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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda i(S}gH4*o  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 |bk$VT4\  
在C++中,STL的很多算法都要求使用者提供一个函数对象。例如for_each函数,会要求用户提供一个表明“行为”的函数对象。以vector<bool>为例,如果想使用for_each对其中的各元素全部赋值为true,一般需要这么一个函数对象, xp]_>WGq  
9y;zk$O8  
jjg[v""3|  
"X-"uIc  
  class filler 4z^VwKH\j  
  { &C6*"JZ4  
public : !PEP`wEKdp  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} e @|uG%  
} ; -D wO*f  
Ots]y  
N. 0~4H %U  
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: \WM"VT  
9Hs5uBe  
dMa6hI{k  
vgKdhN2kI  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); -K0!wrKC  
F>aaUj  
}J_#N.y  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 Y58et9gRO  
f}Uf* Bp  
(q=),3/<pU  
[9~6, ;6  
二. 战前分析 nOU.=N v`  
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。 *YP;HL  
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 H) q_9<;  
{BD G;e  
x,QXOh\a  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); sE\Cv2Gx  
  /* --------------------------------------------- */ 8LGNV&Edg  
vector < int *> vp( 10 ); OJ<V<=MYZ  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); l'Uj"9r,  
/* --------------------------------------------- */ {\n?IGP?wd  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); (CY#B%*  
/* --------------------------------------------- */ g 4lk  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); p9~$}!ua  
  /* --------------------------------------------- */ }%S#d&wh$_  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); w!52DBOe+  
/* --------------------------------------------- */ < !PbD  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); p^ )iC&*0  
4u7^v1/  
h:<?)g~U  
+.66Ky`|[  
看了之后,我们可以思考一些问题: WdTia o,r  
1._1, _2是什么? Z (C0+A\  
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。 = Tq\Ag:  
2._1 = 1是在做什么? GNoUn7Y  
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 X+ YH  
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。 8]l(D  
2@|,VN V6~  
v=E(U4v9e  
三. 动工 7K /quJ  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: c{})Z=  
F;Bq[V)R  
S H6T\}X:  
??,/85lM  
template < typename T > VB}^&{t)!  
class assignment Ev0=m;@_  
  { u56WB9Z  
T value; "_n})s f  
public : <!derr-K  
assignment( const T & v) : value(v) {} I$oqFF|D  
template < typename T2 > rchKrw  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } __,F_9M  
} ; !OMl-:KUzE  
,y[8Vz?:  
lZ?YyRsa6&  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 nc.:Wm6Mj  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment Z^#u n  
uMK8V_p*?  
*JiI>[  
qR9!DQc'  
  class holder I"HA( +G  
  { X> U _v  
public : 0G(|`xG1q  
template < typename T > oVIc^yk5a  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const RdLk85<n  
  { `':G92}#  
  return assignment < T > (t); 5a2+6N  
} NwNjB w%v  
} ; g\G}b  
h<bCm`qj  
b$>1_wTL  
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: Lm'+z97  
oh,29Gg  
  static holder _1; FA}y"I'W  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 ? w@)3Z=u  
9~4@AGL  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); QNGp+xUHJ9  
而不用手动写一个函数对象。 E*d UJ.>  
#S"s8wdD  
\qtdbi|Y  
$ <Mf#.8%  
四. 问题分析 jm,cVo  
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。 Jj~|2Zt  
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。 |*N;R+b  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 N@V:nCl  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 LU+}iA)  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 RSup_4A  
pg{cZ1/  
五. 问题1:一致性 L`"V_ "Q#0  
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?| T%SK";PAU$  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 u0nIr9  
-v$ q8_$m"  
struct holder $Ao'mT  
  { *Nur>11D  
  // K<M WiB&  
  template < typename T > DC2[g9S>8@  
T &   operator ()( const T & r) const B{>x  
  { 4++pK;I  
  return (T & )r; =-/sB>-C  
} eZ{Ce.lNR  
} ; bmO(tQS$5  
I6PReVIb  
这样的话assignment也必须相应改动: qD,/Qu62  
Dw<bLSaW&  
template < typename Left, typename Right > xMFEeSzl>S  
class assignment sCE%./h]  
  { )a<MW66  
Left l; {TaYkuWS  
Right r; F[>Y8e<[  
public : >S]"-0tGD=  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} D+{& zo  
template < typename T2 > ~#7uNH2  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } \6%`)p  
} ; |mT1\O2a  
o^b5E=?>C  
同时,holder的operator=也需要改动: >tm4Rg~y  
PCnu?e3F  
template < typename T > g9j&\+h^  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const wxy@XN"/i+  
  { -Sa-eWP  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); z-h?Q4;  
} $f+cd8j?o  
2Q;rSe._`  
好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。 6xx(o  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 Wu'9ouw!  
