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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda %1#|>^  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 Y$Rte .?  
在C++中,STL的很多算法都要求使用者提供一个函数对象。例如for_each函数,会要求用户提供一个表明“行为”的函数对象。以vector<bool>为例,如果想使用for_each对其中的各元素全部赋值为true,一般需要这么一个函数对象, bxL'k/Y$  
q^^R|X1  
0<4'pO.6Hq  
bYem0hzOe  
  class filler @C[p?ak  
  { #"TYk@whWf  
public : jZmL7 V  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} />:$"+gKo  
} ; n.NWS/v_{  
_PC<Td>nm  
$}S0LZ_H  
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: Yg&/^  
q2`mu4B  
Ny`SE\B+/  
izl-GitP  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); Jc5Y Gj7  
z.)*/HGJm  
@Q nKaZ8jW  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 }LX!dDuwA  
e~># M $  
~X<$ l+5  
]Y->EME:W  
二. 战前分析 :TKx>~`  
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。 XrMw$_0)  
开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码 K+L9cv4 |*  
}c= Y<Cdh  
\0;w7tdo  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); /?Y4C)G  
  /* --------------------------------------------- */ n,-*$~{  
vector < int *> vp( 10 ); Mkt_pr  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); fn7?g  
/* --------------------------------------------- */ #a|r ^%D  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); o,J8n;"l  
/* --------------------------------------------- */ #^|2PFh5  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); 8~.8"gQ  
  /* --------------------------------------------- */ |7Z}#eP//  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); IvQuxs&a  
/* --------------------------------------------- */ qyy .&+  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); g.;2N9  
&F[N$6:v  
#ifjQ7(:  
wNFx1u^/)  
看了之后,我们可以思考一些问题: >OjK0jiPf  
1._1, _2是什么? ]JmE(Y1(1  
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。 I`g&>  
2._1 = 1是在做什么? `)w=@9B)"  
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。 G'wW-|  
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。 Iv9U4  
[?,+DY  
"9*MSsU  
三. 动工 `W1TqA  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: c;yp}k]\  
$ 6r> Tc](  
&:g1*+  
l;aO"_E1m  
template < typename T > )N3/;U;  
class assignment r t)[}+ox  
  { sUxEm}z  
T value; +>u 8r&Jw.  
public : QJx<1#  
assignment( const T & v) : value(v) {} #!yX2lR  
template < typename T2 > .p'McCV=  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } [;D1O;c'W.  
} ; W_/$H_04+  
hQ L@q7tUr  
+zo\#8*0MF  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 jzi^ OI7  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment Yyw3+3  
j#p3<V S4  
23bTCp.d  
DI-CC[  
  class holder 4QiV@#o:  
  { ,CqGO %DY  
public : Lke!VS!P&  
template < typename T > 2*n~r  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const K^b'<} $|p  
  { ose)\rM'  
  return assignment < T > (t); 7fT_]H8  
} L1@<7?@X  
} ; 7}&vEc@w&  
j/ARTaO1]"  
~@}n}aV'!  
由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上: @qA11C.hq  
pVjOp~=U  
  static holder _1; pd.pY*B<[  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 tgeXX1Eq!  
t""Y -M  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); Nh4&3"g|  
而不用手动写一个函数对象。 CzDg?wb  
&RHx8zScP  
K\lu;   
)U}`x }:,  
四. 问题分析 bQ0+Y?,+/  
虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。 ,n>K$  
1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。 ;__k*<+{.  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 dg(sRTi{  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 ^p%3@)&  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 Mt~2&$>  
pYUQSsqC  
五. 问题1:一致性 Oo>Uu{{  
首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?| ue!4By8T  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 N{Pa&/V  
7< ?Aou  
struct holder S[&yO-=p6  
  { bK!uR&i^l  
  // hb)83mH}  
  template < typename T >  [cfXcl  
T &   operator ()( const T & r) const m'ZxmsFo  
  { ehMpo BL  
  return (T & )r; 4/2@^\?i)  
} 99~-TiU  
} ; bl|)/)6o  
PvxU.  
