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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda XSDudL  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 zK@DQ5  
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, s+jL BY  
-NgL4?p=  
<:gNx%R  
m-h+UKt  
  class filler }X;LR\^u[f  
  { D3MRRv#  
public : }0(.HMiGj  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} h,u?3}Knnb  
} ; 0**.:K<i  
\A'tV/YAd  
D$OUy}[2`.  
这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决: 8E:d!?<^&I  
{YoK63b$  
JF%_8Ye5  
M6mJ'Q482  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); l^,"^ vz  
NZh\{!  
g /v"E+  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。  $w@0}5Q  
m0(]%Kdw  
}wkZ\q[  
qx+ .v2G  
二. 战前分析 ,^#{k!uaC{  
首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。 74u_YA<"  
开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码  t R(Nko  
@9X+ BdQU  
'U8% !  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); o7A+O%dX  
  /* --------------------------------------------- */ F4xXJ"vc  
vector < int *> vp( 10 ); aVXk8zuL  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); |@Mx? (  
/* --------------------------------------------- */ K:3u/C`  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); FO/ [7ZH  
/* --------------------------------------------- */  q(C <w  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); m+7/ebj{A  
  /* --------------------------------------------- */ >#[u"CB  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); c@xQ2&i  
/* --------------------------------------------- */ i;GF/pi  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); %Uz 5Ve  
l2lyi  
TODTR7yGo  
e71dNL'$  
看了之后,我们可以思考一些问题: bWe_<'N  
1._1, _2是什么? m\];.Da  
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。 lz-t+LD@ST  
2._1 = 1是在做什么? &0='z  
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。 Pgp`g.$<  
Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。 h jCkj(b  
K~I%"r|l  
-? |-ux  
三. 动工 9jC>OZ0s  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: +"HLx%k  
%9qG|A,cA  
F6$QEiDu@  
A3Lfh6O  
template < typename T > e~+VN4D&b>  
class assignment 8FmRD  
  { Up/s)8$.  
T value; E7K(I ?  
public : U fzA/  
assignment( const T & v) : value(v) {} M&/([ >Q  
template < typename T2 > 6S2u%-]  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } !B#Lea  
} ; "B~ow{3  
6*({ZE  
q|N/vkqPz  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 ^q$m>|KI  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment 2Y`C\u  
@0 mR_\u\  
c2aW4 TX2  
.-[d6Pnw  
  class holder i3s,C;7[2  
  { L#|, _j=9  
public : D_W,Jmet  
template < typename T > o_K. +^$  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const Z|h&Zd1z  
  { e_6-+l!f  
  return assignment < T > (t); e9 `n@  
} 1lJY=`8qa  
} ; M2.Pf s  
D@]*{WO  
{r$n $  
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: fF"\$Ny  
<A_LZi  
  static holder _1; $<~o,e-4  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 r@XH=[:  
_eE hIQ9  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); z'(][SB  
而不用手动写一个函数对象。 J!5>8I(_wX  
)0Lno|l  
^Iz(V2  
x2KIGG ^  
四. 问题分析 O$2'$44HX  
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。 b\dzB\,&  
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。 \"X<\3z2  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 }!W,/=z*  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 J=*X%^jX9Z  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 @ z{E  
PS13h_j  
五. 问题1:一致性 n'&Cr0{  
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?| _2wU(XYH  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 !='?+Ysxs  
xjplJ'jB  
struct holder m-M.F9R  
  { nisW<Q`uB  
  // vwlPFr Ll  
  template < typename T > dC F!.  
