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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda +[MHl  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 0L8fpGJ  
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, "+7E9m6I  
1:^Xd~X  
r,Xyb`  
XMkRYI1~  
  class filler pg7~%E4  
  { U_izKvEh  
public : y9/nkF1p  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} [a!AK kj  
} ; PWx%~U.8~j  
@MTv4eC}e  
@~|;/OY>"  
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: X])iQyN  
Nb !i_@m%s  
<bo)p6S&  
v6=%KXSF  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); o8<~zeI  
KN657 |f  
'NCqI  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 l5VRdZ4Uf  
& C)1(  
,lvG5B\0  
%dW ;P[0  
二. 战前分析 uQx/o ^  
首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。 B|"i`{>  
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 Keo<#Cc?  
hF@%k ;I  
zng.(]U/?H  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); aZ_3@I{d`  
  /* --------------------------------------------- */ n~\; +U  
vector < int *> vp( 10 ); RC1bTM  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); u<fZ.1  
/* --------------------------------------------- */ > K,QP<B  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); ^W:a7cMw  
/* --------------------------------------------- */ M@h"FuX:  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); :n{{\SSIgX  
  /* --------------------------------------------- */ ~M H ^R1=]  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); 0?/gEr  
/* --------------------------------------------- */ ^zO{Aks  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); 'fb\t,  
9U.Ctx:F  
!i (V.A  
2AhfQ%Y=  
看了之后,我们可以思考一些问题: $6*Yh-"g  
1._1, _2是什么? "p;tj74O9  
显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。 u*=^>LD  
2._1 = 1是在做什么? e CN:  
既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。 h~9P3 4m  
Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。 9m2FH~  
cf"&22TQ+Z  
E%D.a=UX,  
三. 动工 ?K:\WW  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: 0ElEaH1z  
-`\^_nVC  
G93V=Bk=  
YQHpW>z  
template < typename T > ^c}3o|1m(  
class assignment ?uL-qsU  
  { H.;}%id  
T value; Q[NoFZ V!  
public : ~>9G\/u j  
assignment( const T & v) : value(v) {} bK0(c1*a[e  
template < typename T2 > jR[c3EA ;  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } &a=rJvnIO&  
} ; 8+gp"!E  
(T pnJq  
w8Z#]kRv  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 `3VI9GmQ  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment 8M,o)oH  
Q0jg(=9wP  
]nRf%Vi8g  
71AYDO  
  class holder M_%KhK  
  { uk$MQ v*D  
public : H3R{+7  
template < typename T > l]wLQqoO  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const `Rt w'Uz  
  { ><"|>(y  
  return assignment < T > (t); N]/cBGy  
} Km= Y^x0  
} ; srN7  
8g_kZ^<[  
g.`Ntsi$wI  
由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上: %au>D  
O-UA2?N@j  
  static holder _1; ;DnUeE8  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 vI(LIfe;  
}2RbX,0l9  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); E+XS7':I  
而不用手动写一个函数对象。 &gS-.{w "  
N.z2eo  
_)= e`9%  
mCg^Y)Q  
四. 问题分析 'bM=  
虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。 aLm~.@Q  
1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。 kBC$dW-  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 ySiZ@i4  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 Y(1?uVYW\d  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 &)tv4L&  
C)yw b6  
五. 问题1:一致性 ZLKbF9lo  
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?| __tA(uA  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 0Mn |Yb4p  
r7_%t_O|IL  
struct holder ue7D' UZL>  
  { \Q}Y"oq  
  // U.~G{H`G,u  
  template < typename T > Fyw X  
T &   operator ()( const T & r) const u5rvrn ]  
  { ZaY|v-  
  return (T & )r; =kwz3Wv  
} l(Hz9  
} ; :qj^RcmVPL  
ydOG8EI  
这样的话assignment也必须相应改动: ESoC7d&.K{  
'Y ,2CN  
template < typename Left, typename Right > hVB(*WA^D  
class assignment ,Il) tH  
  { ^}vf  
Left l; ZEDvY=@a   
Right r; q+8de_"]  
public : #Pd__NV"\  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} (:E@kpK  
template < typename T2 > S`b!sT-sD  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } Yh!k uS#<  
} ; dB#c$1  
pO)EYla9  
同时,holder的operator=也需要改动: "eTALRL'o  
cj GN=|`u  
template < typename T > *u|1Z%XO  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const 5 Slz ^@n  
  { @ls/3`E/5E  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); fATVAv  
} @?]>4+Oa0  
T<Y*();Zo  
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。 2<8l&2}7]  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 s1[.L~;J  
~e,l2 <  
return l(rhs) = r; 5o4KV?"  
