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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda G].Z| Z9  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 GU`2I/R  
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, I]58;|J  
`KN{0<Ne  
-[z;y73]t  
`fXcW)  
  class filler &I8ZVtg  
  { 1ARIZ;H  
public : n7vi@^lf(  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} :v`o="  
} ; !WN r09`  
*P>F# ~X  
^)WG c/  
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: uP.3(n[&  
*"wsMO  
38 F8(QU{  
8I%1 `V  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); ;IyQqP#,<  
_F3:j9^  
= >9`qcNW_  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 c ;VW>&,B  
{.v+ iSM  
eG.?s ;J0  
hq|/XBd||  
二. 战前分析 F{v+z8nW  
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。 nL9m{$Zv  
开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码 )9s[-W,e  
c(fwl`y !x  
yo5|~"yZY  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); b@Fa| >"_  
  /* --------------------------------------------- */ o4xZaF4+  
vector < int *> vp( 10 ); &W1c#]q@r  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); `3~w#?+=*  
/* --------------------------------------------- */ 3/iGSG`  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); ~e|~c<!z8@  
/* --------------------------------------------- */ yA~W|q(/V  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); ]O^!P,l)"  
  /* --------------------------------------------- */ E$gcd#rT  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); YkTEAI|i  
/* --------------------------------------------- */ w1[F]|  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); ^XV$J-  
F[LBQI`zq  
> >p3#~/  
dI3U*:$X  
看了之后,我们可以思考一些问题: R ~#\gMs  
1._1, _2是什么? 2|+**BxHD  
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。 E1=]m  
2._1 = 1是在做什么? #,Rmu  
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。 I_4'9  
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。 J?HYN%  
K*>lq|i u  
|dXmg13( -  
三. 动工 t68h$u  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: 3eD#[jkAI;  
xI$B",?(  
Ao2t=vg  
CtS*"c,j  
template < typename T > al1Uf]xh  
class assignment XDU&Z2A  
  { *G^ QS"%  
T value; Ji gc@@B.  
public : G}d@^9FkE  
assignment( const T & v) : value(v) {} ZdfIe~Oni  
template < typename T2 > <^{|5u  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } 5P [b/.n  
} ; <rNCb;  
{'T=&`&OF  
wjDLsf,  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 "9aiin  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment a~=$9+?w  
|}t[- a  
N^H~VG&D(  
ND77(I$3s  
  class holder a~jM^b;VN  
  { A46Xei:Ow  
public : l*rli[No  
template < typename T > r$<[`L+6  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const 8wMu^3r  
  { u6j\@U6I  
  return assignment < T > (t); |5^tp  
} >fNRwmi  
} ; LR|LP)I  
gZ8n[zxf6  
)5Mf,  
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: UsP1bh4  
WW\t<O;z  
  static holder _1; !36jtKdM  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 eD2u!OKW!  
R9%Um6  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); b=(?\  
而不用手动写一个函数对象。 C7:;<<"P  
R-5EztmLae  
pCb3^# &o  
4EQ-48h17  
四. 问题分析 &]~Vft l  
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。 6HeZ<.d&  
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。 ]#x!mZ!  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 K)"lq5nM  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 f sRRnD  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 #[=%+*Q  
>LS*G qjq  
五. 问题1:一致性 U (*k:Fw  
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?| m$6u K0  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 XpS].P9  
ksb.]P d.  