T &   operator ()( const T & r) const !5/jDvh  
  { }aPx28:/  
  return (T & )r; |Zn |?#F  
} $eI=5   
} ; [KT'aGK$  
D(m2^\O[  
这样的话assignment也必须相应改动: %s^2m"ca}=  
]4$t'wI.  
template < typename Left, typename Right > !@r1B`]j+"  
class assignment ?0{8fGM4  
  { KXAh0A?&+  
Left l; exn Fy-  
Right r; h{R>L s  
public : #K5)Rb-H  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} }=+J&cR  
template < typename T2 > P{'T9U|O-  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } (}E ] g  
} ; 0&YW#L|J  
^Ia:e ?)W  
同时,holder的operator=也需要改动: 3Pj 6(cf  
zJ*|tw4  
template < typename T >  u Z(vf  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const nO'lN<L  
  { s Y^#I  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); f:=y)+@1My  
} OF4iGFw  
(.:!_OB0N  
好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。 O e-FI+7  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 %`kO\q_  
7V^\fh5~  
return l(rhs) = r; E&}@P0^  
在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。 sNet[y:O3  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: 7kQZ$sLc  
v*Fr #I0U  
template < typename Tp > * mzJ)4A  
class constant_t SnK#YQCDt  
  { P|>pm]>C  
  const Tp t; aCq ) hR  
public : |6M:JI8  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} u@;6r"8q  
template < typename T > Y [hTO.LF  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const yBd#*3K1  
  { ) r8yt}  
  return t; &vDK6w,  
} ?"d25LyN  
} ; 'Mfn:n+  
{hS9FdWA;  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 d3$*z)12`  
下面就可以修改holder的operator=了 {z4v_[-2CF  
<6 LpsM}  
template < typename T > XIgGE)n  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const 0Y%u[i/  
  { )} I>"n  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); $IM}d"/9  
} P6n9yJ$,cb  
0gR!W3dh  
同时也要修改assignment的operator() D*Cn!v$  
tp6-j`7u  
template < typename T2 > <B }4}-}  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); }  !e+^}s  
现在代码看起来就很一致了。 rF/k$_bFt  
M<4tjVQ6  
六. 问题2:链式操作 /$q9 Kxb  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 (}]ae*  
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。  rq[+p  
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。 1Qc>A8SU  
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。 2|LgUA?<  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct ,)S(SnCF  
Kx-s95t  
template < typename T > C EzTErn  
struct result_1 _{eH" ,(  
  { 8PR1RC J  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; zA~aiX  
} ; %\ifnIQ  
o=&tT,z  
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: 8lI'[Y?3.  
H=_ Wio  
template < typename T > BI BBp=+  
struct   ref mbij& 0  
  { $CgJ+ua\8  
typedef T & reference; /nbHin#we  
} ; MmZs|pXk  
template < typename T > 9kpCn.rJ  
struct   ref < T &> yF~iVt  
  { 6N6}3J5  
typedef T & reference; qu}&4_`%:V  
} ; u?ALZxj?  
?hz9]I/8  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: #@i1jZ  
gcaXN6C  
template < typename T > ckglDhC  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const ,%bG]5  
  { Yv!r>\#0S  
  return l(t) = r(t); e\9H'$1\  
} UBgheu  
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。 Xy0KZ !  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 ZwC\n(_y  
$aY*1UVq  
有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么 & V*_\  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: L\CufAN  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 myR}~Cj;q  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 _o'3v=5T  
最后的布局是: yV'<l .N  
                Add hC nqe  
              /   \ i*T>, z  
            Divide   5 `8.Oc;*zu  
            /   \ QJsud{ada  
          _1     3 |uT &M`7\{  
似乎一切都解决了?不。 +2ZBj6 e9  
