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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda V/Q/Ujgg  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 gaWJzK Yc_  
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, w`_"R6  
}!QVcu"+t/  
?p& ( Af)  
:kKdda<g#  
  class filler @ MKf$O4K  
  { a)QSq<2*  
public : -8Q}*Z  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} ~v6]6+   
} ; i9eE/ .  
]{ir^[A6  
Cs'<;|r(  
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: 821;;]H  
!,9 ;AMO -  
")Qhg-l  
;5tQV%V^Q  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); (>C$8)v  
N oRPvFv  
1O2jvt7M  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 Sb.%B^O  
0b}.!k9  
*h M5pw  
_)ZxD--Qg  
二. 战前分析 5S 4 Bz  
首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。 VQ8Q=!]  
开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码 4u= v  
2= zw !  
,t +sw4  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); ,}/6Za  
  /* --------------------------------------------- */ Gz:ell$  
vector < int *> vp( 10 ); Slv91c&md,  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); c2wgJH!g  
/* --------------------------------------------- */ `+!F#.  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); j:7AVnt  
/* --------------------------------------------- */ u;9a/RI  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); c@Xb6z_>  
  /* --------------------------------------------- */ heScIe N^`  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); .oqe0$I  
/* --------------------------------------------- */ s)G?5Gz  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); {ObUJ3  
C#TP1~6  
C."\ a_p  
;: 0<(!^*  
看了之后,我们可以思考一些问题: k:8NOx|s"  
1._1, _2是什么? t"?)x&dS  
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。 $]gflAe2  
2._1 = 1是在做什么? <72q^w  
既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。 (,D:6(R7t  
Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。 Xi0fX$-,  
g(dReC  
5'/ff=  
三. 动工 ;)q"X>FMZe  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: -8yN6 0|  
hv*XuT/  
r7FpR!  
"R]wPF5u  
template < typename T > 1D1qOg"LE  
class assignment fZb}-  
  { ]G Blads  
T value; V1yP{XT=  
public : $|t={s34  
assignment( const T & v) : value(v) {} hC?rHw H>  
template < typename T2 > %Ix2NdC  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } p8j*m~4B  
} ; uC%mGZ a  
o37D~V;  
0 YAH[YF  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 dF><XZph  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment aKintb}n  
|nBs(>b  
U|Uc|6  
\_x~lRqJJ  
  class holder  54#P  
  {  'Pxq>Os  
public : CU:HTz=  
template < typename T > g3f; JB   
assignment < T >   operator = ( const T & t) const QUDpAW  
  { NAOCQDk{  
  return assignment < T > (t); 7^C&2k 5G  
} iN_P25Z<r  
} ; /[!<rhY  
Q CO,f  
{E0\mZ2  
由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上: w?P ex]i{  
 uU=!e&3  
  static holder _1; Ygc|9}  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 K>TEt5  
0 \V)DV.i  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); e,MgR\F}  
而不用手动写一个函数对象。 tX6_n%/L  
qWJHb Dd  
V''fmWo7  
|g'ceG-  
四. 问题分析 3H|drj:KV  
虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。 ,(&Fb~r]  
1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。 M 5$JBnN  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 I&`aGnr^^  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 GT\ yjrCd  
下面我们可以对这几个问题进行分析。  ozKS<<  
l,Fn_zO  
五. 问题1:一致性 fL*+[v4  
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?| }<zbx*!  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 +S WtHj7e  
]Ljb&*IEj  
struct holder Q\>mg*79  
  { X#HH7V>  
  // nu Vux5:  
  template < typename T > %y7ZcH'  
T &   operator ()( const T & r) const K0D|p$v  
  { zB/VS_^^W:  
  return (T & )r; o]]sm}3N  
} ) O&zb_{n  
} ; q[ 9N4nj$<  
r&IDTS#  
这样的话assignment也必须相应改动: DP;:%L}  
j+e~ tCcN/  
template < typename Left, typename Right > t+K1ArQc  
class assignment :^U>n{   
  { y06xl:iQwF  
Left l; C_JO:$\rE  
Right r; Kv)}  
public : vK`HgRQ(C  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} '$rCV,3q  
template < typename T2 > {+GR/l\!#  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } E M`'=<)V  
} ; LzD RyL  
T+B8SZw#}!  