struct holder 7S'3U}Y>VX  
  { 4K{<R!2I  
  // Y;n;7M<F  
  template < typename T > >AFX}N#  
T &   operator ()( const T & r) const l.gt+e  
  { EdgcdSb7  
  return (T & )r; k?[|8H~2C  
} TX/Ng+v S  
} ; p)'.swpJ  
X=_`$ 0  
这样的话assignment也必须相应改动: bvpP/LeY  
)}`3haG  
template < typename Left, typename Right > xweV8k/  
class assignment Rd#V,[d  
  { (rDB|kc^7  
Left l; (`nn\)  
Right r; C B&$tDi  
public : %#g9d  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} AC'$~4  
template < typename T2 > .@7J8FS*  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } `VJJ"v<L  
} ; /1s|FI$-L  
=~7%R.U([e  
同时,holder的operator=也需要改动: L!fiW`>0G  
~QVN^8WPg  
template < typename T > qQz f&"  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const \:`'!X1*U  
  { 7-*QF>w<a  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); r@j$$Pk`  
} 8 oK;Tzh  
?=C?3R  
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。 #:C?:RMS  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 ,sU#{.(  
}1N $4@  
return l(rhs) = r; A$w0+&*=  
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。 g(9\r  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: Q2 tM~  
~Z ,bd$  
template < typename Tp > aqa%B  
class constant_t !kzC1U  
  { m@qM|%(0x  
  const Tp t; BPFd'- O)  
public : g\Gx oR  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} _3G;-iNX;  
template < typename T > ML6V,-KU  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const y(I_ 6+B^  
  { H*SEzVb  
  return t; t")+ L{  
} *Ey5F/N}$H  
} ; yS*s[vT  
F0 cde  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 ]}K\&ho2  
下面就可以修改holder的operator=了 \ow3_^Bk  
QH_0U`3  
template < typename T > aFZu5-=x  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const $?38o6  
  { 8XwZJ\5  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); .I6:iB  
} QFg,pTj  
iG:9uDY  
同时也要修改assignment的operator() BE&P/~(C  
>g):xi3qK  
template < typename T2 > Y} '8`.  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } 5 IK -V)  
现在代码看起来就很一致了。 y;0k |C   
/3MTutM|<X  
六. 问题2:链式操作 .GJl@==~1  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 yMdAe>@  
其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。 Iyo ey  
事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。 &e#>%0aS  
比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。 (IAc*V~  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct q>$[<TsE&}  
iSm5k:7  
template < typename T > ?, dbrQ  
struct result_1 1 \#n{a3  
  { IEi E6z]L(  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; (9;qV:0`  
} ; r_sZw@lqJ  
? J;*  
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(lxq:>"  
uYh6q1@"~  
template < typename T > $6~ \xe=  
struct   ref |2yTt*!-r  
  { o_2mSD!  
typedef T & reference; ;%Z%]nIS  
} ; p1dqDgF*  
template < typename T > IIN"'7Z^R  
struct   ref < T &> V;b^b5yZ>  
  { ELx?ph-9  
typedef T & reference; 5W0'r'{  
} ; nN|zEw]  
!P Cw-&  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: ?}QHEk:H  
$N7:;X"l  
template < typename T > >E;&SX  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const {H$F!}a  
  { 0:W*_w0Ge  
  return l(t) = r(t); uUAib<wdPL  
} 3I)!.N[m  
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。 7=.}484>J  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 Sb&sW?M  
'E/vE0nN?  
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 <{C oM  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: &Wj %`T{  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 b"Hg4i)  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 dAOmqu, 6  
最后的布局是: 1goK>=-^  
                Add ~jd:3ip+!  
              /   \ cmQLkT"#K  
            Divide   5 w%,Iy, G@  
            /   \ DzLm~ aF  
          _1     3 xg~ Baun  
似乎一切都解决了?不。 cw 3JSz9  
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。 8-cB0F=j_  
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。 nq#k}Qx:  
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: j)Z3m @Ii5  
e_6@oh2s-  
template < typename Right > w.qpV]9>  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const ;9,<&fe  
Right & rt) const mw<LNnT{8  
  { ffGiNXCM  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); w < p  
} P,Fs7  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 6:i(<7  
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。 pCSR^ua>  
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。 M%f96XUM  
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。 _20nOg`o  
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。 mDmy637_  
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? 4#mRLs'  
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: 6xSdA;<+]  
\AOVdnM:  
template < class Action > %WrUu|xj>_  
class picker : public Action 8W?/Sg`  
  { rlYAy5&  
public : _yT Gv-  
picker( const Action & act) : Action(act) {} jGM~(;iw6i  
  // all the operator overloaded X:\r )  
} ; 6\(wU?m'/  
H kDT14 `&  
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。 wm|{@z  
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: =LHE_ AA  
qp>O#tj[  
template < typename Right > AW@ I,  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const xMDx<sk  
  { \R45#. P6X  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); }6} Gj8Nb  
} Klh7&HzR  
<Yfk7Un  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > 9J_lxy}  
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。 c[@-&o`  
w> `3{MTQ  
template < typename T >   struct picker_maker BY"<90kBL  
  { %^xY7!{  
typedef picker < constant_t < T >   > result; xn(lkQ6Fm  
} ; [*w^|b ?  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > <R>qOX8  
  { G 8OLx+!0e  
typedef picker < T > result; /02|b}{  
} ; T1?fC)  
{ScilT  
下面总的结构就有了: h9c54Ux  
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。 p=jD "lq  
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。 |Vc8W0~0  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 hZ-No  
至此链式操作完美实现。 oqOv"yLJ:  
j?4k{?x  
/\_`Pkd3m  
七. 问题3 )~;=0O |X  
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。 ac6Lv}w_  
g@hg u   
template < typename T1, typename T2 > XHcT7}]  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const c?5e|dZz  
  { U)a}XRS  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); sL]KBux  
} ;1^_ .3  
qT^R> p  
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: A~&Tp  
d:}aFP[  
template < typename T1, typename T2 >  M]:4X_  
struct result_2 L,V\g^4$K  
  { K?:rrd=7q  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; wmdvAMN  
} ; c*$&MCh  
E]V:@/(M'  
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? rr>*_67-:  
这个差事就留给了holder自己。 ;=>4 '$8  
    C4e3Itc9X  
IT]D;  
template < int Order > B;?)   
