^O!  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const U]lXw+&  
  { DQ^yqBVgQ  
  return (T2 & )r2; t%<nS=u  
} D^To:N 7U  
} ; I ;N)jj`b  
~qm<~T_0  
7vRJQe)  
新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。 xt@zP)6G  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: +5Yc/Qp  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: 2~+_T  
|?0Cm|?  
return l(i, j) = r(i, j); A,rgN;5fb  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) 2-i>ymoOS  
b(dIl)Y4 :  
  return ( int & )i; uYAPGs#k  
  return ( int & )j; O:3pp8  
最后执行i = j; Z[ }0K3,5  
可见,参数被正确的选择了。 2xH9O{  
Ob2H7 !  
Af5O;v\  
pPm[<^\#S  
E_]L8UC;m  
八. 中期总结 /w{DyHT  
目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事: #r; ' AG  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 SLO;c{EFH  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 iIu  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor MNOT<(  
ce&)djC7U  
Me[T=Tt`@w  
.Ya]N+r*  
%B` MO-  
&GcWv+p  
九. 简化 RG|]Kt8  
很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。 ?V%x94B  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 EO$_]0yI;_  
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: $;Lb|~  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 :BG/]7>|V  
  +-*/&|^等 0f/=C9L  
2. 返回引用。 ,/{mRw%  
  =,各种复合赋值等 "0Uh(9Fv  
3. 返回固定类型。 sY!PXD0Q  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) )Ac+5bs  
4. 原样返回。 vr2tIKvpn  
  operator, 6,)!\1k  
5. 返回解引用的类型。 +Ck F#H ~  
  operator*(单目) Qfr%BQV  
6. 返回地址。 rxjMCMF  
  operator&(单目) "40Jxqt  
7. 下表访问返回类型。 _Dl!iV05:  
  operator[] H[ocIw  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 di}YHMTx  
  operator<<和operator>> :)X?ML?  
q[1:h  
OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。 \2)a.2mAz  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: !r$?66q/  
Z{7lyEzBg  
template < typename Left > ;AK;%  
struct value_return g2.%x \d  
  { 6T0E'kv S  
template < typename T > 7$'%*|C.  
  struct result_1 $w`QQ^\  
  { h7<Zkf  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; lG,/tMy  
} ; IZY q  
\](IBI:  
template < typename T1, typename T2 > O{rgx~lLJt  
  struct result_2 [R-4e; SRh  
  { kVE% "  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; ww82)m8  
} ; t=J\zyX!  
} ; |ZW%+AQ|  
/`#sp  
=XsdR?C  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait /\*,|y\<  
nw[DI %Tp  
下面我们来剥离functor中的operator() RX:wt  
首先operator里面的代码全是下面的形式: od!"?F  
|\"vHt?@G  
return l(t) op r(t) qN}kDT  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) ~>zml1aJ6  
return op l(t) G^]T  
return op l(t1, t2) ork/:y9*y  
return l(t) op G=a.Wff  
return l(t1, t2) op U.~, Bwb  
return l(t)[r(t)] o-2FGM`*VB  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] z.n`0`^  
Oi+(`  
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: \dSMF,E  
单目: return f(l(t), r(t)); :D6"h[7  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); `X]TIMc:Ad  
双目: return f(l(t)); aG;6^$H~  
return f(l(t1, t2)); |xy r6gY  
下面就是f的实现,以operator/为例 U;o[>{L   
lob{{AB,!  
struct meta_divide qW[p .jN  
  { ]C^D5(t/cd  
template < typename T1, typename T2 > q 1a}o%  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) #<|5<U  
  { I`w1IIY?m  
  return t1 / t2; !4d6wp"  
} Yi1* o?  
