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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda 94VtGg=b}  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 [p3{d\=*?  
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, N(uHy@  
M2H +1ic  
"@^Pb$BLY  
DmU,}]#:  
  class filler fh_+M"Y0`  
  { >*s_)IH2  
public : $`j%z@[g  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} F-AU'o *  
} ; <G|i!Pm  
!C\$=\$  
g)$/'RB  
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: ,]`|2j  
J,4,#2M8  
`#HtVI  
L$L/5/  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); A0hKzj  
OT 0%p)  
8tfM,.]_i  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 r1<dZtb  
4>^LEp  
L~oy|K67  
_%g L  
二. 战前分析 '8J!(+  
首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。 W(pq_H'  
开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码 {zX]4 1T  
<W] RyEg`  
.RNY}bbk  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); 'tTUro1~  
  /* --------------------------------------------- */ T:T`M:C.  
vector < int *> vp( 10 ); Ml_Hq>\U  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); QPX&P{!g  
/* --------------------------------------------- */ {W+IUvn  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); 6ChFsteGFr  
/* --------------------------------------------- */ r[?GO"ej5  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); IR2=dQS  
  /* --------------------------------------------- */ hrNB"W|?x  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); clG@]<a`_  
/* --------------------------------------------- */ OZc4 -5  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); \sMe2OL#z  
3 daI_Nx>  
44NM of8N  
<Y]e  
看了之后,我们可以思考一些问题: * N]^(+/A  
1._1, _2是什么? r<$o [,W  
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。 ?g\emhG  
2._1 = 1是在做什么? "1YwV~M5  
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。 _tUh*"e&  
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。 aFaioE#h(  
l`uI K.  
{E; bT|3z  
三. 动工 NbC2N)L4  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: 7u{V1_ n1  
-"NK"nb  
f8 BZkh  
N4#D&5I",  
template < typename T > 5(gWK{R)*  
class assignment ~-<MoCm!  
  { ollsB3]]  
T value; 0kSM$D_  
public : 'hE'h?-7  
assignment( const T & v) : value(v) {} s+~GQcj<T  
template < typename T2 > Q 0G5<:wc  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } ^U5Qb"hz  
} ; Uks%Mo9on  
N]eBmv$|  
y XKddD  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 43x2BW&&  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment {,i-V57-h  
\-pqqSy  
%3O))Ug5  
:hT.L3n,  
  class holder Vpne-PW  
  { N8pV[\f  
public : Y)DAR83  
template < typename T > ,jEc4ih4  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const y>.t[*zT  
  { 7Q]c=i cg  
  return assignment < T > (t); CIz0Gjtx6m  
} ;W+8X-B  
} ; qEuO@oE  
rf-yUH]&S  
iMt3h8  
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: -$?t+ "/E  
{aNpk,n  
  static holder _1; yq49fEgc@U  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 J,:&U wkv  
CvmIDRP*  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); %s"& |32  
而不用手动写一个函数对象。 (w#t V*  
;:j1FOj  
EwX&Cj".  
SF&2a(~s  
四. 问题分析 hiBsksZRnk  
虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。 DrKB;6  
1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。 tnaFbmp  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 'St6a*  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 Bp_R"DS7A  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 3PGAUQR#"q  
+:uz=~m o`  
五. 问题1:一致性 ^L5-2;s<U'  
首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?| ,#UZp\zZ*  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 Q8%_q"C  
\$ipnQv  
struct holder Cp(2]Eb  
  { uyxYCc  
  // itP`{[  
  template < typename T > E{&MmrlL,  
T &   operator ()( const T & r) const EM*I%|n@m  
  { OIL8'xY.w  
  return (T & )r; Q}|K29Y:p  
} # G 77q$  
} ; *$g!/,  
N o6!gZ1  
这样的话assignment也必须相应改动: a&x:_vv  
&jHsFS  
template < typename Left, typename Right > 7bzm5w@v  
class assignment Fs(PVN  
  { x_nwD"   
Left l; dHUbaf:e)T  
Right r; nf0u:M"fm  
public : GYfOwV!zB  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} RyJy%| \-S  
template < typename T2 > W~/d2_|/  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } uqC#h,~ 0  
} ; FKTF?4+\U  
Bzrnmz5S  
同时,holder的operator=也需要改动: FAEF  
s2{SbOBis  
template < typename T > =Z  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const n"Ie>  
  { 2+gbMd4n  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); cjEqN8  
} jr4xh {Z`  
js<d"m*  
好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。 Q?k *3A  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 k{SGbC1=VK  
tk%f_"}  
return l(rhs) = r; E$)|Kv^  
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。 `N *:,8j  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类:  2h   
 l(?B0  
template < typename Tp > :Z//  
class constant_t J:m/s9r  
  { OoSk^U)  
  const Tp t; i)o;,~ee  
public : ST*h{:u&A  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} \Fz9O-jb4  
template < typename T > }=^ ,c  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const <kK>C8+  
  { D~6[C:m  
  return t; I\. |\^  
} %#x4wi  
} ; /MF 7ZvN.  
