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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda Fx5ZwT t  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 PY -+Bf  
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, 5qiI.)  
)-q\aX$])  
N5KEa]k1nw  
xD0NZ~w%  
  class filler ((cb4IX  
  { >b43%^yii  
public : F"=Hp4-C  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} QPV@'.2m  
} ; RM#fX^)=  
3G.r-  
Z8fJ{uOIL  
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: $l#{_~ "m7  
0[i}rC9&  
.HCaXFW  
fCr\u6Tb  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); |K)p]i+  
3`ml; L?D  
_ .!aBy%xf  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 pX^=be_  
&M= 3{[  
Ju4.@  
Oa1'oYIHg  
二. 战前分析 T*R{L  
首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。 cafsMgrA  
开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码 ;.AV;C"  
@ge LW!  
zu C5@jy.x  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); b@!:=_Mr  
  /* --------------------------------------------- */ F:,#?  
vector < int *> vp( 10 ); aH  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); ^6#-yDZC@  
/* --------------------------------------------- */ !%V*UR9  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); <uC<GDO  
/* --------------------------------------------- */ Wxc^_iqA1  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); j)BQMtt&U  
  /* --------------------------------------------- */ T(gg>_'jh  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); hRLKb}  
/* --------------------------------------------- */ Y6a$gXRT  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); :v|r=#OI  
iXt4|0  
uPM8GIvZX.  
&@-1 "-H  
看了之后,我们可以思考一些问题: ,<`|-oa  
1._1, _2是什么? pg5@lC]J  
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。 bCH*8,Bmh  
2._1 = 1是在做什么? F+lm[4n  
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。 ViCg|1c  
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。 07~pf}  
!pG+Ak?  
2O}s*C$Xav  
三. 动工 de*,MkZN  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: (YaOh^T:|  
L3-<Kop  
1v>  
WHZe)|n  
template < typename T > Q=)"om  
class assignment e);bF>.~  
  { 1\M"`L/  
T value; ,Zf :R  
public : Y*]l|)a6_]  
assignment( const T & v) : value(v) {} =U)n`#6_j2  
template < typename T2 > %4QoF  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } U[K0{PbY  
} ; yffU% )  
GapX$Jb,p  
XhJP87A  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 )Tyky%P+iI  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment X}n&`y{/  
8=ukS_?Vy  
9Bbm7Gd  
E.5*Jr=J  
  class holder x= vE&9_u  
  { eG[umv.9b  
public : /j=DC9_  
template < typename T > Vq)|gF[6i  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const |j.KFu845  
  { 2@=cqD7x  
  return assignment < T > (t); #*ZnA,  
} u"Hd55"&  
} ; `uaD.m$EJ  
N9>'/jgZX  
TnMVHO-  
由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上: 8CN7+V  
+Y.uZJ6+  
  static holder _1; *`QdkVER  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 Qw{\sCH>  
LB64W ;#h  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); ZmR[5 mv@  
而不用手动写一个函数对象。 h~=\/vF  
-x3tx7%  
K{r1&O>W  
ba:mO$  
四. 问题分析 1o5Y9#7  
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。 9$4/frd  
1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。 TGt1d  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 6\S$I5  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 YiQeI|{oN  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 xTksF?u)  
X'3`Q S:!  
五. 问题1:一致性 4E>/*F!  
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?| C^8)IN=$  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 U d=gdsL  
3 DO$^JJ.  
struct holder C.9eXa1wkT  
  { )T$f k  
  // bTo@gJk n  
  template < typename T > 0D]Yz`n3  
T &   operator ()( const T & r) const !Sy'Z6%f  
  { YCLD!S/?  
  return (T & )r; Z%HEn$t  
} lJz?QI1  
} ; "DcueU#!  
