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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda ><5tnBP|+L  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 7 zK%CJ  
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, S_aml  
03[(dRK>=  
eZT923tD  
+ImPNwrY  
  class filler u9QvcD^'z  
  { umK~K!i  
public : uQ. m[y  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} 7zT]\AnO  
} ; %6HDLG6@^}  
6 C;??Y>b  
]Z2;sA  
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: $ !ka8) ~  
z`5d,M  
X5'foFE'  
V6Z2!Ht  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); -@e9!/GP,  
A F>!:  
mRFcZ.7  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。  g&#.zJ[-  
I[G<aI!  
D8qZh1w%A|  
5&\Q0SX(~  
二. 战前分析 #8QQZdC8`  
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。 +.NopI3:  
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 1\TXb!OtL  
-BgzAxa  
-(ABQgSO]  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); Gr}Lp  
  /* --------------------------------------------- */ s=#3f3  
vector < int *> vp( 10 ); CUaI66  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); 7xz|u\?_2  
/* --------------------------------------------- */ ?(n|ykXwc  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); la[xbv   
/* --------------------------------------------- */ [0w @0?[  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); `c ^2  
  /* --------------------------------------------- */ }L3kpw  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); N{ @B@]  
/* --------------------------------------------- */ D<]z.33  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); -P^ 6b(  
nPD5/xW  
rB~x]5TH  
Yu>VW\Fb  
看了之后,我们可以思考一些问题: 8S"vRR  
1._1, _2是什么? :"#EQq]ct  
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。 AbC /  
2._1 = 1是在做什么? @or&GcQ*  
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。 ;|5m;x/a  
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。 S9U,so?  
]4ya$%A  
)#N)w5DU  
三. 动工 " +'E  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: RU|{'zC\v  
i"p)%q~ z  
HY4X;^hF  
ML^c-xY(  
template < typename T > T XWi5f[  
class assignment a2 e-Q({  
  { uhz:G~x!  
T value; b)tvXiO1>  
public : 3i/$YX5@  
assignment( const T & v) : value(v) {} <b~KR8  
template < typename T2 > %qfql  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } mx y>  
} ; zB kS1qMn  
Q-k{Lqa-  
7y1J69IK  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 mzLDZ# =b  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment I9-vV>:z  
Y9F!HM-`  
 |W];8  
n [H3b}  
  class holder hiZE8?0+~N  
  { eQbDs_  
public : q90eB6G0g  
template < typename T > Mhc!v, D$  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const (iXo\y`z  
  { N:[22`NP  
  return assignment < T > (t); T0J"Wr>WY  
} M.iR5Uh  
} ; {f3&s4xj=  
dlsVE~_G  
E5(\/;[*`  
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: q{gt2OWqX  
9=p^E#d  
  static holder _1; })rJU/  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 i/N4uq}'A<  
(vMC.y5  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); 0wU8PZ Nj  
而不用手动写一个函数对象。 $@<qaR{t\  
8.3888  
B#9rqC  
Z[[ou?c  
四. 问题分析 cLj@+?/  
虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。 O:cta/M  
1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。 c%9wI*l  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 TO7%TW{L  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 !*_5 B'  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 v<c~ '?YzO  
Bt[OGa(q  
五. 问题1:一致性 &(UVS0=Dp,  
首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?| K<'L7>s3lA  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 |-GmWSK_  
mZDL=p  
struct holder 6Y<'Lyg/  
  { _R-[*ucq  
  // L5=Tj4`  
  template < typename T > {KYbsD  
T &   operator ()( const T & r) const m`l3@ Z  
  { ]@)T]  
  return (T & )r; >Ng7q?h   
} ^_BHgbS%;  
} ; JfS:K'  
SV*h9LL  
这样的话assignment也必须相应改动: ~?TG SD@(  
H-$)@  
template < typename Left, typename Right > y1z<{'2x  
class assignment teh$W<C  
  { jsL\{I^>  
Left l; HL-zuZa`Ju  
Right r; YcW[BMy5h  
public : gU1E6V-Jm  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} eV$pza  
template < typename T2 > Ej\EuX  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } C,T9xm  
} ; <Hw)},_*  
%"Tn=fZIF  
同时,holder的operator=也需要改动: 'wB6-  
Rd7[e^HSN  
template < typename T > <20rxOEnf  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const 04>dxw)8  
  { PI@/jh  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); Bwv@D4bii  
} V9 qZa  
)2t!= ua  