你可以想象一下一个完整的Lambda库,它必然能够重载C++几乎所有的操作符。假设其重载了10个操作符,那么至少会有10个代表这些操作符的functor类。大体上来讲,每一种操作符所对应的functor都应当能够由链式操作产生别的任意一种操作符所对应的functor。(例如:*_1 = 2既是由operator*的functor产生operator=的functor)。可想而知这样一共能产生10*10=100种产生方式。这是对编码的一个大挑战。 Zx1I&K\Cd  
如何简化这个问题呢?我们不妨假定,任意一种操作符的functor,都能够产生任意一种操作符的functor,这样,每一种操作符的functor都拥有一样的产生方案。如果某种转换确实是不合法的(例如:A/B=C无论如何也不可能合法),那么在试图产生新functor的时候会出现编译错误。幸好C++的模版是如果不使用就不编译的,因此这种编译错误不会干扰到正常的使用,这正是我们所要的。 (_9cL,v  
OK,我们的方法呼之欲出了。既然所有的functor都具有一样的产生方案,那么不如大家都不要实现,等到最后统一的在所有的functor里面加上这么一系列的产生代码吧。例如,如果要添加从某functor XXX到operator=的functor的产生代码: nVO|*Bnf)  
B.J_(V+  
template < typename Right > lT<4c5 %  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const Zi!6dl ev  
Right & rt) const "K!9^!4&  
  { ZRK1 UpP  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); T%opkyP>=  
} 6v]y\+  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 O%$XgEJ8p  
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。 n#NE.ap$&,  
因此如果该函数声明在assignment的内部,那么就实现了连等,如果声明在的dereference(解引用)的内部,就允许(*A = B)的行为发生。 N ?RJuDW  
最后,如何把这些函数塞到各个functor的声明里边呢?当然可以用宏,但是。。。大家都知道这样不好。 Ot^<:\< `G  
除了宏之外还可以用的方式就是继承。我们可以写一个类叫做picker,该类实现了所有的如上的产生函数。然后让所有的functor继承自它。 A`H&" A  
且慢,也许立刻就有人跳出来说:这样的话那个XXX怎么写呢?这样不是会导致循环依赖么?这样不是会有downcast么? l6AG!8H  
正解,让picker做基类确实不是一个好主意。反过来,让picker继承functor却是一个不错的方法。下面是picker的声明: U&(TqRi,  
uTX0lu;  
template < class Action > ranlbxp2l  
class picker : public Action GC<zL }  
  { FtEmSKD  
public : `:4\RcTb/  
picker( const Action & act) : Action(act) {} [i  ]  
  // all the operator overloaded 3RW3<n  
} ; HxH.=M8S_  
-UhSy>m  
Picker<T>继承自T,唯一的作用就是给T添加上了各种操作符的重载函数。 AXQG  
现在所有参与行动的functor都要套上一层picker, _1被声明为 picker<holder>, 并且holder中所重载的操作符除了operator()之外全部被移到了picker内。而picker中的操作符重载的返回的functor也必须套上一个picker: XW^Sw;[efZ  
_w'N&#  
template < typename Right > b6LwKUl  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const B!z-O*fLE1  
  { `X=2Ff  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); 5@:c6(5$  
} bR0z$~  
R3[H#*gF<  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > AzfYw'^&9  
使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。 Mzbbr57n  
B <CK~ybY  
template < typename T >   struct picker_maker WX2w7O'R  
  { opQ d ym  
typedef picker < constant_t < T >   > result; u`Sg'ro  
} ; 7p!w(N?s  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > I1TzPe  
  { =` %iv|>r0  
typedef picker < T > result; ,^>WC G  
} ; q3~RK[OCq  
{e3XmVAI  
下面总的结构就有了: k *#fN(_  
functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。 z1WF@ Ej  
picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。 2".^Ma^D!  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 clcj5=:  
至此链式操作完美实现。 4)IRm2G  
s-z*Lq*  
QIcg4\d%s  
七. 问题3 %)|_&Rh  
如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。 qM|-2Zl!+  
cSkJlhwNn  
template < typename T1, typename T2 > ckZZ)lW`*  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const r2Wx31j{  
  { }I Rx$ cKV  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); mHnHB.OL  
} )Q!3p={S*  
*/kX|Sur  
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: .&Vy o<9Ck  
Wb|xEwqd`  
template < typename T1, typename T2 > p{sbf;-x}  
struct result_2 mp\`9j+{  
  { hlgBx~S[  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; neHozmm|  
} ; ub#>kCL9  
l5 FM>q  
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? Je5UVf3>2&  
这个差事就留给了holder自己。 \Jcj4  
    E@f2hW2  
;M95A  
template < int Order > @ eQo  
class holder; w'Cn3b)`  
template <> RCS91[  
class holder < 1 > WC?}a^ 8  
  { 'A|OVyH  
public : e2onR~Cf  
template < typename T > H"_]Hq  
  struct result_1 9Xr@ll  
  { RZV8{  
  typedef T & result; d+6 by,'  
} ; $c WO`\XM  
template < typename T1, typename T2 > o`!7 ~n  
  struct result_2 Tt0:rQ.  
