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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda 8o|P&q(v*  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 hj!+HHYSk  
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, k4{:9zL1#?  
B +Aj*\Y.  
J8<J8x4  
5mgHlsDzu  
  class filler y-B=W]E  
  { |QMA@Mx  
public : +Ok%e.\ZM  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} 2z_2.0/3  
} ; 3c#s|qW  
XErUS80  
|g-b8+.=]  
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: e1/sqXWo  
n ~,t QV  
+ E5=$`  
h*w6/ZL1  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); T3N"CUk  
zO~9zlik  
>7b)y  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 por/^=e{Y  
qX#MV>1  
9+qOP>m   
dqc1 q:k?$  
二. 战前分析 gR Nv-^  
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。 *:hy Y!x  
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 mfom=-q3k  
Dl C@fZD  
Z4hLdHo_  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); B4g8 ~f  
  /* --------------------------------------------- */ s8<gK.atl  
vector < int *> vp( 10 ); 4w$_ ]ke  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); (\,BxvhG=  
/* --------------------------------------------- */ #E$X ,[ZFo  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); }Hcx=}j  
/* --------------------------------------------- */ ^6;V}2>v}  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); 1;lmu]I>)  
  /* --------------------------------------------- */ @T:fa J5\'  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); B_^]C9C|  
/* --------------------------------------------- */ ;inzyFbL=  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); 86qI   
L":bI&V?:  
_P7tnXww  
1S:|3W  
看了之后,我们可以思考一些问题: SJ?)%[(T  
1._1, _2是什么? #VGjCEeU  
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。 b]Z@^<_E  
2._1 = 1是在做什么? aFj.i8+  
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。 4n0xE[-  
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。 /)>S<X  
cYNV\b4-  
lr@#^  
三. 动工 8g~EL{'  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: q]% T:A=  
/rc%O*R  
1(#;&:$`i  
d 8o53a]  
template < typename T > -db75=  
class assignment \3XqHf3|o  
  { > m q,}!n  
T value; x/fX`y|(}*  
public : ;_?MX/w|&  
assignment( const T & v) : value(v) {} !>$4]FkV  
template < typename T2 > Ao9R:|9  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } DcD{*t?x  
} ; 1Sz A3c  
JXqr3 Np1  
l$xxrb9P!  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 GqKsK r2%  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment zaimGMJ ,  
B 0ee?VC  
Wp0 Dq(  
]wVk+%e  
  class holder YT#3n  
  { aA'TD:&p1  
public : s5&@Cxzl  
template < typename T > `~BZ1)@  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const tY|8s]{2  
  { ~x:DXEV,  
  return assignment < T > (t); G}d-(X  
} m#!=3P7T  
} ; eU@Cr7@,|  
]< l6s  
-~{c u47_  
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: K2)!h.W  
iBg3mc@OO  
  static holder _1; ,:Z^$  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 !YL. .fb  
W_|0y4QOo  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); / ~ %KVe  
而不用手动写一个函数对象。 .Pndx%X9s  
Jju#iwb  
`fNpY#QsN  
xw5d|20b  
四. 问题分析 A7_4 .VH  
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。 9A'Y4Kg<C  
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。 ?%tMohL  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 2B0W~x2=  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 Sl2iz?   
下面我们可以对这几个问题进行分析。 -fI`3#  
7cDU2l  
五. 问题1:一致性 {Azn&|%.t  
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?| 9pn>-1NJ  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 BaI $S>/Q  
$ ,Ck70_  
struct holder  mEG6  
  { ^2D1`,|N  
  // "ww|&-W9  
  template < typename T > )-15 N  
T &   operator ()( const T & r) const "p&Y^]  
  { CqMhk  
  return (T & )r; d[^KL;b?6  
} z4%uN |V  
} ; C$h<Wt=<  
yOU(2"8p  
这样的话assignment也必须相应改动: 2j JmE&)7,  
s9;#!7ms  
template < typename Left, typename Right > tc ;'oMUP  
class assignment Qj{8?lew  
  { |~`as(@Ih  
Left l; Yf,K#' h:  
Right r; >^Q&nkB"B  
public : z /KK)u(q  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {}  5^<h}u9  
template < typename T2 > \uqjs+  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } !3n)|~r;K  
} ; (tah]Bx  
-H^oXeN  
同时,holder的operator=也需要改动: lz#GbXn.  