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。 foY=?mbL  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 }`M53>C,gQ  
kNqSBzg  
return l(rhs) = r; 3NRxf8  
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。 mNS7/I\  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: U%oh ?g  
l1BbL5#1Q>  
template < typename Tp > .1R:YNx{/  
class constant_t _q*4+x  
  { rrBu6\D  
  const Tp t; :l<)p;\  
public : wO:!B\e  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} f@U\2r  
template < typename T > C%P)_)- -V  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const CMI'y(GN  
  { -=_bXco}  
  return t; 5y]1v  
} vowU+Y  
} ; wBlfQ w-N  
{*WJ"9ujp]  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 \z>Re$:  
下面就可以修改holder的operator=了 q0|u vt"  
*K#7,*Oz  
template < typename T > r~ gjn`W  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const ? tre)  
  { +%vBDcf  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); 6b1f ?0  
} BZAeg">3  
z~tCag8I(k  
同时也要修改assignment的operator() rUZRYF4C  
P2J{ Ml#  
template < typename T2 > U^jxKBq^  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } qFEGV+  
现在代码看起来就很一致了。 g$C-G5/bjD  
D5]4(]k&  
六. 问题2:链式操作 c32IO&W4  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 .Cv0Ze  
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。 S;a'@5  
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。 %JmRJpCvR  
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。 _ 4:@+{  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct QP/6N9/  
Wr3j8"f/  
template < typename T > fBCW/<Z  
struct result_1 E({+2}=1  
  { cBICG",TA  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; H:9Z.|{Gv  
} ; "-aak )7w  
JNhHQvi\  
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: HU[a b  
0Y rdu,c  
template < typename T > RiHOX&-7  
struct   ref 4dy2m!  
  { a^yBtb~,P  
typedef T & reference; lZT9 SDtS  
} ; Xk#"rM< Y  
template < typename T > @\-i3EhR  
struct   ref < T &> J6x#c`Y  
  { yn&AMq ]o  
typedef T & reference; f tBbO8e  
} ; ]3.Un,F  
8`bQ,E+2  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: |$[WnYP  
Q `$Q(/  
template < typename T > IT,d(UV_  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const  ?39B(T  
  { _?UW,5=O  
  return l(t) = r(t); 3$Ecq|4J:  
} $*)??uU  
可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。 ^qNh)?V?]I  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 en\shc{R]`  
JTT"t@__  
有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么 C;m7 ~R  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: mKWfRx*UdG  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 !3~VoNh,  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 +rEqE/QF  
最后的布局是: D&1*,`  
                Add *"rgK|CM$  
              /   \ piIr .]  
            Divide   5 @8zp(1.  
            /   \ @V$,H/v:  
          _1     3 C+ {du^c$  
似乎一切都解决了?不。 *We.?"X'].  
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。 ?O1:-vpZ  
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。 f"XFf@!  
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: g8+w?Zn}  
p #vZYwe=L  
template < typename Right > F 8*e  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const _ED,DM  
Right & rt) const **\BP,]}  
  { i!zh9,i>M  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); At5:X*vD  
} ZLA&<]Ad"$  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 %(4G[R[  
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。 ~$g$31/  
因此如果该函数声明在assignment的内部,那么就实现了连等,如果声明在的dereference(解引用)的内部,就允许(*A = B)的行为发生。 tPO\e]  
最后,如何把这些函数塞到各个functor的声明里边呢?当然可以用宏,但是。。。大家都知道这样不好。 1$,t:/'-4  
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。 gI^);J rTE  
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? M1._{Jw5  
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: rCcNu  
Qxds]5WB/  
template < class Action > )tQG5.to  
class picker : public Action e'<pw^I\  
  { 6T%5vg_};'  
public : Y.$InQ gL  
picker( const Action & act) : Action(act) {} J"w!Q\_  
  // all the operator overloaded ]h (TZu  
} ; u7|{~D&f  
e2#"o{+@  
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。 75Xi%mlE7  
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: XQEGMaZ  
|xI\)V E^  
template < typename Right > OCy\aCp  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const dZ!Wj7K)  
  { `!MyOI`qS  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); Peha{]U  
} U_a)g X  
8kZ ~  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > fn|l9k~<O  
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。 #plwK-tPR  
4-q7o]%5<  
template < typename T >   struct picker_maker Uo{h. .7?  