同时,holder的operator=也需要改动: q|0l>DPRp  
K]uH7-YvL/  
template < typename T > ZH*h1?\X  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const zl| XZ  
  { x6*y$D^B  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); ={f8s,m)P,  
} n_:EWm$\  
[4aw*M1z}.  
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。 @4MQ021(  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 oo BBg@  
S^ D7}  
return l(rhs) = r; *?$M=tH  
在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。 n`@dk_%yI  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: &SNH1b#>E  
sT "q]  
template < typename Tp > i+pQ 7wx  
class constant_t ec/>LJDX7  
  { 29CzG0?B  
  const Tp t; A\W) uwyN  
public : tCm]1ZgRW  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} f/s"2r  
template < typename T > UR9\g(  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const .<Jv=  
  { &W c$VDC  
  return t; !|j|rYi-  
} E m^Dg9  
} ; hgzNEx%^q  
qozvNJm)  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 y. 1F@w|  
下面就可以修改holder的operator=了 2i;ox*SfpU  
 UO#`Ak  
template < typename T > QleVW  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const z@w}+fYO  
  { JZ~wacDd  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); %n GjP^  
} 4Gh\T`=  
<=D  a  
同时也要修改assignment的operator() ~MXhp5PI   
bo(w$& VW  
template < typename T2 > BFg&@7.X  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } U^BM5b  
现在代码看起来就很一致了。 #HW<@E  
vU5}E\Ny  
六. 问题2:链式操作 ( Cg vI*O  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 bar=^V)  
其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。 8ZqLG a]  
事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。 3Zl:rYD?  
比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。  I8`$a  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct nm& pn*1  
MB $aN':  
template < typename T > ,hT.Ok={36  
struct result_1 k`A39ln7wu  
  { -%gEND-AP  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; eO(U):C2  
} ; hqlQ-aytS  
Pqw<nyC.  
那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为: ^6R(K'E}  
U*E)y7MY  
template < typename T > \G7F/$g  
struct   ref =6O*AJ  
  { -ucgET`  
typedef T & reference; 8D,*_p  
} ; s;=C&N5g  
template < typename T > -u4")V>  
struct   ref < T &> +4 Pes  
  { R dwt4A+  
typedef T & reference; ^jUw4Dj~-q  
} ; PgGUs4[  
-zn_d]NV  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: #.[eZ[  
KX 7 fgC  
template < typename T > B2P@9u|9  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const CaO-aL  
  { P9f`<o  
  return l(t) = r(t); 2<y9xvp  
} |#M|"7;2z  
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。 *8m['$oyV  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 qk3|fW/-  
9=3DYCk/  
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 hV0fkQ.|  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: EG|dN(qh  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 '6WS<@%}  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 t|i<}2  
最后的布局是: noL9@It0  
                Add s.Bb@Jq  
              /   \ YURMXbj  
            Divide   5 ,7c Rd}1Y  
            /   \ .RJMtmp  
          _1     3 rF"p7  
似乎一切都解决了?不。 uOJqj{k_."  
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。 Iv*\8?07)  
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。 FVBAB>   
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: 0V21_".S  
X?wZ7*'1  
template < typename Right > x: _[R{B  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const |*UB/8C^/!  
