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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda YwHnDVV+  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 "f5u2=7 }  
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, ^VoQGP/cl  
>;0z-;k6  
4[rD|  
1 5rE|m^  
  class filler .KK"KO5k  
  { :t9(T?2  
public : *>Om3[D  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} 7|"11^q  
} ; G}] ZZ  
6n;ewl}  
a08B8  
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: S.M< (  
!tX14O~B-  
U3A>#EV  
Awe\KJ^`  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); ~hP[[?  
y\)bxmC  
$F\&?B1.  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 b]CJf8'u  
(?q]E$ @  
vT3LhN+1  
&[JI L=m5  
二. 战前分析 `M"b L|[R  
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。 `4l>%S8y:  
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 }{E//o:Ta  
pmHd1 Wub  
p|Z"< I7p(  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); !A!zG)Ue<  
  /* --------------------------------------------- */ v  mw7H  
vector < int *> vp( 10 ); EL~s90C  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); @yobT,DXi  
/* --------------------------------------------- */ h-!(O^M  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); [o|]>(tk  
/* --------------------------------------------- */ 1&wZJP=  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); Zad+)~@!tq  
  /* --------------------------------------------- */ 6^|bKoN/ f  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); Rp.@  
/* --------------------------------------------- */ |%zhwDQ.  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); lywcT! <  
<*4=sX@  
nb?bx{M  
VO++(G)  
看了之后,我们可以思考一些问题: F~RUb&*/<  
1._1, _2是什么? MQR2UK (  
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。 u'?t'I  
2._1 = 1是在做什么? mb\vHu*53  
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。 a$;+-Y  
Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。 qxd{c8  
Km\M /j|  
[iL2c=_  
三. 动工 MQ,$'Y5~H  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: hRc\&+#/  
!K`;fp!  
i.K}(bo;b  
HjnHl-  
template < typename T > zU1rjhv+  
class assignment f_;3|i  
  { nC>#@*+jK  
T value; V @d:n  
public : EcwH O  
assignment( const T & v) : value(v) {} E*RP8  
template < typename T2 > `{tykYwCLc  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } vuw1ycy)  
} ; Z/Mp=273  
S0p]:r ";x  
Ep0Aogp29  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 2hU4g e?6  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment QRt(?96  
3OM\R%M  
~ RTjcE  
cH2 nG:H  
  class holder vLpE|QZs  
  { fI}-?@  
public : M~ *E!  
template < typename T > vz@QGgQ9~2  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const Zsf<)Vx  
  { Uv%"45&7  
  return assignment < T > (t); pRt )B`#  
} gvwR16N  
} ; @^;\(If2  
uOougSBV,  
YZ*Si3L   
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: 1X#`NUJ?2  
q8[Nr3.  
  static holder _1; xES+m/?KlZ  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 6EPC$*Xp!  
/md`tqI>i<  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); -,XS2[  
而不用手动写一个函数对象。 L6Ynid.k  
pCpj#+|_)  
aIqNNR  
Ww8C![ ,  
四. 问题分析 b<:s{f"t,  
虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。 @ ?e;Jp9  
1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。 !$_mWz  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 o8Bo%OjE  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 #!, xjd  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 ,pAMQ5  
XP{ nf9&  
五. 问题1:一致性 ;gW~+hW^  
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?| {P = {)  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 dB_\,%vAd  
]FFU,me2  
struct holder %lV>Nc|iz=  
  { .h7b 4J  
  // BE3~f6 `  
  template < typename T > CTPn'P=\C  
T &   operator ()( const T & r) const c/g(=F__[  
  { y`(z_5ClT  
  return (T & )r; B]]M?pS  
} mZq*o<kTA  
} ; 0udE\/4!^  
kdW i!Hp  
这样的话assignment也必须相应改动: d628@~ Ekn  
FWD9!M K  
template < typename Left, typename Right > ^2=Jv.2{|  
class assignment WP}__1!%u  
  { ?]P&3UU>0z  
Left l; {/ty{  
Right r; 71)HxC[6vA  
public : _$fxoD9  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} E6@+w.VVO  
template < typename T2 > A\SbuRty  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } "%}PVO!  