< 4EB|@E  
这样的话assignment也必须相应改动: * F%ol;|Q  
&:e}4/G  
template < typename Left, typename Right > D0E"YEo\nv  
class assignment 6UzT]"LR;  
  { j O5:{%  
Left l; ym,Ot1  
Right r; n\8[G [M  
public : n[cyK$"  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} #&`WMLl+8  
template < typename T2 > &Ow?Hd0  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } ^1FZ`2u;  
} ; ;P0Y6v3  
&L~31Ayj&  
同时,holder的operator=也需要改动: )(|0KarF  
pTV@nP  
template < typename T > 4f@\f7 \  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const :]z-Rz  
  {  KHs{/  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); Mbi+Vv-  
}  ~bWWu`h  
Z$m2rZ#  
好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。 \q d)l  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 pil*/&pB  
h C`p<jp/  
return l(rhs) = r; B| 0s4E  
在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。 j C1^>D  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: 4kY{X%9  
e#eO`bT  
template < typename Tp > ^N}~U5  
class constant_t <+1w'-  
  { ZD] '$  
  const Tp t; q$2taG}  
public : *,*:6^t  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} \g6 # MNW  
template < typename T > o)' =D(  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const Vx4pP$S  
  { 0&L0j$&h  
  return t; !CMVZf;u  
} CbvL X="%  
} ; BaHg c 4zI  
4.kkxQR7r  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 Y;5^w=V  
下面就可以修改holder的operator=了 t T/*ZzMq#  
^~1@HcJo  
template < typename T > }d*sWSPu(  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const *[5#g3  
  { zB7dCw  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); ={D B  
} Ko1?jPE  
T+{'W  
同时也要修改assignment的operator() #?d>S;)+  
Ywb)h^{!  
template < typename T2 > kC#B7*[RM  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } 6Q?6-,?_  
现在代码看起来就很一致了。 (i~%4w=  
D '_#?%3^  
六. 问题2:链式操作 Yiw^@T\H`  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 7X3l&J2C4l  
其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。 7a.#F]`  
事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。 1Y0oo jD  
比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。 ;8xn"G0}a  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct `DY4d$!4  
3&d+U)E  
template < typename T > e5\1k#@  
struct result_1 =&G|} M  
  { GKDG5u;  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; g_!xO2LH,8  
} ; J0)WRn"h  
S gsR;)2  
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: =,;3z/k%  
`2~Ea_Z  
template < typename T > X OtS+p  
struct   ref (%IstR|u:  
  { H.S|njn:r  
typedef T & reference; ]vyF&`phb  
} ; 'eXw`kw(  
template < typename T > u= i^F|  
struct   ref < T &> 2&f=4b`Z  
  { WW/m /+  
typedef T & reference; 2/gj@>dt  
} ; T`DlOi]Z_  
rca"q[,  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: [GT1,(}. Z  
5DBd [u3  
template < typename T > J_Xf:Mz-  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const U"G+su->e  
  { o;P;=<  
  return l(t) = r(t); (NV=YX?s  
} WD1$"}R  
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。 vK>^#b3  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 ] :#IZ0#  
lGgKzi9VD  
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 )bg,rESM  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: Jg6[/7*m  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 oRF"[G8BV  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 iiFKt(  
最后的布局是: AiI# "  
                Add ~Q\ZDMTK  
              /   \ +~AI(h  
            Divide   5 'bO? =+c  
            /   \ 8LKZ3Y|  
          _1     3 lL f01sa4  
似乎一切都解决了?不。 ]/naH#8G  
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。 J}u1\Id%  
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。 t$5]1dY$X  
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: z Ns8\  
X~4:sJ\P=  
template < typename Right > e;3 (,  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const ^>28>!"1  
Right & rt) const hfc!M2/w  
  { @Ec9Do>  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); P &._ -[  
} wd0ACF  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 WSwmX3rn  
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。 Vjd =F.V+  
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。 c?Qg :yU  