  { |&>!"27;w  
  typedef T1 & result; * MJl(  
} ; @k~_ w#  
template < typename T > }iK_7g`yKa  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const pxF<L\L?:  
  { <IX)D `mf  
  return (T & )r; }-e  
} ~[|zf*ZISG  
template < typename T1, typename T2 > VHyP@JB  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const G?y'<+Awt  
  { =t+{ )d.w  
  return (T1 & )r1; SSS)bv8m  
} Fe4QWB6\U  
} ; _>/T<Db  
.q>4?+  
template <> &|:T+LVv$+  
class holder < 2 > |?t6h 5Mt"  
  { K-xmLEu  
public : iz2I4 _N  
template < typename T > 0'DlsC/`*  
  struct result_1 S[J=d%(  
  { Tz=YSQy$9  
  typedef T & result; }x[d]fcC  
} ; Dm3/i |Y  
template < typename T1, typename T2 > @;-6qZ  
  struct result_2 j'?^<4i  
  { +!(W>4F  
  typedef T2 & result; `%2e?"OOJ  
} ; rQncW~  
template < typename T > S+i .@N.^  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const pvz*(u  
  { K|H&x"t  
  return (T & )r; ZU vA`   
} m-SP#?3  
template < typename T1, typename T2 > "hRY+{m  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const [N|/d#  
  { NZ\aK}?~!  
  return (T2 & )r2; !eoN  
} F4m Q#YlrS  
} ; LNp%]*h  
FmALmS  
,|: a7b]  
新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。 sFEkxZi<  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: /nK)esB1L  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: bw@Dc T&,  
@~!1wPvF`I  
return l(i, j) = r(i, j); 5-277?  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) >.D0McQg  
;w(]z  
  return ( int & )i; + *YGsM`E9  
  return ( int & )j; BO5gwvyI  
最后执行i = j; @-z#vJ5Qe{  
可见,参数被正确的选择了。 QK5y%bTSA  
728}K^7:  
iA~b[20&  
imx/hz!  
eQk ~YA]K  
八. 中期总结 fwy-M:  
目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事: 8ycmvpJ  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 )shzJ9G  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 O<R6^0B42  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor x M1>kbo|  
tQ7DdVdix  
gT K5z.]  
8s4y7%,|  
Nxu 10  
wz*QB6QtU  
九. 简化 2a;vLc4  
很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。 +$)C KC  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 B| IQ/g?  
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: e75 k-  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 W{OlJRX8  
  +-*/&|^等 {IeW~S' &  
2. 返回引用。 .+G),P)   
  =,各种复合赋值等 U*Z P>Vv  
3. 返回固定类型。 Ae,-. xJ  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) &bx;GG\<4  
4. 原样返回。 8wz4KG3SK  
  operator, %h** L'~``  
5. 返回解引用的类型。 H|='|k5Y.  