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。 b1'849i'y=  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: `IBNBJy  
_0^>^he  
template < typename Tp > `q^qe>'  
class constant_t k_u!E3{~  
  { k&5T-\q  
  const Tp t; )n9,?F#l  
public : K fVsnL_  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} ( 6zu*H)  
template < typename T > kFkI[WKyZ  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const W58?t6! =  
  { G{X7;j e  
  return t; C]JK'K<7-  
} Zz:%KUl3  
} ; 7y30TU  
5/ U{b5  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 [8Z#HjhQ  
下面就可以修改holder的operator=了 |"Zf0G  
^K J#dT  
template < typename T > +C7W2!I[G2  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const l+y;>21sTu  
  { sb_/FE5e  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); ) 5Ij  
} $E;Tj|W  
 ydY( *]  
同时也要修改assignment的operator() +{;wOQ.  
^%Y-~yB-  
template < typename T2 > &CXk=Wj  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } t&x\@p9  
现在代码看起来就很一致了。 3jW&S  
G"(aoy, co  
六. 问题2:链式操作 W<^t2j'  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 *6u2c%^  
其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。 znWB.H  
事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。 TT3GGHR  
比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。 \BfMCA/  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct +CSv@ />3  
)+,h}XqlX  
template < typename T > B9 ?58v&  
struct result_1 O.y ?q  
  { zHNBX Rx  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; /G]/zlUE  
} ; RTg\c[=w  
S^D@8<6GJ  
那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为: <?DI!~  
jvR(e"  
template < typename T > UB8n,+R  
struct   ref 8[AU`F8W  
  { An?#B4:  
typedef T & reference; 2Rwd\e.z  
} ; jd5kkX8=  
template < typename T > sieC7raO  
struct   ref < T &> E&t8nlTx  
  { :,$"Gk  
typedef T & reference; E^{!B]/oP  
} ; sEfT#$ a^8  
Zi\ex\ )5  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: >y#qn9rV1  
csJ)Pt?d  
template < typename T > ~W4SFp  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const c,)]!{c  
  { 2$t%2>1>@  
  return l(t) = r(t); Gi@c`lRd1  
} p NQ7uy  
可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。 |Go$z3bx  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 aTH$+f1?Q  
!RwhVaSh  
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 pH3\X cn  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: w03Ur4>T  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 x)$0Nr62D  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 t3^`:T\  
最后的布局是: q&6|uV])H  
                Add jVoD9H F/  
              /   \ iY,oaC~?"N  
            Divide   5 qZV|}M>P)  
            /   \ LH_ U#P`E  
          _1     3 #E\6:UnT  
似乎一切都解决了?不。 z9 #-  
你可以想象一下一个完整的Lambda库,它必然能够重载C++几乎所有的操作符。假设其重载了10个操作符,那么至少会有10个代表这些操作符的functor类。大体上来讲,每一种操作符所对应的functor都应当能够由链式操作产生别的任意一种操作符所对应的functor。(例如:*_1 = 2既是由operator*的functor产生operator=的functor)。可想而知这样一共能产生10*10=100种产生方式。这是对编码的一个大挑战。 69:-c@ L0  
