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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda TH>,v  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 0}D-KvjyP  
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, G ~A$jStm  
z6 a,0&;-L  
bl`D+/V   
i)[kubM  
  class filler yIWc\wv  
  { y,V6h*x2  
public : -EVs@:3]j  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} VZTmzIk.Y  
} ; X'xUwT|_+  
n_1jHJo  
/Bh>  
这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决: 6UO$z-e  
OelU D/[$  
G"{4'LlA  
\Vz,wy%-  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); !"`Jqs  
PY2[ S[  
dK`(BA{`3  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 7oD y7nV4  
6N&| 2:U  
ovB=Zm  
Y}S.37|+^  
二. 战前分析 3hH>U%`-  
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。 hcQSB00D^  
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 9@Q&B+!  
1*L^^% w  
3`x sK[  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); jmSt?M0.xV  
  /* --------------------------------------------- */ z+ uL "PG[  
vector < int *> vp( 10 ); }'PG!+=I  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); Etw~*  
/* --------------------------------------------- */ & \JLTw  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); 4Q@\h=r  
/* --------------------------------------------- */ lQh~Q<[ge  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); ftxTX3X  
  /* --------------------------------------------- */ gji*Wq  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); Qg[heND  
/* --------------------------------------------- */ b$dBV}0 L  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1);  8>ESD}(  
>B`Cch/ 'U  
t?KUK>>w  
::v;)VdX+*  
看了之后,我们可以思考一些问题: Z>X9J(=  
1._1, _2是什么? uW ) \,  
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。 v: giZxR  
2._1 = 1是在做什么? !;TR2Zcn  
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。 zaH 5 Km_j  
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。 :,jPNuOA  
9U&~(;  
3\,MsoAl  
三. 动工 =[s8q2V  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: @51z-T  
l +|1G  
cW=Qh-`jU;  
DE'Xq6#PK  
template < typename T > 3'.! +#  
class assignment GI}4,!^N  
  { SwyaYK  
T value; K *TnUQ  
public : L^6"' #  
assignment( const T & v) : value(v) {} "pOqd8>]  
template < typename T2 > " 98/HzR  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } K1/ U (A  
} ; uFz/PDOZ@  
JvKO $^  
*@CVYJ'<  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 ?){0-A4  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment fDL3:%D  
Yd[U  
3(aRs?/ O  
MgHOj   
  class holder D% oueW  
  { bh{E&1sLh  
public : [SK2x4  
template < typename T > ]gH wfqx  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const TViBCed40  
  { {F<)z% ^  
  return assignment < T > (t); )>ug{M%g  
} "w>rlsT<O  
} ; tX@ 0:RX%  
SZCF3m&pz  
!F=|*j  
由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上: `'z(--J}`  
\hjk$Gq  
  static holder _1; s-QM 6*  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 nAQyxP%  
3!i. Fmo  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); Gg 7Wm L  
而不用手动写一个函数对象。 jA20c(O  
.OVW4svX  
lcu("^{3  
FQ ;4'B^k]  
四. 问题分析 <dju6k7uz  
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。 ;cM8EU^.  
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。 1x~%Ydy  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 $sA,$x:^xI  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 8[6ny=S`  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 7Vz[ji  
bBkm]  >  
五. 问题1:一致性 !^c:'I>~  
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?| o|R*POM  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 "Y"t2l_n  
'Qm` A=  
struct holder '5|Q<5!o  
  { CL)1Q  
  // vjexx_fq  
  template < typename T > dzjBUD  
T &   operator ()( const T & r) const :BewH?Ku  
  { AzLbD2Pl  
  return (T & )r; 8m#}S\m  
} 3v8V*48B$  
} ; }-REBrb-  
r;&]?9)W0  
这样的话assignment也必须相应改动: -mev%lV  
c!'A)JD@  
template < typename Left, typename Right > Ze [g0"  
class assignment Y9IJ   
  { Cm,*bgX  
Left l;  ltCwns  
Right r; ;n(#b8r9  
public : ]`#xR *a  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} e5*5.AB6&  
template < typename T2 > 9f\aoVX  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } bE7(L $UF  
} ; )LXoey!aZ  
nx!qCgo  
同时,holder的operator=也需要改动: e67c:Z  
AijPN  
template < typename T > "E@NZ*"u  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const [ 4?cM\_u@  
  { Uv @!i0W  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); .4S^nP  
} _aXP ;kFMi  
?D*Hl+iu  
好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。 KKeb ioW  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 SY!`a:It  
4_6W s$x  
return l(rhs) = r; RZ#alFL,  
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。 JfZL?D{NM  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: ql#{=oGDnA  
>,w\lf9  
template < typename Tp > rh:s 7  
class constant_t TTA{#[=7  
  { d&PE,$XC  
  const Tp t; ImUQ*0  
public : "4Vi=*2V  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} p6&LZ=tL3  
template < typename T > hYP6z^  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const SeRK7Q&_  
  { ,_"7|z wb  
  return t; ~6@c]:  
} D-TNFYYy2  
} ; cM> G>Yzo  
! /|0:QQi  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 #hy5c,}>  
下面就可以修改holder的operator=了 ugIm:bg&  
38x[Ad4%  
template < typename T > _Ep{|]:gw  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const ~>}dse  
  { \j2 : 6]Hm  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); ct2_N  
} "v\ bMuS  
x[GFX8h(k6  
同时也要修改assignment的operator() `@f hge  
hQg,#r(JE4  
template < typename T2 > ;X*K*q  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } 9}%~w(P  
现在代码看起来就很一致了。 6SW|H"!!  