_uQ]I^'D  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 _Je 4&KU  
下面就可以修改holder的operator=了 |Kd#pYt%O  
}`"}eN @,  
template < typename T > X.fVbePxUU  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const ,9P-<P  
  { }iUK`e  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); l_^OdQ9D  
} KZppQ0  
ED&nrd1P  
同时也要修改assignment的operator() d&#_t@%  
Je6[q  
template < typename T2 > GE/!$3  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } <Ua~+U(FR0  
现在代码看起来就很一致了。 y]j.PT`Cw  
v Y[s#*+  
六. 问题2:链式操作 *dBeb  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 VgH O&vU  
其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。 /Q1*Vh4  
事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。 fkxkf^g)  
比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。  T~[:oil  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct -r\jIO_  
"V|Rq]_+%  
template < typename T > is<:}z  
struct result_1 *S;}&VAZ  
  { 4=yzf  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; 8}'iEj^e  
} ; >]h{[kU %4  
46C%at M0}  
那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为: =g#PP@X]D!  
fd)8lK[KJ"  
template < typename T > (p{X.X+  
struct   ref fbq$:Q44  
  { q[$>\Nfg>B  
typedef T & reference; uMcI'=  
} ; 2/?Zp=|j\  
template < typename T > >dAl*T  
struct   ref < T &> x"2p5T7*>  
  { v$}^$8`  
typedef T & reference; F-;JN  
} ; KXPCkNIN!  
yq~  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下:  /~"-q  
.}dLqw  
template < typename T > 5U?O1}P  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const y_WC"  
  { 0)dpU1B#M  
  return l(t) = r(t); 9wL2NC31Q  
} wkt4vE87  
可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。 : /5+p>Ep}  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 c&D+=   
0AnL]`"t.3  
有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么 }u^bTR?3  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: BbB3#/g  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 Ijh RSrCv  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 ?qQ{]_q1&.  
最后的布局是: +k=*AQt^8  
                Add r6S  
              /   \ I"]E}nd)  
            Divide   5 5H._Q  
            /   \ /M5.Z~|/  
          _1     3 s.z)l$  
似乎一切都解决了?不。 W 8<QgpV*  
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。 }-[l)<F:  
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。 )QAYjW!Z  
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: IQBL;=.J.  
>Iij,J5i  
template < typename Right > H [+'>Id:  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const {JWixbA  
Right & rt) const 1^k}GXsWmE  
  { wo9R :kQ  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); U'jmgHq  
} c:${qY:!  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 8 8u[s@  
XXX指的是原来的functor的类型,picker_maker<T>是一个类型变换的trait,如果T是一个常量,那么他会返回constant_t<T>,否则返回T本身。 +aL6$  
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。 |mhKD#:  
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。 CQ!D{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。 ^(Gl$GC$Mu  
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? ejg!1*H@n  
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: xEG:KSH  
f?.}S] u5  
template < class Action > _~Lu%   
class picker : public Action ^3HSw ?a"  
  { d Np%=gIj  
public : Q*1Avy6]  
picker( const Action & act) : Action(act) {} Fmn_fW6  
  // all the operator overloaded X>dQK4!R  
} ; , wk}[MF  
w[2E:Nj  
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。 DI{Qs[  
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: m<Gd 6V5  
qPu?rU{2  
template < typename Right > aeMj4|{\  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const CS%ut-K<5M  
  { i?>>%juK  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); k8Dk;N  
} 7\dt<VV  
axG%@5  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > Mf5kknYuL9  
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。 ^g'uR@uU  
a;i} <n7  
template < typename T >   struct picker_maker af'ncZ@U  
  { z'Bvjul  
typedef picker < constant_t < T >   > result; "97sH_ ,  
} ; ][f0ZMa  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > be6`Sv"H  
  { {s@&3i?ZiC  
typedef picker < T > result; JpQV7}$  
} ; Nj;(QhYZ  
Q{hK+z`D  
下面总的结构就有了: ]<},[s  
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。 IFSIQ q  
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 q+&ao  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 nCldH|>5w  
至此链式操作完美实现。 uL-$^],  
S{cK~sZj  
OoOwEV2p_  
七. 问题3 Swv =gu  
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。 <.|]%7  
]{-ib:f~  
template < typename T1, typename T2 > 5t-(MY  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 7r3EMX\#Qm  
  { g C@=]Y  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); !&8B8jHqA  
} 3k+46Wp  
9@(V!G  
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: \p izVt  
K?wo AuY  
template < typename T1, typename T2 > uoY]@.  