e1(Q(3  
template < typename T > f ),TO  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const Ei}/iBG@  
  { |:[tNs*,O  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); g6@Fp7T  
} c .3ZXqpI;  
[v7^i_d  
好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。 <9E0iz+j  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 0]KraLu"N  
T{wpJ"F5<]  
return l(rhs) = r; `e9$,h|4  
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。 Ds #/  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: AqK z$  
MObt,[^W  
template < typename Tp > _\Q^x)w6  
class constant_t @2pu^k^  
  { C*U'~qRK  
  const Tp t; ;k"Bse!/  
public : iLP7!j  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} Tus}\0/i>  
template < typename T > |b-9b&  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const `p;eIt  
  { M;cO0UIwO  
  return t; 0&qr  
} GoA4f3  
} ; 3G.5724,  
Qy<[7  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 gmIqT f  
下面就可以修改holder的operator=了 /27JevE  
2LrJ>Mi  
template < typename T > ~$' \L  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const Fc~'TBf,,`  
  { `U+l?S^$  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); [A}rbD K  
} Q-ni|  
kKD`rfyG \  
同时也要修改assignment的operator() #-pc}Y|<  
{o5V7*P;_  
template < typename T2 > hjaT^(Y  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } .s#;s'>g  
现在代码看起来就很一致了。 1h6 ^>()^  
6x"Q  
六. 问题2:链式操作 aQI^^$9g  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 2*(Z==XC7  
其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。 6KD `oUx  
事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。 g{W;I_P^9  
比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。 x~.:64  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct wi9DhVvc 0  
0ye!R   
template < typename T > 4}`  
struct result_1 R'kyrEO  
  { (D@A74q\'  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; /R>nr"  
} ; MCU_Z[N#10  
*~m+Nc`D,N  
那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为: 8ElKD{.BU8  
 Z%I  
template < typename T > ;'81jbh  
struct   ref jTLSdul+  
  { z4 &iK)x  
typedef T & reference; V9ssH87#  
} ; lKEkXO  
template < typename T > ;7N Z<k  
struct   ref < T &> AuR$g7z  
  { d Le-nF  
typedef T & reference; .{;Y'Zc14S  
} ; RI68%ZoL  
sXd8rj:o  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: : tWU .f#  
MxyN\Mq'  
template < typename T > J8Yd1.Qj  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const `%09xMPu  
  { mhW-J6u*  
  return l(t) = r(t); )'*5R<#  
} 9-]i.y  
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。 w8g,a]p  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 ,39aF*r1Q  
1? FrJ6 V  
有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么 s7oT G!  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: *^([ ~[  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 ',GS#~  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 )K'N(w  
最后的布局是: aZEn6*0B  
                Add <C9 XX~  
              /   \ /r12h|  
            Divide   5 ""s]zNF}  
            /   \ `vc "Q/  
          _1     3 b)9'bJRvU  
似乎一切都解决了?不。 S(\9T1DVe  
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。 4%1D}9hO6  
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。 rQ=,y>-*  
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: U^qt6$bK  
S1/`th  
template < typename Right > w[6J `   
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const : Sq?a0!S  
Right & rt) const 0%) i<a!_Z  
  { ~4?9a(>3  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); V138d?Mm  
} Z3!f^vAi&  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 bFA!=uvA  
XXX指的是原来的functor的类型,picker_maker<T>是一个类型变换的trait,如果T是一个常量,那么他会返回constant_t<T>,否则返回T本身。 LN_xq&.  
因此如果该函数声明在assignment的内部,那么就实现了连等,如果声明在的dereference(解引用)的内部,就允许(*A = B)的行为发生。 7Sz?S_N/j  
最后,如何把这些函数塞到各个functor的声明里边呢?当然可以用宏,但是。。。大家都知道这样不好。 F @Te@n  
除了宏之外还可以用的方式就是继承。我们可以写一个类叫做picker,该类实现了所有的如上的产生函数。然后让所有的functor继承自它。  iD= p\  
且慢,也许立刻就有人跳出来说:这样的话那个XXX怎么写呢?这样不是会导致循环依赖么?这样不是会有downcast么? >Z1q j>  
正解,让picker做基类确实不是一个好主意。反过来,让picker继承functor却是一个不错的方法。下面是picker的声明: &qS[%K )  
w`l{LHrR  
template < class Action > &K/FyY5  
class picker : public Action \^#~@9  
  { _0 gKK2  
public : _gD pKEaY  
picker( const Action & act) : Action(act) {} &YDK (&>  
  // all the operator overloaded JsO *1{6g  
} ; "bDs2E+W  
d&#~ h:~  
Picker<T>继承自T,唯一的作用就是给T添加上了各种操作符的重载函数。 >a3p >2  
现在所有参与行动的functor都要套上一层picker, _1被声明为 picker<holder>, 并且holder中所重载的操作符除了operator()之外全部被移到了picker内。而picker中的操作符重载的返回的functor也必须套上一个picker: V5U?F6  
vSonkJ_  
template < typename Right > 3_q3Bk  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const 6rS$yjTX!  