} ; PI~LbDE  
pvM;2  
这个工作可以让宏来做: :L<$O7  
zvB!=  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ tyFhp:ZB  
template < typename T1, typename T2 > \ yaV=e1W  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} };  c'?4*O  
以后可以直接用 Cr|v3Y#h'  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) QIQ }ia  
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 xevG)m  
(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。。。) -]"=b\Q  
aZ^P*|_K3  
K}ACZT)Wp  
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 Dv?'(.z  
{bnNY  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > bG=CIa&@  
class unary_op : public Rettype s.+2[R1HF  
  { N+)4]ir>  
    Left l; ^~}|X%q3  
public : ^/\OS@CT\  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} px5~D(N  
9{@#tx  
template < typename T > V!G&Aen  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const z5IHcZ  
      { 4K`N3  
      return FuncType::execute(l(t)); 3)v6N_  
    } X||Z>w}v  
OJ$169@;  
    template < typename T1, typename T2 > X_|W#IM*+  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const <S I& e/  
      { .QOQqU*2I  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); :"? boA#L  
    } GgkljF@{}  
} ; GczGW4\P'  
U*F|Z4{W  
INSI$tA~  
同样还可以申明一个binary_op g/,fjM_  
V3baEy>=z  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > K1#Y{k5D}  
class binary_op : public Rettype wJ-G7V,)  
  { 1 Y_e1tgmm  
    Left l; FrD.{(/~  
Right r; f 'aQ T  
public : ']^e,9=Q  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} G|FF  
L;30& a  
template < typename T > |qbCmsY5/  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const i$[wgvJIV  
      { W Da;wt  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); I7b(fc-r  
    } ZxkX\gl91  
,t5X'sY L  
    template < typename T1, typename T2 > *9)7.} uY  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 'Y3>+7bI  
      { _.0c~\VA  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); 3n9$qr= '  
    } EJY[M  
} ; E 5}T_~-{  
@-~YQ@08`  
en>d  T  
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 [^t"Hf  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 *9e T#dH  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) AfW63;kH  
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。 8=ubMqr[  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中!  !J!zi  
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。。。 vc o/h  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 I!lzOg4~  
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)  SzkF-yRd  
下面是修改过的unary_op s`F v!  
lM Gz"cym  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > J411bIxD+q  
class unary_op R-]QU`c  
  { _H@s^g  
Left l; quk~z};R>\  
  ^qqP):0y1V  
public : Mp; t?C4  
HRi~TZ?\  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} =Xzqp,  
mtuq  
template < typename T > 8,2l >S  
  struct result_1 d}tn/Eu?B  
  { 9x.vz  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; OqUEj 0X  
} ; OO_{ o  
LA$uD?YA  
template < typename T1, typename T2 > 1Lwi?~!LI  
  struct result_2 C3-l(N1O{  
  { pVn 6>\xa  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; f]"][!e!,  
} ; oQ~Q?o]Ri  
,R0@`t1 p  
template < typename T1, typename T2 > 8h9t8?  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const a*&P>Lwe7&  
  { 6"WR}S0o  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); A=|LMJMWR  
} l;U9dO}/[  
JGt4B  
template < typename T > 'GQ1;9A57  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const vq_W zxaG  
  { K,tmh1  
  return OpClass::execute(lt(t)); R?+Eo(0q,  
} eJ)Bs20Q  
>=^g%K$L6J  
} ; Mo &Ia6^  
#O]F5JB  
&w:"e'FG`  
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 VA4vAF  
好啦,现在才真正完美了。 5b9_6L6  
现在在picker里面就可以这么添加了: ,0[8/)$M  
xr!FDfM.K  
template < typename Right > wRf_IBhCd  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const  1JgnuBX"  
  { mB;W9[  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); u(02{V  
} lT$Vv= M  
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。 tr7FV1p  
z_!P0`  
4nkH0dJQ  
k='sI^lF  
{.SN  
十. bind ! Qrlb>1z-  
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。 Svn|vH  
先来分析一下一段例子 J/w?Fa<  
a}#[mw@m=  
~CldqXeI  
int foo( int x, int y) { return x - y;} eB/3MUz1  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 VJD$nh #M5  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 k]Y+C@g  
可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。 >!A&@1[M  
我们来写个简单的。 !l~tBJr*sB  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: td q;D  
对于函数对象类的版本: T*\'G6e  
TWl':}  
template < typename Func > X1:|   
struct functor_trait 65N;PH59D  
  { bjPI:j*XU  
typedef typename Func::result_type result_type; - ,q&Zm  
} ; e+bpbyV_#  
对于无参数函数的版本: dTyTj|"x{  
*Au4q<   
template < typename Ret > ;M8N%  
struct functor_trait < Ret ( * )() > vuuID24:  
  { Ts:dnGR5  
typedef Ret result_type; 56u'XMB?  
} ; Y[$[0  
对于单参数函数的版本: RmO-".$yt  
c;w cgU  
template < typename Ret, typename V1 > W>dS@;E  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > 4a>z]&s  
  { !OPK?7   
typedef Ret result_type; $q DH  
} ; ^w^cYM,  
对于双参数函数的版本: W6&" .2  
[:a;|t  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > @`k!7? Sq  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > Ee9u7TFT  
  { s?=f,I  
typedef Ret result_type; ,bmiIW%  
} ; #g4X`AHB  
等等。。。 xex/L%!Rj  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy 8_U*_I7(  
dSsMa3X[n  
template < typename Func > zi2hi9A  
struct func_return #$K\:V+ 4  
  { Vj0`*nC)/  
template < typename T > $b\Gl=YX^  
  struct result_1 S#!PDg  
  { j!&g:{ e  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; itX<!  
