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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda ?hXeZB+b4  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 )$.::[pNA  
在C++中,STL的很多算法都要求使用者提供一个函数对象。例如for_each函数,会要求用户提供一个表明“行为”的函数对象。以vector<bool>为例,如果想使用for_each对其中的各元素全部赋值为true,一般需要这么一个函数对象, AxsTB9/  
9;L5#/E  
fs:%L  
\9Z1'W  
  class filler ,/XeG`vk  
  { jIzkI)WC|  
public : A$H;2T5N  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} 5\?\ |*WT  
} ; I 19 /  
WPN4mEow  
z;#DX15Rj  
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: 2!7)7wlj0  
{`Jr$*;  
IO*}N"  
sb]{05:  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); t,f)!D$  
'UW(0 PXw  
5}pn5iI  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 ]I+"";oQGB  
}u>F}mUa  
lVw77bZ  
n B5:X  
二. 战前分析 b%TS37`^[  
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。 doERBg`Jh  
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 MHm=X8eg  
G[pDKELL  
Tx+Bkfj  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); p H5iv>H  
  /* --------------------------------------------- */ |3a1hCxt  
vector < int *> vp( 10 ); Dm")\"5\?  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); I|`/#BYbW  
/* --------------------------------------------- */ &{x%"Aq/  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); GW29Rj1  
/* --------------------------------------------- */ 06Irx^n  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); "L(4 EcO@  
  /* --------------------------------------------- */ 6r x%>\UkS  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); vLc7RL  
/* --------------------------------------------- */ QXQ'QEG  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); e1EFZ,EcaO  
kPt] [1jo  
6c?;-5.  
U:a-Wi+  
看了之后,我们可以思考一些问题: >BDK?YMx  
1._1, _2是什么? FLqF!N\G  
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。  L$Uy  
2._1 = 1是在做什么? 8@}R_GZc  
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。 +# 38  
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。 tm"9`   
{x-iBg9#l2  
D)]U+Qk  
三. 动工 fpDx)lQ  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: #]~l]Eq  
gG 9e.++:  
%X--`91|u  
5Oa`1?C1  
template < typename T > \BoRYb9h  
class assignment M<AjtDF%  
  { ;T9u$4 <  
T value; tR! !Q  
public : DR d|m<Z  
assignment( const T & v) : value(v) {} WT-BHB1  
template < typename T2 > )*b dG'}  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } *Y4[YnkPE  
} ; Mdj?;'Yv  
yU e7o4Zm  
Rr9K1io$)  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 l@h|os  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment MM+xm{4l  
gJ; *?Uq(  
Ew&pwsQ  
$,mljJSQv  
  class holder efc<lSUR  
  { ?)Psf/  
public : -w[j`}([P9  
template < typename T > C\Y%FTS:  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const h~!KNF*XW  
  { >nqDUGnEo>  
  return assignment < T > (t); v>p UVM  
} &gP/<!#  
} ; *an^ 0  
L,(H(GeX  
3U_-sMOB|  
由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上: ,n}h_ct  
>q}Ns^ .'  