A[uB)wWsn  
return l(rhs) = r; |qpFR)l  
在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。 .TNGiUzG  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: lLLPvW[Q  
WG +]  
template < typename Tp > ~bz$]o-<  
class constant_t 9(lcQuE9  
  { RV%)~S@!R  
  const Tp t; sW76RKX8  
public : 4<Kxo\\S  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} M9?f`9  
template < typename T > F:8@ ]tA&  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const ;9' ] na  
  { d=dHY(ms]  
  return t; eu'~(_2  
} &ju.5v|  
} ; dnkHx  
Vz evOS  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 3rX 40>Cs8  
下面就可以修改holder的operator=了 dF*M"|[  
S" (Nf+ux  
template < typename T > v7,-Q*  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const >96+s)T%;  
  { ~cV";cD5  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); K$O2 Fq@y  
} zF(abQ0  
3Pvz57z{  
同时也要修改assignment的operator() gZ8JfA_\R(  
. Ctd$  
template < typename T2 > &a)d,4e<M  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } +'_ peT.8  
现在代码看起来就很一致了。 ,\N4tG1\  
S3&n?\CO:  
六. 问题2:链式操作 FsS.9 `B  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 U65oh8x  
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。 V!NRBXg  
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。 )>@%;\qV  
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。 OxUc,%e9P  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct \\3 ?ij:v  
Vq'n$k}  
template < typename T > HubK  
struct result_1 tJA"BP3f  
  { t:b}Mo0  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; W j`f^^\HJ  
} ; @WiTh'w0  
t<"%m)J  
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: &"7+k5O  
KY?ujeF  
template < typename T > fNBI!=  
struct   ref {7%(m|(  
  { wCu!dxT|,  
typedef T & reference; rPt   
} ; tlB -s;  
template < typename T > n%Oq"`w4  
struct   ref < T &> >E3-/)Ti  
  { ppGWh  
typedef T & reference; uPE Ab2u="  
} ; p{+F{e  
r_kaS als  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: f,ZJFb98  
q/ (h{cq  
template < typename T > ,aIkiT  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const Yv0y8Vz@  
  { ?Ezy0>j  
  return l(t) = r(t); wN^^_  
} Ao#bREm  
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。 { SDnVV  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 C_yNSD  
HE>V\+ AL  
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 |9X2AS Qu  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: , K:d/  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 tH#t8Tq5x  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 HMDuP2Y  
最后的布局是: 6cD3(//  
                Add ^f9@ =I  
              /   \ /:"^,i\t  
            Divide   5 ]c bXI  
            /   \ g:@4/+TSt  
          _1     3 F>GPi!O  
似乎一切都解决了?不。 [f}`reRlZ  
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。 5.D0 1?k  
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。 Pq@ -`sw  
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: 1 1(GCu  
r$Ni>[as  
template < typename Right > C|[x],JCS  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const #Nad1C/]  
Right & rt) const ^Cvt^cI  
  { G(BSe`f  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); v6Wz:|G/u  
} 'K01"`#  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 Z#D*HAd`  
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。 8kvA^r`  
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。 >V4r '9I  
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。 ?*ZQ:jH  
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。 I zVc  
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? #2"'tHf4  