ND9 n1WZ&x  
六. 问题2:链式操作 u):%5F/  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 mC{!8WC@k  
其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。 mFgb_Cd  
事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。 ),D`ZRXS  
比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。 gZ `#tlA~  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct i GEQXIr3  
E i\J9zt  
template < typename T > )RAv[U1  
struct result_1 SxLHFN]  
  { K^]?@oHO  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; Mv7w5vTl  
} ; FT3,k&i  
~n8Oyr  
那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为: :w {M6mM>  
#GDh/t2@  
template < typename T > xoz*UA.  
struct   ref 8^P2GG'+-  
  { 323yAF  
typedef T & reference; *'s2 K  
} ; GDo)6du  
template < typename T > c"%_]7  
struct   ref < T &> Gg}LC+Y  
  { ?j&~vy= T  
typedef T & reference; 1eE]4Z4Q  
} ; JhMrm%  
 |(J ?#?  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: Sg_-OX@f  
~$y#(YbH  
template < typename T > -tK;RQYax  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const $ sA~p_]  
  { K d`l[56#  
  return l(t) = r(t); +e\:C~2f28  
} Q?Bj q>  
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。 _Ssv:x c,  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 %b-;Rn  
>"sKfiM)b  
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 (<> Sz(  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: C~ }Wo5  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 xdbu|fC  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 3-9J "d !  
最后的布局是: @ @3)D%h  
                Add D:6x*+jah)  
              /   \ r0Y?X\l*  
            Divide   5 R uFu,H-  
            /   \ U47k5s(J  
          _1     3 %T,\xZ  
似乎一切都解决了?不。 %`s9yRk9>E  
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。 ,h wf  
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。 ',J%Mv>Yf  
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: -?%{A%'  
M$>WmG1~D  
template < typename Right > 1^WA  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const QX.F1T 2e?  
Right & rt) const t;e]L'z@:  
  { of[|b{Ze4~  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); yNWbI0a  
} W"}*Q -8W  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 <4!&iU+;  
XXX指的是原来的functor的类型,picker_maker<T>是一个类型变换的trait,如果T是一个常量,那么他会返回constant_t<T>,否则返回T本身。 . f.j >  
因此如果该函数声明在assignment的内部,那么就实现了连等,如果声明在的dereference(解引用)的内部,就允许(*A = B)的行为发生。 ZAnO$pA  
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。 4Ow Vt&  
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。 o{-USUGj7  
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? [r/Seg"  
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: `aX}.{.!  
UQji7K }  
template < class Action > zOu$H[  
class picker : public Action i*cE  
  { 0|DG\&?  
public : D)/XP  
picker( const Action & act) : Action(act) {} !3X%5=#L4  
  // all the operator overloaded QLpTz"H  
} ; d=+Lv<  
/bNVgK`L5  
Picker<T>继承自T,唯一的作用就是给T添加上了各种操作符的重载函数。 L/ICFa.G  
现在所有参与行动的functor都要套上一层picker, _1被声明为 picker<holder>, 并且holder中所重载的操作符除了operator()之外全部被移到了picker内。而picker中的操作符重载的返回的functor也必须套上一个picker: {L2Gb(YLW  
vS*0CR\  
template < typename Right > @R-~zOv  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const )H37a  
  { z7l;|T  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); `aWwF} +Y  
} NM.f0{:cj  
^kR^ QL$  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > {'wU&!  