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。 #-,`4x$m|  
除了宏之外还可以用的方式就是继承。我们可以写一个类叫做picker,该类实现了所有的如上的产生函数。然后让所有的functor继承自它。 ?P]md9$(+e  
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? 7FFYSv,[:  
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: }7v2GfEkM  
Q{-r4n|b  
template < class Action > jX,~iZ_B  
class picker : public Action fs12<~+z  
  { A1;t60z+q>  
public : nClU 5  
picker( const Action & act) : Action(act) {} Agf!6kh  
  // all the operator overloaded FvP1;E  
} ; xK ux5u _  
".Ug A\0  
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。 wQ.zj`?$(  
现在所有参与行动的functor都要套上一层picker, _1被声明为 picker<holder>, 并且holder中所重载的操作符除了operator()之外全部被移到了picker内。而picker中的操作符重载的返回的functor也必须套上一个picker: Zt=X %M|aw  
9q{dRS[A  
template < typename Right > |7fBiVo  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const XITQB|C??$  
  { *?'T8yf^  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); B9-=.2.WU  
} s[bKGn@  
 S_6;e|  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > _ji%BwJ  
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。 4v .6_ebL  
5gEK$7Vp  
template < typename T >   struct picker_maker vX%gcs/@  
  { ~?r6Ax-R  
typedef picker < constant_t < T >   > result; $!@f{9+  
} ; 7 #N @B  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > c6|&?}F  
  { jL1UPN  
typedef picker < T > result; eu;^h3u;b  
} ; Q4*cL5j  
t|lv6-Hy9  
下面总的结构就有了: ma~`&\xE  
functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。 "$Q Gifb  
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。 ~Sq >c3Wn  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 DK1)9<  
至此链式操作完美实现。 }OFk.6{{&v  
CcQ|0  
hSH-Ck@Qy  
七. 问题3 Lf9h;z>#  
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。 ^g\%VIOD  
Y8T.RS0  
template < typename T1, typename T2 > 6qf`P!7d]M  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const (PF (,B  
  { uy~j$lrn  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); v\C+G[MV 7  
} E{J;-+t  
F\;1:y~1  
很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2: tWuQKN`_  
qE[}Cf]X  
template < typename T1, typename T2 > jF8ld5|_|  
struct result_2 @P?*<b{  
  { ^D)C|T  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; %94"e7Hy  
} ; #oI`j q  
'%N p9Iqt  
显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢? N 1rrKyL!$  
这个差事就留给了holder自己。 COafVlJ,l  
    \D=B-dREq  
P+a&R<Dj4  
template < int Order > RB2u1]l  
class holder; e{=$4F  
template <>  o~B=[  
class holder < 1 >  "(xu  
  { s~CA @  
public : 3L|k3 `I4  
template < typename T > *h1@eJHMz  
  struct result_1 )U` c9*.  
  { *KAuyJr  
  typedef T & result; rxA<\h,A  
} ; P^UcpU,  
template < typename T1, typename T2 > dhbJ1/z^  
  struct result_2 ux=@"!PJ  
  { S{ !hpq~o  
  typedef T1 & result; .jU9{;[  
} ; w&H7S{  
template < typename T > ,ic}   
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const <Bwu N,}  
  { +7w>ujeeJA  
  return (T & )r; tH(Z9\L7  
} O?_'6T  
template < typename T1, typename T2 > qyto`n7  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const FB""^IC?W  
  { G>j/d7  
  return (T1 & )r1; #,sJd^uI  
} :L,]<n  
} ; We|*s2!  
@Hzsud  
template <> 'CvZiW[_r  
class holder < 2 > {ib`mC^  
  { _B2t|uQ  
public : Wo&i)S<i0F  
template < typename T > 7">.{ @S  
  struct result_1 x =k$^V~  
  { Dqki}k~{  
  typedef T & result; p\ASf  
} ; -Ac^#/[0  
template < typename T1, typename T2 > .|K5b]na  
  struct result_2 4dO>L"  
  { u4Sa4o  
  typedef T2 & result; T!n<ya!  
} ; S}<(9@]z  
template < typename T > Q]\x O/  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const 'EQAG' YV  
  { h W-[omr0  
  return (T & )r; P VPwYmte  
} ;Zw28!#Rt  
template < typename T1, typename T2 > u^uW<.#z  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const xnArYm  
  { /cg!Ap5  
  return (T2 & )r2;  /Wa+mp  
} V:lDR20*\  
} ; >v(Xc/oI  
^0 t`EZ$  
m$kmoY/  
新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。 x?k6ek  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: q+ .=f.+Z  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: NQb?&.C   
8/=2N  
return l(i, j) = r(i, j); L.5GX 29  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) c;WS !.  