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: Y0J:c?,  
+SW|/oIU  
template < class Action > MWK)Bn  
class picker : public Action @"wX#ot  
  { /a)^)  
public : C6h[L  
picker( const Action & act) : Action(act) {} :qzh kKu  
  // all the operator overloaded Q)lD2  
} ; PZO.$'L|7  
%oWG"u  
Picker<T>继承自T,唯一的作用就是给T添加上了各种操作符的重载函数。 \DWKG~r-%  
现在所有参与行动的functor都要套上一层picker, _1被声明为 picker<holder>, 并且holder中所重载的操作符除了operator()之外全部被移到了picker内。而picker中的操作符重载的返回的functor也必须套上一个picker: )>"pm {g2  
_~*j=XRs  
template < typename Right > J3e'?3w[  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const %9J:TH9E)  
  { |_QpB?b  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); 5NhAb$q2Y  
} qq3/K9 #y  
W39J)~D^@  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > 6q!Q(_  
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。 o6:bmKWE  
GG-b)64h`  
template < typename T >   struct picker_maker [:q J1^UU  
  { h7@%}<%  
typedef picker < constant_t < T >   > result; RGkV%u^  
} ; f.bwA x  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > 0AF,} &$  
  { TBky+]p@  
typedef picker < T > result; =#[t!-@  
} ; Q7{{r&|t&  
s,kY12<7m  
下面总的结构就有了: p=#/H ,2  
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。 b5I 8jPj4c  
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。 gm =C0Sp?  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 wy{ sS}  
至此链式操作完美实现。 ;PnN$g]Q  
R3.w")6  
]6s/y  
七. 问题3 :SWrx MT  
如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。 /-t!)_zvw  
l*huKSX}  
template < typename T1, typename T2 > eVB43]g  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const y>#kT  
  { \I^"^'CP  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); ~4O3~Y_+GN  
} hl] y):  
SuNc&e#(  
很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2: 33wVP}e5  
uXvE>VpJG  
template < typename T1, typename T2 > G N=8;Kq%  
struct result_2 J!G92A~*]  
  { B&<5VjZ\  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; MgN;[4|[h  
} ; z`I%3U5(  
,?IXfJ`c  
显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢? r`.Bj0  
这个差事就留给了holder自己。 p GF;,h>  
    }_}    
bj0<A  
template < int Order > Ciz,1IV  
class holder; 5w{U/v$Z  
template <> (FZ8T39  
class holder < 1 > 9ZR"Lo>3e+  
  { b$_qG6)IJO  
public : p@O,-&/D  
template < typename T > 6ecx!uc$  
  struct result_1 )8'v@8;-  
  { 7GG`9!l]D  
  typedef T & result; UH;bg}=8  
} ; a`]ZyG*P  
template < typename T1, typename T2 > {7MY*&P$,  
  struct result_2 v6 |[p  
  { ,\#j6R,{I  
  typedef T1 & result; mG@[~w+  
} ; RlU?F  
template < typename T > -*hPEgcV9  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const `ZO5-E  
  { .6y*Z+Zg  
  return (T & )r; lbw+!{Ch  
} 2 e#"JZ=  
template < typename T1, typename T2 > l0qHoM,1Y[  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const rc7c$3#X  
  { =|dm#w_L"  
  return (T1 & )r1; 6#Y]^%?uy  
} < <Y]P+uU  
} ; #pPR>,4  
E[=&6T4  
template <> w(X}  
class holder < 2 > * CAz_s<  
  { .y_~mr&d  
public : )"|wWu  
template < typename T > CdcB E.%<  
  struct result_1 p]?eIovi  
  { Dq9f Fe  
  typedef T & result; hkV*UH{  
} ; W<[7LdAB  
template < typename T1, typename T2 >  j0O1??  
  struct result_2 /L2n ~/  
  { mo= @Zt  
  typedef T2 & result; GukwN]*OY  
} ; VkJTcC:1  
template < typename T > X7:Dw]t  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const dS \n 2Qb  
  { 3-n&&<  
  return (T & )r; \ $t{K  
} 3[l\l5'm8  
template < typename T1, typename T2 > ";jAHGbO  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const D&@ js!|5  
  { b j<T`M!  
