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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda i2E7$[  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 Q!v[b{]8  
在C++中,STL的很多算法都要求使用者提供一个函数对象。例如for_each函数,会要求用户提供一个表明“行为”的函数对象。以vector<bool>为例,如果想使用for_each对其中的各元素全部赋值为true,一般需要这么一个函数对象, tAUMSr|?  
TH &B9  
F^-4Pyq@  
1\uS~RR  
  class filler J)o%83//  
  { 1,,-R*x  
public : 0 M?}S~p]  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} }p~%GA.=98  
} ; I4'j_X t  
r^)<Jy0|r  
T*m_rDDt  
这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决: \BW(c)Q  
om6R/K  
dQ]j r.  
9 pn1d.  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); "/5b3^a  
Hw? J1#1IE  
gN%R-e0  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 Ai;Pht9qi  
75y#^pD?c  
OgX."pK  
[Wc 73-  
二. 战前分析 \N30SG ?o  
首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。 syF/jWM5  
开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码 (!s[~O6  
jk@]d5  
i{2KMa{K  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); P;34Rd  
  /* --------------------------------------------- */ YQ/ *|  
vector < int *> vp( 10 ); K4"as9oFP  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); }O/Nn0,  
/* --------------------------------------------- */ E2MpMR  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); aH_&=/-Tz  
/* --------------------------------------------- */ X9R-GT  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 );  ~$B ,K]  
  /* --------------------------------------------- */ Iu8=[F>  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); P\JpE  
/* --------------------------------------------- */ j*"s~8u4  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); |@RO&F  
2k_Bo~.  
N@}U;x}  
>:=TS"}yS}  
看了之后,我们可以思考一些问题: H\T h4teE  
1._1, _2是什么? `8I&(k<wLe  
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。 @OpcS>:R  
2._1 = 1是在做什么? 0^=S:~G  
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。 #qWEyb2UZ  
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。 0:*$i(2  
lk80)sTZ  
hY!G>d{J  
三. 动工 dx^3(#B  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: yAOC<d9 E  
[ LCi,  
(&S v $L@  
I ; _.tG  
template < typename T > X^ovP'c2  
class assignment VaB7)r  
  { Vr'Z5F*@  
T value; ,Gfnf%H\8>  
public : 2rxdRg'YLQ  
assignment( const T & v) : value(v) {} z,)Fvs4U.  
template < typename T2 > (H$eXW7  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } \ys3&<;b  
} ; 2.6,c$2tB  
Hl#o& *Ui"  
3]'3{@{} H  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 #r1x0s40D  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment gU`QW_{  
.+y#7-#6  
zMa`olTZ  
qcK)J/K"  
  class holder }V 1sY^C  
  { 0t) IW D  
public : z# y<QH  
template < typename T > -I -wdyDr  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const Y , P-@(  
  { 7 ir T6O<.  
  return assignment < T > (t); ]C!u~A\jq  
} 1yhx)m;f  
} ; G 5)?!  
_?{2{^v  
6c2fqAF>i  
由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上: F?UL0Q|uv  
\1tce`+  
  static holder _1; !%Ak15o  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 IflpM]  
7l?=$q>k"  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); k=LY 6  
而不用手动写一个函数对象。 Hw Db &pP"  
+G?3j,a\  
)T>a|.  
eN/Jb;W  
四. 问题分析 @-hy:th#  
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。 r@_;L>  
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。 8'zwy d3  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 c6e?)(V>  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 X3nwA#If1  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 U<*dDE~z  
2-$R@ SVy  
五. 问题1:一致性 0Vg8o @  
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?| $lO\eQGxB  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 z.QW*rW9  
}%VHBkuc  
struct holder IRpCbTIXK  
  { 9<R:)Df  
  // o:?IT/>  
  template < typename T > C}M0KDF  
T &   operator ()( const T & r) const hVd63_OO  
  { giI9-C  
  return (T & )r; &=f%(,+  
} KVK@Snn   
} ; 6ds&n#n  
V482V#BP  
这样的话assignment也必须相应改动: QII>XJ9  
5 bgx;z9  
template < typename Left, typename Right > l!`m}$  
class assignment Q 5Ln'La$  
  { d~.#KS  
Left l; A>X#[qx  
Right r; EB)0 iQ  
public : p}C3<[Nk  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} RlpW)\{j?  
template < typename T2 > jML}{>Gy8S  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } -`rz[";n  
} ; ](%-5G1<  
I+}h+[W  
同时,holder的operator=也需要改动: V;>p@uE,P  
S:Hg =|R  
template < typename T > 9X!OQxmg  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const $PNR?  