w v1R ]3}  
  return ( int & )i; TS-[p d  
  return ( int & )j; (mzyA%;W  
最后执行i = j; Ruf*aF(  
可见,参数被正确的选择了。 *Hs5MXNu  
Y{jhT^tKK  
{*: C$"L  
)TxhJB5|  
KS%,N _F<  
八. 中期总结 DP?gozm  
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: Zy<0'k%U  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 cD 1p5U  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 $HaM, Oh;i  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor  z\ \MLyS  
iaMZ37  
g3y44G CV  
KMZ% 1=a  
S_)va#b#  
Dx8^V%b  
九. 简化 y(%6?a @  
很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。 <fP|<>s$@1  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 J9o ]$.e  
首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种: ]WS 7l@  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 J[^-k!9M  
  +-*/&|^等 uQ{M<%K  
2. 返回引用。 J^u{7K,  
  =,各种复合赋值等 H.YntFtD'  
3. 返回固定类型。 #e=[W))  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) B${Q Y)t  
4. 原样返回。 8garRB{  
  operator, ~;MRQE  
5. 返回解引用的类型。 lwV#j}G  
  operator*(单目) f>Ge Em~  
6. 返回地址。 5y.kOe4vH  
  operator&(单目) FvRog<3X  
7. 下表访问返回类型。 x]F:~(P  
  operator[] N^O.P  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 NL1Ajms`  
  operator<<和operator>> ]":PO4M$*  
,Q^.SHP8  
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。 &L_(yJ~-  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: gg<lWeS/3  
w'}b 8m(L  
template < typename Left > huO_ARwK'  
struct value_return -(Yq$5Zc&  
  { aC;OFINK  
template < typename T > 1B2>8 N  
  struct result_1 #HqXC\~n  
  { 9Y0w SOSW  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; DRal{?CH  
} ; gVb;sk^  
P#iBwmwN+.  
template < typename T1, typename T2 > :X+7}!Wlo  
  struct result_2 &)1+WrU  
  { KZ&{Ya  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; SDZ/rC!C  
} ; j2V^1  
} ; <5=^s%H  
*!vwW T  
li(g?|AD  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait iOw'NxmY  
&S/KR$^ %  
下面我们来剥离functor中的operator() a:C ly9  
首先operator里面的代码全是下面的形式: y%f'7YZ4  
L~>pSP^a  
return l(t) op r(t) wgY: W:y'N  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) ttgb"Wb%S  
return op l(t) ]e!9{\X,*  
return op l(t1, t2) Y'0H2B8  
return l(t) op dxsPX =\:  
return l(t1, t2) op |%Pd*yZA  
return l(t)[r(t)] CnN PziB  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] n{aD4&  
OLTgBXh  
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: 'V/+v#V+>  
单目: return f(l(t), r(t)); eX>x +]l6  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); U8 '}(  
双目: return f(l(t)); ] %pr1Ey  
return f(l(t1, t2)); 8a)lrIg  
下面就是f的实现,以operator/为例 mSr(PIH{\  
PCtf&U  
struct meta_divide " 5,'K~hz  
  { M $ CnaH  
template < typename T1, typename T2 > F@UbUm2o  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) jhg0H2C8  
  { s9X?tWuL  
  return t1 / t2; WTbq)D(&[_  
} E&9BeU a#  
} ; g{RVxGE7  
VBo=*gn,$  
这个工作可以让宏来做: C8ek{o)%W  
Dg W*Br8<  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ l]C#bL>i  
template < typename T1, typename T2 > \ P9c!   
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; br`cxgZ0"  
以后可以直接用 ?NWc3 .  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) -Q9} gaH_  
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 d0YDNP%,_  
(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。。。) muc6gwBp  
54r/s#|-3  
q8#zv_>K  
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 Qq+$ea?>  
`)?N7g[\u  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > /-s-W<S[  
class unary_op : public Rettype *3 8 u ~n  
  { *MC+i$  
    Left l; _Oc5g5_{  
public : -?nr q <3  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} O/ybqU\7  
&L`^\B]k|  
template < typename T > VH M&Y-G  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const FLUvFD  
      { l$/.B=]  
      return FuncType::execute(l(t)); jzvrJ14  
    } OGcq]ue  
5v5)vv.kd  
    template < typename T1, typename T2 > QNWGUg4*&  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const > zA*W<g  
      { mUA!GzJ~u-  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); SR_<3WW  
    } v9*31Jx  
} ; lWPh2k  
l$Y*ii  
pT|l"q@  
同样还可以申明一个binary_op [eLMb)n  
x/NjdK  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > x4bmV@b  
class binary_op : public Rettype ]}4JT  
  { HQ:Y:  
    Left l; 4g+Dp&U  
Right r; =aBc .PJ^  
public : "o)jB~ :L  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} uo9FLm  
{;5\#VFg  
template < typename T > Ahk q  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const Ua%;hI)j$  
      { -kzp >=  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); }i._&x`):  
    } _$+BYK@  
 gx9=L&=d  
    template < typename T1, typename T2 > T {:8,CiW  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const U'@#n2p:k  
      { +N}yqgE  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); ;"B@QPX  
    } []:&WA 9N  
} ; (h"-#q8$  
PCx:  
HjCe/J ;  
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 WeZ?L|&%w0  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 2Q=I`H _  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) `l2h65\  
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。 18,;2Sr44  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! 9CG&MvF c  
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。。。 O@HL%ha  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 QpCTHpZ  
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) (}m2}  
下面是修改过的unary_op (&MtK1;;  
%/oeV;D  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > Cz|F%>y#  
class unary_op Pj8W]SA_  
  { K2{6{X=  
Left l; &yRR!1n)H  
  ?U+nR/H:6  
public : DGbEQiX$\  
y!8m7a  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} E(F?o.b  
jP#I](\eG  
template < typename T > 1>=%TIO)  
  struct result_1 K;7ea47m N  
  { {X 5G  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; ra;:  
} ; 4s9q Q8?  