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。 {If2[4!z  
7N~qg 7&  
template < typename T >   struct picker_maker #35S7G^@`  
  { BI]ut |Qw  
typedef picker < constant_t < T >   > result; GE3U0w6WbK  
} ; W%jX-  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > 4Igs\x{i  
  { 5Ret,~Vs9|  
typedef picker < T > result; RWh}?vs_  
} ; W!Ct[t  
y3o4%K8  
下面总的结构就有了: M3ZJt'|  
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。 ?=@Q12R)X  
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。 aab4c^Ms=  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 :PjUl  
至此链式操作完美实现。 G'}_ZUy#  
&LxzAL,3!  
fdH'z:Xao  
七. 问题3 RVKaqJ0e<  
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。 ^%OH}Z`ly  
;Q,).@<C  
template < typename T1, typename T2 > |s3HeY+Co  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const U+}9X^  
  { sxQ,x/O  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); 7!yF5 +_d  
} _ L:w;Oy9T  
my\oC^/9  
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: Z FrXw+  
+uGP(ONY  
template < typename T1, typename T2 > Vqp.jF1|  
struct result_2 d<cbp [3F  
  { Exs _LN  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; +MoxvW6  
} ; +fQ$~vr{'  
PM?Ri^55<L  
显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢? #pn AK  
这个差事就留给了holder自己。 9 0if:mYA  
    K'rs9v"K|  
Nm:<rI,^  
template < int Order > N,+g/o\f  
class holder; #1!BD!u  
template <> |`D5XRVbi  
class holder < 1 > Q@.9wEAJ  
  { _.8]7f`*Gc  
public : ^l2d?v8  
template < typename T > d=OO(sf  
  struct result_1 kd4*Zab  
  { FEi,^V  
  typedef T & result; jxOVH+?l%  
} ; ?}Ptb&Vk(  
template < typename T1, typename T2 > F1[ [fH  
  struct result_2 3\l9Sf=M|  
  { )xy{[ K|M(  
  typedef T1 & result; C%o/  
} ; KZ/^gR\d  
template < typename T > EsxTBg  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const }~,cCtg:o  
  { J3SbyI!T  
  return (T & )r; ;A'17B8  
} l#f]KLv4N_  
template < typename T1, typename T2 > 9d(v^T  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const > Vm  
  { eS%6 h U b  
  return (T1 & )r1; "ZB`fNE  
} nPX'E`ut-V  
} ; [&k k  
EBE>&{%$^  
template <> ,^[37/S  
class holder < 2 > ]T$w7puaJ  
  { QMpA~x_m  
public : (eIxU&o'  
template < typename T > Y0C<b*!"ST  
  struct result_1 MZMv.OeYt,  
  { @y2Bq['  
  typedef T & result;  1`JN  
} ; soK_l|z:J  
template < typename T1, typename T2 > \D k^\-  
  struct result_2 =y/ Lbe}:  
  { \ bmboNe  
  typedef T2 & result; t4W0~7   
} ; 2Sd6b 2-  
template < typename T > &`y_R'  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const {YLJKu!M  
  { UdgI<a~`k6  
  return (T & )r; Uy'ZL(2  
} " yl"A4p S  
template < typename T1, typename T2 > `X03Q[:q"[  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const n&{N't  
  { u"$HWB~@z  
  return (T2 & )r2; 7#*CWh1BNO  
} .ihn@eg  
} ; wm[d5A4  
*"L:"i`*$  
FOyfk$  
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> >。 BrmFwXLP"  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的:  xyCcd=  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: l zkn B  
T1 .@Tbbt  
return l(i, j) = r(i, j); K4L#%KUPW  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) rxA)&  
NGGd6V%'-  
  return ( int & )i; >(J!8*7  
  return ( int & )j; WoR**J?}w  
最后执行i = j; 5 : >  
可见,参数被正确的选择了。 v333z<<S  
:#KURYO<  
} +Z;zm@/6  
SvJ8Kl OV  
E*"E{E7  
八. 中期总结 v^E2!X  
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: + a@SdWf  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 ,fL e%RP  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 }i~j"m  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor 9jBr868  
m5g: Q  
oK[,xqyA  
e+aQ$1^t  
FJ. :*K[  
jH/%Z5iu  
九. 简化 gvt4'kp  
很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。 0kEq|k9  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 skArocs  
首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种: RtEkd_2  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 K?eo)|4)DB  
  +-*/&|^等 g 0=t9J  
2. 返回引用。 v65r@)\`  
  =,各种复合赋值等 K",]_+b  
3. 返回固定类型。 b=go"sJ@>(  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) Kwau:_B  
4. 原样返回。 1 .k}gl0<  
  operator, ~kFRy{z  
5. 返回解引用的类型。 GoXHVUyp  
  operator*(单目) Z)~4)71Y:  
6. 返回地址。 D]_\i[x  
  operator&(单目) l/M+JT~R  
7. 下表访问返回类型。 g}h0J%s  
  operator[] I[C.iILL  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 J(L$pIM  
  operator<<和operator>> p 1fnuN |,  
V!!'S h  
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。 _Y~?.hs^  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: v:b%G?o  
|9JYg7<  
template < typename Left > I<#kw)W!  