  { Wt_@ vs@.O  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); {Bu^%JEn  
} >ztv3^w  
A H`6)v<f  
好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。 uYV# '%  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 zV%U4P)Dao  
_m;Y'  
return l(rhs) = r;  M*%iMz  
在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。 63ht|$G  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: RsY|V|<  
`?~pk)<C].  
template < typename Tp > 9HWtdJ+^C=  
class constant_t 'DVPx%p  
  { x H\5T!  
  const Tp t; !)ee{CwNc  
public : =T9QmEBm  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} $LKniK  
template < typename T > i/~A7\:8%  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const 92XzbbLp  
  { uQrD}%GI  
  return t; P.LMu  
} nd-y`@z  
} ; %|4Nmf$:Og  
`NrxoU=  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 ]Rz]"JZ\S  
下面就可以修改holder的operator=了 "`16-g97  
]>&au8  
template < typename T > )~rN{W<s`H  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const GBN^ *I  
  { ~fEgrF d  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); 2}t2k>  
} TN(1oJ:  
7)z^*;x  
同时也要修改assignment的operator() m\[r6t]V  
98G>I(Cw%  
template < typename T2 > Hj LY\.S  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } CsXIq.9  
现在代码看起来就很一致了。 ;ZB[g78%R%  
UZv^3_,qz  
六. 问题2:链式操作 M~=9ym  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 V{ECDg P  
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。 a*! wiTGf  
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。 d XrLeoK  
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。 "\Z.YZUa\  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct *RivZ c9;P  
;i>|5tEy  
template < typename T > *JUP~/Nr  
struct result_1 Ac|IBXGa=  
  { Js ~_8  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; =rGjOb3+  
} ; vEk jd#  
g&) XaF[!  
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: G)G5eXXX  
?x=;?7  
template < typename T > D!+d]A[r  
struct   ref 8 Ys DE_  
  { wHvX|GwMv  
typedef T & reference; ]:8:|*w  
} ; *v_+a:  
template < typename T > cE$7CSR  
struct   ref < T &> 0ERA(=w5  
  { QGs\af  
typedef T & reference; ~sx?aiO  
} ; 3[amCKel  
Z`Rrv$M!  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: Nyip]VwMJ  
[}}?a   
template < typename T > y}Oc^Fc  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const :>c33X}  
  { FIDV5Y/f  
  return l(t) = r(t); >$j?2,Za(V  
} .Ce30VE-  
可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。 HM /2/ /  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 DKp+ nq$  
>hQeu1 ~W  
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 j|c  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: ;*Ldnj;B  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 ]nY,%XE  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 Qo+I98LX[  
最后的布局是: Lk9X>`b#B  
                Add uS`XWn<CSD  
              /   \ 3A!`U6C(  
            Divide   5 YzNSZJPD  
            /   \ ZxF RE#y~2  
          _1     3 a<*q+a(*W  
似乎一切都解决了?不。 B>hf|.GI  
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。 50q(8F-N  
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。 rozp  
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: m-Z<zEQ  
4i|yEf  
template < typename Right > LVP2jTz  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const 38#BINhBt  
Right & rt) const wc`UcGO  
  { nLicog)!I  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); F!(Vg  
} H0r@dn  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 I7,5ID4pn  
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。 R~ n[g  
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。 P'MfuTtT&  
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。 )_BQ@5NK  
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。 (?4m0Sn>#h  
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? k+b!Lw!L  
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: jwhc;y  
jMr[ UZ  
template < class Action > |C"(K-do  
class picker : public Action =z#6mSx|W  
  { BQTZt'p  
public : |Lf>Z2E  
picker( const Action & act) : Action(act) {} "sh*,K5x|  
  // all the operator overloaded 7vZtEwC)n  