Right & rt) const u4w!SD  
  { z\A ),;  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); S#v3%)R  
} YzQ1c~+  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 h=:/9O{H  
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。 b=_k)h+l  
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。 eh `%E0b}  
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。 %K-8DL8|(  
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。 '&B4Ccn<V  
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? H~nZ=`P9&  
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: FX|&o >S(8  
&JqaIJh   
template < class Action > O>1Cx4s5  
class picker : public Action J-,ocO  
  { 3^~J;U!3  
public : \#t)B J2  
picker( const Action & act) : Action(act) {} S6JXi>n  
  // all the operator overloaded RK &>!^  
} ; 0V(}Zj>  
z]+L=+,,  
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。 C-;w}  
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: dCTyfXou[=  
->{-yh]jv  
template < typename Right > PC<_1!M]  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const bIyg7X)/  
  { 3u$1W@T(  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); -|KZOea  
} BDWbWA 6  
u"*DI=pwb  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > W Eif&<Y  
使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。 tLa%8@;'$  
9tPRQ M7  
template < typename T >   struct picker_maker *Z_4bR4Q  
  { ^zQI_ydG  
typedef picker < constant_t < T >   > result; xi(\=LbhY  
} ; bC1G5`v_D  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > iP"sw0V8  
  { cS9jGD92  
typedef picker < T > result; poxF`a6e+  
} ; pcwYgq#5  
={zTQ+7S`  
下面总的结构就有了: }\?9Prsd  
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。 "O4A&PJD  
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。 WJnGF3G>  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 4A!]kj 5T  
至此链式操作完美实现。 % (y{Sca  
IUFc_uL@\  
f(Of+>   
七. 问题3 V+O,y9  
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。 lt&(S)  
\xCCJWek  
template < typename T1, typename T2 > j/*1zu8Y  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const d/&> `[i  
  { bTaKB-  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); i9DD)Y<  
} Oti*"dV\::  
\MOwp@|y  
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: j,+]tHC-  
]$[sfPKA  
template < typename T1, typename T2 > ujX; wGje  
struct result_2 V^5d5Ao  
  { Km8aHc]O~  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; D![v{0er  
} ; :]m.&r S,  
+ '_t)k^  
显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢? Tn#Co$<  
这个差事就留给了holder自己。 p2i?)+z  
    +SH{`7r  
d}h{#va*  
template < int Order > w>&*-}XX  
class holder; w31Ox1>s  
template <> 5FoZ$I  
class holder < 1 > hu.o$sV3;  
  { :lcq3iFn  
public : ^!&6 =rb  
template < typename T > eMJ>gXA]  
  struct result_1 Zp9. ~&4o-  
  { 4 V')FGB$  
  typedef T & result; Dp ](?Yr  
} ; j ) 6  
template < typename T1, typename T2 > V}#X'~Ob  
  struct result_2 l[38cF  
  { ,|({[ 9jA  
  typedef T1 & result; I4X9RYB6c  
} ; 3S:Lce'f  
template < typename T > :hX[8u  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const qq| 5[I.?  
  { ukW&\  
  return (T & )r; "tzu.V-  
} 9Rnypzds  
template < typename T1, typename T2 > }aVZ\PDg  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const 3 !@  
  { E^axLp>(I  
  return (T1 & )r1; _qxI9Q}<"  
} L=4+rshl!_  
} ; `r`8N6NQ&]  
:}lqu24K  
template <> X g6ezlW  
class holder < 2 > FPDTw8" B;  
  { CI'RuR3y]Z  
public : iAwEnQ3h  
template < typename T > li r=0oq<  
  struct result_1 T }}2J/sj  
  { '+PKGmRW  
  typedef T & result; `<C<[JP:o  
} ; }X&rJV  
template < typename T1, typename T2 > <-umeY"n>  
  struct result_2 Wh)D_  
  { d#g))f;  
  typedef T2 & result; w7V\_^&Id  
} ; 7Q}pKq]P  
template < typename T > M3pE$KT0x  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const AI-*5[w#A  
  { 2*|T)OA`m,  
  return (T & )r; k {*QU(  
} ysW})#7X  
template < typename T1, typename T2 > >NRppPqL  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const ky2 bj}"p9  
  {   Q.g/  
  return (T2 & )r2; =*2,^j  
} P0m3IH)  
} ; xh;V4zK@`  
e5|lz.o;  
#).$o~1ht!  
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> >。 fjh|V9H  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: Ax;[Em?I  
首先 assignment::operator(int, int)被调用:  ?Y(  
,QY$:f<  
return l(i, j) = r(i, j); +1ICX  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) <+roY"  
->sxz/L  
  return ( int & )i; ~dYCY_a  
  return ( int & )j; e8F]m`{_"  
最后执行i = j; 3 jZMXEG)  
可见,参数被正确的选择了。 4b8G 1fm  
9L=mS  
7*!7EBb  
95l)s],  
u\]EG{w(  
八. 中期总结 ! _S#8"  
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: ~||0lj.D  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 6hxZ5&;(*  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 ^3;B4tj[  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor QNj]wm=mp  
IOy0WHl|  
&9L4 t%As  
/( Wq  
zBF~:Uc`B  
u_(~zs.N]  
九. 简化 ;tjOEmIiU  
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。 "o5]:]h)  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 [jMN*p?  
