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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda MUOa@O,  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 ~pa!w?/bQ  
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, `k(yZtb  
YDC mI@  
$,I q;*7N  
gh`m*@  
  class filler !-s!f&_  
  { PFUO8>!pA\  
public : ,F&g5'  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} NmK8<9`u  
} ; F4=}}k U  
\tx bhWN  
'65LKD  
这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决: q'pK,uNW  
ld$i+6|   
(SSRY9  
,mRyQS'F  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); f%5zBYCgC  
Y@'8[]=0  
Q1V9PRZX  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 V"cKJ;s  
Kn+S,1r  
H>r!i 4l  
4|A>b})H  
二. 战前分析 l & Dxg  
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。 &A#~)i5gF  
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 MX>[^}n  
6TP7b|  
JNcYJ[wqv  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); M$f7sx  
  /* --------------------------------------------- */ >u9Nz0?j  
vector < int *> vp( 10 ); E2)h ?cs  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); w+1Gs ;  
/* --------------------------------------------- */ [qsEUc+Z.'  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); (a9d/3M  
/* --------------------------------------------- */ H@]MXP[_  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); KZ~*Nz+H2  
  /* --------------------------------------------- */ (sWLhUgRX  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); <w3!!+oK"  
/* --------------------------------------------- */ iR"N13  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); e<r,&U$  
O12eH  
QeF3qXI  
K98i[,rP  
看了之后,我们可以思考一些问题: Q_l'o3  
1._1, _2是什么? @JdZ5Q  
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。 NHlk|Y#6b  
2._1 = 1是在做什么? LdJYE;k Ju  
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。 s+>:,U<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。 E!S 78 z:  
s(W|f|R  
+>JjvYx}\  
三. 动工 ID/ F  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: p,"g+ MwP  
_UuC,Pl3  
/*0K92NB  
,0LU~AGe   
template < typename T > s&j-\bOic9  
class assignment &r:7g%{n  
  { 43=,yz2Ef  
T value; 0Fu~%~#E$  
public : 2#k5+?-c61  
assignment( const T & v) : value(v) {} <tioJG{OT  
template < typename T2 > "Wx]RN:  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } =FD;~  
} ; }NB}"%2  
({o'd=nO  
o=1X^,  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 NFv>B>  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment )2M>3C6>f  
6^DR0sO  
uG<}N=  
J[&b`A@.o  
  class holder /t(C>$ }p  
  { |ZQ@fmvL/p  
public : o6p98Dpg   
template < typename T > A<y nIs<  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const M'/aZ# b  
  { i7ly[6{^pr  
  return assignment < T > (t); 4ni3kmvX  
} A= w9V  
} ; P67o{EdK  
&ot/nQQ  
$.bBFWk  
由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上: //aF5 :Y#  
+U@<\kIF  
  static holder _1; SV(]9^nW  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 M %Qt|@O  
zLJ/5&  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); FJd]D[h  
而不用手动写一个函数对象。 }[xs~! 2F  
e$pMsw'MJ  
LlSZr)X  
xL" |)A =  
四. 问题分析 !Xph_SQ!B=  
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。 F,'exuZ  
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。 x)_0OR2lkp  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 /S lYm-uQ+  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 kTvd+TP4  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 c}0@2Vf  
~#/hzS  
五. 问题1:一致性 9WR6!.y#f  
首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?| ~ _!F01s  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 u#@Q:tnN_  
<=,6p>Eo[  
struct holder 71{p+3Z&  
  { [#sz WNfU  
  // ]H1I,`=@  
  template < typename T > fX|Y;S-@+  
T &   operator ()( const T & r) const Gmz6$^D   
  { j.@\3'  
  return (T & )r; DX|# gUAm  
} ,zTy?OQ  
} ; J:\|Nc?  