  { 9:I6( Zv0  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); rpw.]vnn  
} hK<5KZ/4  
QJ|ap4r  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > e)E$}4  
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,Ee>cV]a  
v:+ ~9w+  
template < typename T >   struct picker_maker !45.puL0  
  { 7 bDHXn  
typedef picker < constant_t < T >   > result; ]0L&v7[  
} ; xV%6k{_:G  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > c*UvYzDZL  
  { qH['09/F6  
typedef picker < T > result; `Y?87f:SP  
} ; <, 3ROo76  
c^`]`xiX  
下面总的结构就有了: %7O?JI [  
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。 uIU5.\"s  
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。 ki>~H!zB  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 #2iD'>bQ  
至此链式操作完美实现。 wp7!>% s{  
|a{Q0:  
)/t?!T.[  
七. 问题3 C ;(t/zh  
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。 42L @w  
eSW{Cb  
template < typename T1, typename T2 > $`Ix:gi  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const fL]Pztsk+  
  { l|5fE1K9U  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); ;\MW$/[JCy  
} [%&ZPJT%i  
% >;#9"O4  
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: XR!us/U`a  
n<B<93f/  
template < typename T1, typename T2 > /pp1~r.s?>  
struct result_2 j1 =`|  
  { cwV]!=RtO  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; 5[n(7;+gw  
} ; gl&5l1&  
h~wi6^{&Y  
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? 5{$LsL  
这个差事就留给了holder自己。 OxGE%R,  
    e6_ZjrQf  
W[+|}  
template < int Order > ^T~gEv  
class holder; CIVnCy z  
template <> 9_sA&2P{uV  
class holder < 1 > _20#2i&  
  { i_][P TH  
public : w{k)XY40sW  
template < typename T > dJ?XPo"Cm=  
  struct result_1 y< C<_2  
  { cQ:"-!ff  
  typedef T & result; gT/@dVV  
} ; RmrL^asg  
template < typename T1, typename T2 > -)vEWn$3<  
  struct result_2 2YuN~-  
  { %& _V0R\k  
  typedef T1 & result; exdx\@72  
} ; nADX0KI  
template < typename T > lO:. OZu  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const RI2f`p8k  
  { 'Peni1_  
  return (T & )r; >R/$1e1Y  
} g,:j/vR  
template < typename T1, typename T2 > _Jv 9F8v  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const "n:{ !1VGw  
  { )etmE  
  return (T1 & )r1; s( <uo{  
} D#S\!>m  
} ; m5G\}8|  
2 &Nb  
template <> $BmmNn#  
class holder < 2 > -*2Mf Mh  
  { &_5tqh  
public : 1c+]gIe  
template < typename T > W(RF n`g\  
  struct result_1 .Wi{lt  
  { (6v (9p  
  typedef T & result; Yl;^ k0ZI  
} ; w;v7_  
template < typename T1, typename T2 > d*pF>j  
  struct result_2 wB>r (xQ'  
  { {A|TowBN  
  typedef T2 & result; Z`3ufXPNlO  
} ; 1{_A:<VBl  
template < typename T > \Ep0J $ #o  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const #}^-C&~  
  { !se0F.K  
  return (T & )r; W0jZOP5_.$  
} 7kKy\W  
template < typename T1, typename T2 > L}#0I+Ml7  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const 0N=X74  
  { Nx#4W1B[`H  
  return (T2 & )r2; x_|F|9  
} ":3 VJ(eY  
} ; N)% ;jh:T  
yk2!8  
97!>%d[0  
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> >。 z'p:gv]  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: Da$r`  
首先 assignment::operator(int, int)被调用:  g/UaYCjM  
FZiW|G  
return l(i, j) = r(i, j); A|}l)!%  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) '2zL.:~  
x( mE<UQN  
  return ( int & )i; *]JdHO  
  return ( int & )j; 7t9c7HLuj/  
最后执行i = j; gqib:q ;r  
可见,参数被正确的选择了。 *b}>cn)<v  
(yo;NKq,@  
<ktzT&A  
)x#5Il H  
]<DNo&fw  
八. 中期总结 9]$8MY   
目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事: ,D6v4<jh  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 0i[zup  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 \bCX=E-  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor 8 6QE /M  
@+U,Nzd  
b{DiM098  
PC c|}*b  
=G~~?>=@2  
!A8^Xmz"  
九. 简化 -G &_^"=R  
很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。 ?j7vZ}iRi  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 Rd+P,PO  
首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种: +a= 0\lpOy  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 #n\C |  