} ; I7[+:?2  
ly^F?.e-  
同时,holder的operator=也需要改动: yGN<.IP75  
"CZ`hx1|^  
template < typename T > `ZNjA},.  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const pwu5Fxn)  
  { g5T~%t5lo  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); lGcHfW)Y  
} 67n1s  
x#ouR+<  
好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。 Ebq5P$  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 ]-ZD;kOr  
.Qi`5C:U  
return l(rhs) = r; g`1*p|  
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。 `NGCUGQ_7  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: L8ZCGW\Rr  
.#+rH}=Z  
template < typename Tp > 3w^q0/ GD  
class constant_t i\`[0dfY  
  { O %)+ w  
  const Tp t; F*]AjD-  
public : !(o)*S  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} >\>HRyt%  
template < typename T > yV`!Fq 1k  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const DU[UGJg  
  { D|+H!f{k  
  return t; pf2$%lE  
} 8, WQ}cC  
} ; }Y-f+qX*  
c[j3_fn1]  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 WOg_Pn9HI  
下面就可以修改holder的operator=了 6X'RCJu%  
^ 0TJys%  
template < typename T > ]cA){^.Jz  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const 6aj)Fe'2  
  { #G]s.by('  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); O:u^jcXA  
} <89 js87  
\x|(`;{  
同时也要修改assignment的operator() {yfG_J  
kvo741RO6  
template < typename T2 > kmP0gT{Sj  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } 0TVO'$Gvi  
现在代码看起来就很一致了。 H9 't;Do  
l+T\DZ  
六. 问题2:链式操作 ff{ESFtD  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 `T~M:\^D  
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。 6}<PBl%qe  
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。 ['sIR+c%'O  
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。 t(ZiQ<A  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct 1`h`-dqr#  
OCR x|  
template < typename T > S"}FsS;k<?  
struct result_1 vK$T$SL  
  { JBg",2w |C  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; %3kqBH!d  
} ; fTH?t_e  
Ozn7C?\*  
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: N"2@y aN  
8LkC/  
template < typename T > .11iulQ  
struct   ref m_St"`6 .  
  { < 27e7H*6  
typedef T & reference; 7dW9i7Aj  
} ; ) d\Se9!  
template < typename T > E8?Q>%_  
struct   ref < T &> 0gt/JI($  
  { H:0-.a^ZS  
typedef T & reference; 8LiRZ"  
} ; 43 |zjE  
Oj<2_u  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: Ujw ^j  
\DfvNeF  
template < typename T > Gz6FwU8L  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const ){gOb  
  { (hmasy6hM  
  return l(t) = r(t); &5zUk++  
} gA.G:1v  
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。 }F@`A?k  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 <H#D/?n5  
'g ,Oi1|~  
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 JfC.U,7Nc  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: ,ZH)[P)5P  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 ]YwIuz6]  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 Y`c\{&M6  
最后的布局是: =0m[  
                Add o_={xrmIA  
              /   \ qWr`cO~hc  
            Divide   5 dqG+hh^  
            /   \ gS"@P:wYzs  
          _1     3 {;z3$/JB  
似乎一切都解决了?不。 )V9$ P)  
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。 5*4P_q(AxD  
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。 TmO\!`  
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: T0aK1Lh  
'kYV}rq;l  
template < typename Right > Wp >W?'`  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const @^`f~0#:  
Right & rt) const J7mT&U&Ru  
  { 2t[inzn=E  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); WL$WWA08_  
} 6 rmK_Y  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 d eTUfbd'  
XXX指的是原来的functor的类型,picker_maker<T>是一个类型变换的trait,如果T是一个常量,那么他会返回constant_t<T>,否则返回T本身。 qjTz]'^BpM  
因此如果该函数声明在assignment的内部,那么就实现了连等,如果声明在的dereference(解引用)的内部,就允许(*A = B)的行为发生。 s$`evX7D  
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。 5#:tL&q  
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。 ( 6r9y3'  
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? ^=W%G^jJy  
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: SD TX0v  
$\0j:<o  
template < class Action > :X@;XEol~  
class picker : public Action "I_3!Yu  
  { '!En,*'IS  
public : "jAV7lP  
picker( const Action & act) : Action(act) {} S _#UEf  
  // all the operator overloaded lt(,/  
} ; (|bht0  
zW+Y{^hf  
Picker<T>继承自T,唯一的作用就是给T添加上了各种操作符的重载函数。 J$'T2@H#  
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: AKL~F|t  
3,iL#_+t  
template < typename Right > x\t>|DB  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const 'OJXllGi  
  { b6g,mzqu  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); 6 *Q5.g  
} tF`>.=  
tT'd]  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > `&0?e-  
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。 Wx:_F;  
Gb~q:&IUr  
template < typename T >   struct picker_maker ZwG+rTW  
  { |a'Q^aT  
typedef picker < constant_t < T >   > result; J'2R-CI,  
} ; ZZlR:D  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > [i&z_e)  
  { 9E (>mN  
typedef picker < T > result; cL=P((<K?  