  { V43pZ]YZ>  
typedef picker < constant_t < T >   > result; H) g:<  
} ; #8;|_RU  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > {8M=[4_`l  
  { 7e&R6j  
typedef picker < T > result; Oq{&hH/'}  
} ; 9IL#\:d1  
4!lbwqo  
下面总的结构就有了: iKB8V<[\T  
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, 0kv  
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。 LV:oNK(  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 IY|;}mIF  
至此链式操作完美实现。 W5-p0,?[6  
GE$spx  
R7us9qM4e  
七. 问题3 v _Bu  
如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。 i |>K  
_I_Sq,Z#  
template < typename T1, typename T2 > fk!wq. a  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 1Giy|;2/  
  { L K9vvQz  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); ] *{QVn(  
} P,RCbPC4  
g# ZR, q  
很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2: 'l\V{0;mp  
`gqBJi  
template < typename T1, typename T2 > 9vL`|`Vau  
struct result_2 G8`q-B}q  
  { _<5o1  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; e , zR  
} ; <FH3 ePz  
bG +p  
显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢? '#<?QE!d2  
这个差事就留给了holder自己。 x]%e_  
    84P^7[YX>  
h$ M+Yo+  
template < int Order > k ]x64hgm  
class holder; ~BCSm]j  
template <> pTZPOv#?Q  
class holder < 1 > gcr,?rE<  
  { f+0dwlIlC$  
public : iR4CY-  
template < typename T > 9>psQ0IRvr  
  struct result_1 9QJ=?bIC#  
  { >q <,FY!A  
  typedef T & result; NTiJEzW}  
} ; '6{q;Bxo  
template < typename T1, typename T2 > 1W-t})!a  
  struct result_2 cWgiFv  
  { 9A\J*OU  
  typedef T1 & result; kgK7 T  
} ; }jTEgog  
template < typename T > Js qze'BGY  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const YP~d1BWvf  
  { -$;H_B+.  
  return (T & )r; C 0*k@kGy  
} O:q}<ljp  
template < typename T1, typename T2 > GZQ)Tz R  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const J),7ukLu^  
  { r4NI(\gU  
  return (T1 & )r1; 5 d|*E_yu  
} 7&NRE"?G  
} ; e~J% NU'&  
q=bJ9iJsq  
template <> <(d ^2-0  
class holder < 2 > 1*?IDYB  
  { y VQ qz  
public : `a:@[0r0U  
template < typename T > Y,WcHE  
  struct result_1 x{~-YzWho  
  { 5gI@~h S  
  typedef T & result; xpFu$2T6P.  
} ; e}/c`7M  
template < typename T1, typename T2 > ,{itnKJC  
  struct result_2 Dc oTa-~  
  { 3Q[]lFJ}F  
  typedef T2 & result; M O* m@  
} ; ?C.C?h6F5B  
template < typename T > Mim 9C]h(  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const e@p` -;<  
  { hr@KWE`  
  return (T & )r; A3&8@/6,  
} -+|0LXo  
template < typename T1, typename T2 > B/E1nBobC  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const D8h ?s  
  { }<FBcc(n  
  return (T2 & )r2; Qo?"hgjlqm  
} (0D0G-r:  
} ; S3hJL:3c  
F#4?@W  
t K{`?NS  
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> >。 zo@>~G3$9  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: AyNl,Xyc4  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: %Iv+Y$'3B  
Xa<siA{  
return l(i, j) = r(i, j); FlVGi3  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) I=f1kr pR  
4OCz:t  
  return ( int & )i; Ew4DumI  
  return ( int & )j; RZ|s[b U  
最后执行i = j; @z dmB~C  
可见,参数被正确的选择了。 z2!NBOv  
,a$LT   
&[S)zR=?  
