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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda nBHnkbKoy  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 L=q+|j1>  
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, t Z`z  
Q$:![}[(  
:>TEDy~O%  
U Z|HJ8_  
  class filler h$.:Uj8/  
  { :WSDf VX  
public : L0&RvI#  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} Y`o+XimX  
} ; O~59FuL  
ep=qf/vd<  
C4hx@abA  
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: J|X 6j&-  
TQ`Rk;0R  
A |3tI  
vfl5Mx4  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); -T&.kYqnb$  
jS+AGE?5e  
N nk@h  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 # eCjn  
nPs7c %  
e"'#\tSG  
BCe|is0  
二. 战前分析 K-f1{ 0  
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。 x5QaM.+=J  
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 F29v a  
?gPKcjgoH!  
5Q 'i2*j  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); j6  
  /* --------------------------------------------- */ MY/3] g<  
vector < int *> vp( 10 ); <JV"@H=  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); Hew d4k  
/* --------------------------------------------- */ NM0tp )h  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); p|Q*5TO  
/* --------------------------------------------- */ u ~3%bJ]  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); cZ(elZ0~  
  /* --------------------------------------------- */ GEEW?8  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); Fe.t/amS/  
/* --------------------------------------------- */ 8ZCoc5  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); QT9n,lX  
lip[n;Ir>  
quvanx V-L  
kKPi:G52F  
看了之后,我们可以思考一些问题: H*bs31i{  
1._1, _2是什么? {t Thy#  
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。 j S;J:$>^  
2._1 = 1是在做什么? iA0q_( \X  
既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。 Fbu5PWhlc  
Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。 C-8qj>  
y!5$/`AF  
Qfky_5R\  
三. 动工 $5v0m#[^  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: .<z!3O&L  
,ZQZ}`x(  
h'$QC )P  
1Nu1BLPm  
template < typename T > 4Q IE8f Y  
class assignment +4\U)Z/\  
  { O:{U^K:*  
T value; l~D N1z6`  
public : K_ lVISBQ  
assignment( const T & v) : value(v) {} A<\JQ  
template < typename T2 > ,+g&o^T  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } ~+<olss_  
} ; XX1Il;1G#  
hLDA]s  
lQfL3`X!  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 k<RZKwQc  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment OEPa|rb  
Sa"9^_.2#  
\uME+NF  
k'$!(*]\b  
  class holder R.LL#u};  
  { l88A=iLgv  
public : U$H @ jJ*  
template < typename T > 5/gDK+%4D(  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const ;f,c't@w  
  { _U{([M>;  
  return assignment < T > (t); )RYG%  
} tA$)cg+.  
} ; &TG5rUUg  
G pbC M~x  
^`SA'F ,  
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: s4%(>Q  
OG3/-K8R  
  static holder _1; +,50q N:%[  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 @<M*qK1h  
4f~["[*ea  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); "+?Cz !i   
而不用手动写一个函数对象。 j#0j)k2Q  
D;Gq)]O  
+>7$4`Nb2  
!:LJzROh  
四. 问题分析 1Uf*^WW4  
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。 k>E`s<3  
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。 0W`LVue  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 ;nmM7TZ;  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 $jd<v1"o  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 2X-l{n;>  
)'Wb&A'  
五. 问题1:一致性 h{ lDxOH*  
首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?| .bf<<+'o  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 7GZgu$'  
}.)s%4p8  
struct holder 69kJC/1+l  
  { `\<37E\N}  
  // NHw x:-RH  
  template < typename T > Q36)7=at  
T &   operator ()( const T & r) const 5j"1z1_&  
  { gQ~5M'#  
  return (T & )r; /?"8-0d  
} ql5x2n  
} ; ,J mbqOV?!  
?p[O%_Xf  
这样的话assignment也必须相应改动: R*1kR|*_)  
5 waw`F  
template < typename Left, typename Right > vMSW$Bx ;  
class assignment Oajv^H,Em  
  { L6 6-LMkH  
Left l; :^C'<SY2Gs  
Right r; ;52'}%5  
public : *i$ePVU  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} F5gObIJtuY  
template < typename T2 > # Oup^ o@  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } < /p 8r  
} ; }xn_6  
% U`xu.  