如何简化这个问题呢?我们不妨假定,任意一种操作符的functor,都能够产生任意一种操作符的functor,这样,每一种操作符的functor都拥有一样的产生方案。如果某种转换确实是不合法的(例如:A/B=C无论如何也不可能合法),那么在试图产生新functor的时候会出现编译错误。幸好C++的模版是如果不使用就不编译的,因此这种编译错误不会干扰到正常的使用,这正是我们所要的。 X6w+L?A  
OK,我们的方法呼之欲出了。既然所有的functor都具有一样的产生方案,那么不如大家都不要实现,等到最后统一的在所有的functor里面加上这么一系列的产生代码吧。例如,如果要添加从某functor XXX到operator=的functor的产生代码: - 3PLP$P  
([rSYKpi  
template < typename Right > <:nyRy}  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const HFyQ$pbBU  
Right & rt) const 1#AxFdm1  
  { _tje xS'  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); 8 ?y|  
} Ii/{xVMD  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 -h ^MX  
XXX指的是原来的functor的类型,picker_maker<T>是一个类型变换的trait,如果T是一个常量,那么他会返回constant_t<T>,否则返回T本身。 \4<|QE  
因此如果该函数声明在assignment的内部,那么就实现了连等,如果声明在的dereference(解引用)的内部,就允许(*A = B)的行为发生。 rp1+K4]P  
最后,如何把这些函数塞到各个functor的声明里边呢?当然可以用宏,但是。。。大家都知道这样不好。 >X iT[Ru  
除了宏之外还可以用的方式就是继承。我们可以写一个类叫做picker,该类实现了所有的如上的产生函数。然后让所有的functor继承自它。 F9las#\J  
且慢,也许立刻就有人跳出来说:这样的话那个XXX怎么写呢?这样不是会导致循环依赖么?这样不是会有downcast么? -U9C{q?h  
正解,让picker做基类确实不是一个好主意。反过来,让picker继承functor却是一个不错的方法。下面是picker的声明: ku}`PS0UGd  
L>7@!/ 9L  
template < class Action > }1Mf0S  
class picker : public Action d, ?GW  
  { # SJJ@SM  
public : _"t>72 `  
picker( const Action & act) : Action(act) {} S+t2k&pm  
  // all the operator overloaded 7D 3-/_v  
} ; TOa6sB!H  
{=gJGP/}_  
Picker<T>继承自T,唯一的作用就是给T添加上了各种操作符的重载函数。 kj4=Q\Rfm  
现在所有参与行动的functor都要套上一层picker, _1被声明为 picker<holder>, 并且holder中所重载的操作符除了operator()之外全部被移到了picker内。而picker中的操作符重载的返回的functor也必须套上一个picker: @;hdZLG]`&  
`*kl>}$  
template < typename Right > H=Cj/jE  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const N6+^}2' *)  
  { Y8lZ]IB  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); SH8zkAA7u}  
} B#5[PX  
-lv(@7o~  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > $XkO\6kh  
使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。 gyh8  
V=1zk-XC  
template < typename T >   struct picker_maker |:2B)X  
  { fWri7|"0h  
typedef picker < constant_t < T >   > result; tgl 4pAc  
} ; k w   
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > O kT@ _U  
  { ]Z85%q^`  
typedef picker < T > result; _]D 6m2R  
} ; ! jDopE0L  
D8Mq '$-  
下面总的结构就有了: 5.yiNWh  
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。 II~91IEk  
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。 : vgn0 IQ  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 aiE\r/k8s  
至此链式操作完美实现。 kw2d< I$]  
1_c%p#?K  
GM)q\Hx{  
七. 问题3 5U]@ Y?  
如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。 6zNWDUf  
WT1y7+_g(d  
template < typename T1, typename T2 > T 7qHw!)  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const gLZJQubz 6  
  { anfnqa8  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); {7%HK2='  
} \\Q){\S  
3kF+wifsz  
很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2: R1%J6wZq  
Q%J,: J  
template < typename T1, typename T2 > A9"!=/~  
struct result_2 ^\J-LU|"B  
  { cc}#-HKR[  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; 9zCuVUcd$.  