struct result_2 n\scOM)3  
  { xqKj&RuLu  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; -1F+,+m  
} ; m!<uY?,hf  
q-0( Wx9|  
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? H+5N+AKb@  
这个差事就留给了holder自己。 :2&W9v  
    k5Df9 7\s  
_K>YB>W}7  
template < int Order > pu+jw<7  
class holder; s4\_%je<v  
template <> P_c9v/  
class holder < 1 > oGZ%w4T  
  { z!\)sL/"  
public : 8z"*CJ@  
template < typename T > "M:0lUy  
  struct result_1 ,dk!hm u  
  { [lAZ)6E~=  
  typedef T & result; @X>Oj.  
} ; M,9f}V)  
template < typename T1, typename T2 > QK/~lN  
  struct result_2 1O;q|p'9  
  { eN ]9=Y~-K  
  typedef T1 & result; Hk|wO:7Be  
} ; U> 1voc  
template < typename T > H(j983  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const 2~*.X^dR  
  { D j@7vM%_  
  return (T & )r; lK3Z}e*eXQ  
} r5\|%5=J  
template < typename T1, typename T2 > r(cd?sL96R  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const g flu!C6  
  { >FM2T<.;  
  return (T1 & )r1; 7^Q4?(A  
} EAXbbcV  
} ; s:\FlQ0  
<2>Qr(bb  
template <> dBMr%6tz  
class holder < 2 > .+ g8zbD4  
  { iqP MCOPZ  
public : &C=[D_h  
template < typename T > Z]1jg>")  
  struct result_1 ;/g Bjp]H  
  { h"DxgG  
  typedef T & result; yJAz#~PO/  
} ; 0'0GAh2  
template < typename T1, typename T2 > a"&Gs/QKSC  
  struct result_2 HTU?hbG(  
  { KN-)m ta&  
  typedef T2 & result; <*5 5d2  
} ; ;HbAk`\1A  
template < typename T > `suEN @^  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const R9`37(c9+  
  { NhYce>  
  return (T & )r; 5ps7)]  
} ~y.t amNW  
template < typename T1, typename T2 > H!yqIh  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const I c 2R\}q  
  { (!B1} 5"  
  return (T2 & )r2; HX p $\%A)  
} oi:!YVc  
} ; Yy 3g7!K5E  
L|H:&|F  
hiQ #<  
新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。 M6o"|\  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: H%z9VJ*!0  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: /pS Y~*  
_ ^ny(zy(  
return l(i, j) = r(i, j); VW/ICX~"d  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) |)}&: xA%  
m#.N  
  return ( int & )i; 7`_`V&3s  
  return ( int & )j; LX2Re ]&  
最后执行i = j; &;wNJ)Uc  
可见,参数被正确的选择了。 j|Hyv{sM  
6I!B>V#U+  
+l)[A{  
Q^! x8oUF  
2M o oqJp  
八. 中期总结 ,z0~VS:g8  
目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事: x>TIQU=\  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 d$T856  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 1@S(v L3a  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor O.Xhi+  
`ZhS=ezgr  
O ! iN  
cy @",z  
FX,kmre3  
9T;DFUM  
九. 简化 PyQ P K,  
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。 * ,#SwZ  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 iwx*mC{|A  
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: 8qF OO3c\V  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 z=1N}l~|*  
  +-*/&|^等 # ; 3v4P  
2. 返回引用。 'S#D+oF(1~  
  =,各种复合赋值等 gO%o A} !i  
3. 返回固定类型。 ~A$y-Dt'  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) |$+ xVi8  
4. 原样返回。 (JdZl2A.  