同时,holder的operator=也需要改动: 1 [z'G)v  
#~?kYCtC)  
template < typename T > ;n#%G^!H  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const yno('1B@  
  { sCH)gr@gJ^  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); KSs1CF'i  
} us)*2`?6t  
}dSFAKI2dM  
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。 ),@f6](  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 UWG+#,1J.\  
_JGs}aQ  
return l(rhs) = r; qFR dg V>8  
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。  ((DzUyK  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类:  5K56!*Y  
pe04#zQK  
template < typename Tp > |qjZ38;6  
class constant_t oJ;rc{n-  
  { _Sj}~ H  
  const Tp t; ysXx%k  
public :  ;\b@)E}  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} PjqeE,5  
template < typename T > Wr|G:(kw\!  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const eG] a zt  
  { ~I_owCVZ  
  return t; BD;H   
} H:oQ  
} ; o$_93<zc  
y8s=\`~PR  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 -wr(vE,  
下面就可以修改holder的operator=了 SN]LeXesS  
/8CY0Ey  
template < typename T > M'jXve(=yF  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const sk X]8  
  { ku.A|+Tn  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); WfVMdwz=  
} !L\'Mk/=A  
Rl@$xP  
同时也要修改assignment的operator() VuWib+fT  
F1u)i  
template < typename T2 > E/ O5e(h  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } jUY+3"?   
现在代码看起来就很一致了。 ju{%'D!d9  
!$kR ;Q"/  
六. 问题2:链式操作 h[U7!aM  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 O~'FR[J  
其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。 G(OFr2M  
事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。 vl5){@   
比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。 %8D?$v"#Z  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct %,?vyY  
L+R >%d s  
template < typename T > XS/n>C  
struct result_1 f-+.;`H)T  
  { d.\PS9l  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; =R9*;6?N  
} ; #]zhZW4  
nLd~2qBuv  
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: 5b fb!7-[i  
Kq7C0)23  
template < typename T > aL )Hv k:  
struct   ref U"x~Jb3]O  
  { j`9Nwa  
typedef T & reference; dpn3 (  
} ; ak2dn]]D  
template < typename T > wP`sXPSmIu  
struct   ref < T &> ]L(54q;W  
  { )*HjRTF6G  
typedef T & reference; ,>w}xWSYpG  
} ; b7v dk  
=c]a {|W?  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: 4?]ZV_BD  
Bm<^rhJ9  
template < typename T > UT;4U;a,m  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const 85C#ja1&  
  { Mi D  
  return l(t) = r(t); xN "wF-s4?  
} <?4cWp|i  
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。 ?%;B`2 nDR  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 >]?Jrs  
@#CF".fuN>  
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 MA"#rOcP  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: ITQ9(W Un  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 oVEAlBm^v  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 $owb3g(%4  
最后的布局是: N6BNzN}-P  
                Add Z fqQ {_  
              /   \ xv&S[=Dt  
            Divide   5 z.j4tc9F/5  
            /   \ ^\{J5  
          _1     3 d/4ubf+$k  
似乎一切都解决了?不。 kU(kU2u%9  
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。 |Z!@'YB  
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。 g~|y$T  
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: 9nO(xJ"e4  
6~3jn+K$1  
template < typename Right > mCK],TOA:  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const 3FuCW  
Right & rt) const 0QMaM  
  { ]'6'<S  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); <oZ(ng@X  
} _ flg Q  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 lh~<s2[R2  
XXX指的是原来的functor的类型,picker_maker<T>是一个类型变换的trait,如果T是一个常量,那么他会返回constant_t<T>,否则返回T本身。 IY0 3"  
因此如果该函数声明在assignment的内部,那么就实现了连等,如果声明在的dereference(解引用)的内部,就允许(*A = B)的行为发生。 |[DV\23{G  
最后,如何把这些函数塞到各个functor的声明里边呢?当然可以用宏,但是。。。大家都知道这样不好。 bu_/R~&3{  
除了宏之外还可以用的方式就是继承。我们可以写一个类叫做picker,该类实现了所有的如上的产生函数。然后让所有的functor继承自它。 J+0/ :00(  
且慢,也许立刻就有人跳出来说:这样的话那个XXX怎么写呢?这样不是会导致循环依赖么?这样不是会有downcast么? _~:j3=1&n  
正解,让picker做基类确实不是一个好主意。反过来,让picker继承functor却是一个不错的方法。下面是picker的声明: sl%#u9r=  
b24di  
template < class Action > U-1VnX9m  
class picker : public Action =#b4c>  
  { {dZ!I  
public : (;C$gnr.C  
picker( const Action & act) : Action(act) {} E`(5UF*>  
  // all the operator overloaded "2%y~jrDN  
} ; ~K_]N/ >  
|1lf(\T_  
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。 BB0g}6M  
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: WI0QLR'  
5"$e=y/  
template < typename Right > 6W]OpM  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const F9F" F  
  { F9v)R #u~  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); FLK"|*A  
} ?<Z)*CF)  
%Fs*#S  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > 8?A@/  
使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。 >).@Nb;e  
Av@& hD\  
template < typename T >   struct picker_maker Th.3j's  
  { =7FE/S  
typedef picker < constant_t < T >   > result; FK-}i|di  
} ; M\9at\$  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > <zfO1~^  
  { _'H2>V_  
typedef picker < T > result; RA#\x.  