  +-*/&|^等 rg(lCL&:S  
2. 返回引用。 Uh.Zi3X6}6  
  =,各种复合赋值等 !k$}Kj)I  
3. 返回固定类型。 vtJV"h?e"3  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) ,(G%e  
4. 原样返回。 gJ2 H=#M  
  operator, ~fz[x9\  
5. 返回解引用的类型。 $N$ FtpB  
  operator*(单目) 1-I Swd'u  
6. 返回地址。 *5%*|>  
  operator&(单目) D}Ilyk_uUw  
7. 下表访问返回类型。 F="z]C;u  
  operator[] !/K8xD$  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 :<#`_K~'  
  operator<<和operator>> gM;}#>6  
XM Vq-8B0  
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。 [AEBF2OIv  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: TY;U2.Ud  
NCA {H^CL  
template < typename Left > | P6EO22p  
struct value_return I.}1JJF*   
  { _baYn`tFw-  
template < typename T > s_jBu  
  struct result_1 4aZCFdc  
  { c(- Mc6  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; xSpC'"   
} ; Q"a2.9Eo  
|c-LSs'\  
template < typename T1, typename T2 > Oi:JiD=  
  struct result_2 cTZ)"^z!  
  { b'>8ZIY  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; ;i#LIHJ  
} ; |pZo2F!.  
} ; gvli%9n  
d&:H&o)T!  
>Pe:I  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait P#GD?FUc  
AZFWuPJo  
下面我们来剥离functor中的operator() |U[y_Y\a  
首先operator里面的代码全是下面的形式: #_Ea[q7v  
^o<:;{  
return l(t) op r(t) a ib}`l  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) ^[h2%c$  
return op l(t) 2xmk,&s  
return op l(t1, t2) HOYq?40.R  
return l(t) op 5!fSW2N  
return l(t1, t2) op #G _/.h@  
return l(t)[r(t)] x;$|#]+  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] D#sf i,O  
].DY"  
很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式: '\p;y7N  
单目: return f(l(t), r(t)); SqB/4P   
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); m>Ux`Gp+  
双目: return f(l(t)); UFZ"C,  
return f(l(t1, t2)); 24@^{ }  
下面就是f的实现,以operator/为例 1czG55 |  
d5xxb _oE  
struct meta_divide y[HQBv  
  { *)VAaGUX>  
template < typename T1, typename T2 > 7{BnXN[  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) >M^&F6  
  { vrcE]5(:s  
  return t1 / t2; fDuwgY0  
} q G ;-o)h  
} ; \v`#|lT$  
qR,.W/eS8  
这个工作可以让宏来做: *M!kA65'  
`ENP=kL(+  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ ./maY1>T  
template < typename T1, typename T2 > \ 9EgP9up{6!  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; {Qtq7q.  
以后可以直接用 6c\DJD  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) :zL393(  
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 hjY0w  
(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。。。) x72G^`Wv  
?M&4pO&Y  
nlfPg-78B+  
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 4UCwT1  
KVijs1q  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > hYvNcOSks  
class unary_op : public Rettype BF|*"#s  
  { 4: sl(r  
    Left l; { vfq  
public : (L#%!bd  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} 1k>naf~O  
gg8c7d:Q  
template < typename T > GJak.,0t  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const AUAI3K?  
      { d7~j^v)=^  
      return FuncType::execute(l(t)); 9y+[o  
    } NiTJ}1 l  
)1_(>|@oi  
    template < typename T1, typename T2 > :GL7J6  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const xURw,  
      { :o\5K2]:  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); [-VGArD[k,  
    } "|4jP za  
} ; gB+ G'I  
UvD-C?u'  
lwsbm D  
同样还可以申明一个binary_op aYj%w  
XM!M%.0WS  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > h*'d;_(,  
class binary_op : public Rettype } J;~P 9Y  
  { iBHw[X,b  
    Left l; t{ H 1u  
Right r; STlPT5e.}  
public : .YiaXP  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} 5+FLSk  
oWD)+5. ]  
template < typename T > ;C_ >  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const *aG"+c6|  
      { *:#Z+7x ]  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); Qu}N:P9l?X  
    } %]GV+!3S  
)OUU]MUH  
    template < typename T1, typename T2 > c!~T2t  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const e?vj+ZlS$f  
      { hNVMz`r  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); =~",/I?  