m yy*rt  
template < typename T1, typename T2 > < &kl:|  
  struct result_2 ?{L5=X@$$  
  { & LhQr-g  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; %mAwK<MY`  
} ; bgeJVI  
MFn\[J`Ra  
template < typename T1, typename T2 > "[ieOFI  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const CC)Mws+2  
  { VpX*l3  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); j^.|^q<Y  
} ''($E /  
xwu b-yz  
template < typename T > yMEI^,0"  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const WC Y5F  
  { &D91bT+L  
  return OpClass::execute(lt(t)); y[ZVi5) ,  
} ,zEPdhTX  
T_[5 ZYy  
} ; [Lcy &+  
2 ?F?C  
Z.`0  
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 _ h/:r1  
好啦,现在才真正完美了。 (%'`t(<  
现在在picker里面就可以这么添加了: woa|h"T  
5 qMP u|A  
template < typename Right > c*r@QmB:  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const 0a9[}g1=#  
  { @=OX7zq\h-  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); _7b4+ L  
} _yp<#q]  
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。 M?5voV*  
Ej $.x6:  
U8{^-#(Uz  
_hgGF9  
ydMhb367|  
十. bind f\FqZ?w  
既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。 0v#p4@Z  
先来分析一下一段例子 /IlO   
_FU}IfG>t  
Y.q$"lm7k  
int foo( int x, int y) { return x - y;} cqaq~  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 OepQ Z|2  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 Gzp*Vr  
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。 v%kl*K`*  
我们来写个简单的。 7Y)i>[u3  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: V/xjI<,  
对于函数对象类的版本: 0+K<;5"63d  
`a[ V_4wO  
template < typename Func > j )wrF@W  
struct functor_trait 7[0<,O6Q  
  { {8 &=t8,c  
typedef typename Func::result_type result_type; vXZ )  
} ; \O]kf>nC  
对于无参数函数的版本: Qb7&S5m  
RBHU5]5  
template < typename Ret > 0KZ$v/m  
struct functor_trait < Ret ( * )() > dGUiMix{N  
  { 21my9Ui]  
typedef Ret result_type; wb%4f6i  
} ; Ce~Pms]  
对于单参数函数的版本: ltyhYPS  
WpOH1[ 8v  
template < typename Ret, typename V1 > g][n1$%  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > qC-4X"y+  
  { (Q.tH  
typedef Ret result_type; sX ]gL  
} ; K"!U&`T  
对于双参数函数的版本: t qUBl?i  
Zq 'FOzs  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > fm$Qd^E|e  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > !^EA}N.u  
  { N'PK4:  
typedef Ret result_type; ~Lq`a@]A  
} ; 1d$wP$  
等等。。。 W)^%/lAh  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy b~{nS,_Rn  
:UX8^+bfZ  
template < typename Func > -c{Y+M`  
struct func_return '$VP\Gj.  
  { {suQ"iv  
template < typename T > }rnu:7  
  struct result_1 p&\DG  
  { : rudo[L  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; 'UTMEN&  
} ; b>9?gmR{  
fl4 0jo]  
template < typename T1, typename T2 > 8@){\.M  
  struct result_2 a p(PI?]X  
  { '*EKi  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; [x- 9m\h  
} ; 1@}<CWE9  
} ; c[;A$P= 8.  
xiL+s-   
sGh TP/  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 JxKd  
=iB$4d2  
template < typename Func, typename aPicker > cEn|Q  
class binder_1 Iu(]i?Y  
  { 7\X_%SM%  
Func fn; ulk/I-y  
aPicker pk; =$T[  
public : TH55@1W,[  
~@e=+Z  
template < typename T > I,aaSBwt&2  
  struct result_1 uL:NWgN  
  { Rl_1g`84  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; j3S!uA?  