struct value_return '1*MiFxKq  
  { Dne&YVF9V  
template < typename T > rbWFq|(_  
  struct result_1 !qq@F%tv  
  { 1Pc'wfj  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; 7%WI   
} ; O;tn5  
*()#*0  
template < typename T1, typename T2 > Fv B2y8&W  
  struct result_2 IRY2H#:$  
  { \NRRN eu|  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; % M:"Ai5:  
} ; v]sGdZ(6-  
} ; 3M`J.>  
ea/6$f9^  
N~YeAe~+  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait A&#Bf#!G  
KcE=m\h  
下面我们来剥离functor中的operator() J0o[WD$A x  
首先operator里面的代码全是下面的形式: U[u6UG  
tL|Q{+i yE  
return l(t) op r(t) W[ DB !ue  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) [ j_jee  
return op l(t) C2T,1=  
return op l(t1, t2) ,'}ZcN2)  
return l(t) op p-_j0zv  
return l(t1, t2) op TY}?>t+  
return l(t)[r(t)] 'rgV]Oy  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] vJs /ett  
7 #`:m|$  
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: "~ 6B C  
单目: return f(l(t), r(t)); k5/}S@F8  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); EWi@1PAZK  
双目: return f(l(t)); OduTg^R  
return f(l(t1, t2)); jTJ[2WaS  
下面就是f的实现,以operator/为例 :4dili4|/  
oc3/ IWII  
struct meta_divide {zcjTJ=Zt8  
  { . j },  
template < typename T1, typename T2 > hB4.tMgZ  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) bBf+z7iyc  
  { |m% &Qb  
  return t1 / t2; g}7B0 yo  
}  qn .  
} ; SE1 tlP  
c4|.!AQ>  
这个工作可以让宏来做: rXMv&]Ag  
m[XN,IE#u  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ rv[\2@}  
template < typename T1, typename T2 > \ wKN9HT  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; ( KrIMZ  
以后可以直接用 ~kga+H  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) = zSrre  
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 Ra5cfkH;  
(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。。。) WF]:?WE%  
uo^>95lkv  
)_ y{^kn3^  
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 Vl%k:  
aap:~F{]X  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > i8]r }a  
class unary_op : public Rettype !WmpnPr1  
  { -MZ Eli g  
    Left l; pJI H_H  
public : "#()4.9  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} ^/,s$dj  
Us<lWEX;k  
template < typename T > !}%giF$-  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const [ kknY+n1  
      { Ptg73Gm&R  
      return FuncType::execute(l(t)); 'nul{RE*  
    } b({2|R  
BdTj0{S1u  
    template < typename T1, typename T2 > j8b:+io  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const Cn,dr4J[  
      { t t=$:}A  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); BBDOjhik  
    } hf '3yEm  
} ; 2+'&||h  
z"-Urd^O  
<5.{+!BM  
同样还可以申明一个binary_op ` mi!"pmw  
6 B )   
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > ]PFc8qv{  
class binary_op : public Rettype fAK  
  { ?'%&2M zM  
    Left l; }5gQZ'ys'  
Right r; W{`;][  
public : ;pNfdII(  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} (- uk[["3  
a36<S0R  
template < typename T > 9:Y\D.M  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 5segzaI  
      { )gR&Ms4  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); $KiA~l  
    } E-/]UH3u H  
;RrfE8mGj  
    template < typename T1, typename T2 > # ;9KDt@  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const `yhL11 ]~  
      { .C1^QY-wL  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); F"q3p4-<>  
    } 1)%o:Xy o  
} ; 9}4L 8?2  
qIk6S6  
(z[cf|he  
很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮 :KFhryN  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 4]cOTXk9C  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) jq[>PvR  
那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。 =($qiL'h  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! c/s'&gG33z  
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。。。 k`?n("j  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 au8) G_A  
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) 2XE4w# [j  
下面是修改过的unary_op r"n)I$  
h'bxgIl'`  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > Z d%*,\`S  
class unary_op NzEuiI}  
  { 6V8"[0U  
Left l; P -Pt{:  
  3 3V/<v  
public : XdB8Oj~~  
d#(xP2  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} ' ft  |  
X9P-fF?0  
template < typename T > PBUc9/  
  struct result_1 r1[0#5kJ;J  
  { 2]7nw1&  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; KT8Fn+  
} ; 4-TM3Cw`d&  
}SYvGp{J,  
template < typename T1, typename T2 > JeO(sj$e  
  struct result_2 eVy,7goh  
  { 55#H A?cR  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; $`uL^ hlj]  
} ; uv@4/M`  
OaEOk57%de  
template < typename T1, typename T2 > 8\[6z0+;  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const LOQEU? z  
  { m\Dbb.vBvW  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); %9M_ * ]  
} WB= gN:?  