    } 6H6Law!)  
} ; ^f0(aYWx  
86{ZFtv  
~>w:;M=sV8  
很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮 BK*UR+,  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 -$ali[  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) ! OfO:L7-  
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。 paYz[Xq  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! ^?sSx!:bZ  
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。。。 V g6S/-  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 +I.v!P!^  
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) Fo LDMx(  
下面是修改过的unary_op '8={ sMy  
Fva]*5  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > &[)D]UL  
class unary_op 9F)W19i.  
  { h/9Sg*k  
Left l; zi_[ V@Es/  
  Cn/q=  
public : 7yUvL8p-  
x Zg7Jg  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} "MTq{f2?  
C,3T!\  
template < typename T > [$oM  
  struct result_1 43F^J%G  
  { :P"9;$FY  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; :1NYpsd.i  
} ; ;3 dM@>5[  
?M]u$Te/.  
template < typename T1, typename T2 > X$PS(_M  
  struct result_2 ;Lqm#]C  
  { I2W{t l  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; :^.u-bHI  
} ; b8e*Pv/  
N&,"kRFFo  
template < typename T1, typename T2 > {~"Em'}J  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const S}O5l}E  
  { 0O^U{#*$I  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); xT/9kM&}L  
} 0*{@E%9  
.:SfM r;G  
template < typename T > ,`+Bs&S 8  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const $ JuLAqq  
  { G*=H;Upi  
  return OpClass::execute(lt(t)); 4(;20(q]  
} CCy .  
wV?[3bEhM  
} ; + f6}p  
#W.bZ]&WA  
;wp W2%&  
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 R<t&F\>  
好啦,现在才真正完美了。 8db6(Q~P  
现在在picker里面就可以这么添加了: *eMLbU7  
/T{mS7EpYc  
template < typename Right > sbpu qOL  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const 75PS^5T,  
  { ={OCa1  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); )y5iH){ !  
} FmR\`yY_,  
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。 lej^gxj/2  
Wl?<c uw00  
`dP? 2-Z  
td%Y4-+-  
&,F elB0*  
十. bind 40rZ~!}  
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。 ;\1b{-' l  
先来分析一下一段例子 @RQ+JYQi  
:E}6S  
&(GopWR`e  
int foo( int x, int y) { return x - y;} YALyZ.d  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 w:n(pLc<  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 Un~]Q?w  
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。 D_zcOq9  
我们来写个简单的。 ;Kt'Sit  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: xMLrLXy  
对于函数对象类的版本: bW} b<(y  
zv&ePq\#  
template < typename Func > m<~>&mWr  
struct functor_trait 9$8X> T^   
  { $]xE$dzJ  
typedef typename Func::result_type result_type; "Fo  
} ; rE9Ta8j6  
对于无参数函数的版本: T %$2k>  
@^B S#  
template < typename Ret > 2J1B$.3'  
struct functor_trait < Ret ( * )() >  `NTM%# w  
  { Z^6A_:]j  
typedef Ret result_type; Q=dw 6  
} ; oA5<[&~<  
对于单参数函数的版本: +0pgq (  
hYs82P|2Ol  
template < typename Ret, typename V1 > `4se7{'UK`  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > 8Ix -i  
  { $b&BH'*'~  
typedef Ret result_type; ,M| QN*  
} ; PEK.Kt\M  
对于双参数函数的版本: GP0[Y  
A&x ab  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > tj`tLYOZ@-  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > ]:[)KZ~  
  { ))8Emk^Q{  
typedef Ret result_type; )zo#1$C-  
} ; = E##},N"  
等等。。。 MHC.k=  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy |k/`WC6As.  