这样的话assignment也必须相应改动: mMK 93Ng"&  
qUQP.4Z95  
template < typename Left, typename Right > '|&?$g(\h  
class assignment r|953e  
  {  SmAF+d  
Left l; _2}/rwVg  
Right r; _znn`_N:v  
public : i$!K{H1{9  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} U[ogtfv`m  
template < typename T2 > Y5mk*Q#q  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } WBD"d<>'  
} ; gm: xtN  
3X`N~_+  
同时,holder的operator=也需要改动: ]9 9; 7  
S'IQbHz*  
template < typename T > 'f7s*VKG  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const Ui"3'OU'  
  { i)]^b{5nyB  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); 9N<TJp,q  
} Z =*h9,MY  
%e/L .#0  
好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。 _+0c<'  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 `;s#/`c|/  
S=`#X,Wo  
return l(rhs) = r; r!p:73L8  
在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。 *Oh]I|?  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: 0\o5+  
7wbpQ&1_  
template < typename Tp > aSfAu!j)  
class constant_t Nqbm,s  
  { [ofZ1hB4  
  const Tp t; bW^{I,b<F  
public : X;dUlSi  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} <$ ` ^  
template < typename T > ;x u&%n[6@  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const Uee$5a>(  
  { zhI"++  
  return t; Z4T{CwD`D  
} t8~isuiK  
} ; 2t#[$2mg\0  
6lQP+! EF  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 RJD(c#r$  
下面就可以修改holder的operator=了 6eK7Jv\K  
m P./e8  
template < typename T > m*>gG{3;  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const }FkF1?C  
  { :-T[)Q+-3  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); +,4u1`c|$  
} ^ `[T0X  
42PA?^xPw  
同时也要修改assignment的operator() '#612iZo  
A+"'8%o9}  
template < typename T2 > Es1T{<G|w  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } *HQ>tvUh  
现在代码看起来就很一致了。 zi+NQOhR  
"Q1oSpF  
六. 问题2:链式操作 W`jKe-jF  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 lnrs4s Km  
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。 9f3rMPVh(  
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。 ?Pt*4NaT;  
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。 (ZD~Q_O-  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct %/%TR@/  
`_pVwa<@w  
template < typename T > ]/?$DNjCc  
struct result_1 xL!@$;J  
  { 7$JE+gL/7  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; 4{ED~w|  
} ; mFuHZ)iQG  
i[ n3ILn  
那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为: }^*m0`H  
xyi4U(;  
template < typename T > /}3I:aJwb  
struct   ref h&EF)~G  
  { h"ATRr^  
typedef T & reference; )1Z @}o 9  
} ; cnU()pd  
template < typename T > !/E N  
struct   ref < T &> n,b6|Y0  
  { fa(-&;q  
typedef T & reference; nm@.] "/  
} ; j k/-7/r  
249DAjn+  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: 3\a VZx!  
Qs8Rb]%|  
template < typename T > b'(Hwc\ t  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const ,o6,(jJU  
  { xHuw ?4  
  return l(t) = r(t); m=D9V-P  
} BVxk}#d  
可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。 OCWyp  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 d'e\tO  
X GDJCN  
有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么 1 o\COnt  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: ~4`3p=$  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 bHioM{S  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 ZE6W"pbjU  
最后的布局是: %ERR^  
                Add V6r*fEhrT_  
              /   \ )$QZ",&5  
            Divide   5 NxN~"bfh  
            /   \ Z" dU$ ,n  
          _1     3 ~{{@m]P  
似乎一切都解决了?不。 C9nCSbGMY{  
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。 y:R+;91  
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。 =nG>aAG  
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: 7Q # A  
k, jcLX.  
template < typename Right > ePiZHqIsv/  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const c^}DBvG,  
Right & rt) const 4siq  
  { ryt`yO  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); /3qKsv#  
} $NwPGy?%  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 z v:o$2Z  
XXX指的是原来的functor的类型,picker_maker<T>是一个类型变换的trait,如果T是一个常量,那么他会返回constant_t<T>,否则返回T本身。 }ZfdjF8N!  