  operator, _Qd C V`  
5. 返回解引用的类型。 /k^!hI"4c  
  operator*(单目) NSkIzaNY  
6. 返回地址。 %ki^XB86  
  operator&(单目) Ce`#J6lT  
7. 下表访问返回类型。 U#>K(  
  operator[] 8'|_O  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 ~.&PQE$DF  
  operator<<和operator>> 2qpUUo f  
n =qu?xu  
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。 Q nmv?YXS  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: ESi'3mbeC  
]o2jS D  
template < typename Left > ":W$$w<  
struct value_return %@'[g]h k  
  { wrm ReT?  
template < typename T > f=paa/k0  
  struct result_1 J-5E# v  
  { KvY1bMU!  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; e]zd6{g[m  
} ; ,%d?gi"&  
Gy6PS{yY6t  
template < typename T1, typename T2 > y#v<V1b]  
  struct result_2 SL 5QhP  
  { d*R('0z{  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; O)%s_/UX  
} ; 'bn$"A"{o  
} ; *o6hDhg  
N}CeQ'l[R  
v ocWV/  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait GZzBATx  
7u<C&Z/  
下面我们来剥离functor中的operator() FwwOp"[~t  
首先operator里面的代码全是下面的形式: jg\FD51$  
dM)x|b3z  
return l(t) op r(t) :rSCoi>K  
return l(t1, t2) op r(t1, t2)   |Sr  
return op l(t) r^T+ I3  
return op l(t1, t2) xz3|m _)  
return l(t) op NudY9 ~   
return l(t1, t2) op Lk2;\D>  
return l(t)[r(t)] w,1&s}; g\  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] wo5fGQJ  
89P'WFOFK  
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: M,dp;  
单目: return f(l(t), r(t)); ")i_{C,b^  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); 8;$zD]{D1  
双目: return f(l(t)); N?v}\P U  
return f(l(t1, t2)); [! Zyp`:  
下面就是f的实现,以operator/为例 dh V6r  
"R^0eNv$  
struct meta_divide mWTV)z57  
  { j2s{rQQ  
template < typename T1, typename T2 > ,'%*z  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) '.*`PN5mDq  
  { `]4tJJy$  
  return t1 / t2; 'J8Ga<s7C  
} J[al4e^  
} ;  :X 9_~  
:aR_f`KMm  
这个工作可以让宏来做: l,ic-Y1  
#Q/xQ`+|.  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ nG~^-c+  
template < typename T1, typename T2 > \ jIjW +D`  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; S z-TarTF  
以后可以直接用 @me ( pnD  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) -u~AY#*  
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 YP73  
(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。。。) C:p`  
gg@Ew4L&  
#:8V<rc^  
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 y*T@_on5  
z_%}F':  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > x.>&|Ej  
class unary_op : public Rettype nU/x,W[}  
  { H=6-@+ !o  
    Left l; eA-$TSWh  
public : ;aDYw [  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} ,'byJlw_pv  
<G#Q f|&  
template < typename T > &IP`j~ b  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const i2?TMM!Fe  
      { }b+$S'`Bv  
      return FuncType::execute(l(t)); emG1Wyl  
    } =xr2-K)e  
+kx#"L:  
    template < typename T1, typename T2 > & sgzSX  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const USV;j%U4*  
      { {4r }jH  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); ?3do-tTp  
    } }@vf=jm>  
} ; oiItQ4{<  
Lv@'v4.({  
$u, ~183  
同样还可以申明一个binary_op &?^"m\K4J*  
K QCF "  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > ^]9.$$GU\A  
class binary_op : public Rettype QxiAC>%K  
  { h%]  D[g  
    Left l; c.uD%  
Right r; P]H4!}M  
public :  ?S'Wd=  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} y|(?>\jBl  
8[x{]l[  
template < typename T > H'jo 3d~+  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const i)@H  
      { bl[2VM7P  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); "T.Qb/97@  
    }  \1?:  
 m5lTf  
    template < typename T1, typename T2 > *C,1 x5  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const k.wm{d]J  
      { )b-KF}]d  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); :)kWQQ+,  
    } .Kssc lSD1  
} ; A:V/i:IZfR  
8YO` TgW  
GhW{6.^  
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 9C: V i  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 EB8<!c ?  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) Gy!bPVe  
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。 W@61rT} c  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! #g]eDU-[  
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。。。 .>^U mM  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 Ee'wsL  
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) Fr1OzS^&(  
下面是修改过的unary_op ._(5; PB"  
K&;/hdS=F  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > nOK1Wc%/'  
class unary_op -{ Fy@$!  