S]<Hx_[}  
template < typename T > NZ Xmrc{S  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const :+u?A  
  { b[/-lNrc  
  return OpClass::execute(lt(t)); 'a0$74fz  
} z-()7WY  
k: c)|2  
} ; !7_Q_h',  
5T,`j=\  
|=SaI%%Be  
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 ua2SW(C@  
好啦,现在才真正完美了。 n\d-^ml  
现在在picker里面就可以这么添加了: YpAjZQZ,  
 _G`kj{J  
template < typename Right > %=GnGgu  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const \s,ZE6dQ  
  { #/YKA{  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); ^Zg"`&E  
} #wt#-U;  
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。 VG)kPKoi  
.aNy)Yu8  
l2$6ojpo  
Peb;XI  
IAg#YFI  
十. bind Wz9 }glr  
既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。 Jz3u r)|  
先来分析一下一段例子 Og^b'Kx/  
`,xKK+~YG-  
gi~*1RIel;  
int foo( int x, int y) { return x - y;} 0kmZO"K#e  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 :]:q=1;c  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 nq r[HFWs  
可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。 ~ZT(@w  
我们来写个简单的。 1{_;`V  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: 6VIi nuOW  
对于函数对象类的版本:  d':c  
<D=U=5  
template < typename Func > 58WL8xu  
struct functor_trait ?&"-y)FG  
  { Td?a=yu:J  
typedef typename Func::result_type result_type; \=i>}Sg  
} ; @*!8  
对于无参数函数的版本: ?oP<sGp  
NKh8'=S  
template < typename Ret > U@DIO/C,m`  
struct functor_trait < Ret ( * )() > H htAD Y  
  { %I?uO( @  
typedef Ret result_type; :H3qa2p  
} ; @=:( b"Sg  
对于单参数函数的版本: V D-,)f  
[$f  
template < typename Ret, typename V1 > Bh<)e5lP:  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > fsb_*sh&  
  { aNw8][  
typedef Ret result_type; Y=\;$:L[  
} ; jgbE@IA@!'  