因此如果该函数声明在assignment的内部,那么就实现了连等,如果声明在的dereference(解引用)的内部,就允许(*A = B)的行为发生。 j%fi*2uX  
最后,如何把这些函数塞到各个functor的声明里边呢?当然可以用宏,但是。。。大家都知道这样不好。 }syU(];s  
除了宏之外还可以用的方式就是继承。我们可以写一个类叫做picker,该类实现了所有的如上的产生函数。然后让所有的functor继承自它。 3ZX#6*(}2  
且慢,也许立刻就有人跳出来说:这样的话那个XXX怎么写呢?这样不是会导致循环依赖么?这样不是会有downcast么? He  LW*  
正解,让picker做基类确实不是一个好主意。反过来,让picker继承functor却是一个不错的方法。下面是picker的声明: Ap!i-E,"J  
!w:pb7+G  
template < class Action > } v3w-  
class picker : public Action #++D|oE  
  { X="]q|Z  
public : [&:dPd1_  
picker( const Action & act) : Action(act) {} He}"e&K  
  // all the operator overloaded <ua! ]~  
} ; .}iRe}=  
lO8GnkLE  
Picker<T>继承自T,唯一的作用就是给T添加上了各种操作符的重载函数。 H8qWY"<Vd  
现在所有参与行动的functor都要套上一层picker, _1被声明为 picker<holder>, 并且holder中所重载的操作符除了operator()之外全部被移到了picker内。而picker中的操作符重载的返回的functor也必须套上一个picker: )Xice=x9  
:Oi}X7\  
template < typename Right > a*!9RQ  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const 9Q&]5| x  
  { 6'jgjWEe3&  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); 4+F@BxpB  
} t9&=; s  
\}; 4rm}V  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > |pR'#M4j4A  
使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。 (%*~5%l\  
Ny]]L  
template < typename T >   struct picker_maker 3PaMq6Ca  
  { 82yfPQ&UI  
typedef picker < constant_t < T >   > result; z]1g;j  
} ; sxPvi0>  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > IgKrcpK#}?  
  { MN_1^T5  
typedef picker < T > result; LN=#&7=$c  
} ; a!;CY1>  
ez[$;>  
下面总的结构就有了: mN'sJ1L-  
functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。 8j8~?=$a6Q  
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。 )T'~F  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 mJME1#j$/|  
至此链式操作完美实现。 7}vx]p2  
=T#?:J#a  
5)p!}hWs  
七. 问题3 0MN)Z(Sa  
如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。 cp4~`X  
kjOI7`DU  
template < typename T1, typename T2 > M0woJt[&  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const q`HK4~i,  
  { __)"-\w-_(  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); ,~XAV ;+  
} G+K`FUNA  
-8&P1jrI  
很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2: , 4@C%  
4YCuO%  
template < typename T1, typename T2 > j/hm)*\io  
struct result_2 68nPz".X  
  { X'usd$[ .  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; uo7[T*<Q  
} ; "2`/mt Mon  
L+0O=zJF  
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? z#+Sf.  