} ; 1 Qz@  
G^dzE/ :  
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?  P7/Xh3  
这个差事就留给了holder自己。 E?BF8t_fTE  
    hy$VG%b;#  
OP-{76vE&b  
template < int Order > \6"=`H0}  
class holder; +bJ~S:[  
template <> #,XZ@u+  
class holder < 1 > a{rUk%x  
  { (FgX9SV]p9  
public : MpJ<.|h  
template < typename T > %Lh+W<;  
  struct result_1 87!m l  
  { + DE/DR:  
  typedef T & result; 8xh x*A  
} ; ;<GxonIV  
template < typename T1, typename T2 > Xrpvq(]  
  struct result_2 j*4:4B%  
  { 5tLb o  
  typedef T1 & result; @>J(1{m=Gy  
} ; 3/]FT#l]i  
template < typename T > y"U)&1 c%  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const b^ [ z'  
  { mh SknyqT  
  return (T & )r;  ?<8c  
} \n^[!e"`  
template < typename T1, typename T2 > pFwJ:  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const /<(-lbq,  
  { KHJ wCv  
  return (T1 & )r1; C=cn .CX  
} ]?oJxW.  
} ; e-\/1N84  
3MKu!  
template <> ucU7 @j  
class holder < 2 > N`N?1!fM<}  
  { Zkqq<  
public : ~ L>M-D4o  
template < typename T > h%4UeL &F  
  struct result_1 ;#0$iE  
  { D.x8=|;  
  typedef T & result; gNA!)}m\  
} ; e+4Eiv  
template < typename T1, typename T2 > Z 5)v  
  struct result_2 EYC ZuJxv  
  { EVw{G<  
  typedef T2 & result; D<<q5gG  
} ; Wv;,@xTZ  
template < typename T > ?.lo[X<,*  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const DBLM0*B  
  { zpeCT3Q5O  
  return (T & )r; 'RzO`-dr  
} u=vBjaN2_w  
template < typename T1, typename T2 > gG}H5uN  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const M7 k WJ  
  { a) P r&9I  
  return (T2 & )r2; ;Bzx}7A  
} *rHz/& ,  
} ; _9p79S<+  
d"Wuu1tEY  
NuUiW*|`7  
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> >。 z 1^fG)  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: 3G2iRr.o  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: Oe :S1f  
*,*O.#<6  
return l(i, j) = r(i, j); ~kSO YvK$'  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) t*A[v  
UX<-jY#'V  
  return ( int & )i; NJ-Ji> w  
  return ( int & )j; J2! Q09 }5  
最后执行i = j; iXL^[/}&?M  
可见,参数被正确的选择了。 U?5lqq  
bX(/2_l  
o76!7  
kN8B,  
hN]l $Ct  
八. 中期总结 5;^1Ab0  
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: {&B_b|g*fW  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 )|k#cT{=M  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 UwF-*(#41  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor .QwB7+V4  
I.T?A9Z  
v-q-CI? B#  
6akI5\b  
$?]`2*i  
*FZav2]-  
九. 简化 4# ]g852  
很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。 M6^ \LtFt  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 cL;%2TMk  
首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种: HX}B#T  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 /93z3o7D>  
  +-*/&|^等 A*81}P_  
2. 返回引用。 @o^$/AE?  