  {  S=X_7V  
Left l; A&:~dZ:%w  
  |L~RC  
public : P*kC>lvSv  
j\2q2_f  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} :{~TG]4M  
yVH>Q-{  
template < typename T > w>&g'  
  struct result_1 _OJ19Ry  
  { K(Ak+&[  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; !6eF8T  
} ; K b z|h,<  
F,JqHa9  
template < typename T1, typename T2 > &Tk@2<5=  
  struct result_2 n4 J*04K  
  { e%KCcU  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; d.p%jVO)"  
} ; _+. )8   
7DIFJJE'  
template < typename T1, typename T2 > =B"^#n ;  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const n4/Jx*  
  { 8Oo16LPD  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); |\SwZTr  
} +P;&/z8i*g  
"sUmke-#  
template < typename T > zE]h]$oi  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const L+NrU+:=C  
  { r*t\F& D  
  return OpClass::execute(lt(t));  @+!u{  
} %#@5(_'  
"i; "  
} ; p$l'y""i  
e%JH q  
01vKx)f  
该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug ]McDN[h:  
好啦,现在才真正完美了。 v)rQ4 wD:  
现在在picker里面就可以这么添加了: +%LR1+/%b  
td(4Fw||1y  
template < typename Right > 9NausE40  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const &\AW} xp  
  { GaLQ/V2R  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); P6u%-#  
} .@3bz  
有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。 ++Fk8R/$U[  
YH'j"|{  
D@o8Gerq~  
f"0?_cG{%  
_W gpk 0  
十. bind ljJR7<  
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。 vs(x;zpJ  
先来分析一下一段例子 |TCg`ZS`cZ  
Q i\"b  
i|QL6e*0  
int foo( int x, int y) { return x - y;} u]s}@(+.  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 &T\,kq >)  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 7r wNjY#  
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。 P2sM3C  
我们来写个简单的。 PR~9*#"v..  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: D 4\ * ,w  
对于函数对象类的版本: AMc`qh  
J|:Zs1.<d  
template < typename Func > }<g- 0&GLm  
struct functor_trait Y@Ti2bI`v  
  { +~eybm;  
typedef typename Func::result_type result_type; pX]"^f1?O  
} ; Vl%jpjqP  
对于无参数函数的版本: p _q]Rt  
;'4 HR+E"  
template < typename Ret > IHvrx:7  
struct functor_trait < Ret ( * )() > G~KYFNHr  
  { %M u$0~ct"  
typedef Ret result_type; ]c\d][R N  
} ; )_\q)t"=  
对于单参数函数的版本: <K  GYwLk  
<^fvTb&*  
template < typename Ret, typename V1 > <-F[q'!C1  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > &20}64eW%  
  { CCU<t Q  
typedef Ret result_type; eD?f|bif  
} ; \cW9"e'  
对于双参数函数的版本: E 9v<VoNP`  
*PF=dx<8  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > DBk]2W|i  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > j/uu&\e  
  { 5;q{9wvqO  
typedef Ret result_type; 5Za%EaW%G  
} ; H?tX^HO:q  
等等。。。 ^~K[bFbW  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy ^]ig*oS\`  
m\e?'-(s  
template < typename Func > ;T*o RS  
struct func_return @t4OpU<'*b  
  { #MAXH7[  
template < typename T > Q$8&V}jVW  
  struct result_1 OS sYmF  
  { ]1&} L^a  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; aDZ]{;  
} ; qUKSo9  
#8@o%%F d  
template < typename T1, typename T2 > LGT?/ gup  
  struct result_2 B<oBo&uA  
  { lL"ANlX-P  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; }0~X)Vgm(  
} ; ]..7t|^b&  
} ; Zgt(zh_l  
jchq\q)_z  
<BjrW]pM  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 M<'He.n  
1"UHe*2  
template < typename Func, typename aPicker > t$g@+1p4  
class binder_1 Sjo7NR^#e  
  { 2(H-q(  
Func fn; S pk8u4  
aPicker pk; QJ2D C  
public : ;"|QW?>$D  
P(cy@P,D  
template < typename T > Fx )BMP  
  struct result_1 /X%+z5  
  { I`;SA~5  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; Ticx]_+~T  
} ; +aOQ'*g  
xQkvK=~$  
template < typename T1, typename T2 > uF+0nv+  
  struct result_2 CaR-Yk   
  { W_lXY Z<  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; DB3qf>@?  