  operator*(单目) 28[dTsd%  
6. 返回地址。 F|*{Ma  
  operator&(单目) d{.cIv  
7. 下表访问返回类型。 a;Ic!:L  
  operator[] {~ yj]+Im  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 PUB|XgQDY:  
  operator<<和operator>> =*.Nt*;;  
4z-sR/d  
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。 EXDtVa Ot  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: j%iz>  
dbkccO}WB  
template < typename Left > %3e}YQe)  
struct value_return \ ?[#>L4  
  { 5_+vjV;5  
template < typename T > -OpI,qyS  
  struct result_1 4#uWj ?u  
  { PsDks3cG  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; ?)#dP8n  
} ; M}4%LjD  
O6P0Am7s  
template < typename T1, typename T2 > +dm&XW >  
  struct result_2 \5^#5_<  
  { %t0Fx  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; buo_H@@p{s  
} ; rt%.IQdY  
} ; *b?C%a9  
:X[(ymWNE  
KQ3]'2q  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait FxSBxz<N-A  
(Q !4\Gy  
下面我们来剥离functor中的operator() <@n/[ +3  
首先operator里面的代码全是下面的形式: lTPo2-j/eK  
PY: l  
return l(t) op r(t) "U34D1I )#  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) }N5>^y  
return op l(t) ;C%40;Q  
return op l(t1, t2) 59";{"sw  
return l(t) op -zg,pK$+  
return l(t1, t2) op CjM+%l0MW  
return l(t)[r(t)] CGIcuHp  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] $]4^ENkI  
ll {jE  
很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式: e#K =SV!H  
单目: return f(l(t), r(t)); vV1F|  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); p5^,3&  
双目: return f(l(t)); h&J6  
return f(l(t1, t2)); n6; jIf|  
下面就是f的实现,以operator/为例 i TY4X:x  
d$s1l  
struct meta_divide X 'Q$v~/  
  { \_FX}1Wc2.  
template < typename T1, typename T2 > In|:6YDL&  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) ~#iRh6 ^98  
  { KzZ! CB\  
  return t1 / t2; >2`)S{pBD  
} !*.mcIQT  
} ; ^.,pq?_  
ilQ R@yp*  
这个工作可以让宏来做: ,#&lNQ'I  
,+P!R0PNH  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ o=?sMq1<  
template < typename T1, typename T2 > \ OA2<jrGB!  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; } ab@Nd$  
以后可以直接用 PygT_-3z{  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) $78fR8|r-  
来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数 m/n_e g  
(ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。) dg 0`0k  
z %` \p  
T%K(opISc(  
下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体 XJsHy_6  
i$)bZr\  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > =,KRZqz  
class unary_op : public Rettype &TE=$a:d&  
  { 9 )u*IGj  
    Left l; 6 k+FTDL  
public : CJk$o K{Q  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} O>xGH0H  
.&.j?kb  
template < typename T > E\#hcvP  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 4H8vB^  
      { AD =@  
      return FuncType::execute(l(t)); /j./  
    } {gluK#Qm  
T5NO}bz  
    template < typename T1, typename T2 > Z5;1ySn{  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const $6h:j#{JE  
      { ~WU _u,:  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); U?JZ23>bbw  
    } >- ]tOH,0  
} ; q5?g/-_0[  
[wP;g'F  
O^|dc=  
同样还可以申明一个binary_op `w6\II)aB  
z`((l#(  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > eIK8J,-  
class binary_op : public Rettype +ZtqR  
  { n(,b$_JK7  
    Left l; V0z.w:-  
Right r; G>&=rmK"  
public : pj&vnX6O^  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} k_#ra7zP  
.MMFN }1O  
template < typename T > Hv(0<k6oH  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ?`Qw=8]`  
      { \-N 4G1  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); 7 }>j [  
    } Rtw^ lo  
_Xd,aLoo  
    template < typename T1, typename T2 > AU}e^1h  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 6+BR5Nr  
      { LU~U>  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); iU{bPyz ,  
    } 7kO5hlKeo  
} ; -}1S6dzr  
;$l!mv 7  
XP *pYN  