  static holder _1; d4 Hpe>  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 '=M4 (h  
rx$B(z(c  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); +b9gP\Hke  
而不用手动写一个函数对象。 N=JZtf/i  
 -L.U4x  
pG|+\k/B  
*2? -6  
四. 问题分析 y1oQ4|KSI  
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。 ^`HP&V  
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。 2"'<Yk9  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 ?!uj8&yyf  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 tK|jh  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 pX\Y:hCug  
*_qW;l7  
五. 问题1:一致性 1TOT}h5  
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?| ! H^,p$`[i  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 5t,W'a_  
o_(@v2G`  
struct holder O/?Lk*r  
  { b3zxiq x  
  // s`Y8 &e.Yr  
  template < typename T > -msfiO  
T &   operator ()( const T & r) const \8KAK3i'  
  { + YjK#  
  return (T & )r; rryC^Vma  
} *ommU(r8  
} ; 2b[R^O}   
qwERy{]Sp;  
这样的话assignment也必须相应改动: :4&q2-  
'l&),]|$)  
template < typename Left, typename Right > &e-MOM2&  
class assignment $4*wK@xu  
  {  .# Jusd  
Left l; FC +}gJ(q  
Right r; 6]Vf`i  
public : "f1`6cx6  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} [myIcLp^aP  
template < typename T2 > T> !Y-e.q  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } /qKO9M5A  
} ; y3,'1^lA  
q2 pq~LI  
同时,holder的operator=也需要改动: 0m,3''Q5lO  
RRasX;zK  
template < typename T > 0sQt+_Dl%L  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const S260h,(,  
  { @_ZE_n  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); w[/_o,R  
} ;b-d2R  
0- =PP@W  
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。 |e]2 >NjQa  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 #77p>zhY  
jQV.U~25Q  
return l(rhs) = r; 5LkpfmR  
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。 cl'#nLPz;  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: k;fy8  
C{5bG=Sg~  
template < typename Tp > R9!GDKts%  
class constant_t @[s+5_9nk  
  { Yp;6.\Z8[  
  const Tp t; mF6 U{=  
public : 5, j&-{ 0W  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} BJL*Dih m[  
template < typename T > 2qN|<S&  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const (L2:|1P)  
  { -J`VXG:M  
  return t; 2JMMNpya  
} fbjT"jSzw  
} ; N!TC}#}l  
88}=VS  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 ,P T5-9 m  
下面就可以修改holder的operator=了 l>J>?b=x"[  
JDI1l_Ga  
template < typename T > : U Yn  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const *%(BE*C}  
  { [%1 87dz:D  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); 0C,2gcq  
} w]& o]VP  
JtB]EvpL}  
同时也要修改assignment的operator() ; *@lH%u  
NCKhrDd&  
template < typename T2 > xc&&UKd  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } $lC*q  
现在代码看起来就很一致了。 H;=JqD8`  
gE}+`w/X  
六. 问题2:链式操作 `nvm>u~[Hq  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 Xh[02iL-  
其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。 7R{(\s\9:  
事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。 ($vaj;  
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。 b14WIgjsl  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct Ibbpy++d[  
Z7G l^4zn  
template < typename T > d$;1%rRj8  
struct result_1 v< Ozr:lL  
  { |#Q4e51H  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; #% 1|$V*:  
} ; /ll2lyS+  
(pud`@D;[  
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: $yi[wwf 4  
,5 ylrE  
template < typename T > Tg-HR8}X  
struct   ref g(b:^_Nep  
  { PAcbC| y  
typedef T & reference; br[n5  
} ; ~t,-y*=  
template < typename T > P*kKeMl  
struct   ref < T &> DH*=IzcJf  
  { vp_$Ft-R  
typedef T & reference; ).8i*Ys,:  
} ; yaw33/iN  
>+3tOv3:  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: p&O-]o8  
[? 1m6u;  
template < typename T > _]/&NSk  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const M6MtE_E  
  { f:K3 P[|  
  return l(t) = r(t); }vof| (Yh  
} "x"y3v'  
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。 h{BO\^6x  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 6tDCaB  
_XP3|E;I/  
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 pRTdP/(OQ  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: Sd\+f6x  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 b- FJMY  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 'y<<ce*   
最后的布局是: 3v:c".O2O  
                Add J_tI]?jrU  
              /   \ l4LowV7  
            Divide   5 % QKlvmI"  
            /   \ uTq)Ets3  
          _1     3 M?FbBJ`sF  
似乎一切都解决了?不。 `B GU  
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。 a=%QckR*  
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。 n~e#Y<IP\1  
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: NW*qw q  
 (r!d4  
template < typename Right > Fu/{*4  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const =JK# "'  
Right & rt) const |TE\]  
  { 6Y-sc*5  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); SaA9)s  
} i(pevu  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 |#rP~Nj)  
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。 <zdo%~ba  
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。 h5>38Kd  
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。 {z j<nu  
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。 -g6C;<Y  
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? {W5D)  
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: KDW=x4*p  
TXDb5ZCzM  
template < class Action > j1hx{P'  
class picker : public Action %x5zs ]4^  
  { ,VTX7vaH  
public : yS2[V,vS7  
picker( const Action & act) : Action(act) {} SB<09|2  
  // all the operator overloaded A[mm_+D>  
} ; F,l%SQCyj  
(qQ|s@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。 5( }Qg9%  
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: A!\-e*+W=  
K7 N)VG  
template < typename Right > i)[8dv  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const G._E9  
  { Dqu][~oQ  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); LmA IvEr  
} <s737Rl  
SA'c}gP  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > oO 8opS7F  
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。 )b_ GKA `  
::Nhs/B/  
template < typename T >   struct picker_maker 7Hm/ g  
  { "k%B;!We)  
typedef picker < constant_t < T >   > result; 9"TPAywd  
} ; n;5;D  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > `=B0NC.3  
  { j& x=?jX  
typedef picker < T > result; ;&9A Yh.  