} ; RV&2y=eb  
G#l zB`i  
下面总的结构就有了: J"[OH,/_  
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。 Jbs:}]2  
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。 =XoNk1  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 Kji}2j'a  
至此链式操作完美实现。 zJ &qR  
+R*4`F:QJQ  
j*+r`CX  
七. 问题3 r$0=b -  
如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。 ?k"KZxpT  
Up/1c:<J  
template < typename T1, typename T2 > uw]e$,x?  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const PQf FpmG  
  { L@G)K  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); SHwl^qVk[  
} q2,@>#  
+ES.O]?>  
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: 9|'bPOKe  
VgoQz]z  
template < typename T1, typename T2 > E$Ge# M@dM  
struct result_2 Y*"%;e$tg  
  { SuuWrt}5  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; "~FXmKcX  
} ; cYGZZC8|K  
+>I4@1qC-|  
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? rJNf&x%6  
这个差事就留给了holder自己。 GWP"i77y0s  
    kZn!]TseN  
s]B^Sz=  
template < int Order > O<%U*:B  
class holder; 0<>iMrD  
template <> gXf_~zxS  
class holder < 1 > gR?3)m  
  { JWxPH5L  
public : 8YYY *>  
template < typename T > KY_qK)H  
  struct result_1 .h*&$c/l  
  { ` D4J9;|;]  
  typedef T & result; SX F F  
} ; <v{jJ7w  
template < typename T1, typename T2 > ,lN!XP{M6w  
  struct result_2 O|gb{  
  { :I&iDS>u1  
  typedef T1 & result; /CZOO)n  
} ; Pu*st=KGB  
template < typename T > h[B Ft{x  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const huN(Q{fj  
  { S>H W`   
  return (T & )r; {= z%( '^  
} s )To#  
template < typename T1, typename T2 > 1pz6e8p:m  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const fc!%W#-  
  { B8IfE`  
  return (T1 & )r1; FyY;F;4P  
} |d:URuG~:I  
} ; +rql7D0st  
B:^U~sR  
template <> q].C>R*ux8  
class holder < 2 > P- vA.7  
  { 1L$u8P^<  
public : }f({03$  
template < typename T > Gn_v}31d%  
  struct result_1 -''vxt?7H&  
  { &0ULj6jj  
  typedef T & result; !p9BH6$`  
} ; s"Kp+tTWj  
template < typename T1, typename T2 > 7IIM8/BI  
  struct result_2 :F<a~_k  
  { {'vvE3iZ  
  typedef T2 & result; xt`znNN  
} ; Ezml LFp.  
template < typename T > Ni0lj:  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const b UWtlg  
  { p=r{ODw#3  
  return (T & )r; 5-&P4  
} | _S9U|  
template < typename T1, typename T2 > b,K1EEJ  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const >>!+Ri\@  
  { O&X-)g=  
  return (T2 & )r2; _VMJq9.  
} ! q1Ql18n  
} ; {+`ep\.$&  
XRNL;X%}7  
N;D+]_;0|  
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> >。 "#JoB X@yE  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: wr#+q1 v  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: :x;D- kZ  
:Mt/6}  
return l(i, j) = r(i, j); p]aIMF_  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) {@3=vBl%O+  
_c #P  
  return ( int & )i; &E9%8Q)r(  
  return ( int & )j; l_kH^ET  
最后执行i = j; +oiPj3  
可见,参数被正确的选择了。 X0C\87xfG  
JHMj4Zkp  
LBM:>d5  
dY O87n  
ry U0x  
八. 中期总结 %? iE3j!q  
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: k5PzY!N  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 Dk7"#q@kx  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 E3KP jK  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor |0 Zj/1<$  
xr?r3Y~^e  
R'80{  
JUXK}0d%eN  
o= 8yp2vG  
',CcLN  
九. 简化 AM}OL Hj  
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。 rFmE6{4:p  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 ph|3M<q6  
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: ) .]Z}g&  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 4mPg; n  
  +-*/&|^等 0\i&v  
2. 返回引用。 q|6lw 74`  
  =,各种复合赋值等 \ oL+O|  
3. 返回固定类型。 .II'W3Fr  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) 0u0Hl%nl  
4. 原样返回。 2s(K4~ee  
  operator, J}.p6E~j  
5. 返回解引用的类型。 #:{u1sq;  
  operator*(单目) aH >.o 1;  
6. 返回地址。 55[K[K  
  operator&(单目) vR`KRI`{  
7. 下表访问返回类型。 'uPqe.#?  