} ; ZEa31[@B[  
q(xr5iuP_  
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。 AUjZYp  
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: a4aM.o  
a8nqzuI  
template < typename Right > cip5 -Z@8  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const W cOyOv  
  { *Cf5D6=Q  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); GYH{_Fq  
} +)$oy]  
rZ`+g7&^Fh  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > I[nSf]Vm>  
使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。 !y_4.&C{  
,^wjtA 3j8  
template < typename T >   struct picker_maker ./5LV)_`  
  { AwnQ5-IR\  
typedef picker < constant_t < T >   > result; D]tI's1  
} ; P! cfe@;<4  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > WAq! _xE  
  { [h&)h+xt  
typedef picker < T > result; wH]5VltUT1  
} ; Z?JR6;@W  
a=_+8RyVQ  
下面总的结构就有了: %Yw?!GvL[  
functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。 U/ds(*g@  
picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。 gug9cmA/Q7  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 _\&v A5-  
至此链式操作完美实现。 N W]zMU{c  
'k'"+  
t?Ku6Z'  
七. 问题3  GY`mF1b  
如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。 /tdRUX  
(}B3df  
template < typename T1, typename T2 > @=<B8VPJd  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const >G9YYt~  
  { *RYok{w  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); L0\~ K~q  
} xqSoE[<v  
,F%2'W  
很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2: R<djW5()f  
i1dE.f ;  
template < typename T1, typename T2 > 8yCt(ms  
struct result_2 &c[ISc>N{  
  { Uv)B  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; PPAcEXsIu  
} ; mP*Ct6628n  
NI  r"i2  
显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢? R E0ud_q2  
这个差事就留给了holder自己。 d HN"pNNs  
    Lm&BT)*  
l4bL N  
template < int Order > po9f[/s'+o  
class holder; -kk0zg &|i  
template <> Talmc|h  
class holder < 1 > "LNLM  
  { F5y0(=$T  
public : @#r6->%W  
template < typename T > J5!-<oJ/  
  struct result_1 j DkBe-`  
  { 6%^A6U  
  typedef T & result; P(%^J6[>  
} ; fK|P144   
template < typename T1, typename T2 > 2WK c;?  
  struct result_2 +R8G*2  
  { oNhCa>)/  
  typedef T1 & result; v\lKY*@f  
} ; I:6H65(&  
template < typename T > 70<{tjyc  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const , Dab(  
  { ??#SQSU  
  return (T & )r; "T@9#7Obu  
} 'pnOHT  
template < typename T1, typename T2 > !tzk7D  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const dL]wu! wE  
  { CzDV^Iv;Q{  
  return (T1 & )r1; 'iWDYZ?  
} b+`qGJrej  
} ; QXu[<V  
V]Rt[l]  
template <> WJJmM*>JW  
class holder < 2 > 0Ke2%+yqJ  
  { ~KQiNkA\|l  
public : S3UJ)@ E  
template < typename T > g43(N!@g  
  struct result_1 &gF9VY  
  { [*J?TNk  
  typedef T & result; :85QwN]\  
} ; TKp2C5bX  
template < typename T1, typename T2 > '':MhRb  
  struct result_2 x7xMSy  
  { B[IWgvB(e  
  typedef T2 & result; !]3kFWs  
} ; MTip4L W9  
template < typename T > cT5BBR   
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const p\P)    
  { =w!2R QB  
  return (T & )r; cd|/ 4L 6  
} Q?V+ 0J  
template < typename T1, typename T2 > */HW]x|?V~  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const |~o0 -: 'C  
  { I!#WXK  
  return (T2 & )r2; Cg(&WJw(ep  
} a/</P |UG  
} ; xO^lE@a o  
hSz_e  
uPy5<c  
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> >。 ce [ Maw  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: |xF!3GGms  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: Gs\D`| 3=  
~.>8ww  
return l(i, j) = r(i, j); 9k~%HN-[  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) w^9< I]  
zR4]buHnE  
  return ( int & )i; naM~>N  
  return ( int & )j; ~s yWORiXm  
最后执行i = j; N!fjN >cw  
可见,参数被正确的选择了。 <#wVQ\0C  
|c>.xt~  
c^rWS&)P  
Zoy)2E{  
18Vn[}]"  
八. 中期总结 6L;]5)#  
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: *aJO5&w<T  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 AhkDLm+  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 yDJy'Z_F{  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor Gr>CdB>~+  
~0h@p4  
&=f?:UZ%  
xYZ,.  