class holder; S83wAr9T  
template <> FI{9k(  
class holder < 1 > o^%4w>|  
  { I `:nb  
public : 833KU_ N  
template < typename T > F`goYwA%  
  struct result_1 1wSJw  
  { Y}%=:Yt  
  typedef T & result; vUh.ev0  
} ; EeC5HgIU'C  
template < typename T1, typename T2 > zk= 3L} C  
  struct result_2 VXlTA>a }  
  { pH5"g"e1  
  typedef T1 & result; HV ab14}E  
} ; (cJb/|?3  
template < typename T > o\u31,  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const -I4-K%%B`  
  { F M:ax{  
  return (T & )r; a}eM ny  
} bv ,_7UOG  
template < typename T1, typename T2 > sI4Ql0[  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const 8t3@ Hi  
  { -_BS!T%r  
  return (T1 & )r1; $[txZN  
} nsk`nck  
} ; %cJ]Ds%V  
}2 zJ8A9-  
template <> e{@TR x  
class holder < 2 > 4SSq5Ve<  
  { 0Pw?@uV  
public : LQ pUyqR  
template < typename T > Qag@#!&n  
  struct result_1 ?r C^@)  
  { i9fK`:)  
  typedef T & result; b$)b/=2  
} ; M?pu7wa  
template < typename T1, typename T2 > NidG|Yg~Z  
  struct result_2 8_WFSF^  
  { tkU"/$Vi\  
  typedef T2 & result; JK0L&t<  
} ; Rg~ ~[6G>  
template < typename T > -#T?C ]}  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const /]4[b!OTJ  
  { ?z>ZsD  
  return (T & )r; 44_7gOZ  
} KA1Z{7UK%  
template < typename T1, typename T2 > c`I`@Bed  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const |NFX"wv:c<  
  { !Tuc#yFw  
  return (T2 & )r2; diN5*CF'~  
} RMU]GCa  
} ; aLapb5VV  
l(|@ dp  
513{oM:  
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> >。 Dn;6O  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: sS#Lnj^`%  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: :{NvBxc[  
qXmkeidb&W  
return l(i, j) = r(i, j); sLh9= Kh`  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) !l1UpJp  
((L=1]w  
  return ( int & )i; xv;'27mUt  
  return ( int & )j; 9qxB/5d_  
最后执行i = j; X=]FVHV;  
可见,参数被正确的选择了。 XUeBK/aQ{  
!IlsKMZ  
8+m;zvDSU  
y)N57#e  
tpp. 9  
八. 中期总结 ;~Y0H9`  
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: o!6gl]U'y9  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义   )z#  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 2:0'fNXop  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor j8kax/*[  
&t1?=F,]  
R/ 5aIh  
&`hx   
#=r:;,,  
t3%[C;@wB  
九. 简化 WO{V,<;  
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。 Kp[ F@A#  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 @C7if lo6  
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: rMkoE7n  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 s"5f5Cn/Wh  
  +-*/&|^等 ir^%9amh  
2. 返回引用。 \]pRu"  
  =,各种复合赋值等 Cz@[l=-T7  
3. 返回固定类型。 aq/'2U 7  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) >D20f<w(H  
4. 原样返回。 X1Vx 6+[  
  operator, 7 ,Tg>,%Q  
5. 返回解引用的类型。 \ci'Cbn\o  
  operator*(单目) ?2h)w=dO  
6. 返回地址。 &K Ti[  
  operator&(单目) +dd\_\  
7. 下表访问返回类型。 !bEy~.  