  operator[] _mO\Nw0  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 *qR tk  
  operator<<和operator>> mqE&phF,  
f j"S|]e  
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。 V8N<%/ A=  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: ] #J ]f  
?Dfgyz  
template < typename Left > *X)OdU  
struct value_return B)c.`cfr*\  
  { #6YNgJNk  
template < typename T > a-kU?&* y  
  struct result_1 M$?~C~b!*  
  { 2h/` RefHJ  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; Db3tI#  
} ; ~o8$/%Oeb/  
7aU*7!U  
template < typename T1, typename T2 > ]w')~yk  
  struct result_2 _=cMa's  
  { FB</~ g  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; "OWq]q#  
} ; 1f~D Uku=  
} ; 2R1W[,Ga!  
+-{H T+W  
K3@UoR  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait 7sFjO/a*  
uS&bfx2  
下面我们来剥离functor中的operator() /Db~-$K  
首先operator里面的代码全是下面的形式: c5]1aFKz  
PVvG  
return l(t) op r(t) &-{4JSII  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) <ZnAPh  
return op l(t) t<`BaU  
return op l(t1, t2) OgzPX^q/=  
return l(t) op DG& kY+  
return l(t1, t2) op MqNp*n2  
return l(t)[r(t)] i .'f<z$<  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] XBDlQe|>  
O c" 2|X  
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: ;1o"Oij  
单目: return f(l(t), r(t)); E>7[ti_p5  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); C f<,\Aav  
双目: return f(l(t)); T{ojla(  
return f(l(t1, t2)); ]6(NeS+  
下面就是f的实现,以operator/为例 A\?O5#m:$  
;,F}!R  
struct meta_divide ho0T$hB  
  { )v'DQAL  
template < typename T1, typename T2 > #kxg|G[Ol  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) u'iOa  
  { /njN*rhx&Z  
  return t1 / t2; \75%[;.  
} Q#vur o  
} ; gjwp' GN  
u9?85  
这个工作可以让宏来做: qUVV374N  
p;C`n)7P7  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ x2 tx{Z  
template < typename T1, typename T2 > \ Ye,E7A*L  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; q3 9 RD  
以后可以直接用 J%%nv5y  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) z5Po,@W  
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 #2n>J'}  
(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。。。) *}LYMrP  
UW40Y3W0  
p>!`JU`{?  
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 Wb^YqqE  
wG -X833\(  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > obY5taOw  
class unary_op : public Rettype (?$}Vp  
  { )5p0fw  
    Left l; (L q^C=  
public : /}(w{6C  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} X}_kLfP/9  
e6,/ i  
template < typename T > ,US]  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const @ VVBl I  
      { ix6j=5{  
      return FuncType::execute(l(t)); bT0CQ_g21  
    } \_0nH`  
: 3*(kb1)&  
    template < typename T1, typename T2 > s [@II]  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const L%I@HB9-Q0  
      { O cd ^{u  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); ub7|'+5  
    } e=Kf<ZQt  
} ; m)g:@^$  
a%V6RyT4qW  
%^kBcId  
同样还可以申明一个binary_op IL*C/y  
K-Y;[+#g1o  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > X\V1c$13CK  
class binary_op : public Rettype ]u G9WT6l  
  { "NMX>a,(  
    Left l; Gdb6 U{  
Right r; +VCG/J  
public : v[A)r]"j"M  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} NirG99kyo  
T2Ms/1FH/@  
template < typename T > luY#l!mx3  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const j.= VZ  
      { W; P8=q  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); $oDc  
    } MZZEqsD5[  
4"at~K` Q  
    template < typename T1, typename T2 > : M=0o<  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const @FO= 0_;y  
      { )O;6S$z9Y  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2));  vtk0 j  
    } /m"O.17N  
} ; `bY>f_5+  
Utd`T+AF*  
r01Z 0>  
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 !Z]#1"A8  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 lkl+o&D9  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) td@I ;d2  
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。 3k3-Ts  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! /Ps/m!  