.?hP7;hhI  
这样的话assignment也必须相应改动: eET}r 24  
s91JBP|B7  
template < typename Left, typename Right > j ku}QM^  
class assignment )d>!"JB-  
  { HC}YY2  
Left l; @Rw!'T  
Right r; 9\DQ>V TQ  
public : _zwUE  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} ` 5C~  
template < typename T2 > qC?:*CXH  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } 5kz)5,KjM  
} ; x a06i#  
82DmG@"s2  
同时,holder的operator=也需要改动: d8x\  
EB8\_]6XJ  
template < typename T > x3"#POp  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const oGRhnP'PF+  
  { `WH"%V:"Q  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); _}En/V_  
} $+I;oHWI  
WpRc)g :  
好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。 6ZQwBS0Y  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 %&Q$dzgb_  
[YcG(^^  
return l(rhs) = r; " _ka<R..  
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。 '`uwJ&@  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: `6xkf&Kt  
ynhmMy%  
template < typename Tp > qDfd.gL  
class constant_t CLJ;<  
  { fk x \=  
  const Tp t; Yn G_m]  
public : k<\$OoOZ  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} BjzPz  
template < typename T > iB& 4>+N+  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const 9B7^lR  
  { H,u<|UMM_  
  return t; Rw:*'1  
} C .~+*"Vw  
} ; LpqO{#ZG  
x-?Sn' m  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 _c_[ C*T]  
下面就可以修改holder的operator=了 9uA>N  
trp0 V4b8  
template < typename T > 3skC$mpJHw  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const h9G RI  
  {  N#a$t&  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); ,^. 88<  
} ?qWfup\S  
:dQ B R  
同时也要修改assignment的operator() ZU%[guf  
+yD`3` E  
template < typename T2 > $NZ-{dY{  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } U5.LDv;  
现在代码看起来就很一致了。 m~-K[+ya`D  
&b fA.& `  
六. 问题2:链式操作 vbC\?\_  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 ''\O v  
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。 U_n9]Z  
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。 a+Kj1ix  
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。 L'0B$6  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct [J4gH^Z_  
Ke2ccN  
template < typename T > .xm.DRk3  
struct result_1 L"4mL,  
  { rFj-kojg  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; IV\'e}  
} ; [nrYpb4  
G2Qlt@.T  
那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为: EkjN{$*  
=pS5uR~  
template < typename T > noml8o  
struct   ref z4jR[x,  
  { ]);%wy{Ho  
typedef T & reference; rLI8pA|.  
} ; #AL=f'2=f  
template < typename T > O06"bi5Y  
struct   ref < T &> $JMXV  
  { Pa V@aM~3  
typedef T & reference; 06c>$1-?  
} ; 0;AA/  
hPUYyjXPB  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: LH kc7X$  
Of[XKFn_  
template < typename T > 5 ft`zf  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const [BqHx5Xz(  
  { S~;4*7+?:  
  return l(t) = r(t); +#lM  
} N D(/uyI  
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。 =F]FP5V  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 B&[M7i  
$_o-~F2i5  
有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么 K1\a#w  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: YkniiB[/  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 V-Sd[  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 &U5{Hm9Ynr  
最后的布局是: jB$IyQ;@  
                Add bzuEfFaL  
              /   \ d%RC  
            Divide   5 D6>2s\:>vp  
            /   \ |:xYE{*)H  
          _1     3 M^r1S  
似乎一切都解决了?不。 YaKeq5%y  
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。 q_g+Jf P-D  
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。 a!< 8\vzg  
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: j/r]wd"aUS  
A+"ia1p,}  
template < typename Right > h]5C|M|  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const aJ-K?xQ  
Right & rt) const k.vBj~xU  
  { zr+zhpp  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); Gb#Cm]  
} nrxo &9[@n  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 b[t>te  
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。 {*0<T|<n  
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。 m#PY,y  
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。 ~sl{|E  
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。 OjJXysslXO  
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? hyCh9YOu)  
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: \>:CvTzF  
'IZI:V"  
template < class Action > rz wF~-m +  
class picker : public Action 9[b<5Llt  
  { ,2j&ko1  
public : TcjEcMw,  
picker( const Action & act) : Action(act) {} \r /ya<5  
  // all the operator overloaded z3&]%Q&  
} ; Ox&P}P0f  
(l-tvk4Ln  
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。 2XFU1 AW  
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: xO^:_8=&:  
l6YtEHNG  
template < typename Right > 8$85^Of  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const 8jd;JPz@\  
  { kbTm^y"  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); J pFfzb  
} {QcLu"?c  
D7lK30  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > $@^pAP   
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。 e,F1Xi #d  
K/tRe/t }  
template < typename T >   struct picker_maker ORyE`h  
  { d F9!G;V  
typedef picker < constant_t < T >   > result; ,uo'c_f(e  
} ; "uuVy$6C  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > i5Zk_-\#H  
  { 9xO#tu]  
typedef picker < T > result; KM}f:_J*lg  
} ; P_?gq>E8  
tk!t Y8j  
下面总的结构就有了: .z)%)PVV  
functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。 U*( izD  
picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。 mQCeo}7N5  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 <KE 1f7c  
至此链式操作完美实现。 xIxn"^'  
Xf02"PXC  
b7 NM#Hb  
七. 问题3 XWA:J^  
如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。 OK{quM5  
bu:S:`  
template < typename T1, typename T2 > b%<9Sn   
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const R A KFU  
  { plb!.g  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); 2q3+0Et8  
} n#q<`}u,  
N['qgO/  
很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2: \ ^ZlG.  