3z&,>CEX  
Z i7(lG  
八. 中期总结 d7Q. 'cyQ  
目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事: Js^ADUy  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 kf>'AbN  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 !bH-(K{S6  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor `Up<;  
JEY%(UR8  
sF_.9G)S0  
"TtK!>!.  
a+\ Gz  
QHMXQyr(  
九. 简化 ~DqNA%Mb  
很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。 o1zc`Ibd  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 K* [cJcY+  
首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种: 6gakopZO  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 'y-IE#!5  
  +-*/&|^等 t47 f$gq  
2. 返回引用。 34JkB+#a  
  =,各种复合赋值等 c)@M7UK[  
3. 返回固定类型。 4CX*  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) 5I T'u3V  
4. 原样返回。 B HZGQm  
  operator, o>U%3-+T^J  
5. 返回解引用的类型。 aM?7'8/  
  operator*(单目) L$@RSKYp  
6. 返回地址。 B+zq!+ HJ  
  operator&(单目) * +A!12s@  
7. 下表访问返回类型。 &??(EA3  
  operator[] 5Odi\SJ&  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 oH6(Lq'q  
  operator<<和operator>> n6Q 3X  
cY\-e?`=4  
OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。 [`ttNW(_  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: ,Hys9I  
v%zI~g.L  
template < typename Left > ~Gwn||g78  
struct value_return gvA&F |4  
  { Htsa<t F  
template < typename T > (CZRX9TT1  
  struct result_1 lzS"NHs<g(  
  { kf"cd 1  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; 'ARQ7 Q[`  
} ;  r) X?H  
%5F=!( w  
template < typename T1, typename T2 > *WX6C("M  
  struct result_2 +#&2*nY  
  { b;soMilz  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; K3 ]hUe#  
} ; ,8$;|#d  
} ; m} Yf6:cr  
u{6*}6@fi  
3kYUO-qw  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait hC6$>tl  
)%,bog(x  
下面我们来剥离functor中的operator() x( mY$l,il  
首先operator里面的代码全是下面的形式: krz@1[w-j  
hCr7%`  
return l(t) op r(t) }s{zy:1O  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) >-)i_C2  
return op l(t) z)|56 F7'  
return op l(t1, t2) r T* :1  
return l(t) op T w"^I*B  
return l(t1, t2) op D eXnE$XH  
return l(t)[r(t)] ?`FI!3j  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] NRoi` IIj  
d54>nycU~N  
很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式: .P,\69g~A  
单目: return f(l(t), r(t)); W4>8  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); 3$HFHUMQsk  
双目: return f(l(t)); P?TFX.p7  
return f(l(t1, t2)); "me J n/  
下面就是f的实现,以operator/为例 GueqpEd2  
I"@5=m5  
struct meta_divide fWKv3S1dT  
  { [eWB vAiW  
template < typename T1, typename T2 > uv_*E`pN~  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) ~f%gW  
  { ^lf;Lc  
  return t1 / t2; cHJ &a`;  
} M5%u>$2  
} ; 5,?9#n\E,  
kv (N/G  
这个工作可以让宏来做: /1MO]u\  
-u{k  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ 7qzI]  
template < typename T1, typename T2 > \ [IV8  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; Ns1u0$fg  
以后可以直接用 \f{C2d/6j  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) W*U\79H  
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 AeUwih. 4  
(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。。。) FirmzB Il5  
O 6A:0yM4  
2!" N9Adt  
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 >mt<`s  
eU{=x$o6S  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > KtV_DjH:  
class unary_op : public Rettype 3s>& h-E  
  { r."Dc  
    Left l; xQJdt $]U@  
public : 26\1tOj Np  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} z ^a,7}4  
Y%wF;I1x  
template < typename T > >nl *aN  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const T+2?u.{I  
      { Wb*d`hzQ}  
      return FuncType::execute(l(t)); >#0yd7BST  
    } q"]-CGAa  
:5"|iRP'  
    template < typename T1, typename T2 > `^w5/v#  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const o'D6lkf0  
      { &OuyjW4  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); k ( R  
    } U'lrdc"Q  
} ; V?5_J%  
l"ih+%S  
~'T]B{.+J  
同样还可以申明一个binary_op L {5zA5#m  
ICV67(Ui  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > A?6b)B/e?  
class binary_op : public Rettype ulVHsWg  
  { O'5(L9,  
    Left l; ] >`Q"g~0  
Right r; ikm4Y`c  
public : :.sK:W("v  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} 1 k H  
Iem* 'r  
template < typename T > 0>.'w\,87B  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 7dU X(D,?  