}x{rTEq  
template < typename Func > ]t8{)r  
struct func_return JI28O8  
  { $1:}(nO,  
template < typename T > #p']-No  
  struct result_1 L{4),65  
  { f$~ _FX  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; {ILp[ &sL  
} ; \HBVNBY  
!3O,DhH>MC  
template < typename T1, typename T2 > ^p{A!I!  
  struct result_2 =ip~J<sw&  
  { liBAJx  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; HQ ELK  
} ; l"2^S6vU  
} ; =vB]*?;9  
tg4LE?nv  
V'Sd[*  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 t ?pIE cl  
B<vvsp\X  
template < typename Func, typename aPicker > 9;;]q?*  
class binder_1 ,(1vEE[9-  
  { (,d4"C  
Func fn; v9X7-GJ~  
aPicker pk; `</=AY>  
public : C}dKbs^g|  
_stI?fz*4k  
template < typename T > B]+7 JB  
  struct result_1 /y+;g{  
  { vWPM:1A  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; 'Qp&,xK  
} ; \}]=?}(  
2tg/S=t}  
template < typename T1, typename T2 > GqmDDL1  
  struct result_2 N2+mN0k;  
  { D;1 6}D  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; p 02nd.R6  
} ; f }evw K[S  
F:[Nw#gj/  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} %RfY`n  
P>yG/:W;  
template < typename T > Zi2Eu4p l{  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ,6y-.m7>  
  { 0{^l2?mgSb  
  return fn(pk(t)); L@d]RMNv  
}  :V5!C$QV  
template < typename T1, typename T2 > wI1M0@}PV  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const &sr:\Qn X/  
  { y{&{=1#  
  return fn(pk(t1, t2)); |,M#8NOp:  
} T6/$pJl  
} ; S\yu%=h  
\S|VkPv  
i4{ /  
一目了然不是么? H`+]dXLB  
最后实现bind r-1yJ  
B^_$ hJncc  
A$H+4L  
template < typename Func, typename aPicker > gavQb3EP  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) p3,(*eZ  
  { n;S0fg  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); eY6gb!5u  
} @SF" )j|  
^-c si   
2个以上参数的bind可以同理实现。 /:*R -VdF  
另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。 n##w[7B*  
/jK17}j  
十一. phoenix &\WkJ}&PnA  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: n{qa]3  
"R\\\I7u  
for_each(v.begin(), v.end(), ^Yf)lV&[  
( dctA`W@:-  
do_ ~,M;+T}[r  
[ Kc-A-P &Ry  
  cout << _1 <<   " , " o%N0K   
] I49=ozPP  
.while_( -- _1), n41\y:CAo  
cout << var( " \n " ) {$u@6& B  
) gs`27Gih  
); FzsS~C$wH{  
K_<lO,[S  
是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧: Bcd0   
首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor lhIr]'?l  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 c!(~BH3p  
那么我们就照着这个思路来实现吧: {8>_,z^P)  
iBPdCp%]`  
bCY^.S-  
template < typename Cond, typename Actor > q)z1</B-  
class do_while t<EX#_i,  
  { /FNj|7s  
Cond cd; C7fi1~  
Actor act; !kHyLEV  
public : ,pGCgOG#}c  
template < typename T > u1pYlu9IW  
  struct result_1 VW<" c 5|  
  { NZw[.s>n  
  typedef int result_type; J~yd]L>  
} ; *fuGVA  
zM9).D H  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} 644hQW&W  
AIRVvW~($  
template < typename T > zvQ^f@lq2  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const Sj]T{3mi  
  { MIua\:xT  
  do m?kIa!GM=  
    { |]]pHC_/W  
  act(t); At^DY!3vx  
  } NGb! 7Mu9  
  while (cd(t)); S#%JSQo:  
  return   0 ; pFv[z':&Q  
} >/OXC+=^4  
} ; _ /2 8Cw  
i5~ /+~  
);/5#b@<Y  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). RGPU~L  
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。 e&a[k  
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。 >aanLLO  
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。 Spr:K,  
下面就是产生这个functor的类: exrt|A] _[  
)1tnZ=&  
3K'o&>}L  
template < typename Actor > me}Gb a  
class do_while_actor C{I8Pio{b  
  { ,*}g r  
Actor act; w$_'xX(  
public : E*!zJ,@8  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} *IO;`k q,;  
K&gc5L  
template < typename Cond > JXR/K=<^  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; L!}j3(I  
} ; ?\p%Mx?   
/o06hy  
tU~H@'  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 F# 37Qv  
最后,是那个do_ cI4qgV  
Z=/L6Zb  
|~" A:gf  
class do_while_invoker .1?i'8TF  
  { :z,vJ~PW  
public : Jv{"R!e"P  
template < typename Actor > 0 f#a_  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const ]zR;%p  
  { XGup,7e9  
  return do_while_actor < Actor > (act); 0|+hm^'_  
} :M?')  
} do_; !&:W1Jkp(  
OXCml(>{  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? ^[?+=1 k  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 L4A/7Ep  
最后来说说怎么处理break和continue +q, n}@y=  
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。 nR|LV'(  
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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