R%Q@   
template < typename T1, typename T2 > }._eIx"  
struct result_2 i\KQ!f>A  
  { t?}zdI(4  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; 0Uo\wyd  
} ; )z&/_E=  
2.%.Z_k)  
显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢? pPcTrN'  
这个差事就留给了holder自己。 1+9W+$=h2  
    ]}U*_rM:  
?YZ- P{rTS  
template < int Order > 8-BflejX  
class holder; 'yL%3h _@  
template <> 7g%E`3)"  
class holder < 1 > xZ6~Ma 2z  
  { a#>Yh;FA  
public : U-IpH+E  
template < typename T > Wn(6,MDUN  
  struct result_1 cIav&Zko  
  { yp$_/p O=2  
  typedef T & result;  /% M/  
} ; @&1ZB6OCb:  
template < typename T1, typename T2 > 0URji~?|x  
  struct result_2 Cq'KoN%nQ  
  { ,QcF|~n  
  typedef T1 & result; MhR:c7,  
} ; KTP8?Q"n0  
template < typename T > `-3O w[  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const *q()f\  
  { R:#k%}W  
  return (T & )r; @}@Z8$G^  
} ;~D)~=|ZZ  
template < typename T1, typename T2 > 8DegN,?  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const B]uc<`f  
  { w]]8dz  
  return (T1 & )r1; &ge "x{,?  
} (H ->IV  
} ; \3pc"^W  
Bs O+NP  
template <> P;Ga4Q.  
class holder < 2 > dvt9u9Vg=  
  { 4A_[PM  
public : `NgAT 3zq  
template < typename T > Q0&H#xgt  
  struct result_1 k +H3Bq  
  { 0cJWJOj&  
  typedef T & result; px}|Mu7z~  
} ; |Z=^`J  
template < typename T1, typename T2 > DV<` K$ET  
  struct result_2 bdQ_?S(  
  { Fsif6k=4  
  typedef T2 & result; TWQG591  
} ; my4giC2a  
template < typename T > ?TU}~}  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const ] :BX!<  
  { *#tJM.Z  
  return (T & )r; UrYZ` J  
} >h k=VyU;  
template < typename T1, typename T2 > f] J M /  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const rL+!tH  
  { 1n:8s'\  
  return (T2 & )r2; ]dI2y=[!C  
} XgLL!5`  
} ; %we u 1f  
2@%$;.  
=gJb^ Gx(w  
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> >。 $`z)~6'  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: #m{UrTC  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: ;K!]4tfJ  
+(C6#R<LI  
return l(i, j) = r(i, j); 1Dv R[Lx%  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) { T-'t/0e(  
1rkE yh??  
  return ( int & )i; )FpZPdN+h  
  return ( int & )j; S%yd5<%_  
最后执行i = j; Lz:(6`S  
可见,参数被正确的选择了。 !!`!|w  
WnGGo ' Z  
)e a:Q?  