  return (T2 & )r2; NNTrH\SU #  
} t\!5$P  
} ; 0"+QWh  
QJ>=a./  
cIkA ~F  
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> >。 UYQ@ub  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: /k^j'MMQs6  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: I\rjw$V#  
9ao?\]&t  
return l(i, j) = r(i, j); f(K1 ,L:&7  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) ;ByCtVm2  
#q9BU:  
  return ( int & )i; |Xd& aQ  
  return ( int & )j; sk0/3X*Q%  
最后执行i = j; vp d!|/  
可见,参数被正确的选择了。 g u' +kw  
~)X;z"y%b  
|8x_Av0  
i12G\Ye  
j.+,c#hFo  
八. 中期总结 IBNb!mPu%  
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:  #.Ly  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 4"{g{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。 //Xz  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor v]KPA.W  
YY'[PXP$Y  
YYkgm:[  
d)XT> &  
r8FAV9A  
^<v.=7cL0  
九. 简化 Qt^6w}&  
很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。 e U-A_5  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 FgPmQ  
首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种: zx"0^r}  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 |BGzdBm^x:  
  +-*/&|^等 |Q?$n3-f"  
2. 返回引用。 5`K'2  
  =,各种复合赋值等 qPhVc9D#  
3. 返回固定类型。 U^-J_ yq  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) [ei5QSL |  
4. 原样返回。 o5Knot)Oy  
  operator, [r'hX#  
5. 返回解引用的类型。 x0TE+rf5   
  operator*(单目) Gt!Hm(  
6. 返回地址。 fKuaom9  
  operator&(单目) I4c %>R  
7. 下表访问返回类型。 )_kEy>YscZ  
  operator[] 4L,&a+)  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 Xa&:Hg<  
  operator<<和operator>> AJzm/,H  
lWf(!=0m  
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。 ?:zMrlX  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: Ox'K C  
% %2~%FVb  
template < typename Left > u/\Ipk/  
struct value_return otP2qAI  
  { {>brue*)  
template < typename T > dQ<e}wtg  
  struct result_1 x}reeqn  
  { Ja@ ?.gW  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; C|QJQ@bj0  
} ; :+ "JPF4X  
kYd=DY  
template < typename T1, typename T2 > rj5)b:c}  
  struct result_2 h 'is#X 6:  
  { ^AUQsRA7PZ  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; #`"B YFV[E  
} ; ;:Kc{B.s  
} ; q93V'[)F  
i{J[;rV9  
$,T3vX]<  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait .3 ^*_  
q#Ik3 5  
下面我们来剥离functor中的operator() Yc(lY N  
首先operator里面的代码全是下面的形式: _ `7[}M~  
Pp|pH|(n ,  
return l(t) op r(t) fK=vLcH  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) gti=GmL(L  
return op l(t) $g#d1u0q  
return op l(t1, t2) ZPY84)A_}  
return l(t) op e9B$"_ &2  
return l(t1, t2) op !|Y&h0e  
return l(t)[r(t)] ? 5hwz  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] bHHR^*B  
x1:1Jj:  
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: +OUM 4y  
单目: return f(l(t), r(t)); ZJ_P=  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); b55G1w  
双目: return f(l(t)); q?&JS  
return f(l(t1, t2)); [3W+h1  
下面就是f的实现,以operator/为例 uRw%`J4H  
Fd9Z7C  
struct meta_divide "QY~V{u5  
  { jH4Wu`r;m  
template < typename T1, typename T2 > 9p"';*{=  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) m$q*  
  { u #7AB>wi{  
  return t1 / t2; @{880 5Dp  
} sM%.=~AN  
} ; cACnBgLl  
zU};|Zw  
这个工作可以让宏来做: V0:db  
VU|Cct&)  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ I~c}&'V  
template < typename T1, typename T2 > \ DAd$u1  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; 9, 792b  
以后可以直接用 11yS2D   
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) u+8?'ZT,  
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 2l4`h)_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。。。) *Kw/ilI  
hzX&BI  
B&H [z  
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 TC'^O0aZ_  
N;e*eMFE  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > 1) G6  
class unary_op : public Rettype .s@[-! p  
  { #.\X% !  