.4ZOm'ko{  
)~Gn7  
九. 简化 mMvAA;  
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。 bU[_YuJbM  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 d}%-vm} 0  
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: ftKL#9,s(  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 sjOv!|]A  
  +-*/&|^等 !"o\H(siT  
2. 返回引用。 + MD84YR  
  =,各种复合赋值等 p6aR/gFkqv  
3. 返回固定类型。 sH>`eqY  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) puLgc$?  
4. 原样返回。 }'?qUy3x  
  operator, 8A5/jqnqt  
5. 返回解引用的类型。 x4/{XRQ  
  operator*(单目) 6{{<+ o  
6. 返回地址。 {kBsiSvsA;  
  operator&(单目) oaZdvu@y  
7. 下表访问返回类型。 C_'EO<w$  
  operator[] E[7E%^:Mg  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值  q(X7e  
  operator<<和operator>> WNZYs  
( et W4p  
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。 6O,:I  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: in5e *  
l p(D@FT  
template < typename Left > -Lq2K3JHyn  
struct value_return yZ[=Y  
  { rHM^_sYRb  
template < typename T > |N^"?bSt  
  struct result_1 `GkCOx,  
  { a#{"3Z2|  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; :b*7TJ\grN  
} ; G"m?2$^-A  
`qYiic%  
template < typename T1, typename T2 > $2,tT;50g  
  struct result_2 LR{bNV[i  
  { 0}"\3EdAbD  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; W9pY=9]p+  
} ; nF_q{e7  
} ; V0rQtxE{F  
1Y&W>p  
-EE'xh-zD  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait `U b*rOMu  
L ph0C^8  
下面我们来剥离functor中的operator() <R+?>kz6  
首先operator里面的代码全是下面的形式: l S3LX  
L"/ ?[B":  
return l(t) op r(t) )bR0 >3/  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) BWvM~no  
return op l(t) iC5HrOl6U  
return op l(t1, t2) .d r Y  
return l(t) op J <;xkT1x  
return l(t1, t2) op iCA-X\E  
return l(t)[r(t)] lVQE}gd%m  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] (9oo8&GG  
IG# wY  
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: <F(S_w62  
单目: return f(l(t), r(t)); vBOY[>=  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); 6r`N\ :18  
双目: return f(l(t)); mI!iSVqr  
return f(l(t1, t2)); V8):!  
下面就是f的实现,以operator/为例 -seLa(8F  
X'<RqvDc5  
struct meta_divide 1U#W=Fg'  
  { iN. GC^l  
template < typename T1, typename T2 > k(pJVez  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) =1dczJHV  
  { W4&8  
  return t1 / t2; #h^nvRmON  
} Tx~w(A4:  
} ; 2I}+AW!!=  
.%{B=_7  
这个工作可以让宏来做: 3vcyes-U  
N2U&TCc  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ >qB`0 3>  
template < typename T1, typename T2 > \ >J3m ta3  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; zl6]N3+4  
以后可以直接用 krFp q;  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) p<H_]|7$7U  
来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数 ]|eMEN['  
(ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。) ^7/v[J<<  
H390<`  
q[VQ?b~9  
下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体 .pWRV<25  
w-ald?`  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > .z_nW1id  
class unary_op : public Rettype gEsD7]o(=  
  { X!LiekU!D  
    Left l; I+;e#v,%U  
public : P8ej9ULX,  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} DJgM>&Y6,  
0.wF2!V.  
template < typename T > -s2)!Iko&  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const fqbeO9x  
      { &odQ&%X  
      return FuncType::execute(l(t)); Jj [3rt?8  
    } O0z-jZ,])  
T88$sD.2 '  
    template < typename T1, typename T2 > jZqa+nG51  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const NAE |iyw  
      { 75^*4[  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); 0'r}]Mws  
    } Z{B[r;  
} ; iUh7eR9  
fgtwV ji  
eWm'eO  
同样还可以申明一个binary_op y~#5!:Be  
/];N1  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > hlV(jz  
class binary_op : public Rettype p+b9D  
  { ~I> |f  
    Left l; W`_Wi*z4  
Right r; 3=ME$%f  
public : (AZneK :*  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} ?:60lCqj  
T<7}IH$6xE  
template < typename T > E#m^.B-}  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const YK8l#8K  
      { _?{KTgJG  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); /rD9)  
    } bHSoQ \  
9<CUm"%J  
    template < typename T1, typename T2 > 9mMQ  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const C'A D[`p  
      { `{"V(YMEV  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); AM!P?${a  
    } av(qV$2  
} ; ^8oN~HLZ  
p + JOUW  
R6;229e  
很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮 w\d1  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 6I=d0m.io  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) gPK O-Fsd"  
那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。 ?P7QAolrr  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! L67yL( d6a  
如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。 H/x 9w[\+[  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 QrmGrRH  
这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan) lp$,`Uz`  
下面是修改过的unary_op 6tVp%@  
e jk?If 07  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > 8[^b8^  
class unary_op E]a,2{&8<  
  { l3MA&&++KF  
Left l; r H9}VA:h  
  T^|6{ S\  
public : iuEe#B;!  