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: hsC T:1i  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 3gA%Q`"  
  +-*/&|^等 n|(lPbD  
2. 返回引用。 //R"ZE@d\  
  =,各种复合赋值等 8 #_pkVQw:  
3. 返回固定类型。 O=B =0  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) De?VZ2o9"  
4. 原样返回。 X0/slOT  
  operator, NJUKH1lIhR  
5. 返回解引用的类型。 GWA"!~Hu  
  operator*(单目) I Dohv[#  
6. 返回地址。 *WwM"NFHDd  
  operator&(单目) 5 ~Wg=u<6  
7. 下表访问返回类型。 Z>hTL_|]a{  
  operator[] ;*A'2ymXUT  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 #-/W?kD  
  operator<<和operator>> wZqYtJ  
oz) [ -  
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。 >>U>'}@Q  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: ]I?.1X5d0  
uO%0rKW  
template < typename Left > 2|nm> 4  
struct value_return @N=vmtLP  
  { l2D*b93  
template < typename T > bJ ~H  
  struct result_1 DB'v7 Ij0  
  { st-{xC#N#  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; 8Q'Emw |  
} ; $%bSRvA  
[&)]-2w2  
template < typename T1, typename T2 > OUX7 *_  
  struct result_2 v=U<exM6%  
  { ]G/m,Zv*:  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; O2w-nd74U  
} ; zF1!a  
} ; Abc{<4 z0?  
[9m3@Yd'  
FK%b@/7s~  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait %w;qu1j  
&V].,12x  
下面我们来剥离functor中的operator() @@65t'3S  
首先operator里面的代码全是下面的形式: +7_qg i7:  
broLC5hbQU  
return l(t) op r(t) rB>ge]$.  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) >!963>DR  
return op l(t) n;g'?z=hy  
return op l(t1, t2) 5ZCu6 A  
return l(t) op CIudtY(:  
return l(t1, t2) op NR4+&d  
return l(t)[r(t)] 8wU$kK  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] LEb$Fd  
s,z~qL6&  
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: 19 !?oeOU  
单目: return f(l(t), r(t)); PX:#+bq1  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); ;Qi:j^+P)  
双目: return f(l(t)); =pH2V^<<#  
return f(l(t1, t2)); b1&tk~D  
下面就是f的实现,以operator/为例 fvu{(Tb  
]Q^)9uE\D  
struct meta_divide Cf% qap#  
  { YT\`R  
template < typename T1, typename T2 > d"wA"*8~y  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) M0V<Ay\%O  
  { + G@N  
  return t1 / t2; zl0{lV  
} Ak'=l;  
} ; wKJG 31I^  
c%H' jB [  
这个工作可以让宏来做: K~W(ZmB  
EVmBLH-a  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ 6^`iuC5  
template < typename T1, typename T2 > \ D#;7S'C  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; *2AD#yIKC  
以后可以直接用 X\^V{v^-  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1)  wJp<ZL  
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 hnj\|6L  
(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。。。) ,9&cIUH  
!_fDL6a-  
}7 N6n Zj`  
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 = Xgo}g1  
"Q?+T:D8|  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > HDe\Oty_  
class unary_op : public Rettype CPz<iU  
  { ?ZF):}r vZ  
    Left l; Ailq,  c  
public : 6v`3/o  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} RGW@@  
.9~j%] q  
template < typename T > ,H=k5WA4m  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const !KHgHKEW^  
      { uibmQ|AQ  
      return FuncType::execute(l(t)); XKp&GE@Y  
    } 3>O|i2U  
%:3XYO.w-  
    template < typename T1, typename T2 > F*72g)hVh  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const RQVu~7d[  
      { 3j7FG%\  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); b8WtNVd  
    } 1@]&iZ]  
} ; )[rVg/m  
vsGKCrLwh  
Al>d 21U  
同样还可以申明一个binary_op qBEp |V  
Tzq@ic#!B  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > +nYFLe  
class binary_op : public Rettype 0 R6:3fV6R  
  { ~\":o:qyc  
    Left l; {>>X3I  
Right r; 3?Pg ;  
public : mjeJoMvN)H  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} b3A0o*  
R1];P*>%gZ  
template < typename T > t.P@Ba^  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const "\4W])30  
      { =2\2Sp  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); +O}Ik.w  
    } F!+1w(b:  
6tKrR{3#A  
    template < typename T1, typename T2 > QLqtE;;)JK  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ?=1eHnP!R  
      { qb>ULP0  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); r:*G{m-  
    } ;;0'BdsL`  
} ; |UTajEL  
o1AbB?%=  
l=DF)#>w  
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 AtQ.H-8r  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 $*q|}Tvl#  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) :ld~9  
那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。 UtQj<18<  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! <)7aNW.  