} ; ?T,a(m<i {  
-a l  
template < typename T1, typename T2 > Hn/V*RzQ  
  struct result_2 N/1xc1$SB  
  { mR|']^!SE  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; "*S_wN%  
} ; &x4*YM h  
$7-S\sDr  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} gc b8eB ,  
}*!_M3O  
template < typename T > G @]n(\7Y  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const {bC(>k|CQ  
  { O7od2fV(i7  
  return fn(pk(t)); wzcv[C-x  
} K;`W4:,  
template < typename T1, typename T2 > {IF$\{Al  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const  .4Mc4'  
  { I9nm$,i]7  
  return fn(pk(t1, t2));  feM(  
} }h|HT  
} ; f1B t6|W%  
{@'#|]4y.  
J:IAs:e`  
一目了然不是么? H2+V1J=  
最后实现bind DweF8c  
76u\# {5  
x4`|[  
template < typename Func, typename aPicker > T?1e&H%USV  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) <2LUq@Pg  
  { K]^Jl0  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); #8%~u+"N  
} @mcP-  
6kONuG7Yv  
2个以上参数的bind可以同理实现。 oJc7a z  
另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。 |T*t3}  
Bi0&F1ZC!  
十一. phoenix @-ir  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: :Z6l)R+V  
bOr6"nn  
for_each(v.begin(), v.end(), Re1}aLd  
( )X6I #q8  
do_ ir_X65l/2  
[ B"t4{1/  
  cout << _1 <<   " , " 5X^`qUSv  
] uK[gI6M  
.while_( -- _1), m'2EiYX$}\  
cout << var( " \n " ) .G/RQn]x}  
) Xx^v%[!`+  
); `Tr !Gj_  
JNI&]3[C>?  
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: !A+jX7Nb  
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 QQ99sy  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 \'B%lXh  
那么我们就照着这个思路来实现吧: h|EHK!<"8  
 >6'brb  
prGp/"E  
template < typename Cond, typename Actor > 2'?C  
class do_while <7j"CcJzZ  
  { W"s)s  
Cond cd; *#B"%;Ln  
Actor act; ?1H>k<Jp  
public : fBP J8VY  
template < typename T > _2xYDi  
  struct result_1 XE;aJ'kt  
  { c`#4}$  
  typedef int result_type; (U*Zz+ R   
} ; eS2VLVxu  
FNXVd/{M3  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} n:JG+1I  
K$-|7tJon  
template < typename T > 22D,,nC0+=  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const .U,>Qn4/  
  { buxyZV@1  
  do U,,rB(  
    { }ct*<zj[~u  
  act(t); sV`XJ9e|  
  } Aoy=gK  
  while (cd(t)); zi,":KDz#  
  return   0 ; w6[$vib'  
} o q cu<]  
} ; <}AmzeHr+  
OJ}aN>k  
mtNB09E(  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). 62>/0_m5  
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。 w6'8L s  
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。 o6S`7uwJ*/  
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。 kk/vgte-)e  
下面就是产生这个functor的类: cqb]LC  
z9^_5la#  
2Zi&=Zj"  
template < typename Actor > [Mlmn$it  
class do_while_actor uF]+i^+  
  { T`)uR*$  
Actor act; ~VJP:Y{[  
public : #EO],!JM  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} 13I~   
lziC.Dpa  
template < typename Cond > Mm#=d?YUHJ  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; MZSyu  
} ; ZHc;8|}  
[,mcvO;  
Ht%O9v  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 \MtdT[*  
最后,是那个do_ ]w9syz8X  
s _`y"' ^  
KnYHjJa  
class do_while_invoker z';h5GNd>z  
  { BsN~Z!kd  
public : w7_2JS  
template < typename Actor > )"y]_}  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const A;Uw b  
  { Py#iC#g~  
  return do_while_actor < Actor > (act); IV$2`)[A&X  
} axd9b,  
} do_; CV6W)B%Se  
>Y&o2zJy  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? SP5t=#M6  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 p2o6 6t  
最后来说说怎么处理break和continue /4u:5G  
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。 +4Lj}8,  
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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