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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda O NzdCgY  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 dE!=a|Pl  
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, ^>}[[:(6/  
[67f;?b  
JRs[%w`kD  
uC ;PP=z  
  class filler $,v+i -  
  { Z42Suy  
public : r\- k/0  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} [B;Ek \5W  
} ; M#<fh:>  
ZaV66Y>  
!_z>w6uR  
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: n{NgtH\V  
@{GxQzo  
Gkvd{G?F  
Q 6<Uui w  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); >l*9DaZ  
eeR@p$4i  
e$|)wOwU  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 fe`G^hV  
i]WlMC6  
$>37PVVW  
' "p*FN  
二. 战前分析 _@?Jx/`;bk  
首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。 03\8e?$  
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 FQRcZpv;  
nk.E q[08  
:@'0)7  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); tF1%=&ss  
  /* --------------------------------------------- */ wD Y7B  
vector < int *> vp( 10 ); gxtbu$  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); tdK^X1  
/* --------------------------------------------- */ +W[#;)ea(  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); :u+#:8u  
/* --------------------------------------------- */ JT_B@TO\  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); 9uoj3Rh<  
  /* --------------------------------------------- */ B>2 1A9&  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); `r$WInsDu  
/* --------------------------------------------- */ UoT}m^ G  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); @a3v[}c*  
SytDo (_=W  
n 9M6wS  
'0rwNEg  
看了之后,我们可以思考一些问题: .Sw'Bo!Ee  
1._1, _2是什么? =xP{f<`   
显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。 .Q@'Ob`  
2._1 = 1是在做什么? zhL,BTH  
既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。 ?E@[~qq_  
Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。 "$YLU}S9  
&h[}5  
p[:%Ck"$7  
三. 动工 ^Pp FI  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: BVeNK=7m%  
}-iOYSn  
kfECC&"  
f_Bf}2Eedj  
template < typename T > DMW:%h{  
class assignment 2 ZXF_ o  
  { h%e!f#  
T value; IV*$U7~  
public : b;ZAz  
assignment( const T & v) : value(v) {} nP5fh_/  
template < typename T2 > 1OS3Gv8jc~  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } POs~xaZ`H  
} ; cNv c pv  
( "z;Q?(  
3&:fS|L~c  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 qRLypm  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment oPZ4}>uV  
y Dw!u[:  
>*CK@"o  
F x8)jBB_  
  class holder ^2@~AD`&h  
  { ``Rb-.Fq,  
public : l]&)an  
template < typename T > _.LWc^Sg  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const x*)O<K  
  { N Q=YTRU  
  return assignment < T > (t); Dw,f~D$+ic  
} W{aNS@1  
} ; c>.Xc[H  
ZeV)/g,w  
v21?  
由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上: S45_-aE  
1^dWmxUZH  
  static holder _1; L,L7WObA  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 5,Zn$zosJC  
X:/t>0e  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); i(rY'o2 BN  
而不用手动写一个函数对象。 net9K X4\  
%Ski5q  
i*j+<R@  
< Ifnf 6~  
四. 问题分析 b*fflJ  
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。 ![%,pip2/&  
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。 b"9,DQB=i  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 }FVX5/.'  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 g7i6Yj1  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 l0)uu4|  
(7,Awf5D~  
五. 问题1:一致性 P#PQ4uK \  
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?| ?Pc 3*.  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 p7er04/}\  
>j3N-;o@?  
struct holder Bs}>#I  
  { fO nvC*  
  // w.H+$=aK  
  template < typename T > lX3h'h  
T &   operator ()( const T & r) const eH{ 9w8~  
  { 6Tnzg`0I  
  return (T & )r; ]9Hy "#Fz  
} :~Y$\Ww(~  
} ; R3A^VE;qP  
5{Wl(jwb  
这样的话assignment也必须相应改动: RkzBn  
P+h&tXZn8  
template < typename Left, typename Right > 67?5Cv  
class assignment 63=m11 Z4  
  { 'o L8Z  
Left l; qzz'v  
Right r; |#6Lcz7[  
public : Ip0q&i<6  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} .<dmdqk]  
template < typename T2 > 4^&vRD,  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } CgC wM=!r  
} ; 4aC#Cv:0  
ZD(gYNi  
同时,holder的operator=也需要改动: C+5nft6:  
8vK&d>  
template < typename T > J^4k}  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const 2wCRT}C  
  { FQ%mNowuj  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); 5FxU=M1gF  
} !=:c8V  
 ~A/_\-  
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。 x#D=?/~/Kv  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 3 6 ;hg #  
{W]jVh p  
return l(rhs) = r; AK HH{_  
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。 s?Kn,6Y  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: }T,uw8?f!  