如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。 b\P:a_vq  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 (&}[2pb!  
这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan) )Q2IYCj{  
下面是修改过的unary_op U5Hi9fe  
]]j^  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > yE}\4_0I/  
class unary_op YR?Y:?(  
  { Q'OtXs 80  
Left l; sfF~k-  
  ~I|| "$R  
public : @KQ>DBWQM  
EI_-5TtRD  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} 1 Pk+zBJ$  
~P3b5 -  
template < typename T > )eZK/>L&  
  struct result_1 u/=hueR<^  
  { g p:0Y  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; o=rR^Z$G   
} ; u*C*O4f>OC  
M7=,J;@  
template < typename T1, typename T2 > u8-6s+ O  
  struct result_2 eHr0],  
  { b A+_/1C  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; $Q*R/MY  
} ; ,rMf;/[  
]8A*uyi  
template < typename T1, typename T2 > P< OH{l  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ,,Qg"C  
  { s= %3`3Fo  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); #^}H)>jWy  
} oU\]#e^  
Rqe. =+Qs  
template < typename T > nxZz{&  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const C19N0=  
  { Pe<VPf9+  
  return OpClass::execute(lt(t)); wgFX')l:  
} e,%|sAs[  
O#)1 zD}  
} ; AjK5x@\  
eoiz]L  
5,Fq:j)MxW  
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 Skr (C5T  
好啦,现在才真正完美了。 (L(7)WbH  
现在在picker里面就可以这么添加了: OxHcoNrz  
nM[yBA  
template < typename Right > I=!kPuw  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const @2E52$zu  
  { )Cy>'l*Og7  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); /a\i  
} u@Hz7Q} P  
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。 5} %R  
5zK,(cF0-  
)LGVR 3#  
. 1kB8&}  
OBWb0t5H?  
十. bind 'I,a 29  
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。 Y(UK:LZ'  
先来分析一下一段例子 ,`f]mv l  
v0 C+DKi  
pS$9mzY  
int foo( int x, int y) { return x - y;} ,C,nNaW  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 k[f2`o=  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 f&<+45JI  
可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。 R+HX'W  
我们来写个简单的。 }H ~-oYMu  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: j|KDgI<0  
对于函数对象类的版本: -,y p?<  
t oGiG|L  
template < typename Func > w[X-Q+7p(t  
struct functor_trait }u;K<<h:  
  { x,C8):\t`B  
typedef typename Func::result_type result_type; 8:0/Cj  
} ; h *R@ d  
对于无参数函数的版本: r^5%0_F]  
8i',~[  
template < typename Ret > I8XP`Ccq  
struct functor_trait < Ret ( * )() > qur2t8gnxq  
  { lie,A  
typedef Ret result_type; ,zgz7  
} ; ,sitOy}ks  
对于单参数函数的版本: o< @![P  
rd7p$e=i  
template < typename Ret, typename V1 > -Cyo2wk  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > {py%-W  
  { O}i+ 1  
typedef Ret result_type; _eGYwBm  
} ; C:J frg`  
对于双参数函数的版本: YrnC'o`  
DgT]Nty@b  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > '8]p]#l  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > a,w|r#x]  
  { ;`oK5  
typedef Ret result_type; fg LY{  
} ; M P8Sd1_=  
等等。。。 ^]sb=Amw  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy e,|gr"$/  
/3M8 ;>@u  
template < typename Func > 5n?P}kca)  
struct func_return 4x6n,:;  
  { rfk{$g  
template < typename T > Q yw@ r  
  struct result_1 Y#}qXXZ>]  
  { 6J>AU  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; 4'z)J1M  
} ; V8/4:Va7 s  
SMrfEmdH+  
template < typename T1, typename T2 > q=pRe-{  
  struct result_2 jJIP $  
  { N# }A9t  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; v,iZnANZ&P  
} ; 8?iI;(  
} ; @ eJ8wf]  
a,Pw2Gcid  
H$Kc~#=  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 JlYZ\  
@<P2di  
template < typename Func, typename aPicker > n~UI 47  
class binder_1 wH?)ZL  
  { + ,Krq 3P  
Func fn; l/={aF7+  
aPicker pk; D^4nT,&8  
public : Oa/zE H  
VgVDTWs7  
template < typename T > Qa,=  
  struct result_1 G%sq;XT61  
  { :^ywc O   
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; o MJ `_  
} ; eyK xnBz  
X.>=&~[  
template < typename T1, typename T2 > fJlNxdVr  
  struct result_2 n5=U.r  
  { p{5m5x  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; t8-P'3,Q$  
} ; xnMcxys~  
 !64Tx  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} 0Agse)  
<yipy[D  
template < typename T > nh4G;qdU  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const JwbZ`Z*w  
  { P7F"#R0QB  
  return fn(pk(t)); kBZ1)?   