} ; lRR A2Kql  
ZdgzPs"  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} H{hzw&dZ<P  
i!EAs`$o`  
template < typename T > !RSJb  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const **JBZ\'  
  { &O#,"u/q`  
  return fn(pk(t)); 7 j6<  
} ?[7KN8$  
template < typename T1, typename T2 > qP]1}-  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const < n/ 2  
  { \rd%$hci  
  return fn(pk(t1, t2)); 0o!mlaU#  
} %77uc9}  
} ; 9BAvE\o0  
,Oe:SZJ>  
:kFPPx?  
一目了然不是么? R3%%;`c=  
最后实现bind U7Oa 13Qz  
M.+h3<%^  
<w`EU[y_  
template < typename Func, typename aPicker > U~USwUzgY  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) :$0yp`k  
  { Tl2(%qB  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); hfw+n<  
} v3]5`&3~  
tQas_K5  
2个以上参数的bind可以同理实现。 7ug"SV6Hb  
另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。 qsQ{`E0  
Jy\0y[f*  
十一. phoenix .+kg1=s  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: YgdQC(ib  
*<X1M~p$  
for_each(v.begin(), v.end(), 4EmdQn  
( `So/G  
do_ T<"Bb[kH  
[ F]D{[dBf  
  cout << _1 <<   " , " &>]U c%JK  
] r8?p6E  
.while_( -- _1), 2gh=0%|\gx  
cout << var( " \n " ) ;|0P\3  
) FSm.o?>  
); / g{8  
dNhb vzl(  
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: _GFh+eS}  
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 zjh:jrv~  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 m#8(l{3|  
那么我们就照着这个思路来实现吧: )z\#  
Xdx8HB@L  
l5.k2{'  
template < typename Cond, typename Actor > qdn_ ZE  
class do_while n~]"sTC}&  
  { ox%j_P9@:  
Cond cd; 1Y*k"[?dW  
Actor act; ;N?(R\* 8  
public : ?_d6 ;  
template < typename T > 3]GMQA{L)  
  struct result_1 VnVBA-#r|  
  { T[)!7@4r  
  typedef int result_type; ch :rAx  
} ; y: x<`E=  
C\;l)h_{  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} A&)2m  
]"b:IWPeI  
template < typename T > f)j*P<V  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const "gJ.mhHX  
  { NLY=o@<  
  do `_)H aF>/  
    { nAWb9Yk  
  act(t); ((+XzV>  
  } +/Y2\ s  
  while (cd(t)); 5{k,/Z[L  
  return   0 ; :>JfBJ]|  
} RSh_~qMX  
} ; OcO/wA(&{  
o+&Om~W  
d}zh.O5P!  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). On}1&!{1]  
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。 D$ K'Qk  
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。 '"E!av>  
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。 :Q>e54]'&  
下面就是产生这个functor的类: ^J#*sn  
O^`EuaL  
}n4 T!N  
template < typename Actor > Z! O4hA4  
class do_while_actor zP%s]>hH  
  { k\ .9iI'6  
Actor act; JkWhYP}  
public : :vb5J33U  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} olv?$]  
p"p~Bx  
template < typename Cond > kEnGr6e  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; yy8-t2V  
} ; }6%XiP|  
XLt/$Caf  
aE5-b ub c  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 v#qdq!64  
最后,是那个do_ Bk~C$'x4  
NplyvjQN;  
>|A,rE^Ojt  
class do_while_invoker 'JMW.;Lh?X  
  { ?I6rW JcQ6  
public : 49Jnp>h  
template < typename Actor > hJ{u!:4  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const }8x+F2i  
  { c EYHB1*cT  
  return do_while_actor < Actor > (act); _GG\SWm  
} # -luE  
} do_; S{;Pga*Px  
A+RW=|:  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? HXa[0VOx  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 ~gd#cL%  
最后来说说怎么处理break和continue am]M2+,2Ip  
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。 (p%|F`  
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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