PB8U+  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} k~<ORnda  
L-|7 &  
template < typename T > ;2BPEo>z9  
  struct result_1 P&o+ut:  
  { @d3yqA  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; 25xt*30M  
} ; 'zt}\ Dt  
o~:({  
template < typename T1, typename T2 > &{M-<M  
  struct result_2 \3U.;}0_X  
  { $dt* 4n'  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; uX7"u*@Q*~  
} ; W}(xE?9&  
)u!}`UJ  
template < typename T1, typename T2 > yq[CA`zVN  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 9Kz }  
  { q4/P'.S  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); ]Ah<kq2sk  
} &s.-p_4w^D  
r)qow.+&  
template < typename T > $I4J Kh  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const g fv?#mp  
  { :NwFJc  
  return OpClass::execute(lt(t)); P]4u`&  
} 14-uy.0[  
@DR?^ qp  
} ; a! x?Apww  
<m`Os2#  
ap|V}j C  
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 c_ 1.  
好啦,现在才真正完美了。 ;x{J45^  
现在在picker里面就可以这么添加了: )hA)`hL F  
jA%R8hdr_  
template < typename Right > .YS48 c  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const Bb5RZ#oa  
  { ^j_t{h)W(0  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); PTA_erU  
} vN)l3  
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。 Kzfy0LWM  
 #|l#  
g31\7\)Ir  
/EM=!@ka  
5=_))v<Tp  
十. bind 'khhn6itA  
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。 N*hx;k9  
先来分析一下一段例子 cC`PmDGq  
nfr..4,:  
R? ,XSJ  
int foo( int x, int y) { return x - y;} ;&RHc#1F  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 /(A rA=#  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 _H2%6t/V  
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。 9[\$\l  
我们来写个简单的。 `~W?a  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: &>auW}r  
对于函数对象类的版本: {f%x8t$  
z"@UNypc,  
template < typename Func > 8nRxx`U\q  
struct functor_trait r?n3v[B  
  { G?yG|5.pU  
typedef typename Func::result_type result_type; qc^qCGy!z  
} ; ivl_=  
对于无参数函数的版本: UazUr=| e  
5./(n7d_  
template < typename Ret > I9r> 3?  
struct functor_trait < Ret ( * )() > bU"2D.k  
  { RT=(vq @  
typedef Ret result_type; L/J)OJe\  
} ; D~<0CQ3n.  
对于单参数函数的版本: }%eXGdC  
8 =<&9TmE  
template < typename Ret, typename V1 > Y)v_O_`  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > wd~!j&`a  
  { '^6x-aeq[D  
typedef Ret result_type; #v4q:&yKf  
} ; lW YgIpw  
对于双参数函数的版本: -jsk-,  
Jyu*{  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > {[.<BU-  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > wS1zd?  