} Q3WI @4  
template < typename T1, typename T2 > zjA]Tr  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ]qqgEZ1!Y  
  { rnZ$Qk-H  
  return fn(pk(t1, t2)); "`ftcJUd  
} lQ?jdi  
} ; qm$(_]R~`  
N`Q.u-'  
8</wQ6&|  
一目了然不是么? =dPokLXn  
最后实现bind Kkp dcc  
0Ncpi=6  
@e<( o UE  
template < typename Func, typename aPicker > V~/G,3:0y%  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) VaD+:b4  
  { _CHzwNU  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); AtJ{d^  
} u79- B-YW^  
f(pq`v^-n  
2个以上参数的bind可以同理实现。 _e@8E6#ce  
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。 fz^j3'!\  
$Wj= V  
十一. phoenix }T4|Kyu?  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: }PJsPIa3j  
l\W|a'i  
for_each(v.begin(), v.end(), RKP, w %  
( jae9!W i  
do_ /-p!|T}w  
[ mxqD'^n#  
  cout << _1 <<   " , " Mm$\j*f/  
] jM\{*!7b  
.while_( -- _1), d#v@NuO6 h  
cout << var( " \n " ) bq ED5;d'#  
) yIL=jzm`7  
); cuN]}=D  
tQ{/9bN?P  
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: ;+wB!/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 W#bYz{s.  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 ]"_c-=  
那么我们就照着这个思路来实现吧: }AS/^E  
~snj92K  
L"&T3i  
template < typename Cond, typename Actor > Z8 v8@Y  
class do_while cR3d& /_,U  
  { es*$/A  
Cond cd; Dylm=ZZa  
Actor act; F_*']:p  
public : W q<t+E[  
template < typename T > ,Iyc0  
  struct result_1 .j:,WF<"l5  
  { FPYk`D  
  typedef int result_type; tkctwjD  
} ; /Q3>w-h  
R->x_9y-R  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} |4mvB2r  
=#u4^%i)  
template < typename T > -i8KJzPL f  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const `0NU c)`  
  { /u$'=!<b;  
  do ==[(Mn,%d  
    { J|BElBY  
  act(t); Xd+H()nR  
  } vb=]00c  
  while (cd(t)); ~Y/A]N86,  
  return   0 ; D<J'\mo  
} 8lV:-"+5  
} ; t.ulG *  
M>i(p%  
tQ9%rb  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). R0=f`;  
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。 DDr\Kv)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。 VwI  
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。 .~o{i_JH  
下面就是产生这个functor的类: eaFkDl  
hTDGgSG^  
I:jIChT  
template < typename Actor > /f[Ek5/-0  
class do_while_actor 3wv@wqx  
  { ,7s>#b'  
Actor act; w<H Xe  
public : qO"QSSbZqQ  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} G^ GIHdo  
U(f@zGV  
template < typename Cond > i W6O9 ~  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; ?1ey$SSU]  
} ; X)!XR/?  
r^ Dm|^f#  
CC=I|/mBM  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 >\1twd{u]  
最后,是那个do_ E,m|E]WP  
1x_EAHZ>7  
U:*rlA@_.  
class do_while_invoker !kSemDC  
  { fJ/INL   
public : j9k:!|(2'  
template < typename Actor > 9Vm aB  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const 0HWSdf|w  
  { KF'fg R  
  return do_while_actor < Actor > (act); c$  /.Xp  
} ^dpM2$J  
} do_; w<B S  
'aEK{#en  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? TIJH} Ri  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 $}(Z]z}O;  
最后来说说怎么处理break和continue qR.FjQOvn  
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。 V<9L-7X 8  
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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