这个差事就留给了holder自己。 W ZW:q  
    EP6@5PNZ  
KZ|p_{0&  
template < int Order > @EUvx  
class holder; ?nD]p!  
template <> QMwV6cA  
class holder < 1 > |S3wCG  
  { [V41 Gk  
public : l/56;f\IA  
template < typename T > uEyus96 +  
  struct result_1 slV]CXW)t  
  { 2.&%mSN  
  typedef T & result; *r iWrG  
} ; #Z}YQ $g  
template < typename T1, typename T2 > U (A#}  
  struct result_2 ccgV-'IG9  
  { >;~ia3  
  typedef T1 & result; <Mf(2`T  
} ; ^P owL:  
template < typename T > }*vO&J@z  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const _sF Ad`  
  { 0#/Pc`z C  
  return (T & )r; H@`lM~T[  
} ePTN^#|W  
template < typename T1, typename T2 > !GtCOr\'  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const 6jz~q~ I  
  { {\ogw0X  
  return (T1 & )r1; >C}KSyV;  
} V#V<Kz  
} ; d 2z!i^:  
r%%<   
template <> qino:_g  
class holder < 2 > Q$~_'I7~Mz  
  { ?wMS[Kj  
public : )7a 4yTg!~  
template < typename T > ?#  )\SQ  
  struct result_1 -7A2@g  
  { wQ\bGBks  
  typedef T & result; =[`gfw  
} ; 1f0maN  
template < typename T1, typename T2 > %DhLU~VX  
  struct result_2 tdn|mX#  
  { +=(@=PJ6  
  typedef T2 & result; }*56 DX  
} ; els71t -  
template < typename T > _&PF(/w  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const _cQhT  
  { BXLw  
  return (T & )r; kj'  
} iayxN5,  
template < typename T1, typename T2 > }K9Ji]tOK:  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const BDPF>lPf<  
  { vPx#TXY=b}  
  return (T2 & )r2; ;f2<vp;U  
} CV *  
} ; 2yndna-  
$ZnVs@:S  
G/V0Yn""  
新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。 /4,U@s)"/  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: n$ZxN"q <  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: Xh`Oin}<  
:A`jRe.  
return l(i, j) = r(i, j); =}[m_rp&  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) wO"ezQ  
=+VI{~.|}  
  return ( int & )i; &_$xMM,X  
  return ( int & )j; D?r% Y  
最后执行i = j; $TavvO%#  
可见,参数被正确的选择了。 'o-J)+oa  
UUxP4  
,~7+r#q7  
5!7vD|6  
}xytV5a^  
八. 中期总结 ~JohcU}d  
目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事: Xb7G!Hk#g  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 SW=%>XKkh  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 kI/%|L%6D  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor RBOhV/f  
kk+:y{0V  
ph@2[rUp  
HG[gJ7  
txy'7t  
_OR[RGy  
九. 简化 (eO_]<wmky  
很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。 q4ej7T8  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 @{x+ln1r  
首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种: ;Yn_*M/*  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 EtA,ow  
  +-*/&|^等 u|\K kk  
2. 返回引用。 @1)C3(=A  
  =,各种复合赋值等 7kQ,D,c'  
3. 返回固定类型。 8Tm/gzx  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) mcSZ1d~,(  
4. 原样返回。 gBE1a w;  
  operator, <& =3g/Y  
5. 返回解引用的类型。 J*]JH{  
  operator*(单目) E1Rz<&L  
6. 返回地址。 ;V)94YT  
  operator&(单目) .;NoKO7)  
7. 下表访问返回类型。 ??XtN.]7  
  operator[] wm/>_  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 K${CHKFf  
  operator<<和operator>> u %&4[zb  
_<l9j;6  
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。 @wW)#!Mou  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: I}1<epd ,  
}3y Q*<  
template < typename Left > Ui;PmwQc&  
struct value_return ,\E5et4  
  { 0p!N'7N  
template < typename T > `;#I_R_K  
  struct result_1 kl9<l*  
  { 1Yy*G-7}  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; dF0:'y  
} ; +ZeK,Y+Xy  
5c3&4,,eR  
template < typename T1, typename T2 > b ;t b&o  
  struct result_2 ?1lx8+  
  { <N\#6m  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; / lN09j  
} ; EO \@#",a  
} ;  Fs1ms)  
Gm'Ch}E  
9Q*zf@w  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait 9NcC.}#-5  
Lcy>!3q3~  
下面我们来剥离functor中的operator() ekO*(vQ~  
首先operator里面的代码全是下面的形式: Ix'GP7-m_  
}J\KnaKo  
return l(t) op r(t) bL18G(5  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) &?B\(?*  
return op l(t) >`+-Yi$(\  
return op l(t1, t2) 407;M%?'A  
return l(t) op T|lyjX$Q]9  
return l(t1, t2) op h*?/[XY  
return l(t)[r(t)] t^@4n&Dg  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] 0Kenyn4?  