>YLm]7v}  
template < typename Tp > v &n &i?  
class constant_t \BL9}5y  
  { @#apOoVW>  
  const Tp t; SCij5il%  
public : VzesqVx  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} )Yml'?V"  
template < typename T > ?}[keSEh>  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const VM[8w`  
  { D 3PF(Wx  
  return t; il~,y8WTU{  
} jTnu! H2o  
} ; /7^~*  
-bwl~3ZTi  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 OjZ@_V:  
下面就可以修改holder的operator=了 uZ+<  
zlfm})+G  
template < typename T > 1*fA>v  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const RulIzv  
  { &,zeBFmc  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); \!r^6'A   
} $Tg$FfD6&  
C7#$s<>TO  
同时也要修改assignment的operator() q)*0G*  
ArY'NE\Htt  
template < typename T2 > '' 6  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } 4rm/+Zes  
现在代码看起来就很一致了。 cu-WY8n  
scdT/|(U$  
六. 问题2:链式操作 E _K7.c4M  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 :R)IaJ6)  
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。 DI_mF#5q  
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。 amRtFrc|  
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。 H|Ems}b  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct a|.u;  
]l%j>Vb!L  
template < typename T > {Fj`'0Xu;  
struct result_1 G;e}z&6<k  
  { l _:%?4MA  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; )7^jq|  
} ; KjadX&JD  
c\Dv3bF  
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: utr_fFu  
om1 / 9  
template < typename T > XL:7$  
struct   ref ]9' \<uR  
  { rhrlEf@  
typedef T & reference; ]Uu/1TTf  
} ; +~-|( y  
template < typename T > DcOLK\  
struct   ref < T &> g=)@yZ3>v  
  { ;bX{7j  
typedef T & reference; r$KDNa$/a  
} ; xInWcQ  
:9<5GF(  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: L-XTIL$$  
S'txY\  
template < typename T >  Dg@6o  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const M-NR!?9  
  { FB@G.f  
  return l(t) = r(t); yZ`\.GgC^&  
} /vu7;xVG  
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。 _xJ&p$&  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 _/Hu'9432  
V|7 c dX#H  
有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么 yxH[uJpb  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: mU!c;O  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 FQ5# v{  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 %]-tA,u  
最后的布局是: W/ERqVZR]  
                Add R$q:Ct  
              /   \ m*1=-" P  
            Divide   5 R&?p^!`%  
            /   \ i[B%:q:&  
          _1     3 9I,Trk@&  
似乎一切都解决了?不。 V{][{5SR  
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。 1peN@Yk2W  
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。 '>Z Ou3>  
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: Q]8r72uSk  
t4h* re+  
template < typename Right > uB\A8zC  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const o\N),;LM  
Right & rt) const k20tn ew  
  { |K]tJi4fz  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); dQ<EDtap  
} l{<@[foc  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 139_\=5|U/  
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。 Y9ru~&/o$  
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。 hGsY u)  
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。 },l3N K  
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。 o!Y7y1$  
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? MD+Q_  
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: +7=3[K  
Lr`yl$6  
template < class Action > (uSfr]89'  
class picker : public Action S;Vj5  
  { 3oh(d. Z  
public : 1c]GS&(RP  
picker( const Action & act) : Action(act) {} @sP?@< C  
  // all the operator overloaded WkT4&|POJ  
} ; ;e+ErN`a.~  
)Ipa5i>t  
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。 $(BW |Pc  
现在所有参与行动的functor都要套上一层picker, _1被声明为 picker<holder>, 并且holder中所重载的操作符除了operator()之外全部被移到了picker内。而picker中的操作符重载的返回的functor也必须套上一个picker: p &A3l  
KyjN'F$  
template < typename Right > 0ZO!_3m$r  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const 'h$1vT  
  { T5ol2  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); 4v;/"4)'  
} 7v{Dwg  
YQ]W<0(  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > env]*gx+=  
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。 jVr:O `  
=m UtBD.;  
template < typename T >   struct picker_maker /)j:Y:5  
  { {a(TT)d  
typedef picker < constant_t < T >   > result; 2QdqVwm  
} ; 8< R#}  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > W_%Dg]l   
  { 6:H@= fEv  
typedef picker < T > result; ^5OR%N)  
} ; HN\9 d  
WmeV[iI  
下面总的结构就有了: k/>k&^?  