} ; *z{.9z`  
_?IP}}jA:  
下面总的结构就有了: )ZP-t!).G#  
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。 8pQ:B/3=  
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。 i H^Gv*  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 +mqz)-x  
至此链式操作完美实现。 ^^{gn3xJ  
,svj(HP$  
 K#LG7faj  
七. 问题3 RlH~<|XK  
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。 nLfITr|5  
]rs7%$ZW  
template < typename T1, typename T2 > H |K}m,g  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ;%V%6:5  
  { yN Bb(!u  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); D]h~ \  
} = Nd &My  
6}>:sr  
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: -1>$3-ur~  
8UANB]@Y}  
template < typename T1, typename T2 > 9j6  
struct result_2 wB0zFlP  
  { .vbUv3NI  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; p 7YfOUo k  
} ; S/XkxGZ2  
Gw;[maM!%`  
显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢? !83N. gN  
这个差事就留给了holder自己。 KC`~\sYRN]  
    f4k\hUA  
c_33.i"I}  
template < int Order > `PY>p!E  
class holder; u,rieKYF  
template <> o@d+<6Um  
class holder < 1 > [9O,C-Mk  
  { 3V"y|q  
public : o5 fXe}pl@  
template < typename T > A`D^}F6  
  struct result_1 rLfhm Ds%u  
  { .$k2.-k  
  typedef T & result; mR? } gR  
} ; nOd'$q  
template < typename T1, typename T2 > DsY$  
  struct result_2 PI~W6a7p  
  { z z4.gkU  
  typedef T1 & result; ppBIl6  
} ; 7JedS  
template < typename T > m#(tBfH[  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const e0#/3$\aSV  
  { 2[*r9%W  
  return (T & )r;  VS:UVe  
} A/xWe  
template < typename T1, typename T2 > OEkx}.w  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const iSZiJ4AUq  
  { l/JE}Eg(  
  return (T1 & )r1; "?lm`3W"  
} l u^fKQ  
} ; 2`o}neF{  
J01Y%W  
template <> #e!4njdM  
class holder < 2 > &d`z|Gx9  
  { wK7wu.  
public : :jFKTG  
template < typename T > !"dbK'jb^  
  struct result_1 SQZUkKfb  
  { u I \zDR  
  typedef T & result; ||lI_B  
} ; .o2]ndT/J  
template < typename T1, typename T2 > [;Q8xvVZ'  
  struct result_2 _V9 O,"DDc  
  { tkG0xRH  
  typedef T2 & result; bs%lMa.o  
} ; xF+a.gAIb  
template < typename T > 2ja@NT  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const M =!RJ%6f  
  { u7e g:0Y  
  return (T & )r; e*Gm()Vu,  
} o@o6<OP^  
template < typename T1, typename T2 > myVV5#{  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const 9Q#eu~R  
  { @[qGoai  
  return (T2 & )r2; Q/%(&4>'y  
} EzDj,!!<w  
} ; ',Mi D=_  
l#FW#`f  
vFK&63  
新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。 7H-,:8  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: P~)ndaQ  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: <&?gpRK   
GnE%C2L -  
return l(i, j) = r(i, j); R?Dbv'lp>  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) ~ E) [!y  
K8`M~P.  
  return ( int & )i; x*~a{M,h  
  return ( int & )j; cm8-L[>E  
最后执行i = j; 7-oH >OF^  
可见,参数被正确的选择了。 rpgr5>  
5dV Sir  
brkR,(#L3  
1`tE Hu.  
LvJ')HG  
八. 中期总结 D<rO:Er?*a  
目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事: 'JBf*p".  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 F Ty`#*7Ul  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 x9#>0 4s  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor +$#YW5wy  
 '8NKrI  
1@nGD<,.  
o b  
v5|X=B>&>  
y@;4F n/  
九. 简化 oh '\,zpL  
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。 LF'M!C9|  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 yJaQcGxE"  
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: gc:qqJi)X  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 Lc|5&<8ZG1  
  +-*/&|^等 ];waK 2'2  
2. 返回引用。 .(Gq9m[~8H  
  =,各种复合赋值等 o0~+%&  
3. 返回固定类型。 IED7v  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) ~-,P1 u!  