  =,各种复合赋值等 k`|E&+og  
3. 返回固定类型。 CV\y60n  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) !J X7y%J  
4. 原样返回。 M"/Jn[  
  operator, jX(${j<  
5. 返回解引用的类型。 \)wch P_0  
  operator*(单目) WWZ<[[ >  
6. 返回地址。  (FaYagD  
  operator&(单目) _od /)#  
7. 下表访问返回类型。 >wt.)c?5  
  operator[] R9 #ar{  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 y%61xA`#  
  operator<<和operator>> bu_@A^ys  
|uw48*t  
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。 V&vG.HAT  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: V\{@c%xW  
fR'!p: ~  
template < typename Left > bn8maYUZ  
struct value_return |)Dm.)/0)  
  { !t"/w6X1I  
template < typename T > "c]9Q%  
  struct result_1 GA[D@Wy  
  { UI U:^g0  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; /HhA2 (g%  
} ; fKqr$59>  
pV  u[  
template < typename T1, typename T2 > p5vQ.Ni*\-  
  struct result_2 'q |"+;  
  { c$2kR:  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; .ve_If-Hg  
} ; 7vFmB  
} ; U]vUa^nG  
.PVYYhrt  
:/szA?:W  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait rg k1.0U0  
d v[.u{#tP  
下面我们来剥离functor中的operator() Y$n+\K  
首先operator里面的代码全是下面的形式: r,0D I  
%aK[Yvo6  
return l(t) op r(t) Xy 4k;+  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) )V[j~uOU)]  
return op l(t) L FJ@4]%V  
return op l(t1, t2) +p Ywc0~  
return l(t) op 0=6mb]VUi=  
return l(t1, t2) op LTo!DUi`  
return l(t)[r(t)] j y5[K.  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] 'l~7u({u  
|gP)lR  
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: *<:X3|3E  
单目: return f(l(t), r(t)); 3!gz^[!?EN  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); -bOtF%  
双目: return f(l(t)); )^s> 21  
return f(l(t1, t2)); P[q>;Fx*  
下面就是f的实现,以operator/为例 cyB+(jLHDs  
1R~$m  
struct meta_divide B F gxa#De  
  { bF_0',W  
template < typename T1, typename T2 > ; I-6H5  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) }(Fmr7%m  
  { XdV>6<gf{  
  return t1 / t2; 1) 2-UT  
} V )oXJL  
} ; ^$O(oE(D  
__$;Z  
这个工作可以让宏来做: D3dh,&KO\  
Bl6I@w  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ s-Yu(X2  
template < typename T1, typename T2 > \ <|Lz#iV37  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; !w%c= V]tV  
以后可以直接用 H@wjZ;R  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) yy8BkG(  
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 K\xM%O?  
(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。。。) XBCHJj]k  
r^C(|Vx  
~< UYJc  
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 tg#jjXV\0p  
OQ_< Vxz  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > W? 4:sLC#3  
class unary_op : public Rettype 2D"my]FnF  
  { `V V >AA5  
    Left l; E`^ D9:3:)  
public : 4 5.g;  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} ZZ^A&%E(a  
`^8mGR>OpI  
template < typename T > a1I-d=]  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 3T]cDVQ_  
      { We}9'X}  
      return FuncType::execute(l(t)); T>| hID  
    } PP'5ANK  
,=Wj*S)~  
    template < typename T1, typename T2 > v*GS>S  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const dZ(Z]`L,B  
      { )hO%W|  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); k}<H  
    } {{P 3Z[  
} ; ]6`K  
JC~sz^>p\  
!] uB4  
同样还可以申明一个binary_op CStNCBZ|\  
kn>qX{W  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > Sft vN-  
class binary_op : public Rettype |-\anby<  
  { DPW^OgL;  
    Left l; Lc}hjK  
Right r; L7rr/D  
public : Y&=DjKoVh  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} a9NuYYr,h  
<BBzv-?D  
template < typename T > +0ukLc@  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const .{8[o[w =  
      { {4 vWSb  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); |#cqxr"  
    } GOA dhh-  
g_l-@  
    template < typename T1, typename T2 > _7:Bxx4B  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ojBdUG\  
      { i.On{nB"k  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); 2&:z[d}~H  
    } )3e_H s+  
} ; oupWzjo  
yxpv;v:)=  
5,f`5'$  
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 pwHe&7e#  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 4>L* 7i  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) #M w70@6  
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。 R-ek O7z  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! )^qXjF  
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。。。 Z D"*fr  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 o ?05bv  
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) 7)#JrpTj%  
下面是修改过的unary_op #| g h  
_8 K|2$X  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > }eZ \~2  
class unary_op LHZsmUM(dg  
  { sxF2ku4A  
Left l; ~e[qh+  
  8b 7I\J`  
public : qrw*?6mSQ  
=eW4?9Uq  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} *zweZG8:  
b}Im>n!  