} ; +[>y O _}  
UIO6|*ka  
下面总的结构就有了: X77A; US  
functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。 +dDJes!]  
picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。 N9`y,Cos0  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 JqL<$mSep  
至此链式操作完美实现。 "ugX /r$_  
}P05eI  
p Z0=  
七. 问题3 jB*9 !xrd,  
如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。 qJ#L)  
nrxjN(9V%+  
template < typename T1, typename T2 > c ,Qw;  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const rdORNlK&  
  { J& 1X  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); hdo+Qezu:  
} emGV]A%nss  
?y+\v'3v  
很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2: +J\L4ri k  
OI)&vQ5k  
template < typename T1, typename T2 > XMjI}SPG  
struct result_2 ##SLwrg  
  { `=_7I?  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; ~Da >{zHt  
} ; P58\+9d_  
dM);LT8@  
显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢? F2Nb5WT  
这个差事就留给了holder自己。 nEjo,   
    &. |;yt%v  
/ig^7+#  
template < int Order > 'DaNR`9  
class holder; O^QR;<t'  
template <> O[i2A (  
class holder < 1 > 4<=eK7;XR  
  { gJWlWVeq$  
public : YHwVj?6W  
template < typename T > (.jO:#eE%  
  struct result_1 z{ Zimr  
  { ;Xnk+  
  typedef T & result; `R4W4h'I  
} ; DzX6U[=  
template < typename T1, typename T2 > {,nd_3"Vq  
  struct result_2 :Su5  
  { ONg<  
  typedef T1 & result; Z7K!"I  
} ; +oxqS&$L  
template < typename T > 0C4*F  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const ];YglHH  
  { Rx_,J%0Fq  
  return (T & )r; %j 9vX$Hj  
} }RC. Q`b  
template < typename T1, typename T2 > OI;L9\MJc  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const RP ScP  
  { f"} 0j|Gg  
  return (T1 & )r1; juve9HaW  
} 93zlfLS0  
} ; iG;d0>Sp  
]ci|$@V  
template <> {<Xo,U7 y  
class holder < 2 > <+mO$0h"r  
  { )nbyV a  
public : >E 2WZHzd2  
template < typename T > Vt$ $ceu  
  struct result_1 !Cv<>_N).  
  { HeAc(_=C  
  typedef T & result; =:0IHyB#0  
} ; 6P/9Vh j'  
template < typename T1, typename T2 > $D2Ain1  
  struct result_2 O7L6Htya  
  { :u|UVp5  
  typedef T2 & result; ,M9hb<:m  
} ;  # 8-P  
template < typename T > w-q=.RSTn=  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const [))2u:tbS\  
  { M#22Zfxq   
  return (T & )r; _oyL*Cb  
} hGaYQgGq  
template < typename T1, typename T2 > iR4,$Nn>  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const p_kTLNZd9  
  { qkyX*_}  
  return (T2 & )r2; r0XGGLFuZl  
} ROI$;B(  
} ; l<+,(E=  
X#\P.$  
XQ?)  
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> >。 fe]T9EDA  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: LnACce ?b  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: O'?lW~CD.>  
@rDv (W  
return l(i, j) = r(i, j); ^c:eXoU  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) v(WL 3[y;  
,\">ovV33  
  return ( int & )i; tZ6v@W  
  return ( int & )j; }Q,C;!'"  
最后执行i = j; i OA3x 8J  
可见,参数被正确的选择了。 A UO0  
s!zr>N"  
-ZMl[;OM  
dIe 6:s  
Pp")hFx  
八. 中期总结 YJ;a{)e  
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: sRI=TE]s  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 JZ*?1S>  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 Hwi7oXP  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor sZ(Q4)r  
/:];2P6#X  
gj(l&F *@  
- &LZle&M  
r:b.>5CS)  
Lzb [%?  