    Left l; N" oJ3-~  
public : %] 7.E  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} ^KFwO=I@PV  
!^A t{[U  
template < typename T > 2O9OEZdKB  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const i{/nHrN  
      { woK?td|/  
      return FuncType::execute(l(t)); i'vjvc~  
    } q]t^6m&-  
!GVxQll[f  
    template < typename T1, typename T2 > ' 9  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const & |o V\L  
      { -3:x(^|:K  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); YcBAW4B`  
    } fBt7#Tc=U  
} ; j-etEWOTr  
 WR"p2=  
mdHC{sp  
同样还可以申明一个binary_op aMjCqu05  
jl4rEzVu  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > bjq2XP?LL  
class binary_op : public Rettype \(ZOt.3!J  
  { t\C[mw  
    Left l; YY<e]CriU  
Right r; Q /\Hc  
public : K?+ Rq  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} `{I-E5 x  
.c.#V:XZ#U  
template < typename T > v|mZcAz  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const c}FZb$q#  
      { Yt;.Z$i ,  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); tI(co5 W  
    } .{W)E  
sWnU*Q  
    template < typename T1, typename T2 > n-_-;TYH  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ^KMZB  
      { U9B|u`72  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); %Gs!oD  
    } /=qn1  
} ; >j$CM:w  
= 8%+$vX  
bx<7@  
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|jHK|{  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 FeFH_  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) #VEHyz6P  
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。 I2'UC) 0  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! _sCpyu  
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。。。 2xd G&}$fa  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 P1ab2D  
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) ]Z\.Vx  
下面是修改过的unary_op R#Bdfmld q  
;=6~,k)  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > u-. _;  
class unary_op #`4ma:Pj  
  { jM3{A;U2  
Left l; <&rvv4*H  
  bmO[9 )G  
public : RtR]9^:~  
)y:~T\g  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} VscEdtkd  
uIvE~<  
template < typename T > U{o0Posg  
  struct result_1 cf0D q~G  
  { HIi 5kv]}|  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; O=St}B\!m  
} ; OPwj*b:-m  
3l 0>  
template < typename T1, typename T2 > $9\!CPZ2  
  struct result_2 ;HJ|)PN5L  
  { g+k0Fw]!  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; 3B|o   
} ; T!)v9L  
`:A`%Fg8<  
template < typename T1, typename T2 > eJ#q! <   
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const l7P~_X_)"  
  { fNx3\<~V=  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); X] &Q^  
} m>'sM1s  
fgP_NYfOj  
template < typename T > tq^H)  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const T?c:z?j_9  
  { >_]j{}~\k  
  return OpClass::execute(lt(t)); vd9><W  
} /nRi19a%xU  
>T4.mB7+>  
} ; :d-+Z%Y  
ND7 gxt-B  
A|8(3PiP  
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 ^l6q  
好啦,现在才真正完美了。 ?y7x#_Exc  
现在在picker里面就可以这么添加了: `2?9eXC  
:'!,L0I|t  
template < typename Right > kQ~*iY  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const $aX}i4F  
  { BXVmt!S5F  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); D`LcL|nmH  
} ,.uPlnB_  
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。 `bffw:; %  
0Q=4{*:?  
A5zT^!`[  
]v3 9ag_hu  
Lz S@@']  
十. bind RUmJ=i'4/  
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。 ZUb6d*B  
先来分析一下一段例子 \&J7>vu^y  
s3W)hU)  
v3Y/D1jd"  
int foo( int x, int y) { return x - y;} *.AokY)_a  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 4QZ -7_  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 k#% BxT  
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。 mh!;W=|/"  
我们来写个简单的。 <IGQBu#ZH  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: 7%9Sz5z  
对于函数对象类的版本: {SW}S_  
Ym5q#f)|  
template < typename Func > { D1.  
struct functor_trait ` IiAtS  
  { GH![rK  
typedef typename Func::result_type result_type; b:Dr _|  
} ; )W~w72j-  
对于无参数函数的版本: !L+*.k:  
|Z<NM#1  
template < typename Ret > `(?E-~#'  
struct functor_trait < Ret ( * )() > !12W(4S5  
  { H~1*`m  
typedef Ret result_type; -#H>kbs  
} ; ^ S'}RZ*>  
对于单参数函数的版本: ;GO>#yg4Eh  
s2Ivd*=mT  
template < typename Ret, typename V1 > `itaQGLD  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > oW(p (>  
  { ~fn2B  
typedef Ret result_type; %8tlJQvu  
} ; vAi kd#C)  
对于双参数函数的版本: #vYdP#nWb  
Nrva?W_i  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > Iw8;",e2  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > tB4- of3+  
  { a5:Q%F<!  
typedef Ret result_type; %lAJ]$m  
} ; ? r=cLC  
等等。。。 )R+@vh#Q<$  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy W\o(f W  
^_r8R__S:  
template < typename Func > eXWiTi@  
struct func_return _) 2fXG!  