      { rU'&o) a^  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); w1s#8:  
    } G-} zkax  
VDQ&Bm JE  
    template < typename T1, typename T2 > tpCEWdn5  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const [!aHP ?-  
      { r{Fu|aoa;5  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); J/ rQ42d  
    } R?]>8o,  
} ; _ k>j?j-  
NGb`f-:jw  
dn`#N^Od  
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 L(X:=) !K0  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 x&8?/BR  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) d5u,x.R  
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。 Q2k\8i  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! Q0M8 }  
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。。。 '9RHwKu&s  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 @o>2:D1G  
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) 3EzI~Zsx  
下面是修改过的unary_op 6%fU}si,  
'MC) %N,  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > iF`E> %#  
class unary_op ^TB%| yZ _  
  { [ 9$>N  
Left l; 6%:'2;xM  
  C0kwI*)  
public : 7Qq>?H -  
O0~[]3Y[=  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} w+ _'BU1#  
B%r)~?6DM  
template < typename T > _YbHnb  
  struct result_1 6Lz&"C,`  
  { 3 vE;s"/  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; McA,  
} ; y+X%qTB  
4?d2#Xhs8  
template < typename T1, typename T2 > Y}F+4   
  struct result_2 ?K}/b[[0v  
  { KqB(W ,$  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; >5XE*9  
} ; gKBcD\F  
'm-s8]-W  
template < typename T1, typename T2 > c)lMi}/  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const tohYwXN  
  { PBkKn3P3  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); u,/PJg-(!  
}  +/AW6  
[t?ftS  
template < typename T > Rrk3EL  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const j63w(Jv/  
  { "z7.i{  
  return OpClass::execute(lt(t)); 6kYn5:BhIi  
} 3O$Q>.0w/  
LD#]"k  
} ; ?l bK;Kv  
?2DYz"/')  
G9^!= v@  
该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug 8]+hfB/  
好啦,现在才真正完美了。 `"/@LUso  
现在在picker里面就可以这么添加了: .pG_j]  
z q(AN<  
template < typename Right > d94Lc-kq^  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const kg9ZSkJr  
  { !=eui$]  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); P62g7>B5^  
} Q>= :$I  
有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。 Y+j|T`d  
u9sffX5x[J  
:C>slxY  
sIg{a( 1/  
|Y2u=B  
十. bind 1j3mTP  
既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。 BW z*!(   
先来分析一下一段例子 e3\*Np!rTQ  
-=2tKH`Q  
7$}lkL  
int foo( int x, int y) { return x - y;} ,Cde5A{K  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 I}$Y[Jve  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 29 ')Y|$,  
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。 _Su$oOy(Ea  
我们来写个简单的。 WXaLKiA*(  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: CGny#Vh  
对于函数对象类的版本: gz Qc  
,7z.%g3+z  
template < typename Func > Fdzs Wm  
struct functor_trait ~ex1,J*}t  
  { >t3%-Kc  
typedef typename Func::result_type result_type; .$L'Jt2X  
} ; 4*G#fW-  
对于无参数函数的版本: 68W&qzw.[r  
Z2j M.[hq  
template < typename Ret > #4DEb<D  
struct functor_trait < Ret ( * )() > ?tV$o,11  
  { Rs8^ 27  
typedef Ret result_type; /87?U; |V  
} ; rAM{<  
对于单参数函数的版本: josc  
cxp>4[gH  
template < typename Ret, typename V1 > o{37}if  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > &r;-=ASYzV  
  { ( Y'q%$  
typedef Ret result_type; 71Q-_Hi  
} ; D/5 ah_;  
对于双参数函数的版本: 9l+'V0?`  
L$=6R3GI  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > XFUlV;ek  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > /YKg.DA|  
  { iqRk\yq<  
typedef Ret result_type; B>AmH%f/  
} ; &$:1rA_v  
等等。。。 h;u8{t"  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy mG*[5?=r  
fb0i6RC~&  
template < typename Func > 2"cUBFc1I  
struct func_return ]4^9Tw6 _b  
  { K -cRNt  
template < typename T > [AstD9  
  struct result_1 ^_0zO$z,  
  { Oe:+%p  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; @eU;oRVc{  
} ; UFr ]$m&  
w~{NN K;"j  
template < typename T1, typename T2 > j *B,b4  
  struct result_2 \qj4v^\  
  { pN|BtrN{  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; ve|ig]$5g<  
} ; GTgG0Ifeh  
} ; [Q9#44@{S;  
Gi]R8?M  
}#]2u| G  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 v50w}w'  
0' j/ 9vm  
template < typename Func, typename aPicker > X` r~cc  
class binder_1 b9`vYnLk  
  { }22h)){n#Y  
Func fn; oM ey^]!  