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。 Z<`QDBN"4  
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。 3qP! (*  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 $%ps:ui~X  
至此链式操作完美实现。 y\S}U{*Z'  
n*uT  
3>ytpXUEGx  
七. 问题3 @PutUYz  
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。 <d8 Yk>R  
i6aM}p<  
template < typename T1, typename T2 > rOX\rI%0+  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const !Eu}ro.}  
  { MGK%F#PM  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); T)MKhK9\Ab  
} `$05+UU  
H+` Zp  
很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2: Pa+%H]vB  
{;q zz9 |  
template < typename T1, typename T2 > cJMp`DQzc  
struct result_2 Nzf tc  
  { ) }(Po_  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; m;'ebkq  
} ; w=,bF$:fIW  
13kl\ <6  
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? )m|)cLT&  
这个差事就留给了holder自己。 wZ0RI{)s'  
    UZz/v#y~  
`f S$@{YI_  
template < int Order > ]@0C1 r  
class holder; Kqm2TMO]>V  
template <> y2KR^/LN|Y  
class holder < 1 > @kd`9Yw  
  { :>f}rq  
public : jBb:)  
template < typename T > A{MMY{K3  
  struct result_1 qx|~H'UuBN  
  { \(C6|-:GY  
  typedef T & result; ~m3Q^ue  
} ; yhc}*BMZ  
template < typename T1, typename T2 > a[I :^S  
  struct result_2 *mby fu0q  
  { ;?4EVZ#o  
  typedef T1 & result; <- L}N '  
} ; ~wvu7  
template < typename T > 6/6M.p  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const ]jjHIFX  
  { zc K`hS  
  return (T & )r; *PM#ngLX}r  
} }]<0!q &xB  
template < typename T1, typename T2 >  4 Fl>XM  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const ]Q$Sei5  
  { }p5_JXBV  
  return (T1 & )r1; Kl_(4kQE_  
} )Vd^#p  
} ; $t0o*i{  
f\xmv|8  
template <> wDR/Vr"f  
class holder < 2 > 5If.[j{  
  { ,+~8R"  
public : q#=HBSyM  
template < typename T > 5/8=Do](  
  struct result_1 Y \Gx|  
  { R"W5R-  
  typedef T & result; |yS  %  
} ; 2DU Y4Ti  
template < typename T1, typename T2 > HA$X g j  
  struct result_2 0RgE~x!hI  
  { F_G .$a Cc  
  typedef T2 & result; fJOw E g|  
} ; b+1!qNuCW#  
template < typename T > 1%ENgb:8  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const L+N\B@ 0-  
  { M0yv= g  
  return (T & )r; !#d5hjoX  
} &+ "<ia(  
template < typename T1, typename T2 > `R;i1/  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const L I*=T   
  { ,BUrZA2\U$  
  return (T2 & )r2; ,oykOda:|  
} (@->AJF1\  
} ; I3HO><o f  
DL`8qJ'mJs  
IdqCk0lVD  
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> >。 j"K^zh  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: C#-HWoSi  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: }{y)a<`  
p4V*%A&w  
return l(i, j) = r(i, j); |sdG<+  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) NOg/rDs'{  
0<7sM#sI!  