template < typename T > &I'J4gk[  
  struct result_1 K9&Q@3V  
  { {GCp5  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; hTv*4J&@|  
} ; ;DZj.| Sj+  
rf+}J_  
template < typename T1, typename T2 > S\I+UeFkf  
  struct result_2 "-Ny f  
  { v4rO 0y=C  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; GGHeC/4  
} ; Iy*Q{H3[  
WixEnsJ  
template < typename T1, typename T2 > \+U;$.)3  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const It/'R-H  
  { 7W4m&+  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); M9Sj@ww  
} 8#A4B2  
\A\?7#9\  
template < typename T > 2,I]H'}^  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const GK11fZpO:i  
  { s-SFu  
  return OpClass::execute(lt(t)); n'pJl  
} ON!Fk:-  
@ kv~2m  
} ; 0;`FS /[(f  
%UooZO  
P>~Usuf4  
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 qPDRB.K|}  
好啦,现在才真正完美了。 Xs$a^zZ  
现在在picker里面就可以这么添加了: p_n$}z  
;QG8@ms|  
template < typename Right > 6_yatq5c  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const +Gy9K  
  { FR'Nzi$  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); L5d YTLY  
} P $ h) Y  
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。 DTi^* Wj  
G^L9[c= ,  
w0sy@OF  
 C. uv0  
_M;{}!Gc&A  
十. bind D2 o|.e<r  
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。 XD!}uDZ^  
先来分析一下一段例子 ]-X\n  
5\JV}  
y[cc<wm$  
int foo( int x, int y) { return x - y;} U m`KmM3  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 Ik5-ooZ&{  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 a.O"I3{?h  
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。 (<OmYnm  
我们来写个简单的。 T51oNO%^  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: *j1Skd.#At  
对于函数对象类的版本: !](Mt?e  
{~g7&+9x*  
template < typename Func > Z!'k N\z  
struct functor_trait g?j^d:  
  { "<&o ;x<  
typedef typename Func::result_type result_type; #sv}%oV,F  
} ; ib]<;t  
对于无参数函数的版本: rfgsas{F  
i6;rh-M?.  
template < typename Ret > /K+;HAUTn  
struct functor_trait < Ret ( * )() > XCn;<$3w  
  { 7:$dl #  
typedef Ret result_type; 4RQ38%> >j  
} ; 3|3ad'  
对于单参数函数的版本: B<@a&QBTg  
MScUrW!TA  
template < typename Ret, typename V1 > v33[Rk'  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > Fo ,8"m  
  { xTcY&   
typedef Ret result_type; #^-'q`)  
} ; ~xPetkl@  
对于双参数函数的版本: Qd ?S~3XT  
f R2,NKM@  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > oc-o>H  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > j~;y~Cx?  
  { [P)](8nR[  
typedef Ret result_type; 5*B'e{C  
} ; ^ 6t"A  
等等。。。 Cf<TDjU`|  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy xw1,Wbu]  
EW)r/Av:,  
template < typename Func > kAx J#RG  
struct func_return t[b(erO'  
  { B(- F|q\  
template < typename T > ~g~`,:Qc  
  struct result_1 5rA>2<\pQ  
  { 9/#b1NGv  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; geqx":gpx9  
} ; `I|Y7GoUO  
=7 -k D3  
template < typename T1, typename T2 > H3JDA^5  
  struct result_2 Ut2x4$9  
  { QYBLU7  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; bX%4[BKP  
} ; N=8CVI  
} ; p1z^i(  
,~K4+ t_  
HE2t0sAYX  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 /cZcfCW  
AZJ|.mV q  
template < typename Func, typename aPicker > ]InDcE  
class binder_1 |IWm:[H3  
  { \/y&l\ k)  
Func fn; %+ MYg^  
aPicker pk; |ew:}e: k<  
public : % <%r  
,fm{ krE  
template < typename T > TjctK [db@  
  struct result_1 KZ [:o,jp>  
  { SQw"mO  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; K~8!Gh{h]  
} ; 1<M~ #  
6HVGqx  
template < typename T1, typename T2 > z-S8s2.Fd  
  struct result_2 `3UvKqe  