  operator[] HmxA2 ~C  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 -yKx"Q9F  
  operator<<和operator>> nk8jXZ"w  
;Y<Hi\2oy  
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。 :H/CiN  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: x;d*?69f]  
(' yBIb\ue  
template < typename Left > pU4k/v555;  
struct value_return U/2]ACGCN^  
  { y U"pU>fV@  
template < typename T > ktQMkEj#  
  struct result_1 |8,|>EyqK  
  { x3cno#  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; 72J@Dc  
} ; 0K/?8[#  
J=QuZwt  
template < typename T1, typename T2 > NCm>iEeY  
  struct result_2 )3h%2C1uM  
  { a:$hK%^ \  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; d4'*K1m   
} ; p6=L}L  
} ; cBxBIC  
n/ ]<Bc?  
=*K~U# uoC  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait 3=r#=u5z  
%Ot2bhK;  
下面我们来剥离functor中的operator() Vaj4p""\F  
首先operator里面的代码全是下面的形式: O3H~|R+^  
(;1rM}B;1  
return l(t) op r(t) :)/%*<vq,  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) AawK/tfs  
return op l(t) QL_~E;U  
return op l(t1, t2) aI8k:FK"  
return l(t) op n.}A :Z  
return l(t1, t2) op /{|<3CEe  
return l(t)[r(t)] A\{dq:  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] ED9uKp<Wbv  
JPeZZ13sS  
很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式: s06tCwPp  
单目: return f(l(t), r(t)); 6Xu^ cbD  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); !uIT5D  
双目: return f(l(t)); (wxdT6RVm\  
return f(l(t1, t2)); j2oHwt6"  
下面就是f的实现,以operator/为例 .23z\M8 -  
] qT\z<}  
struct meta_divide +o{]0~ y  
  { 2.Kbj^  
template < typename T1, typename T2 > \W"N{N  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) l`#XB:#U  
  { )9(Mt _  
  return t1 / t2; q]1HCWde  
} f>g< :.k*  
} ; {Ac5(li_  
H.sYy-_]F  
这个工作可以让宏来做: d E0 `tX  
`5VEGSP]  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ mkJC *45  
template < typename T1, typename T2 > \ Tt,<@U[/}  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; Vl91I+Ev  
以后可以直接用 u9 LP=g  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) v0~'`*|&  
来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数 zn5U(>=c  
(ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。) q7itznQSKc  
r9),F.6,  
zli@XZ#  
下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体 -2)6QKh~D  
Eb9 eEa<W  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > jacp':T  
class unary_op : public Rettype P>*B{fi^  
  { ]u;Ma G=;  
    Left l; SGuR-$U`)  
public : ^qn,b/>L  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} <=]wh|D  
.X D.'S  
template < typename T > RnvPqNs  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 4#pn ]  
      { 'N-nFc^  
      return FuncType::execute(l(t)); r8o9C  
    } 6P0\t\D0  
Z *9Qeu-N:  
    template < typename T1, typename T2 > !,;>)R   
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const yvPcD5s5  
      { yuTSzl25,/  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); xq U@87[_  
    } C\ ~!2cy  
} ; )# ^5$5  
+pGkeZX  
4Nz@s^9  
同样还可以申明一个binary_op aFCma2  
-tQi~Y[]  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > tWBfIHiha  
class binary_op : public Rettype 9 n(.v}  
  { O{4G'CgN(  
    Left l; f!|$!r*q  
Right r; =) Aav!  
public : -E*VF{IG1  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} gpIq4Q<  
l ~b  
template < typename T > x] e &G!|  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 4pYscB  
      { 0 `Yg  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); RDX$Wy$@L  
    } hI+mx  
#@ quuiYq  
    template < typename T1, typename T2 > ws^ 7J/8  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const m$ubxI)  
      { SxAZ2|/-  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); PVNDvUce  
    } vpnOc2 -  
} ; ( 04clU^F  
a9+l :c@  
vr:5+wew  
很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮 ji8)/  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 VL[}  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) bu}N{cW  
那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。 I%8>nMTJ  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! ^V5VRGq  
如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。 +!@@55I-  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 ,V>7eQt?  