4. 原样返回。 rSIb1zJ  
  operator,  8@)/a  
5. 返回解引用的类型。 Hp_3BulS<  
  operator*(单目) 4]N`pD5  
6. 返回地址。 APT'2 -I_  
  operator&(单目) T/ CI?sn  
7. 下表访问返回类型。 s D] W/  
  operator[] Mj&f7IUO  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 b9[KdVsT6^  
  operator<<和operator>> [_jTy;E  
TqNEU<S/t  
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。 yA%(!v5UT  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: EO'[AU%~  
vgzNT4o  
template < typename Left > Y8I$J BO  
struct value_return A/W-'%+`  
  { (lhbH]I  
template < typename T > P5ii3a?R  
  struct result_1 X6mY#T'fQ  
  { |X9YVZC  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; K1Tq7/N  
} ; `zHtfox!  
A6'G%of  
template < typename T1, typename T2 > Urhh)i  
  struct result_2 =5EG}@  
  { Ga-AhP  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; "Hmo`EB0  
} ; /xjHzva^ w  
} ; J{=by]-rD,  
--0z"`@{  
,UQ4`Mh^L  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait } XCHoB  
;m}lmq,  
下面我们来剥离functor中的operator() da3]#%i0  
首先operator里面的代码全是下面的形式: $4`RJ{ZJw]  
_pQ9q&i4  
return l(t) op r(t) guv)[:cd;  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) Vtm5&-  
return op l(t) :N#gNtC)b  
return op l(t1, t2) raGov`  
return l(t) op GEq?^z~i  
return l(t1, t2) op 9)sGnD;  
return l(t)[r(t)] '$~9~90?Z  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] #;U_ L`q  
5AR\'||u  
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: ?Zu=UVb  
单目: return f(l(t), r(t)); u0h {bu  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); VAc-RaA  
双目: return f(l(t)); g% :Q86u  
return f(l(t1, t2)); GmN} +(  
下面就是f的实现,以operator/为例 FqiC zP4  
w}<BO> z  
struct meta_divide \LRno3  
  { A>^\jIB>  
template < typename T1, typename T2 > i% k`/X;  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) 3|%Q{U  
  { >`8r52  
  return t1 / t2; s4lkhoN\t  
} \$s<G|<P  
} ; Py6c=&*  
Zi/l.=9n  
这个工作可以让宏来做: $O&P@8:Z  
o[^%0uVF  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ 6}2vn5 E//  
template < typename T1, typename T2 > \ ,U2 /J  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; J0w[vrs&]  
以后可以直接用 3A]Y=gfa  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) \`r5tQr  
来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数 BCF- lrZ&  
(ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。) a3 wUB  
aT"q}UTK  
= LuH:VM&  
下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体 yowvq4e  
fR!'i):u  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > R{kZKD=  
class unary_op : public Rettype wQ[~7 ,o  
  { b mZRCvW>A  
    Left l; Yd lXMddE  
public : {Q^P<  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} ]*U\ gm%  
DM{ 7x77  
template < typename T > lu_ y9o^  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const D0=D8P}H:  
      { =ji p* E^  
      return FuncType::execute(l(t)); ,JRYG<O_T  
    } -]\%a=]  
L.lmbxn  
    template < typename T1, typename T2 > R3wK@D  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const X!,P] G  
      { 0U ?1Yh7 m  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); mkTf}[O  
    } |4pE"6A  
} ; (w?@qs!  
^~|P[}  
_;$VH4(BI  
同样还可以申明一个binary_op +60zJ 4  
&fq-U5zH  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > { dwm>a  
class binary_op : public Rettype 5NbI Vz  
  { l%.3hId-  
    Left l; }m/aigA[1  
Right r; 9*RfOdnNe  
public : =(K;z9OR  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} m C_v!nL.  
tTe\#o`  
template < typename T > &CF74AN#  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const cysYjuI i  
      { F4>}mIA  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); il\#R%';5  
    } Lo @mQ  
0@{K'm /  
    template < typename T1, typename T2 > X !NH ?0)  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ;2kiEATQ 1  
      { UL$^zR3%d  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); "lx}.  