} ; Mz40([{  
D!J ("~[3  
template < typename T1, typename T2 > [rU8%  
  struct result_2 ?.|qRzWL  
  { vrGRZa  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; @s2z/ h0H  
} ; Mh>^~;  
} ; r&0v,WSp&S  
azPFKg +  
@]WN|K  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 7 -gt V#  
-[`,MZf   
template < typename Func, typename aPicker > )Y Qtrc\91  
class binder_1 J.?6a:#bU/  
  { nE Qw6q~je  
Func fn; :uZcN  
aPicker pk; W: cOzJ  
public : zjM+F{P8  
O9p8x2  
template < typename T > s~]Ri:7~  
  struct result_1 cc.z C3Hs3  
  { m]=|%a6  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; vhTte |(  
} ; 6T"[M  
d '4c?vC  
template < typename T1, typename T2 > a[xEN7L~4D  
  struct result_2 YX18!OhQ  
  { v)d\ 5#7  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; ,S:g 5n>M  
} ; 50l=B]M  
~k+-))pf  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} [#)-F_S  
`WC~cb\  
template < typename T > $}aLFb  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const o { \cCZ"  
  { d#vq+wR  
  return fn(pk(t)); P`Anf_  
} f`RcfYt  
template < typename T1, typename T2 > o9<jj>R;  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const r?\hZ*|M  
  { @wYuc{%S  
  return fn(pk(t1, t2)); P[8`]=  
} [US.n +G6  
} ; fwf]1@#   
FX+Ra@I!  
 PZf^r  
一目了然不是么? jToA"udW/  
最后实现bind [j eZZB  
$vTU|o>|  
Pd%o6~_*  
template < typename Func, typename aPicker > bMxzJRrNg  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) B+*F?k[  
  { 8D;>]>  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); ]EE}ax%#aq  
} g Uy >I(  
@PU%BKe  
2个以上参数的bind可以同理实现。 ,N< xyx.  
另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。 xx#; )]WT  
)`,3/i9C$  
十一. phoenix X[(u]h`  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: gK9@-e  
jQj`GnN|  
for_each(v.begin(), v.end(), Fj7cI +  
( (m-(5 CaJ  
do_ D5]T.8kX(7  
[ O6YYOmt3  
  cout << _1 <<   " , " BQ)zm  
] pI( OI>~3  
.while_( -- _1), )4D |sN  
cout << var( " \n " ) H--(zxK  
) ,-vbR&  
); RoJ{ ou@cs  
+'N?`l6<  
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: Z81]>  
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 4@4$kro  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 %_(e{Mf)  
那么我们就照着这个思路来实现吧: U9y[b82  
L V?- g  
DdN{=}A  
template < typename Cond, typename Actor > 0%cbno@1V  
class do_while <I&X[Sqp  
  { ?Sh]m/WZd[  
Cond cd; [_^K}\/+  
Actor act; ,~hvFTJI  
public : &+xNR2";  
template < typename T > "/(J*)%{  
  struct result_1 |/Ggsfmby  
  { <omSK- T-  
  typedef int result_type; qYl%v  
} ; 1Vp['&  
';^VdR]fk  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} GghZ".O  
v<ASkkh>  
template < typename T > DKPX_::  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ,*+F*:o(m  
  { [as\>@o  
  do ]KA|};>ow  
    { %S. _3`A  
  act(t); <2fZYt vt  
  } %{Kp#R5E  
  while (cd(t)); qdx(wGG  
  return   0 ; w +fsw@dK&  
} 4@u*#Bp`|  
} ; o 3#qp>R  
:3gtc/pt>  
2>Xgo%  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). *_}ft-*w  
代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。 Ovq-rI{  
其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。 A% -*M 'J  
因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。 z|Q)^  
下面就是产生这个functor的类: 0B>hVaj>-  
@dvlSqm)  
2y>~<S  
template < typename Actor > D. fP Hq  
class do_while_actor "iMuA  
  { %d c=Q SL  
Actor act; +g(>]!swb  
public : \'xF\V  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} /vYuwaWG=  
l:-$ulAx  
template < typename Cond > \xlelsmB*  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; XT9]+b8(M  
} ; Sp]"Xr)  
,,sKPj[  
<~X4&E]rT_  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 ,6=j'j1#a  
最后,是那个do_ M2W4 RovfR  
9{RCh 9  
_ho9}7 >  
class do_while_invoker :XC~G&HuF6  
  { 9. 6"C<eYt  
public : p[2`H$A  
template < typename Actor > F0qpJM,  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const y'(( tBWa!  
  { ;.Zgt8/.  
  return do_while_actor < Actor > (act); uZL,+Ce|  
} 7hQXGY,q  
} do_; InBnU`(r  
WWhAm{m  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? h6Ovl  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 o,>9|EMQZ  
最后来说说怎么处理break和continue s1.EE|h,5  
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。 ` $*I%oT;  
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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