这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan) {.,-lFb\  
下面是修改过的unary_op 2^V/>|W>w  
d=*&=r0!C{  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > B1u.aa$  
class unary_op  D|8Pe{`  
  { rV5QKz6'  
Left l; E1"H( m&6  
  K6..N\7  
public : = Ff2  
(**k4c,  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} rQrh(~\:  
:!cNkJa  
template < typename T > Z(~v{c %<  
  struct result_1 /:BM]K  
  { n _H]*~4F  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; n/zTS3<  
} ; }O7!>T  
saPg2N,  
template < typename T1, typename T2 >  ~T'!.^/  
  struct result_2 8-"lK7  
  { Z1&<-T_  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; u A=x~-I  
} ; _d J"2rx  
$+%eLx*  
template < typename T1, typename T2 > H[;\[ 3  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 9_/dj"5  
  { kJfMTfl,  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); F?3zw4Vt~  
} ]Av)N6$&-Z  
?T (@<T  
template < typename T > iN]#XIQ%  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ej^pFo  
  { =D}]|ie  
  return OpClass::execute(lt(t)); :5 zXW;s  
} 6M)4v{F  
]NRQM8\  
} ; Eg/=VBtc  
:Qd{V3*]  
__Tg1A  
该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug ~ v21b?   
好啦,现在才真正完美了。 <:gNx%R  
现在在picker里面就可以这么添加了: <T0+-]i  
pZA0Go2!IN  
template < typename Right > h,u?3}Knnb  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const }c1?:8p  
  { kd3vlp  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); {YoK63b$  
} Bf-KCqC".  
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。 < `/22S"  
fkjo  
'K:zW>l  
VBe.&b8  
LaolAqU  
十. bind (tLAJ_v!.K  
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。 =SEgv;#KZ~  
先来分析一下一段例子 @|hn@!YK  
/ivA[LSS  
+uD4$Wt_F  
int foo( int x, int y) { return x - y;} K:3u/C`  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 " F3M  m  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 \dzHG/e  
可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。 (aQNe{D#  
我们来写个简单的。 F=qG +T  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: aGRD`ra  
对于函数对象类的版本: `Zm- F  
; wpX  
template < typename Func > XX:?7:j}[8  
struct functor_trait c<c"n'  
  { HLYTt)f}  
typedef typename Func::result_type result_type;  \W',g[Y:  
} ; ff3HR+%M  
对于无参数函数的版本: &~SPDiu.t  
<PayP3E  
template < typename Ret > >2%*(nL  
struct functor_trait < Ret ( * )() > 0OrT{jo  
  { .e,(}_[[<  
typedef Ret result_type; PU\?eA  
} ; F z 6&.f  
对于单参数函数的版本: R;{y]1u  
1;Dug  
template < typename Ret, typename V1 > q|N/vkqPz  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > rz  
  { dg?[gD8!4&  
typedef Ret result_type; h ?Ni5  
} ; @/w ($w"  
对于双参数函数的版本: <1L?Xhoc6  
-b7q)%V  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > FuKp`T-H  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > tsLi5;KA]  
  { UZ`GS$D@  
typedef Ret result_type; 2[#7YWs  
} ; {}#W~1`  
等等。。。 2GHmA_7P  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy #})OnM^],  
$Eo)i  
template < typename Func > 8l, R|$RKP  
struct func_return ^x:%_yGY  
  { ]4$t'wI.  
template < typename T > \R6D'Yt  
  struct result_1 Q}A*{9#|  
  { ^hpdre"  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; [xTu29X.  