&\s>PvnquX  
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: n"Q fW~U  
单目: return f(l(t), r(t)); [:C!g#o  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); Xu&4|$wB+  
双目: return f(l(t)); MA5BTq<&  
return f(l(t1, t2)); ?3Dsz  
下面就是f的实现,以operator/为例 vCtag]H2@  
}-ysP$  
struct meta_divide zj9aaZ}  
  { N^&T5cAC  
template < typename T1, typename T2 > YfOO]{x,X  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) O{`r.H1',  
  { CF+:9PG  
  return t1 / t2; .=-K7.X.)  
} @X*r5hjc  
} ; L~xzfO  
'aW<C>  
这个工作可以让宏来做: E>6:59+  
e8<[2J)P&  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ zhFk84  
template < typename T1, typename T2 > \ BFyVq  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; $2\k| @)s  
以后可以直接用 YC0FXNV  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) } ~#^FFe  
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 ;R.l?Bg  
(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。。。) 2d Px s:8&  
"Crm\UI6  
!t 92_y3  
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 bAqaf#}e  
iv62Fs'  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > l<# *[TJ  
class unary_op : public Rettype a uz2n  
  { (~FLG I  
    Left l; j(maj  
public : u6(>?r-  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} ,l_n:H+"F  
-KG3_kE  
template < typename T >  a7UfRG  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const }];_ug* "  
      { ^04|tda  
      return FuncType::execute(l(t)); RW. >;|m  
    }  p%6j2;D  
-N[Q*;h|  
    template < typename T1, typename T2 > sw715"L  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ?krgZ;Jj  
      { ]1<O [d  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); >HXmpu.O  
    } +k4 SN  
} ; h&6v&%S/L  
4aQb+t,  
"?Cx4<nsM  
同样还可以申明一个binary_op ?=h{`Ci^ $  
i@M^9|Gh  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > D>Qc/+  
class binary_op : public Rettype ;eRYgC  
  { "*E%?MG  
    Left l; p KF>_\   
Right r; icPg<>TQ  
public : 9}2E+  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} Qm X(s  
N yK7TKui  
template < typename T > s~(iB{-  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const @gZ<!g/vza  
      { " '/$ZpY  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); ;9R;D,Gk!  
    } Jh'\ nDz@e  
f}c z_"o4  
    template < typename T1, typename T2 > B)M& FO  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const uE6;;Ir#mF  
      { @ 0RB.-  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); zU9G: jH  
    } Q7 Clr{&  
} ; C  +%&!Q  
zU'\r~c  
![BQ;X  
很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮 .hxcx>%  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 |E)Es!dr  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) 'MHbXFM  
那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。 ''f07R  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! Z;{3RWV  
如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。 t-$R)vZ}M  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 #~r+   
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) jyt#C7mj-A  
下面是修改过的unary_op )k8=< =s  
*$Df)iI6  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > *kXSl73 k  
class unary_op A qKl}8  
  { q1Si*?2W  
Left l; 'V5^D<1P  
  P/'~&*m-  
public : cia4!-#  
/QsFeH  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} ^ )Lh5   
Xh/i5}5 t  
template < typename T > ?[K+Ym+  
  struct result_1 w`vJE!4B  
  { iTt"Ik'  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; wR?M2*ri  
} ; -k p~p e*T  
,))UQ7N  
template < typename T1, typename T2 > {P_~_5o_  
  struct result_2 >69+e+|I  
  { $Wy7z^ t  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; an 3"y6.8  
} ; NW`.RGLI<  
xP.B,1\X  
template < typename T1, typename T2 > ,x?H]a)  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const {g2cm'hD  
  { }TZ5/zn.Dw  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); _,i]ra{%  
} oVsj Q  
FKd5]am  
template < typename T > fn zj@_{|  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const @xJ qG"  
  { 9lA@ K[  
  return OpClass::execute(lt(t)); PnsQ[}.  