    } o\1"ux;b  
} ; jwyJ=W-  
;o_4)+}  
. [+ObF9=  
很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮 Y(78qs1w  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 37x2fnC  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) d"uR1 rTk  
那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。 FVT_%"%C9  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! ]plg@  
如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。 T/MbEqAf  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 KQaw*T[Q3w  
这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan) fyYT#r  
下面是修改过的unary_op c^}gJ  
cG6Q$  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > 8V`r*:\  
class unary_op }4ijLX>b  
  { 'g^;_=^G  
Left l; 9 Bz ~3  
  M' "S:  
public : ueZ`+g~gg  
5[]7baO)h1  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} zv||&Hi  
.Gh-T{\V'  
template < typename T > thOQcOf0$  
  struct result_1 0XSZ3dY&+  
  { ;n00kel$  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; EN` -- ^  
} ; QL"fC;xUn,  
3X89mIDr  
template < typename T1, typename T2 > &Ph@uZ\  
  struct result_2 B-|:l 7  
  { 0Q_AF`"  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; ;:vbOG#aSN  
} ; k]l M%  
Y b]eWLv  
template < typename T1, typename T2 > *5hg}[n2  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const !h}x,=`z/  
  { ]}i_NqW)  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); V9I5/~0c  
} Dsw(ti`@  
f}Eoc>n  
template < typename T > L 9Z:>i?  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const L qMH]W  
  { %L:e~*  
  return OpClass::execute(lt(t)); LtJ$ZE^GB  
} G?&0Z++  
jAfUz7@  
} ; AVGb;)x#  
NjMbQ M4  
} =?kf3k  
该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug `22F@JYN  
好啦,现在才真正完美了。 F4M<5Yi  
现在在picker里面就可以这么添加了: =S4_^UY;  
j5|PQOK  
template < typename Right > 0rxlN [Yp  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const q%bNT  
  { L:IaJ?+?  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); fJn;|'H!  
} ;3h[=hyS  
有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。 OvX z+C,  
Ry,_ %j3  
aU<0<Dx  
ow:c$Zq  
y;keOI!  
十. bind >#Y8#-$zc  
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。 %g^dB M#  
先来分析一下一段例子 k+ 5:fB)z  
"uDLty?*k  
$^INl0Pg  
int foo( int x, int y) { return x - y;} zC(DigN  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 ]t\fw'  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 Mou>|U 1e"  
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。 |#^u%#'[2  
我们来写个简单的。 "KcSOjvJ  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: Z=|:D,&  
对于函数对象类的版本: 8RVNRV@g%  
2shr&M fp[  
template < typename Func > m@;X%wf<U  
struct functor_trait UN'hnqC  
  { 67+ K ?!,  
typedef typename Func::result_type result_type; gs_"H  
} ; Os?G_ziIB  
对于无参数函数的版本: kn 5q1^  
m4<8v  
template < typename Ret > usZmf=p-r  
struct functor_trait < Ret ( * )() > UtIwrR[  
  { QzT)PtX  
typedef Ret result_type; ;-~ Wfh+  
} ; 'vgw>\X(  
对于单参数函数的版本: ?y>xC|kt  
eG72=l)Mz  
template < typename Ret, typename V1 > yeFt0\=H  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > $u|p(E:*  
  { 4Smno%jq  
typedef Ret result_type; KXL]Qw FN  
} ; #*BcO-N  
对于双参数函数的版本: QKL5! L9`  
30-XFl  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > #.$p7]  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > rtS(iD@B"  
  { YT+fOndjaF  
typedef Ret result_type; UO5^4  
} ; G5|xWeNgA  
等等。。。 ld -c?  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy 5u'"m<4  
^Jcs0c @\  
template < typename Func > ,DqI> vx|  
struct func_return n,hHh=.Fu  
  { { xi$'r  
template < typename T > t/yGMR=  
  struct result_1 _}:9ic]e  
  { ]sE~gro  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; (NyS2 `  
} ; , ?WTX  
1@" eeR  
template < typename T1, typename T2 > DPw"UY:  
  struct result_2 w 6+X{  
  { \CM/KrCR  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; Ytmt+9  
} ; EjV,&7o)  
} ; iIA5ylf{E  
dms R>Q  
..UmbJJ.u  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 tu#VZAPW@  