} ; ;Tn$c70  
0&YW#L|J  
template < typename T1, typename T2 > S:*.,zC  
  struct result_2 Oc51|[ Wj  
  { )o:%Zrk  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; /O@dqEbc  
} ; @F+zME   
} ; c%5G3j  
OMi_')J  
%9}5~VM"q  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 J`&*r;""V  
~w&_l57  
template < typename Func, typename aPicker > vp"b_x1-  
class binder_1 Z|8oD*,  
  { *~t&Ux#hj  
Func fn; ^F>C|FJ2  
aPicker pk; Wsz-#kc\[  
public : ) r8yt}  
(iwZs:k-  
template < typename T > B.e3IM0  
  struct result_1 sS 5aJ}Qs  
  { n#{z"G  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; z NF.nS}:  
} ; f.Uvf^T}2  
!rK,_wH  
template < typename T1, typename T2 > o@&Hc bN^  
  struct result_2 vZDM}u  
  { Zj(2$9IU  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; lWVvAoe  
} ; ~^<ju6O'  
+@U}gk;#c  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} w^_[(9 `  
W^es"\  
template < typename T > z'FpP  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const jkzC^aG  
  { F5hOKUjv  
  return fn(pk(t)); j4!g&F _y  
} Y-0o>:SM  
template < typename T1, typename T2 > lg9`Z>?  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 'b?Px}  
  { {^Y0kvnd  
  return fn(pk(t1, t2)); 0q@U>#  
} #RJFJb/  
} ;  QB/H  
9r5<A!1#L  
^Yz.}a##w2  
一目了然不是么? %,Pwo{SH  
最后实现bind "@!B"'xg  
Za*QX|  
i^i^g5l!  
template < typename Func, typename aPicker > ;Q1/53Y<  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) Po ,zTz   
  { m(CbMu  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); gbC!>LV  
} $@ous4&  
=GP~h*5es  
2个以上参数的bind可以同理实现。 xu]>TC1  
另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。 +2ZBj6 e9  
O%>FKU>(?  
十一. phoenix XOdkfmc+s'  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: e5 "?ol0  
#dd-rooQuD  
for_each(v.begin(), v.end(), /+11`B09  
( 6v]y\+  
do_ 5D~>Ed;  
[ zUe)f~4  
  cout << _1 <<   " , " w b@Zna  
] jn+M L&  
.while_( -- _1), ThvVLK  
cout << var( " \n " ) B uv4&.Z}  
) OLl?1  
); RfZZqe U  
-kv'C6gB  
是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧: t$*V*gK{  
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 bR0z$~  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 [h3y8O  
那么我们就照着这个思路来实现吧: ?)60JWOJ1  
.;:jGe(  
UImd* ;2TE  
template < typename Cond, typename Actor > gmU0/z3&  
class do_while Py3Y*YP  
  { :We}l;.jQ  
Cond cd; ~I_v {  
Actor act; 4)IRm2G  
public : 1\~-No  
template < typename T > 4raKhN"  
  struct result_1 fFBD5q(n  
  { (Vvs:h%H  
  typedef int result_type; mHnHB.OL  
} ; VgoN=S  
H=f'nm]dQ  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} Rzolue 8  
d- wbZ)BR  
template < typename T > z ]d^%>Ef  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const Je5UVf3>2&  
  { nCj_4,O  
  do UT^-!L LB]  
    { )/:r $n7  
  act(t); Pdg%:aY  
  } :EX H8n&|  
  while (cd(t)); 9Xr@ll  
  return   0 ; [q MFLY$  
} 5_d=~whO&2  
} ; XyS|7#o  
D>YbL0K>X~  
GmA5E  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). 0Q]p#;  
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。 N1O& fMz  
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。 G?y'<+Awt  
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。 [~ Wiy3n  
下面就是产生这个functor的类: CkJU5D  
w'Kc#2  
Xgy)Z:R  
template < typename Actor > )"&$.bWn  
class do_while_actor f> u{e~Q,  
  { Qoj}]jve  
Actor act; +Rtz`V1d  
public :  l*+"0  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} +!(W>4F  
`VT0wAe2;  
template < typename Cond > ~/@5&ajz  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; a=55bEn  
} ; 4b"%171  
[":[\D'  
R|Oy/RGY$  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 MuQBn7F{c  
最后,是那个do_ !n=@(bT*wT  
[_3Rhp:  
!lSxBr[dQ  
class do_while_invoker ~IHjj1s  
  { seFug  
public : <JA`e+Bi  
template < typename Actor > L`i#yXR  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const  c|N!ZYJI  
  { !;SpQ28  
  return do_while_actor < Actor > (act); ~3 {C &c  
} kT(}>=]g  
} do_; !b O8apn  
tQ7DdVdix  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? lu^ c^p;  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 n2bL-  
最后来说说怎么处理break和continue wHW";3w2~  
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。 PmtBu`OkV  
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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