  return ( int & )i; ?Z2`8]-E  
  return ( int & )j; Unvl~lm6  
最后执行i = j; 3\2%i 6W6  
可见,参数被正确的选择了。 )r^vrCNy>  
BmKf%:l}  
P -NR]f  
VCfHm"'E8  
-0UR%R7q  
八. 中期总结 .fbY2b([  
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: ?5FlbiT  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 !B 4zU:d  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 )9^)t   
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor Z#.1p'3qm1  
,Kl:4 Tv  
<rtKPlb//  
/jNvHo^B  
! ui   
^3[_4av  
九. 简化 6se8`[  
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。 )X-'Q-  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 8t Q;N'  
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: XwUa|"X6  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 ?r KbL^2  
  +-*/&|^等 MA,*$BgZ  
2. 返回引用。 EjL]#,QR  
  =,各种复合赋值等 )by7 [I0v  
3. 返回固定类型。 Tf~eH!~0  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) yUj`vu 2  
4. 原样返回。 o3V\   
  operator, <Y."()}GeH  
5. 返回解引用的类型。 o2X95NiH  
  operator*(单目) / cb`%"Z  
6. 返回地址。 JcUU#>  
  operator&(单目) }/dk2!?ig  
7. 下表访问返回类型。 0KnL{Cj   
  operator[] M^[;{p2uZ  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 _tJt eDRY  
  operator<<和operator>> ]L97k(:Ib  
hH 5}%/vF  
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。 <Xl#}6II  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: %ggf|\ -e  
P&sWn?q Ol  
template < typename Left > )w0x{_  
struct value_return +!0K]$VZs  
  { @QV0l]H0+  
template < typename T > *#'j0;2F  
  struct result_1 tBbOxMm0  
  { PQDLbSe)\  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; \?; `_E`j  
} ; ep=r7Mft  
:~ pGHl  
template < typename T1, typename T2 > 3("C'(W  
  struct result_2 KEtV  
  { +9w[/n^,G  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; .ojEKu+EJ'  
} ; gYhY1Mym  
} ; 9T;4aP>6j#  
lhKn&U  
Hl`OT5 pNf  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait `*Yw-HL  
UB.1xcI  
下面我们来剥离functor中的operator() UxL*I[z5  
首先operator里面的代码全是下面的形式: 5X20/+aT  
HwHF8#D*l  
return l(t) op r(t) O;~e^ <*  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) }3^m>i*8  
return op l(t) -T,?'J0 2  
return op l(t1, t2) lFGuQLuqA{  
return l(t) op &1$d`>fn  
return l(t1, t2) op r|EN5  
return l(t)[r(t)] aOH|[  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] ^K;k4oK  
EY)2,  
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: . :Skc  
单目: return f(l(t), r(t)); j:h}ka/!p  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); sq!$+=1-X  
双目: return f(l(t)); mY.v:  
return f(l(t1, t2)); 1Z) Et,  
下面就是f的实现,以operator/为例 iX$G($[l(  
G IN|cv=  
struct meta_divide #B;P4n3  
  { ~Jk& !IE2  
template < typename T1, typename T2 > ,B[j{sE  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) tw_o?9  
  { moM? aYm  
  return t1 / t2; 1(gs({  
} 7v*gwBH  
} ; ZeP=}0TGjn  
=vbG'_[7  
这个工作可以让宏来做: 053bM)qW  
uZC=]Ieh  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ YIg(^>sq  
template < typename T1, typename T2 > \ cD0rU8x  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; {Sf[<I  
以后可以直接用 ,WRm{ v0f^  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) U05;qKgkDF  
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 OP`f[lCiL  
(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。。。) hx9{?3#  
Ca|egQv  
E+aePoU  
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 S"cTi[9  
m\56BP-AM  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > 5dePpFD5  
class unary_op : public Rettype xU.1GI%UPu  
  { fzIs^(:fl  
    Left l; ; ~pgF_  
public : r[S(VPo[()  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} G:<f(Gy  
cLV*5?gVO  
template < typename T > i>YS%&O?  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const F_Y]>,U  
      { /'sv7hg+  
      return FuncType::execute(l(t)); w\)K0RN  
    } ,U~A=bsa  
h3o'T=`Sm  
    template < typename T1, typename T2 > % T({;/  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const Sc7 Ftb%  
      { 4j={ 9e<  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); V4[-:k  
    } !Y ,7%  
} ; AS7L  
cUY-  
iFd !ED  
同样还可以申明一个binary_op { ADd[V  
'z$$ZEz!C  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > ;P91'B~t  
class binary_op : public Rettype {7o3wxsS  
  { 6KMO*v  
    Left l; -G(me"Cu  
Right r; .nPOjwEx&Y  
public : JOJ.79CT  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} XQo\27Fo  
;|q<t  
template < typename T > C?\(?%B  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const iXDG-_K  
      { 9{u=  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); F7DA~G!  