} E/ <[G?  
8=!M0i  
} ; ?=]`X=g 6  
k[l+~5ix  
,#1ke  
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 WYQJ +z5  
好啦,现在才真正完美了。 FX"%  
现在在picker里面就可以这么添加了: bh&,*Y6=  
@^y/V@lDm  
template < typename Right > ~y}M GUEC  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const \`#;J?Y|`F  
  { ,epKt(vl  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); {}?s0U$5  
} Q/6T?{\U7  
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。  U&PAs e  
JEX{jf  
j=)Cyg3_%  
z0Vd(QL  
,9q=2V[GP  
十. bind h'<}N  
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。 F_!6C-z  
先来分析一下一段例子 n37C"qJ/i  
QeA)@x.p  
 K6kPNi  
int foo( int x, int y) { return x - y;} kx 'ncxN~  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 &J_|P43  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 z12[vN  
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。 pr\yc  
我们来写个简单的。 kL^;^!Nt  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: 5n r}5bum  
对于函数对象类的版本: lnW/T--  
Dn _D6H  
template < typename Func > >U^AIaW  
struct functor_trait !arcQ:T@G  
  { YWeEvo(,=  
typedef typename Func::result_type result_type; +~=>72/r  
} ; <pGPuw|~I  
对于无参数函数的版本: g# :|Mjgh  
{a9Z<P  
template < typename Ret > ??{(.`}R~  
struct functor_trait < Ret ( * )() > 6)P~3 C'  
  { n<Z;Xh~F  
typedef Ret result_type; @QtJ/("&WC  
} ; N{`-&8q;K  
对于单参数函数的版本: ?rWqFM:hb  
x;LyR  
template < typename Ret, typename V1 > :7IL|bA<  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > P"_x/C(]@J  
  { &by,uVb=|{  
typedef Ret result_type; m^h"VH,   
} ; ?]f+)tCMs  
对于双参数函数的版本: (o{-1Dg)  
JGSeu =)  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > uJMF\G=nb  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > $Ha?:jSc  
  { e%N\Pshgv  
typedef Ret result_type; Z?[;Japg  
} ; "j3Yu4_ks  
等等。。。 8iD_md_[  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy h$~ NPX  
%|Gi'-'|b$  
template < typename Func > YWM$%   
struct func_return zY(*Xk  
  { z7MJxjH  
template < typename T > 4r-jpVN~  
  struct result_1 y<k-dbr  
  { Gu~y/CE'  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; N2;T\xx,  
} ; q#I/N$F  
C;wN>HE  
template < typename T1, typename T2 >  b#P ,  
  struct result_2 `?rPs8+R  
  { sU4(ed\gI\  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;  :q;vZ6Xd  
} ; Vlce^\s;  
} ; -hL8z$}  
5|x FY/%  
G-Z_pGer^  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 1QE-[|  
'/b,3:  
template < typename Func, typename aPicker > dnNC = siY  
class binder_1 d#I'9O0&  
  { k$}XZ,Q  
Func fn; zrU0YHmt  
aPicker pk; kJ>l, AD/  
public : X6!u(plVQ  
*FR Eh@R  
template < typename T > }k duN0  
  struct result_1 C>N)~Ut  
  { 1]fqt[*)  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; :cG_aO kid  
} ; _+wou(1y  
CCp{ZH s  
template < typename T1, typename T2 > J^pL_  
  struct result_2 >AV-i$4eQ@  
  { xv's52x  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; s}`ydwSg8  
} ; =nA;,9%  
B!! xu  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} ;Y j_@=   
}Nl-3I.S^  
template < typename T > v(FO8*5DZ  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const -&M9Yg|Se  
  { +=|Q'V  
  return fn(pk(t)); n O$(\ z)  
} U[c,cdA  
template < typename T1, typename T2 > x<P$$G/  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const s8{3~Hv  
  { c3P  
  return fn(pk(t1, t2)); -#Yg B5  
} 9O?.0L  
} ; 8Y sn8  
Vg\EAs>f  
M=x/PrY"R  
一目了然不是么? pJVzT,poh  
最后实现bind ^;c!)0Q<Z  
%@G<B  
*@dRL3c^=  
template < typename Func, typename aPicker > 4kT|/ bp  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) 2hw3+ o6  
  { G|'DAj%  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); '+Gt+Gq+  
} Y@TZReb  
+0.$w  
2个以上参数的bind可以同理实现。 O%tlj@?  