很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮 Q^/66"Z:Z  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 CFAz/x@%  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) G+ PBV%gE[  
那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。 [c]X) @#S  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! #o_`$'>  
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。。。 |/C>xunzz  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 -}@3,G  
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) U|6ME%xm  
下面是修改过的unary_op Sx+.<]t2A  
L.>tJ.ID  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > )`yxJ;O@$  
class unary_op ^;n,C+  
  { bEP-I5j1t  
Left l; ?dlQE,hB$  
  y562g`"U  
public : Teu4;  
|[(4h  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} R<lj$_72Q  
<Rob.x3  
template < typename T > &e@2zfl7  
  struct result_1 mza1Q~<  
  { r<cyxR~  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; Lw\ANku  
} ; "12.Bi.O"[  
@4Z>;  
template < typename T1, typename T2 > $Ll]h</Z  
  struct result_2 e5maZ(.;F  
  { *,{. oO9#  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; ;H /*%2  
} ; 2+ F34  
z"bgtlfb8  
template < typename T1, typename T2 > ,Y=r] fk  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const KG6ki_  
  { &10vdAnBRC  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); Ke,UwYG2~G  
} o)Kx:l +f  
\ F#mwl,>"  
template < typename T > Q\&FuU  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const .9+"rK}u  
  { Y*;Z(W.V#  
  return OpClass::execute(lt(t)); >t7xa]G  
} \NKf$"x}  
1s8v E f  
} ; 5t#+UR  
su/l'p'  
)Y}t~ Zfx  
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 =HmV0  
好啦,现在才真正完美了。 gN$.2+:  
现在在picker里面就可以这么添加了: >Jt,TMMlt  
6|wi Zw  
template < typename Right > /1ooOq]  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const >'wl)j$  
  { eWS[|' dl  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); 4]A2Jl E  
} |8PUmax  
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。 `Gzukh  
))|Wm}  
\.2?951}  
F7gipCc1We  
t%ye :  
十. bind vg"y$%  
既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。 5p}Y6Lc\j  
先来分析一下一段例子 v~e@:7d i  
j*n Z   
8PB(<|}u  
int foo( int x, int y) { return x - y;} _'0HkT{I  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 fs+l  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 (xpj?zlmM  
可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。 =`[08  
我们来写个简单的。 =Ig'Aw$x  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: v Ic 0V  
对于函数对象类的版本: 3P~I' FQ  
u@5vK2  
template < typename Func > /:d03N\9k  
struct functor_trait _}R?&yO  
  { U*`7   
typedef typename Func::result_type result_type; (g xCP3  
} ; I1yZ7QY  
对于无参数函数的版本:  }tv%  
*gfx'$  
template < typename Ret > zQM3n =y  
struct functor_trait < Ret ( * )() > ce th)Xm  
  { u"XqWLTV  
typedef Ret result_type; 5n! V^ !  
} ; MO&QR-OY  
对于单参数函数的版本: S`gUSYS"w  
'uS!rKkQlu  
template < typename Ret, typename V1 > LHU^%;L  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > U1bhd}MoR  
  { |ybW  
typedef Ret result_type; n#t{3qzpD  
} ; .ii9-+_  
对于双参数函数的版本: l_GvdD  
dOh'9kk3  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > ] C_g: |q  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > #7I,.DUy[  
  { x4fl=  
typedef Ret result_type; ,o7aIg&_H  
} ; tgK$}#.*  
等等。。。 9~98v;Z1  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy #D M%_HXDi  
{Ak{ ct\t  
template < typename Func > &S}%)g%Iv9  
struct func_return n0g,r/  
  { H_KE^1  
template < typename T > R}njFQvS)  
  struct result_1 QLrFAV  
  { Wc [@,  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; 4of3#M  
} ; Ac;rMwXk#  
qOYCQ  
template < typename T1, typename T2 > rStfluPL  
  struct result_2 vKN"o* q  
  { 3-#|6khqt  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; O9*cV3}H  
} ; gXN#<g,:^  
} ; //cj$}Rn!  
9 X}F{!p~1  
JF!?i6V  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 ~6m-2-14q  
uqwB`<>KJ  
template < typename Func, typename aPicker > fmZ5rmw!  