    } DpRMXo[  
W_W!v&@E=  
    template < typename T1, typename T2 > 'H5 30Y\  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const Rl Oy,/-<  
      { 6 9>@0P  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); g(@F`W[  
    } ^Hx}.?1  
} ; e9{ii2M  
$ VT)  
|'h (S|  
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/i'6(="  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 z@,pT"rb  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) 1}d F,e  
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。 Va8 }JD  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! UY3)6}g6  
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。。。 ZC?~RXL(  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 t<45[~[  
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) (Ceruo S  
下面是修改过的unary_op i!a!qE.1  
}j/\OY _&  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > Rw?w7?I  
class unary_op )]fsl_Yq  
  { 3Bl|~K;-  
Left l; Z>g72I%X  
  "V[j&B)P  
public : Ok!P~2J  
L]=]/>jQ6  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} YK/? mj1x  
Qc7*p]E&  
template < typename T > }F>RI jj  
  struct result_1 v3DK0MW  
  { 2u]G]: ml  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type;  ``/L18  
} ; % !@E)%d0  
jj{:=l ZB  
template < typename T1, typename T2 > p/{%%30ke  
  struct result_2 {8m&Z36E  
  { Qw0k-t0=4  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; Cff6EE  
} ; j,OA>{-$  
xm{?h,U,  
template < typename T1, typename T2 > P.Nt jz/B  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 5gf ~/Zr  
  { |Yli~Qx  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); HhynU/36  
} 2 5~Z%_?  
\l!+l  
template < typename T > =F \Xt "  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const TzKM~a#  
  { && ]ix3  
  return OpClass::execute(lt(t)); WSozDNF!'f  
} lV'?X%  
bc(MN8b]j  
} ; -C2!`/U  
#w;"s*  
n*[ZS[I  
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 3eUi9_s+  
好啦,现在才真正完美了。 02,t  
现在在picker里面就可以这么添加了: >#h,q|B  
Yi9Y`~J  
template < typename Right > fM.#FT??  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const [[[C`H@  
  { 2bCfY\k  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); hJSvx  
} .i;.5)shsu  
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。 LH54J;7 Y  
`oMZ9Gq2E  
QvbH " 7  
"}X+vd``  
vd%AV(]<LJ  
十. bind AJ\gDjj<  
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。 &$XTe2  
先来分析一下一段例子 ? l~qb]._  
:Quep-:fy<  
#H6YI3 `G  
int foo( int x, int y) { return x - y;} V?OTP&+J%  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 |M?s[}ll  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 ,=e.Q AF!"  
可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。 -3ePCAtXbe  
我们来写个简单的。 S:z|"u:+  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: yV`Tw"p  
对于函数对象类的版本: @G;9eh0$  
jTS8 qu  
template < typename Func > 1L`V{\_0s  
struct functor_trait ,hf W2}  
  { ViW2q"4=  
typedef typename Func::result_type result_type; ]U#of O  
} ; )"?'~5A  
对于无参数函数的版本: w<~[ad}  
f I%8@ :  
template < typename Ret > GJWGT`"  
struct functor_trait < Ret ( * )() > 0=&S?J#!  
  { %<^^ Mw  
typedef Ret result_type; bGwOhd<.  
} ; Bvvja C  
对于单参数函数的版本: {_!,T%>+1  
p"P+8"`  
template < typename Ret, typename V1 > ^U?Ac=  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > UIU Pi gd  
  { m=n79]b:N  
typedef Ret result_type; ;%0kzIvP  
} ; bj`GGxzOb  
对于双参数函数的版本: KC"S0 6  
Rk5#5R n  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > -0xo6'mD  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > Zb_A(mnzh  
  { 1>[#./@  
typedef Ret result_type; Ep(xlHTv  
} ; mxEe -q  
等等。。。 }J?,?>Z  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy >-V632(/{o  
z 8M\(<  
template < typename Func > n><ad*|MX  
struct func_return k5>UAea_  
  { +8xT}mX  
template < typename T > 48z%dBmTT*  
  struct result_1 o6^ETQ  
  { TfJ*G6\7e#  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; uhj]le!  
} ; t;Z9p7rk  
+wz1kPRs  
template < typename T1, typename T2 > 7:g_:}m  
  struct result_2 [*u\S  
  { #8L: .,AYE  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; khjdTq\\  
} ; ]i075bO/  
} ; &KBDrJEX  
8g:VfzaHu  
13 h,V]ak  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 w;Azxcw  
%AJ9fs4/  
template < typename Func, typename aPicker > V5-!w0{  
class binder_1 %h(%M'm?  