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。 jWiB_8- 6  
=JOupw  
十一. phoenix TW Qf2  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: MH'S,^J  
Mm :6+  
for_each(v.begin(), v.end(), C "<l}  
( }7g\1l\  
do_ P@lExF*D1:  
[ `T{{wty  
  cout << _1 <<   " , " d&(GIH E&d  
] X{9D fgW  
.while_( -- _1), K:V_,[gO  
cout << var( " \n " ) VDx=Tsu-  
) nDkyo>t .  
); %QVX1\>]  
\Z ] <L  
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: O:+#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 <3LyNG.  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 KU"? ZI  
那么我们就照着这个思路来实现吧: y!1%Kqx1,n  
l-XiQ#-{  
]V<[W,*(5  
template < typename Cond, typename Actor > :w#Zs)N  
class do_while ya5;C"   
  { pTST\0?  
Cond cd; Um4 }`  
Actor act; $s/N;E!t  
public : 9-Ikd>9  
template < typename T > 0J7[n*~  
  struct result_1 .2C}8GGC'  
  { Fm`hFBKW  
  typedef int result_type; >E#| H6gx  
} ; pOyM/L   
*,%H1)Tj}  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} E O52 E|  
cnnlEw/&  
template < typename T > d~D<;7M XJ  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const z/.x*A=  
  { =mn)].Wg  
  do @8HTC|_vX  
    { O9r3^y\>I  
  act(t); [j?n}D@L  
  } U!XC-RA3 _  
  while (cd(t)); SWz+.W{KQ"  
  return   0 ; a^~T-;_V  
} UkG|5P`  
} ; bVQLj}%   
q+19EJ(  
[~W"$sT  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). #@;RJJZg  
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。 mK%!9F V  
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。 R^1sbmwk  
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。 [0lCb"  
下面就是产生这个functor的类: 'D1 T"}  
-=&r}/&  
2wlrei  
template < typename Actor > !Z YMks4  
class do_while_actor f#ID:Ap3  
  { =V5<>5"M?  
Actor act; U8c0N<j  
public : _.' j'j%  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} ?uc=(J+6  
hvtg_w6K  
template < typename Cond > 6|V713\  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; <?yAIhgN*  
} ; 8do]5FE  
^cZF#%k  
6Hi3h{  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 jJQ6]ucwa  
最后,是那个do_ "6[' !rq0  
I?G m  
H~i+: X=I  
class do_while_invoker 8v8?D8\=|  
  { uH^/\  
public : .</d$FM JE  
template < typename Actor > c+f~>AaI  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const ]ctUl #j  
  { ]!d #2(  
  return do_while_actor < Actor > (act); MOP/q4j[  
} 'VS!<  
} do_; >)R7*^m{'  
IiHl"2+/  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? beRpA;  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 B[Fx2r`0  
最后来说说怎么处理break和continue R(74Px,/  
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。 G!RbM.6  
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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