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。。。 }Vjg>"  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 @{n"/6t  
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) @komb IK  
下面是修改过的unary_op __LR!F]=i  
0wQ'~8  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > +&bJhX  
class unary_op m~c6b{F3Z-  
  { VC~1QPC9  
Left l; }w&W\g+E$  
  r}T(?KGx  
public : '1P~"P3  
>h)D~U(H  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} 2PZ#w(An&  
 %JoHc?  
template < typename T > O2N7qV3 U,  
  struct result_1 (`'(`x#  
  { FWC\(f  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; Mj!\EUn  
} ; %'o'Kh''=  
Y2$wL9">  
template < typename T1, typename T2 > Q 8| C>$n  
  struct result_2 9 696EQ,I  
  { fj"1TtPq#  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; V) xwlvX  
} ; U-+o6XX  
'wyS9^F  
template < typename T1, typename T2 > l;7T.2J'Z  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const qL2!\zt>g  
  { <Fo~|Nh|  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); 7up~8e$_  
} T:/mk`>  
H^sImIEUT  
template < typename T > BcXPgM!Xqz  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const qzk!'J3*r<  
  { "~2SHM@q  
  return OpClass::execute(lt(t)); wHuz~y6  
} `@3{}  
BFnp[93N  
} ; -sqd?L.p  
\RT3#X+  
_|jEuif  
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 ZX0#I W  
好啦,现在才真正完美了。 0q6xXNAX  
现在在picker里面就可以这么添加了: SL[EOz#  
n?(sn  
template < typename Right > {Qba`lOkq  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const z&wJ"[nOC  
  { &TT vX% T  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); He9Er  
} #=uV, dw  
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。 mswAao<y&x  
7?@ -|{  
QtHK`f>4#n  
[zJ|61^  
tqD=)0Uzs  
十. bind lJvfgP-j  
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。 ^#gJf*'UE  
先来分析一下一段例子 B%n|%g6K|h  
B=}s7$^  
ZyX+V?4  
int foo( int x, int y) { return x - y;} N(J'h$E  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 6w `.'5  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 ]!>tP,<`'  
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。 H-iCaXT  
我们来写个简单的。 {zIcEN$ ~  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: NG5k9pJ  
对于函数对象类的版本: s|vx2-Cu]  
tP1znJh>y  
template < typename Func > }IRD!  
struct functor_trait .QW@rV:T  
  { 7}L.(Jp9  
typedef typename Func::result_type result_type; * ,L e--t  
} ; PR3i}y>  
对于无参数函数的版本: 6o.Dgt/f  
O03N$ Jq A  
template < typename Ret > Nt,:`o |  
struct functor_trait < Ret ( * )() > IOddu2.(  
  { 0" F\ V  
typedef Ret result_type; %bp'`B=  
} ; ^U9b)KA  
对于单参数函数的版本: HDi_|{2^  
"cwvx8un  
template < typename Ret, typename V1 > Y41b8.|P+  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > $9@3dM*E?Z  
  { PDpuHHB  
typedef Ret result_type; GYrUB59  
} ; 4(? Z1S  
对于双参数函数的版本: cTja<*W^xv  
KFBBqP  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > *X!+wK-+  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > Gvl,M\c9-  
  { Mw`S.M. B  
typedef Ret result_type; t>vr3)W  
} ; G0u H6x?  
等等。。。 *|OUd7P:hU  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy m KJO?7tj  
QL\3|'a  
template < typename Func > ^|%N _ s  
struct func_return XMF#l]P  
  { CG ,H  
template < typename T > =j%ORD[  
  struct result_1 aJ J)ZP2+  
  { T"e"?JSRJ  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; )TcD-Jr  
} ; ^7Ebg5<  
 c`}YL4  
template < typename T1, typename T2 > J ql$ g  
  struct result_2 4}t$Lf_  
  { q}]z8 L  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; ]P2Wa   
} ; Wb5n> *  
} ; N97WI+`  
!jg< S>S5  
f3*SIKi  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 8CUl |I ~  
MSb0J`  
template < typename Func, typename aPicker > je74As[  
class binder_1 F6ZL{2$k@  
  { I K,aA;d  
Func fn; /tJ%gF  
aPicker pk; m0*_  
public : 3 jghV?I{T  
&<Fw  
template < typename T > Ny$N5/b!!  