  { kI a16m  
Func fn; 9:g A0Z  
aPicker pk; _1RvK? ;.{  
public : J;<dO7j5  
fn/?I \  
template < typename T > s#<fj#S  
  struct result_1 t{B@k[|  
  { Z^Um\f   
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; Z796;qk  
} ; u[KxI9Q  
>VZxDJ$R  
template < typename T1, typename T2 > G0m$bi=z  
  struct result_2 4S*ifl  
  { <B T18u\  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; Kn3Xn`P?  
} ; R`$Y]@i&B  
74N_>1!j  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} $aEv*{$y  
I*j~5fsS'  
template < typename T > fJ\?+,  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const Y5 ;a  
  { *.eeiSi{  
  return fn(pk(t)); E$z-|-{>  
} cQxUEY('+  
template < typename T1, typename T2 > 94O\M RQ*  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ~$>JYJj  
  { y+Nw>\|S  
  return fn(pk(t1, t2)); Q }^Ip7T  
} 1p5'.~J+Q  
} ; \: F$7 *Ne  
&HLG<ISw  
D1+1j:m  
一目了然不是么? c2Z !Vtd  
最后实现bind F,)+9/S&  
L_9uwua.B~  
$DfK}CT  
template < typename Func, typename aPicker > 117lhx].'  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) UrciCOQf  
  { lvODhoT  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); /~s<@<1!X  
} '\d ldg#P  
BUwL?  
2个以上参数的bind可以同理实现。 0\"#Xa+}8  
另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。 <uBRLe`)  
huA?*fat   
十一. phoenix qZ E3T:S  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: A@_>9;   
~9APc{"A  
for_each(v.begin(), v.end(), jP/Vqe%%8  
( z &P1C,n)  
do_ 5m'AT]5Tn_  
[ d3\?:}o,  
  cout << _1 <<   " , " %^E 7Iqc  
] t zd#9 #  
.while_( -- _1), Z5oDj|&l}  
cout << var( " \n " ) P@GU2[1  
) )TVd4s(e  
); "y*3p0E  
!oXFDC3k  
是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧:  k4<28  
首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor Q|+ a   
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 >&e=0@?+G  
那么我们就照着这个思路来实现吧: Nz3+yxv1  
[ *It' J^  
55ec23m  
template < typename Cond, typename Actor > N;YFr  
class do_while a+J>  
  { 6Q>:vQ+E  
Cond cd; oV['%Z'  
Actor act; tA4Ra,-c  
public : Oq% TW|a#  
template < typename T > :4 z\Q]  
  struct result_1 3QZm *. /"  
  { OAiW8B Ae  
  typedef int result_type; (y?F8]TfM  
} ; d])ctxB  
e0TxJ*  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} RLL ph  
gCsN\z  
template < typename T > ox<&T|  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 2G-"HOG  
  { `WCL-OoZc5  
  do l=T;hk  
    { 6W1+@ q  
  act(t); aY,Bt  
  } jyF*JQjK4  
  while (cd(t)); 4qE4 i:b  
  return   0 ; <)LR  
} gfN=0Xj4  
} ; ?5ZvvAi  
&0[ L2x}7  
Opf)TAl{  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). w(`g)`  
代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。 IQC[ewk  
其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。 S-\wX.`R1  
因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。 FsO-xG"@"  
下面就是产生这个functor的类: KI#v<4C$P  
>Q(\vl@N=  
5Hj/7~ =  
template < typename Actor > .H M3s  
class do_while_actor E(6P%(yt8  
  { *) B \M>  
Actor act; *re?V9  
public : NL `  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} A)!W VT&2A  
}&7kT7ogO  
template < typename Cond > vf>d{F^rv  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; Bi;a~qE  
} ; }OnU32P  
`_GCS,/t  
03|nP$g  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 xjnAK!sD  
最后,是那个do_ s}Go")p<:  
; xw9#.d#D  
` W );+s  
class do_while_invoker Z/:yYSq  
  { E Lq1   
public : ;c]O*\/  
template < typename Actor > 6W3oIt  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const ]Oo!>iTQi  
  { :epB:r  
  return do_while_actor < Actor > (act); p`7d9MV^  
} ]<YS7.pT  
} do_; [ R8BcO(  
r9bAbE bI  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? C_ d|2C6  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 W[`ybGR<  
最后来说说怎么处理break和continue (>u1O V  
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。 ND?"1/s  
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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