1$%V{4bJ  
.8P.)%  
八. 中期总结 o9F/y=.r=  
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: n(L\||#+  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 }w1~K'ck}>  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 WC|.g,9#  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor 'rr^2d]`ST  
T)Y=zIQ1]7  
%YSu8G_t  
AKRTBjG"  
4( 1(e  
ui@2s;1t  
九. 简化 Hrzf'a|^  
很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。 rwG CUo6Z  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 %"af748!+D  
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: Qbyv{/   
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 ~Q>_uw}g#  
  +-*/&|^等 ngat0'oa  
2. 返回引用。 ea~:}!-P  
  =,各种复合赋值等 <]b7ZF]  
3. 返回固定类型。 FDv+*sZ  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) /Ne<V2AX  
4. 原样返回。 @$2))g`  
  operator, 9> g,  
5. 返回解引用的类型。 TM|)Ljm  
  operator*(单目) N~NQ6:R[  
6. 返回地址。 * C6a?]  
  operator&(单目) h?FmBK'BAd  
7. 下表访问返回类型。 bLd#xXl  
  operator[] _dJ{j   
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 ;x8k[p~2  
  operator<<和operator>> $LLA,?;!  
O=dJi9;`#_  
OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。 \;mH(-  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: (<Th=Fns?  
*s>BG1$<  
template < typename Left > }Iz7l{al   
struct value_return z ly unJD(  
  { o)[2@fRC(  
template < typename T > nYt/U\n!  
  struct result_1 B-T/V-c7  
  { &09U@uc$  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; %T[^D&9$,  
} ; jOyvDY9\  
ocyb5j  
template < typename T1, typename T2 > `)Z!V?&!  
  struct result_2 cn- nj]  
  {  =Mb1o[  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; ;9}pOzF1q  
} ; @5[kcU>  
} ; XK5<Tg  
1<<kA:d  
KPpHwcYxT  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait $L2%u8}8:  
-dO'~all  
下面我们来剥离functor中的operator() W},b{NT  
首先operator里面的代码全是下面的形式: }=2;  
nWvuaQ0}  
return l(t) op r(t) @Kgl%[NmX  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) k3t78Qg  
return op l(t) _HA$ j2  
return op l(t1, t2) gXH[$guf  
return l(t) op 0ilCS[`b  
return l(t1, t2) op >2?aZ`r+  
return l(t)[r(t)] 0iZGPe~  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] wfjc/u9W6R  
4\&  
很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式: ,JEbd1Uf  
单目: return f(l(t), r(t)); c=6Q%S  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); BvU"4d;x  
双目: return f(l(t)); (LtkA|:  
return f(l(t1, t2)); 2F8|I7R  
下面就是f的实现,以operator/为例 b`_w])Y@  
w~@-9<^K]v  
struct meta_divide {R^'=(YFy  
  { ;_:Ool,  
template < typename T1, typename T2 > oR*=|B  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) 1KYN>s:  
  { CWO=0_>2  
  return t1 / t2; e0;  
} \NqEw@91B  
} ; 8)VgS &B~  
F.)!3YE  
这个工作可以让宏来做: ?R5'#|EyX  
V5D`eX9  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ U4Nh  
template < typename T1, typename T2 > \ "*7C`y5&P  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; gq5qRi`q  
以后可以直接用 5v^L9!`@%v  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) )uLr?$qe  
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 [k]|Qi nk  
(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。。。) [^~7]2i  
{[(pWd%J  
T[Pa/j{  
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 Z v0C@r  
yW.COWL=)  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > P.sgRsL  
class unary_op : public Rettype d \>2  
  { XtBMp=7Oa  
    Left l; nE y]`  
public : FyG6 !t%  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} TD04/ ISHT  
}iIbcA  
template < typename T > J -Qh/d%]  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const uv4 _:   
      { /'y5SlE[J  
      return FuncType::execute(l(t)); 2r ];V'r  
    } OYf{?-QD  
PdY>#Cyh  
    template < typename T1, typename T2 > ke/_k/  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const GoE#Mxhxo  
      { wVi%oSfM  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); !W1eUY  
    } S2$5!(P  
} ; "E*8h/4u  