aPicker pk; }rK9M$2]u  
public : lrrNyaFn  
QfPsF@+-`7  
template < typename T > .S4c<pMap  
  struct result_1 r Z)?uqa  
  { 4k%y*L  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; CNU,\>J@$  
} ; dA4DW  
pe%$(%@v  
template < typename T1, typename T2 > `_"F7Czn  
  struct result_2 F%|F-6  
  { rx[l7F q  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; f0!i<9<  
} ; E^'f'\m  
`hpX97v  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} %BBM%Lj  
my1FW,3  
template < typename T > oJ4OVfknD  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ~| CWy  
  { ZhvZe/  
  return fn(pk(t)); dC,a~`%O  
} ut/3?E1 Z  
template < typename T1, typename T2 > YL[n85l>1  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ;-]' OiS;  
  { "|k 4<"]  
  return fn(pk(t1, t2)); "2m (*+  
} ."X}A t  
} ; Dt]N&E#\D  
l4O&*,}l##  
E^K<b7  
一目了然不是么? Fi!BXngbd  
最后实现bind *Rx&#9  
pHNo1-k\  
]0dj##5tJ  
template < typename Func, typename aPicker > ;URvZ! {/Z  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) s^\ *jZ6  
  { GBg~NkC7.  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); mG\$W#+j  
} uCB>".'kM  
> a?K ![R  
2个以上参数的bind可以同理实现。 v}`{OE:-J  
另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。 VY1&YR}Y  
ovXU +8  
十一. phoenix aTWCX${~b  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: [aS<u`/g|  
K HO@"+  
for_each(v.begin(), v.end(), |d)*,O4s  
( y&&%%3  
do_ chC= $(5t  
[ ATG;*nIP  
  cout << _1 <<   " , " P Y&(ObC  
] ~NV 8avZ  
.while_( -- _1), w\}@+w3b~  
cout << var( " \n " ) uB@~xQ_V  
) ZZ*+Tl\ s  
); +x(~!33[G  
"h`oT4j5q  
是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧: =bHS@h8N<  
首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor QWQJSz5  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 [:BD9V  
那么我们就照着这个思路来实现吧: ?se\?q  
;R[w}#Sm  
E#zLm  
template < typename Cond, typename Actor > cp_<y)__  
class do_while +bDBc?HZ{$  
  { q@=3`yQ  
Cond cd; @>Bgld&vl  
Actor act; :9~LYJ ?  
public : }.k*4Vw#Wt  
template < typename T >   -]. a0  
  struct result_1 r "uQ|  
  { ]tx/t^&/\u  
  typedef int result_type; /6{P ?)]pE  
} ; HT%'dZ1  
e.VQ!)>  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} 8= "01  
b!4Z~d0=  
template < typename T > ?#~km0~F)  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const "$#<+H>O  
  { Q+7+||RW  
  do SpC6dkxD\  
    { q}|_]R_y  
  act(t); (.pi,+Ws  
  } =/e$Rp  
  while (cd(t)); Am@:<J  
  return   0 ; gp<XTLJ@>  
} - !QVM\t  
} ; +5x{|!Pn  
3|Y2BA d  
e'|IRhr  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). ZJ8"5RW  
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。 A~X| vW  
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。 j8)rz  
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。 <nU8.?\?~  
下面就是产生这个functor的类: |,Kk#`lW<f  
*cP(3n3]R  
 B9dc *  
template < typename Actor > %n^ugm0B  
class do_while_actor i`}!<{k  
  { 3Z}v%=5 "  
Actor act; 8?N![D\@  
public : Z+Cjg #+  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} aTwBRm  
watTV\b  
template < typename Cond > cD t|v~  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; F~sUfqiJ'  
} ; vA2>&YDFX  
Dkg^B@5Xr  
VVbFn9+V  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 1i&|}"  
最后,是那个do_ Q7]bUPDO  
uD\rmO{  
.I0M'L~!/L  
class do_while_invoker BvS!P8  
  { J1w,;T\55  
public : OX7a72z  
template < typename Actor > <v!jS=T  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const L d{`k  
  { &4wwp!J  
  return do_while_actor < Actor > (act); j;I( w [@P  
} gZBb /<  
} do_; yeam-8  
>a bp se  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? }`aT=_B  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 {v"Y!/ [z  
最后来说说怎么处理break和continue {55f{5y3 c  
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。 MDZPp;\)  
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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