  { ]RW*3X  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; <|a9r: [  
} ; 2l8z/o7v  
i}5+\t[Q  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} 57U;\L;ZmZ  
C[JPohm  
template < typename T > YE@!`!`d:  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 6lxZo_  
  { dSzq}w4xY  
  return fn(pk(t)); k0DX|O8mXV  
} OadGwa\:s  
template < typename T1, typename T2 > QVR-`d/  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const @hOY&  
  { LFQP ysC  
  return fn(pk(t1, t2)); DJNM =v  
} 16N`xw+{  
} ; Vao3 &#D8  
As#/ln$nE  
)|S!k\^A  
一目了然不是么? ~eGtoEY  
最后实现bind Jz_`dLL^ w  
qI\B;&hr(  
V ;M'd@  
template < typename Func, typename aPicker > {Hxziyv~Y(  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) DTx>^<Tk  
  { O@KAh5EB  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); A Rjox`  
} IAbH_+7O  
sVIw'W  
2个以上参数的bind可以同理实现。 \OF"hPq  
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。 2wZyUB;  
!2]G.|5/A  
十一. phoenix s.@DI|Gnf  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: Cx`?}A\%  
&eX^ll  
for_each(v.begin(), v.end(), }Q>??~mVl  
( 3ry0.  
do_ [UaM}-eR  
[ Pexg"328  
  cout << _1 <<   " , " QEq>zuz5;  
] Y3f2RdGl  
.while_( -- _1), =)XC"kU p  
cout << var( " \n " ) fTA%HsvU:  
) 32):&X"AIh  
);  qr7_3  
?|we.{  
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: k%ckV`y  
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 QPwUW  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 rIF6^?  
那么我们就照着这个思路来实现吧: y+a]?`2  
;jpsH?3g  
.AHww7  
template < typename Cond, typename Actor > T$9tO{  
class do_while x-s]3'!L  
  { \RyW#[(  
Cond cd; QW}N,j$  
Actor act; 'd=B{7k@  
public : &r !*Y&  
template < typename T > '${xZrzmt  
  struct result_1 D& #ph%U,P  
  { ^T/d34A;SP  
  typedef int result_type; w#`E;fN'  
} ; 1C\[n(9  
<al/>7z' O  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} 9mH/xP:y  
\P0>TWE  
template < typename T > M&K'5G)7  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const PaYsn *{})  
  { C)`y<O  
  do elm]e2)F  
    { *H,vqs\}y  
  act(t); veh?oJi@  
  } *4F6U  
  while (cd(t)); ;3WVrYe  
  return   0 ; 6N'v`p8  
} N!:&Xz  
} ; |\/Y<_)JD  
~!a~ -:#  
F2RU7o'f.  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). |cCrLa2*-  
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。 Aaq!i*y  
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。 x0_$,Tz@  
因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。 }*I:0"WH  
下面就是产生这个functor的类: E"$AOM?(*i  
7LY4q/  
F%pYnHr<  
template < typename Actor > Z-,' M tD  
class do_while_actor %JC-%TRWK  
  { %$L!N-U6  
Actor act; d@-bt s&3  
public : xA>O4S D  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} h*9s^`9)  
H"A|Z6y$^  
template < typename Cond > ?4,e?S6,[  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; ZkZTCb`/l  
} ; 48 `k"Uy   
eE/E#W8  
}<hyW9  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 (},TZ+u  
最后,是那个do_ X!%CYmIRb  
4:p+C-gs  
|+Fko8-  
class do_while_invoker w8df-]r  
  { L^zF@n^5A  
public : w(KB=lA2  
template < typename Actor > WS?"OTH.^\  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const Hjm  
  { MxO0#  
  return do_while_actor < Actor > (act); E/</  
} IMDGinHAy  
} do_; b-rgiR$cg  
QK3j.Ss  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? 6Tn.56X  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 xG^6'<  
最后来说说怎么处理break和continue DPE]<oM  
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。 pO.+hy  
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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