  { l=[<gPE  
template < typename T > =9GL;z:R+  
  struct result_1 0Np }O=>  
  { 9`+c<j4/B  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; Uwr inkoeE  
} ; I|,^a|\  
B5aFt ;Vj  
template < typename T1, typename T2 > 8'_>A5L/C  
  struct result_2 MOY.$M,1  
  { sXkWs2!  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; %p)6m 2Sb  
} ; |j$&W;yC  
} ; IY?[0S  
3Ln~"HwP  
V= U=  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 a;D{P`%n  
~sshhuF  
template < typename Func, typename aPicker > Glcl7f"<^  
class binder_1 &xMR{:  
  { ={-\)j  
Func fn; 0F6^[osqtl  
aPicker pk; h #Od tc1)  
public : y.26:c(  
=O1N*'e  
template < typename T > ngj=w;7~+  
  struct result_1 k!b\qS~Q  
  { Mb=vIk{B f  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; n;)!N  
} ; | Uf6k`  
sptDzVM  
template < typename T1, typename T2 > _9wX8fh3D  
  struct result_2 G2U=*|  
  { NduvfA4  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; lwaxj7  
} ; RxY ;'NY  
-mOSB(#bo  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} A9ia[2[  
wGD".CS0  
template < typename T > uuHR!  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const X90VJb]  
  { A1zM$ wDU  
  return fn(pk(t)); Wc ]BQn  
} \%z#|oV#<  
template < typename T1, typename T2 > /Y:&307q  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const RrRrB"!8nR  
  { N_lQz(nG/2  
  return fn(pk(t1, t2)); W# E`h  
} *P_(hG&c  
} ; }20 Q`?  
Uc%(#I]Mi  
b26#0;i  
一目了然不是么? fi^ I1*S  
最后实现bind $Mm=5 K%  
l7]:b8  
%>Z^BM<e  
template < typename Func, typename aPicker > l^w=b~|7=  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) Nl,M9  
  { xQ9P'ru  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); M?Tb9c?`  
} ~q4KQ&.!  
%bgjJ`  
2个以上参数的bind可以同理实现。 "i_I<?aGB  
另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。 ~+}w>jIm{|  
S#6{4x4  
十一. phoenix lxx)l(&  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: qk;*$Q  
u+UtvzUC  
for_each(v.begin(), v.end(), b}< T<  
( x.CUJ^_.  
do_ q`_d>l  
[ je@F:5  
  cout << _1 <<   " , " B:#5U85m  
] W~(@*H  
.while_( -- _1), 7Vd"k;:X  
cout << var( " \n " ) Rd@34"O  
) kIhP 73M  
); GOuBNaU {  
NFw7g&1;Kp  
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: m/RX~,T*v&  
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 a~E@scD  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 Qn'Do4Le  
那么我们就照着这个思路来实现吧: NC'+-P'y  
Z&9MtpC+N3  
1$T;u~vg  
template < typename Cond, typename Actor > k=1([x  
class do_while  al/Mgo  
  { 9o5W\.A7[D  
Cond cd; ?=,4{(/)  
Actor act; I.BsKB  
public : {\z&`yD@  
template < typename T > |C}n]{*|  
  struct result_1 &HBqweI  
  { i3#To}g5V  
  typedef int result_type; idW=  
} ; b5K6F:D22  
I,;@\  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} P"d7Af  
\Jm fQrBQ  
template < typename T > A/V"&H[  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const /{@^h#4M1  
  { </! `m8\  
  do ^f*}]`S  
    { afrU>#+"  
  act(t); Bu|U z0Y  
  } eD5:0;X2  
  while (cd(t)); nF$n[:  
  return   0 ; ,ab_u@  
} W[Kv Qt3%  
} ; )c|S)iJ7=z  
V@krw"vW  
I3sH8/*  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). gwVfiXR4  
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。 wMFo8;L  
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。 -7jP'l=h  
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。 J |4q9$  
下面就是产生这个functor的类: xS.Rpx/8  
'](4g/%  
T,N"8N{K"  
template < typename Actor > fXfBDB  
class do_while_actor 4CAV)  
  { 4Uz1~AuNxb  
Actor act; h1O^~"x  
public : Z{-x}${  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} V)x(\ls]SX  
qkQ _#  
template < typename Cond > E.~;  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; a(Q4*XH4  
} ; =2+';Xk\  
) D_ZZPq_  
1$S;#9PQ  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 WOqAVd\  
最后,是那个do_ WZ}je!82  
6x18g(KbP  
>6 p <n  
class do_while_invoker ~9#x/EG/  
  { 5gP<+S#>T  
public : WKVoqp}  
template < typename Actor > zx)^!dEMM  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const [t)omPy<c  
  { W5'07N^  
  return do_while_actor < Actor > (act); b _Q:v&  
} C\.mv|aW~  
} do_; n =SY66  
jC_7cAsl  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? bOIVe  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 g;p]lVx=>  
最后来说说怎么处理break和continue z3F ^OU   
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。 dFdll3bC  
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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