对于双参数函数的版本: cjp H hoW  
n-0RA~5z  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > 6_rS!X  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > UhXZ^ k3  
  { SCZtHEl9  
typedef Ret result_type; 83e{rcs  
} ; p%ek)tT  
等等。。。 \$W>@w0  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy n}}$-xl  
\= =rdW-  
template < typename Func > 8 Zhx&  
struct func_return >Ta|#]{  
  { {L4ta~2/T  
template < typename T > ]gx]7  
  struct result_1 C,HKao\  
  { [HLXWu3  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; `2( )Vf  
} ; 3%p^>D\  
4At{(fw W  
template < typename T1, typename T2 > \%g# __\  
  struct result_2 XcD$xFDZ  
  { #|ETH;HM  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; +a0q?$\  
} ; 7&-B6Y4  
} ; .0}]/%al  
tUaDwIu#  
2= S;<J  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 Db3# ;  
1<IF@__  
template < typename Func, typename aPicker > 3+ JkV\AF  
class binder_1 HN?NY  
  { ^`?2g[AA  
Func fn; g 67;O(3  
aPicker pk; ~|QhWgq  
public : o-H\vtOjE  
INt]OPD  
template < typename T > +`'=K ;{U  
  struct result_1 2 ,RO  
  { bVO{,P2 o  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; qp;eBa  
} ; VB=$D|Ll  
#6* j+SX^  
template < typename T1, typename T2 > %PW_v~sg  
  struct result_2 x/7kcj!O  
  { ROqz$yY  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; VI_8r5o  
} ; }04 EM  
G6@XRib3  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} )i|0Ubn[|  
Jga;nrU  
template < typename T > J B[n]|  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ,sF49C D  
  { l=4lhFG,Mk  
  return fn(pk(t)); 8725ET t  
} $S Kax#[  
template < typename T1, typename T2 > _3YZz$07  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const jjLx60|{  
  { _ x8gEK8  
  return fn(pk(t1, t2)); g4z*6L,u  
} >JVdL\3  
} ; ~$w9L998+  
zp.-=)D4e  
# O<,  
一目了然不是么? ; D'6sd"  
最后实现bind >x'R7z23  
l|{q8i#4V  
X3mHg5zt  
template < typename Func, typename aPicker > csK;GSp}  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) Qze.1h  
  { 3&`LVhx  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); fD:BKJQ  
} L"[2[p  
L/*D5k%J  
2个以上参数的bind可以同理实现。 =2J^ '7  
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。 7H=V|Btnc  
9:9gam  
十一. phoenix 3:wN^!A}ve  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: C6` Tck!  
UmEc")3  
for_each(v.begin(), v.end(), k7ye,_&>  
( 9^+8b9y  
do_ {(#2G,  
[ )wqG^yv  
  cout << _1 <<   " , " ^L4"X~eM  
] Rq`d I~5!b  
.while_( -- _1), t nvCtuaR  
cout << var( " \n " ) e)BU6m%  
) ~S\y)l\wZ  
); y) .dw(  
ag02=}Q'r  
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: !94qF,#1  
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 nY M2Vxi0+  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 ){}1u ?  
那么我们就照着这个思路来实现吧: H6/n  
xwSi.~.  
i(O+XQ}Fyx  
template < typename Cond, typename Actor > 4(nwi[1Y  
class do_while \0fS;Q^{j  
  { XU5GmGu_+  
Cond cd; K6Z/  
Actor act; 0&Z+P?Wb4  
public : pE4yx5r5  
template < typename T > h[(.  
  struct result_1 .QVN&UyZ  
  { BG/Q7s-?K  
  typedef int result_type; SPu+t3  
} ; eHE?#r16Z  
XP%/*am  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} (/$a*$  
Bcl6n@{2f  
template < typename T > ,hSTR)  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const SX1w5+p$C  
  { F<0GX!p4u  
  do O_ 4 j"0  
    { IRG-H!FV  
  act(t); A<p6]#t#X)  
  } iy-~CPNB_  
  while (cd(t)); Fa+#bX7  
  return   0 ; Xte"tf9(C  
} sI<PYi={-6  
} ; b}HwvS:  
#Y<QEGb(  
S;tv4JY  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). )0XJOm  
代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。 9 v 3%a3  
其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。 bIy:~z5   
因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。 _z6" C8W  
下面就是产生这个functor的类: *f-8egt-  
]k)h<)nY  
}.t8C y9G  
template < typename Actor > 2fFGS.l  
class do_while_actor 9s2 N!bx  
  { `xsU'Wd^<  
Actor act; |2!cPf^8  
public : |R3A$r#-  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} M _e^KF  
!n3J6%b9y/  
template < typename Cond > FA$1&Fu3Y  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; d)1Pl3+  
} ; jrN"en  
B&Iy_;  
k)TNmpL%"  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 ,M0#?j>  
最后,是那个do_ x.%x|6G*  
+Z/aB*aVa^  
iM_Zn!|@\  
class do_while_invoker QHPC?a6CD  
  { wS;hC&~2  
public : Bhf4 /$  
template < typename Actor > ^GC 8^f  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const s)5W:`MH?  
  { ueP a4e!  
  return do_while_actor < Actor > (act); + 0 |d2_]E  
} a&C}' e"  
} do_; &O\$=&, h  
JW9U&Bj{  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? &Xp<%[:  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 :<PwG]LO  
最后来说说怎么处理break和continue [DSD[[ z[  
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。 S*'  
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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