九. 简化 Sv[_BP\^h  
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。 D_`)T;<Sp  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 N,'qMoNf  
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:  7qdl,z  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 'Rf#1ls#  
  +-*/&|^等 N=}Z#  
2. 返回引用。 Bk(XJAjY  
  =,各种复合赋值等 v?iH}7zb%Q  
3. 返回固定类型。 s#CEhb  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) oML K!]a  
4. 原样返回。 a[OLS+zf!P  
  operator, ]0nC;|]@Lx  
5. 返回解引用的类型。 iY`7\/H!L  
  operator*(单目) mCP +7q7  
6. 返回地址。 %.  }  
  operator&(单目) -cC(d$y  
7. 下表访问返回类型。 Y@xeyMzE  
  operator[] e(5Px!B  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 Ptxc9~k  
  operator<<和operator>> ]$%4;o4O  
<\Dl#DH  
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。 {ca^yHgGy  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: -"b3q  
|0Ug~jKU  
template < typename Left > X_yU"U  
struct value_return <cd%n-  
  { \^Q)`Lqp:g  
template < typename T > @g` ,'r  
  struct result_1 3^Q U4  
  { [WSIC *|;  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; G~j<I/)"  
} ; {dH<Un(4Z  
Ya {1/AaM  
template < typename T1, typename T2 > Ol^EQLO  
  struct result_2 n]g,)m  
  { / 1@m#ZxA:  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; c7N9X 3A  
} ; 4B,A+{3yL  
} ; > %*X2'^  
f@X*Tlx^|  
_Pm}]Y:_  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait (M?Q9\X  
m eWq9:z  
下面我们来剥离functor中的operator() a#j^gu$m  
首先operator里面的代码全是下面的形式: #.xTAvD  
fN>|X\-  
return l(t) op r(t) U6 R4UK  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) S}I=i>QB  
return op l(t) .DsYR/  
return op l(t1, t2) Z*B(L@H  
return l(t) op t9l7 % +y  
return l(t1, t2) op kV<)>Gs  
return l(t)[r(t)] %P6!vx:&^b  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] q{(&:~M  
>C66X?0cd  
很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式: bME3" e{O  
单目: return f(l(t), r(t)); e4LNnJU\|  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); SHh(ujz,  
双目: return f(l(t)); q,Q|Uvpk  
return f(l(t1, t2)); N$b;8F  
下面就是f的实现,以operator/为例 ,6L>f.V^(U  
S!cXc/H-R  
struct meta_divide pP& M]'  
  { TD9`S SpP  
template < typename T1, typename T2 > P ie!Su`  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) <ZdNPcT<s  
  { A4x3TW?  
  return t1 / t2; oPBjsQ  
} >c eU!=>  
} ; iHB)wC`u  
/L^dHI]Q  
这个工作可以让宏来做: _Y=yR2O  
xb\:H@92  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ YJ$ =`lIM  
template < typename T1, typename T2 > \ b<7f:drVC  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; }lVUa{ubf  
以后可以直接用 .|-y+9IP  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) vS#]RW&j  
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 eo[^ij  
(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。。。) ?CDq^)T[  
8E{>czF"  
@d|9(,Q  
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 t1S~~FLE  
r MlNp?{_  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > yW 3h_08  
class unary_op : public Rettype `314.a6S  
  { 79_MP  
    Left l; ).xWjVC  
public : 0 M?}S~p]  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} W!*vO>^1W  
)3  
template < typename T > T~>:8i  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const v]~[~\|a  
      { QTH yH   
      return FuncType::execute(l(t)); h>?OWI  
    } dQ]j r.  
RU=%yk-gM  
    template < typename T1, typename T2 > 0P42C{>'w  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const [@;Z xs  
      { 0ZN/-2c A#  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); FmPF7  
    } ]Ea-?IhD  
} ; z~qQ@u|  
"2J;~  
=[kv@ p  
同样还可以申明一个binary_op *O~D lf  
@Klj!2cv$  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > & BkNkb0  
class binary_op : public Rettype J']W7!p  
  { novZ<?7 5;  
    Left l; @p;4g_F  
Right r; Tb^9J7]  
public : y06 2/$*$  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} j*"s~8u4  
@)B_e*6>'  
template < typename T > c1i7Rc{q  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const H\T h4teE  
      { myXV~6R 3  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); Rjf |  
    } \MU4"sXw  
@cON"(  
    template < typename T1, typename T2 > MEu-lM7v  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const zv41Yv!x}  
      { @azS)4L  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); Nn$$yUkMX  
    } deNU[  
} ; ^P[*yf  
B?jF1F!9  
\ys3&<;b  
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 W6pS.}  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 MIgIt"M jz  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) *jYwcW"R{z  
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。 bnlL-]]9z  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! o}T]f(>}  
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。。。 0t) IW D  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 7cC$)  
这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan) V1ug.Jv^  
下面是修改过的unary_op 7 ir T6O<.  