  struct result_1 bwK1XlfD.s  
  { V8 G.KA "  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; ~3$:C#"Dl  
} ; be]Zx`)k  
gWl49'S>+  
template < typename T1, typename T2 > 82YZN5S3]3  
  struct result_2 8"ulAx74>  
  { ynn>d  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; POQ4&ChA  
} ; qhmA)AWG>  
${tBu#$-d  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} 'DUY f5nF  
+hIMfhF  
template < typename T > hdpA& OteR  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const Y+C6+I<3  
  { ]x@36Ok)A  
  return fn(pk(t)); rW2l+:@c  
} -e.ygiK.`S  
template < typename T1, typename T2 > BAy)P1  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const >L^ 2Z*  
  { -l <[CI  
  return fn(pk(t1, t2)); FXbalQ?^  
} QaLVIsnfN  
} ; DuRC1@e  
+L pMNnl6  
9-.`~v  
一目了然不是么? 5r^u7k  
最后实现bind 2SYV2  
Cp]q>lM"  
G C@U['  
template < typename Func, typename aPicker > fRt&-z('  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) qbo W<W<H1  
  { O*1la/~m  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); fn.}LeeS>  
} t7/a5x  
~t^'4"K*  
2个以上参数的bind可以同理实现。 y<)q;fI7  
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。 )C>M74Bt  
cC$E"m  
十一. phoenix `3vt.b  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: b@[\+P] "  
9]|G-cyt  
for_each(v.begin(), v.end(), Tl*FK?)MC^  
( ;CA7\&L>  
do_ nn/_>%Y  
[ <a=k"'0  
  cout << _1 <<   " , " ig?Tj4kD  
] \)BDl  
.while_( -- _1), /pz(s+4=  
cout << var( " \n " ) yV5AVM o  
) L)_L#]Yy  
); sX]ru^F3  
C6c]M@6  
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: EYU3Pl%  
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 ea!Znld]  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 P26YJMJ'  
那么我们就照着这个思路来实现吧: oHx=Cg;  
0^3@>> ^  
1{bsh?zd  
template < typename Cond, typename Actor > ysQ8==`38i  
class do_while G `JXi/#`  
  { >=ng?  
Cond cd; g/x\#W  
Actor act; G 4 C 7  
public : i)+2? <]  
template < typename T > +FYhDB~m  
  struct result_1 QfsTUAfR  
  { e[J0+ x#;r  
  typedef int result_type; 8}Su7v1  
} ; }P"JP[#E\  
df!n.&\y!  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} =]F15:%Z q  
\B D'"  
template < typename T > qGKQrb,K  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const FrD,)Ad8Q  
  { ahm@ +/2  
  do 2~SjRIpUw  
    { }\_[+@*EJ  
  act(t); 0:3<33]x  
  } UP |#WegO  
  while (cd(t)); HtGGcO'bqg  
  return   0 ; R(F+Xg je  
} @d=4C{g%o  
} ; zmh3 Qa(  
U)gr C8 C  
*dm?,~f%<  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). C6(WnO{6  
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。 (eJYv: ^  
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。 2j7e@pr  
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。 _J`q\N K  
下面就是产生这个functor的类: pZe:U;bb  
olO&7jh7|  
0YVkq?1x9  
template < typename Actor > xt"GO  b  
class do_while_actor 3re|=_ Hy  
  { \~bE|jWbj  
Actor act; '1yy&QUZq  
public : (@1*-4l  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} hh>mX6A  
1?bX$$y l;  
template < typename Cond >  *$o{+YP  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; xYCX}bksh  
} ; N HL{.8L{  
['rqz1DL5  
y #Xq@  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 -964#>n[  
最后,是那个do_ GS4 HYF  
ce\ F~8y  
pn6!QpV5  
class do_while_invoker , *A',  
  { A 9HJWKO  
public : 7I_lTu(  
template < typename Actor > Y l1sAf/  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const s8]9OG3g  
  { vS|uN(a.P  
  return do_while_actor < Actor > (act); `* =Tf  
} kM T73OI>_  
} do_; 2v6QUf  
DIu rFDQSS  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? Ge]2g0  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 ;f7;U=gl,  
最后来说说怎么处理break和continue XABI2Ex  
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。 >-{)wk;1&  
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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