class binder_1 \U;4 \  
  { 1| "s_m>g  
Func fn; 7^,C=2  
aPicker pk; Ci6yH( RE  
public : HPl!r0 h  
WqP>cl2Lm  
template < typename T > Y)^qF)v,d  
  struct result_1 Jv1igA21_h  
  { ?Q1(L$-=  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; meunAEe  
} ; tz0@csXV  
hgMh]4wN*  
template < typename T1, typename T2 > "]J4BZD  
  struct result_2 %"^$$$6%  
  { }rf_:  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; 3|zqEGT*  
} ; Su`LBz"  
U">J$M@  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} a7'.*H]  
N"M K 0k  
template < typename T > 4]9+   
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const nB"r<?n<  
  { ]jiM  
  return fn(pk(t)); jqxeON  
} nM:e<`r  
template < typename T1, typename T2 > p'UYH t  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ]:`q/iS&  
  { wuE]ju<  
  return fn(pk(t1, t2)); fy04/_,q  
} ,ButNB v  
} ; `$oGgz6ZT  
l'=H,8LfA  
RG/M-  
一目了然不是么? h- .V[]<  
最后实现bind 3qOq:ZkQ  
bOjvrg;Sz\  
Poy ]5:.  
template < typename Func, typename aPicker > fP>_P# gZ  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) 0VC8'6S_k  
  { owL>w  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); ry9%Y3  
} xLX<. z!r  
58\rl G  
2个以上参数的bind可以同理实现。 v#*9rNEj0  
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。 WNSf$D{p  
gQaBQq9  
十一. phoenix P5s'cPX  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: V5sH:A7GJ  
ixF '-  
for_each(v.begin(), v.end(), ceBu i8a |  
( /Am,5X.   
do_ `|K30hRp:  
[ JU+Uzp   
  cout << _1 <<   " , " vQB;a?)o  
] {^>dQ+Sx7  
.while_( -- _1), C9zQ{G  
cout << var( " \n " )  O\y #|=d  
) K{)N:|y%!$  
); 1}+lL)-!  
1A\Jh3;Q  
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: i zJa`K  
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 mh`~1aEr  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 Eukj2 a  
那么我们就照着这个思路来实现吧: )RA$E`!b  
Nd!0\ "AE  
5BKga1Q  
template < typename Cond, typename Actor > `^HAWo;J  
class do_while 55xa Z#|  
  { 4i0~t~vDpr  
Cond cd; ,'[L6=#  
Actor act; |uo<<-\jTO  
public : \.h!'nfF  
template < typename T > Xv ;} !z  
  struct result_1 sYnf #'  
  { XnC`JO+7M  
  typedef int result_type; 2eErvfC[  
} ; YEfa8'7R  
?K, xxH  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} pvCn+y/U;  
"@: b'm  
template < typename T > r.1/ * i  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const USF&;M3  
  { 2{ ^k*Cfd  
  do d]Y-^&]{]  
    { 5bU[uT,`6  
  act(t); p6~\U5rXm  
  } Yw7+wc8R  
  while (cd(t)); ^Wb|Pl  
  return   0 ; 0<f\bY02  
} v+XB$j^H  
} ; )IUeWR  
vg@kPuOiO  
uNnx i  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). L3[r7 b  
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。 DyeV uB  
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。 = 7%1]  
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。 E__^>=  
下面就是产生这个functor的类: UeNa  
SF$'$6x}  
H}m%=?y@  
template < typename Actor > E}eu]2=nU}  
class do_while_actor l)y$c}U  
  { (!kd9uV  
Actor act; /G)Y~1ASA%  
public : &"!s+_  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} ygt7;};!  
tXj28sh$  
template < typename Cond > awP ']iE  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; 4o7(cP  
} ;  N7%iz+  
,\*PpcU  
<>3}<i<[&  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 eu!B ,  
最后,是那个do_ Fkgnc{NI  
xWkCP2$?P  
+EI+@hS  
class do_while_invoker -h=K]Y{`  
  { T)%34gN  
public : 9 Yv;Dom  
template < typename Actor > uJ:'<dJ  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const @C[]o.r  
  { Y1 e>P  
  return do_while_actor < Actor > (act); !uaV6K  
} {2u#Q 7]|  
} do_; aLr\Uq,83  
m1,?rqeb  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? 1J$sIY,Ou  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 yEYlQ=[#  
最后来说说怎么处理break和continue OVr, {[r  
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。 s^5KFK1  
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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