]C!u~A\jq  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > v#~,)-D&  
class unary_op _?{2{^v  
  { \R~Lf+q  
Left l; M?,;TJ7Gd  
  IflpM]  
public : xe5>)\18-  
?B-aj  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} (k[<>$hL*  
cJt#8P  
template < typename T > U9JqZ!  
  struct result_1 pRC#DHcHh  
  { ar6Z?v$  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; lU\|F5O@#  
} ; V@$B>HeK  
b&LhydaJ  
template < typename T1, typename T2 > 1Ao"DxZHy7  
  struct result_2 }>grGr%oR  
  { 46mu,v  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; giI9-C  
} ; o}[wu:>yk  
;N)qNiJY  
template < typename T1, typename T2 > }b1P!xb!A  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const sUg7  
  { [x@iqFO9  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); j3$KYf`T}  
} k(T/yd rw  
5^%FEZ&Sp  
template < typename T > #KiRH* giU  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ,\Cy'TSz  
  { V;>p@uE,P  
  return OpClass::execute(lt(t)); oqG 0 @@  
} xNT[((  
UA{A G;  
} ; +|^rz#X  
/H}83 C  
w@hm>6j  
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 qg+ 8i9Y!  
好啦,现在才真正完美了。 [^aow-4z  
现在在picker里面就可以这么添加了: KpSHf9!&[  
%h3CQk  
template < typename Right > !)ee{CwNc  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const Zsaz#z|xW  
  { + -U7ogs  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); uQrD}%GI  
}  E{h   
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。 mlX^5h'  
{G_ZEo#x8,  
gR%fv  
{5:y,=Y  
l,L#y 4#  
十. bind 7n {uxE#U)  
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。 5_{C \S`T  
先来分析一下一段例子 k/cQJz  
*uNa( yd  
LC/6'4}_  
int foo( int x, int y) { return x - y;} h8Kri}z;M  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 }~yhkt5K  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 B_nim[72  
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。 B xq(+^T  
我们来写个简单的。 mZ'`XAS~;  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: y?;&(Tcbt8  
对于函数对象类的版本: !Mceg  
F:1w%#6av  
template < typename Func > 89@gYA"Su  
struct functor_trait `q".P]wtKN  
  { &+Xj%x.]  
typedef typename Func::result_type result_type; *#w+*ywVZH  
} ; Z-.`JkKd8  
对于无参数函数的版本: &V:iy  
RdRF~~R%  
template < typename Ret > k9xfv@v}  
struct functor_trait < Ret ( * )() > ?V3e;n  
  { 'WUd7  
typedef Ret result_type; a^>0XXr}Y  
} ; +"'cSAK  
对于单参数函数的版本: Nyip]VwMJ  
ssUWr=mD  
template < typename Ret, typename V1 > fczId"   
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > +:+q,0~*]  
  { $i;%n1VBg  
typedef Ret result_type; Tq,Kel  
} ; IC"bg<L,*  
对于双参数函数的版本: 8m\* ~IX=  
wsYvbI!  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > [W;iR_7T5  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > | U )  
  { FCgr  
typedef Ret result_type; p"\Z@c  
} ; %F_)!M;x  
等等。。。 @ (<C{  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy Zn0e#n  
Q'>pOtJG*J  
template < typename Func > E<]O,z;F  
struct func_return h fZY5+Z<  
  { ""q76cx  
template < typename T > H0r@dn  
  struct result_1 K[r<-6TS  
  { w+($= n~  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; B|XrjI?  