sn '#]yM  
template < typename Func, typename aPicker > +v2Fr}  
class binder_1 dy-m9fc6%  
  { &, hhH_W  
Func fn; 5&D)W>{d  
aPicker pk; q+.DZ @  
public : %*>=L$A  
!e*Q2H+  
template < typename T > Pni  
  struct result_1 t%Vc1H2}  
  { $`(}ygmP  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; " |[w.`  
} ; b? jRA^  
%Ui&SZ\  
template < typename T1, typename T2 > 'e_^s+l)a  
  struct result_2 {"S"V  
  { tPIT+1.]z  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; xgn@1.}G  
} ; ~ J^Gzl  
!FX0Nx=oi  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} 7pH(_-TF  
|&`NB|  
template < typename T > }]$%aMxy T  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const vz #VW  
  { Vcz ExP  
  return fn(pk(t)); w{f!t8C*s  
} <k-&Lh:o3  
template < typename T1, typename T2 > =o^oMn  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 8ME_O~,N  
  { 2~Z P[wr  
  return fn(pk(t1, t2)); Ch%W C ,  
} 57k@] 3 4  
} ; kA1]o  
|6'(yn  
I:CnOpR>A  
一目了然不是么? mYJ%gdTpo  
最后实现bind srXGe`VL  
HhDiGzOSi  
Tjma'3H*T0  
template < typename Func, typename aPicker > eu@hmR8T  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) WF,<7mx=-  
  { c?A(C#~ z  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); <^snS,06  
} \W=~@k  
~CIA6&  
2个以上参数的bind可以同理实现。 w vBx]$SC  
另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。 CE]0OY  
6My=GByC  
十一. phoenix xy)Y)yp  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: u&yAMWl  
43-mv1>.  
for_each(v.begin(), v.end(), PeGA+0bm  
( 92!1I$zi  
do_ Wjc1EW!2x  
[ 6SI`c+'@5  
  cout << _1 <<   " , " {XH!`\  
] @8E mY,{;  
.while_( -- _1), 8 z0j}xY%  
cout << var( " \n " ) M]4qS('[  
) ,r~pf (nz  
); teH.e!S  
4Xi _[ Xf  
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: S+Z_Qf  
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 GEj/Z};;[b  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 \ofWD{*j  
那么我们就照着这个思路来实现吧: by!1L1[JTt  
j oDY   
ts%XjCN[  
template < typename Cond, typename Actor > WP[h@#7<  
class do_while 1Z%^U ?  
  { #$7d1bx  
Cond cd; Xu\FcQ{  
Actor act; 12qX[39/  
public : BwMi@r =  
template < typename T > s\2t|d   
  struct result_1 VM=A#}  
  { uJ<n W%}  
  typedef int result_type; {JTO Q 8&  
} ; TbX#K:l  
e/hA>  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} f'&30lF  
Br^4N9  
template < typename T > tS#=I.ET  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const &XAG| #  
  { nAIV]9RAZ%  
  do 29{Ep   
    { 0,$eiY)u$  
  act(t); Z Ear~  
  } {=mf/3.r  
  while (cd(t)); K"4m)B~@Y  
  return   0 ; Lt`d {s  
} #tX\m ;  
} ; iR} 3 [  
_`3'D`s  
;[@);-9q  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). F/,K8<|r>  
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。 4)MKYhm  
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。 =)_9GO  
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。 v0uDL7  
下面就是产生这个functor的类: Mh [TZfV  
IIrh|>d_7  
4@ EY+p  
template < typename Actor > mHCp^g4Q  
class do_while_actor (Z(O7X(/  
  { 8T"C]  
Actor act; yF2|w=!  
public : tg =ClZ-  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} ^w]N#%k\H  
6{Y3-Pxg  
template < typename Cond > .}IxZM[}D  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; ^6R Sbi\  
} ; @ 3n;>oi  
-M=#U\D  
*Iy5 V7`KU  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 ,liFo.kT8%  
最后,是那个do_ w _zUA'n+  
ZqT8G  
qyi5j0)W  
class do_while_invoker  B=)&43)\  
  { >f)/z$ qn  
public : eh4`a<gC  
template < typename Actor > \"r84@<  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const ]?KTw8j}  
  { MR4e.+#E  
  return do_while_actor < Actor > (act); _cPGS=Ew  
} yTt,/+I%gJ  
} do_; \l)Jb*t  
EFpV  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? 2cv!85  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 g-G;8x'n  
最后来说说怎么处理break和continue \3nu &8d  
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。 Kf=6l#J7  
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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