  { ]^CNC0  
typedef Ret result_type; )h?Pz1-W1  
} ; ?qjlWCV|e  
等等。。。 !+I!J s"  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy P"mD 73a  
|b:91l  
template < typename Func > $5/lU }To  
struct func_return FY;R0+N  
  { V2|XcR  
template < typename T > ! .|\}=[e  
  struct result_1 '&$xLZ8  
  { ZiOL7#QWX  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; b6UD!tXp  
} ; Va m4/6  
4 '6HX#J  
template < typename T1, typename T2 > VM[Vh k[  
  struct result_2 %CiZ>`5n#  
  { mC(q8%/;  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; :CAbGs:56  
} ; Od:, r  
} ; #\fxU:z~r  
V ZArdXTP  
f'<MDLl  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 VBK9te,A  
nZ2mY!*  
template < typename Func, typename aPicker > ^8yhx-mgb  
class binder_1 wtw  
  { S>pbplE  
Func fn; =9JKg4I6  
aPicker pk; 5 J9,/M0  
public : )9 QeVf  
x:)8+Rn}  
template < typename T > SBBi"U:  
  struct result_1 Q7$K,7flf;  
  { "R/Xv+;  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; n++L =&Wd  
} ; yqw#= fy  
^B|Q&1  
template < typename T1, typename T2 > B@W`AD1^{  
  struct result_2 @ukIt  
  { !h0#es\  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; tb-:9*2j-  
} ; AG$S;)Yl9c  
]dKLzW:l  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} ' 4nR^,  
eD4o8[s  
template < typename T > gOA  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const P+~{q.|._c  
  { vA*Ud;%R  
  return fn(pk(t)); MZX-<p+  
} }G#TYF}  
template < typename T1, typename T2 > 3i'L5f67  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const Xn'{g  
  { 26,!HmtC  
  return fn(pk(t1, t2)); CcZ\QOet&C  
} lklMdsIdj  
} ; M 8BN'% S  
Ok=RhoZZ  
o7*z@R"  
一目了然不是么? i<*{Z~B  
最后实现bind *c+Kqz-  
F`$V H^%V  
$=iV)-  
template < typename Func, typename aPicker > .}>DEpc:n  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) ;oQ*gd  
  { <d GGH  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); 1h.N &;vy  
} L)cy&"L|  
pUs s_3  
2个以上参数的bind可以同理实现。 xi.L?"^/!  
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。 pk*cc h#  
R)3P"sGuN  
十一. phoenix rVx%"_'*-  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: #mNM5(o  
h98_6Dw(]  
for_each(v.begin(), v.end(), =W6AUN/%p  
( S(c,Sinc  
do_ 6p X[m{  
[ w~eF0 {h  
  cout << _1 <<   " , " p1 9j  
] 9~^%v zM  
.while_( -- _1), J2BW>T!tuw  
cout << var( " \n " ) )2|'`  
) o!`.LL%  
); !}D!_z,)u  
GB1[`U%  
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: uM\(#jZ  
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  m/)Wn  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 }vRs n-E@  
那么我们就照着这个思路来实现吧: >bia FK>t  
bY4~\cP.  
3d^zLL  
template < typename Cond, typename Actor > sD,[,6(  
class do_while ,!BiB*  
  { )p&FDK#ob=  
Cond cd; em  
Actor act; &wbe^Wp  
public : AR i_m  
template < typename T > fA!uSqR$V  
  struct result_1 jlV~-}QKb7  
  { h2 2-v X  
  typedef int result_type; T-)Ur/qp  
} ; @;iW)a_M  
KJ]:0'T  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} \Gh]$s p  
N@$g"w  
template < typename T >  o *2TH2  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const sjpcz4|K  
  { (Yz EsY  
  do `p@YV(  
    { ~yH<,e  
  act(t); *~F\k):>  
  } tN&x6O+@  
  while (cd(t)); 3%?01$k  
  return   0 ; %(GWR@mfC  
} ?\dY!  
} ; ?lJm}0>  
- Dm/7Sxd`  
7q>WO  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). HhN;&67~Z  
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。 .'md `@t  
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。 x:W nF62  
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。 kw8?:: <  
下面就是产生这个functor的类: 6b9 oSY-8  
`+[e]dH  
58"Cn ||tF  
template < typename Actor > ]de'v  
class do_while_actor #<V/lPz+  
  { c <8s \2  
Actor act; {=W TAgP  
public : C zKU;~D=B  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} *f8; #.Re  
UD|Qa  
template < typename Cond > q -%;~LF  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; zQJ9V\0  
} ; fD3}s#M*G  
Zgt:ZO  
9(>]6|XS  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 ?mxBMtc  
最后,是那个do_ @^8tk3$ Y  
8A{n9>jrb  
(9hCO-r  
class do_while_invoker (0jT#&#  
  { p\]Mf#B  
public : *NdSL  
template < typename Actor > `y5?lS*  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const Ca]+*Eb9z{  
  { R[Q`2ggG  
  return do_while_actor < Actor > (act); LeBuPR$  
} uGIA4CUm  
} do_; 1!,xB]v1Ri  
3.M<ATe^  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? :<ye:P1s  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 %|L+~=  
最后来说说怎么处理break和continue B#RwW,  
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。 j(4BMk  
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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