} ; $P rji  
dxfF.\BFDn  
template < typename T1, typename T2 > W<| M0S{  
  struct result_2 ?gD^K,A Hd  
  { "sh*,K5x|  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; 0P i+ (X  
} ; "%]<Co<S  
} ; a4aM.o  
$r+ _Y/  
tZ\e:AAi  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 GYH{_Fq  
%x{jmZ$}  
template < typename Func, typename aPicker > ETZE.a  
class binder_1 x9\z^GU%H  
  { s R/z)U_  
Func fn; iF,%^95=  
aPicker pk; Ql>bsr}  
public : JX!z,X?r4  
'aV])(Wm>  
template < typename T > vo (riHH  
  struct result_1 "xWrYq'"  
  { O1+OE!w  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; dbga >j  
} ; {:;6 *W  
da ' 1 H  
template < typename T1, typename T2 > Dxvizd>VU  
  struct result_2 ~aBf.  
  { ) KvGJo)("  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; A_8Xhem${  
} ; kF]sy8u]  
VEsIhjQ  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} ]C'^&:&<  
R1 C}S  
template < typename T > mP*Ct6628n  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const <>v=jH|L  
  { 1R.|j_HYy  
  return fn(pk(t)); l4bL N  
} *q&^tn b  
template < typename T1, typename T2 > jhR`%aH4  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const *3iEO>  
  { z{H=;"+rh  
  return fn(pk(t1, t2)); N?EeT}m_  
} N T>[ 2<  
} ; ?ESsma6  
fK|P144   
0fJz[;dV>n  
一目了然不是么? z[Ah9tM%  
最后实现bind ;e)`C v  
nV:RL|p2jw  
W" Tj.oCUG  
template < typename Func, typename aPicker > ?zuKVi? I  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) + mPVI  
  { CzDV^Iv;Q{  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); =odKi"-6  
} 7#&e0fw/I  
<KX fh  
2个以上参数的bind可以同理实现。 w8D6j%C  
另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。 S3UJ)@ E  
Q7#t#XM  
十一. phoenix 3a?|}zr4  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: \`0s %F:V}  
)g?ox{Hol  
for_each(v.begin(), v.end(), B[IWgvB(e  
( k4PXH  
do_ _WR/]1R  
[ <0!<T+JQ  
  cout << _1 <<   " , " ~ o=kW2Y  
] -TMg9M4  
.while_( -- _1), ,8.$!Zia  
cout << var( " \n " ) V x{   
) 7|xu)zYB  
); =9h!K:,k  
)Ma/] eZ^I  
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: ce [ Maw  
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 D*>#]0X  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 z=TO G P(  
那么我们就照着这个思路来实现吧: $ V !25jQ  
 {FX]1:  
} eF r,bJ  
template < typename Cond, typename Actor > Ih N^*P:Fo  
class do_while R.?PD$;_M  
  { *07?U")  
Cond cd; ,^7] F"5  
Actor act; cm0$v8  
public : AhkDLm+  
template < typename T > "Zy:q'`o  
  struct result_1 ~0h@p4  
  {  Xr:s-L  
  typedef int result_type; qRR%aJ/  
} ; (I`lv=R"j  
q65]bs4M  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} JVGTmS[3  
Dlpmm2  
template < typename T > =XtQ\$Pax  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const FQ> kTm`d  
  { Z- t&AH  
  do 9Z }<H/q  
    { SdN&%(ZE  
  act(t); vvG"rU  
  } cU-A1W  
  while (cd(t)); MsBm0r`a  
  return   0 ; jABFdNjri  
} >28l9U  
} ; hs5>Gx  
R(*t 1R\  
TtF+~K  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). ?68~g<d,  
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。 [V>s]c<4`o  
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。 _n/73Oh  
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。 pF7N = mO  
下面就是产生这个functor的类: OrYN-A4{  
s7HKgj  
vcsSi%M\U  
template < typename Actor > hv?T}E  
class do_while_actor [& Z- *a  
  { tGgDS)  
Actor act; j"'a5;Sy  
public : o2=):2x r{  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} gL-kI *Ra  
<i4]qO(0u  
template < typename Cond > wV iTMlq  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; x.Egl4b3  
} ; [^?i<z{0C  
4I$Y"|_e  
P3]K'*Dyd  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 4# PxJG6m  
最后,是那个do_ $,J}w%A  
FwlD P  
4sntSlz)~k  
class do_while_invoker oe.Jm#?2.  
  { mI!iSVqr  
public : V8):!  
template < typename Actor > w|]Tt="   
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const }<X*:%#b  
  { 1/m$#sz  
  return do_while_actor < Actor > (act); ;y. ;U#O  
} dqJ 8lU?  
} do_; fkp(M  
wn?oHz*  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? [uHU[ sG  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 (3mL!1\  
最后来说说怎么处理break和continue |'1.a jxw  
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。 @2L^?*n=  
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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