MB:n~>ga  
pH9HK  
同样还可以申明一个binary_op 0 15Owi  
zj]b&In6;  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > L(WOet('  
class binary_op : public Rettype 1&|Dsrj  
  { qtSs)n  
    Left l; = cfm=+  
Right r; ;.Zh,cU  
public : vmKT F!;  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} Um ;kd&#x  
E_[ONm=,  
template < typename T > - 8syjKTg  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const "2h5m4  
      { 9YSVK\2$  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); .]Ybp2`"U  
    } 0|2%#  E  
?~qC,N[  
    template < typename T1, typename T2 > _hoAW8i  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const WzG07 2w  
      { N^@ \tg=  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); N&B>#:  
    } DyI2Ye  
} ; hCLk#_  
-]&<Sr-  
uAb 03Q  
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 ry,}F@P&  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 d2ofxfpg+  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) ,iOZ |  
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。 &^ceOV0+  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! m9g^ -X  
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。。。 ^%zNa6BL  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 %EB;1  
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) nB}e1 /_y  
下面是修改过的unary_op H8"tbU  
2^bgC~2C1  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > akrCs&Kka5  
class unary_op *C/KM;&  
  { lDU#7\5.  
Left l; Eb7}$Ji\  
  Gavkil  
public : #[(0tc/  
)Jz!Ut  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} T;%+]:w<  
E$&;]a  
template < typename T > p(7c33SyF  
  struct result_1 *hl<Y,W(  
  { 0, "ZV}  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; ~{Ua92zV9  
} ; rX)o3>q^?  
*U2Ck<"]  
template < typename T1, typename T2 > j~Ff/ O  
  struct result_2 DMRs}Yz6  
  { uyvskz\  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; KD9Ca $-  
} ; *ig5Q(b*N  
0Mq6yu^  
template < typename T1, typename T2 > I>8 Bc  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const V?o&])?[  
  { ;?#i]Bh>S  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); Zm5nLxM  
} 00R%  
1w6.   
template < typename T > 1gL8$.B?  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const *Y^5M"AB_  
  { %{c2lyw  
  return OpClass::execute(lt(t)); Z|f^nH#-C  
} ~V|KT}H  
g9! d pP  
} ; yFa&GxSq  
>l6XZQ >  
xU:PhhS  
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 )vxVg*.Ee  
好啦,现在才真正完美了。 s; ~J2h[  
现在在picker里面就可以这么添加了: vs* _;vx  
_dz:\v  
template < typename Right > Uia)5zz8  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const r(748Qc4f?  
  { =#J 9  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); i,\t]EJAU  
} mOgx&ns;j  
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。 9LUP{(uq  
k B$lkl\C  
(2&K (1.Y  
N$L&|4r  
-uS7~Ww.a  
十. bind DRS;lJ2  
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。 ,5%aP%  
先来分析一下一段例子 +X4ttv  
E9 :|8#b  
u^;sx/  
int foo( int x, int y) { return x - y;} ZnxOa  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 [ 7CH(o1a&  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 as\)S?0`.  
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。 A_8`YN"Xk  
我们来写个简单的。 qugPs(uQ  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: %u<&^8EL+#  
对于函数对象类的版本: :$u{  
bTI&#Hu  
template < typename Func > >(YPkmH  
struct functor_trait fNmG`Ke  
  { ;nHo%`Zt  
typedef typename Func::result_type result_type; lu9Ir>c  
} ; gs<qi'B  
对于无参数函数的版本: v f/$`IJ  
9X*eE  
template < typename Ret > Z{|.xgsY  
struct functor_trait < Ret ( * )() > 6H. L!tUI  
  { p'9 V. _h  
typedef Ret result_type; b smoLT  
} ; B "s8i{Vm  
对于单参数函数的版本: "|~B};|MFF  
4YB7og%P  
template < typename Ret, typename V1 > d5Eee^Qu/  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > Rqd%#v  
  { \?Oly171  
typedef Ret result_type; :pV("tHE  
} ; ct|'I]nB.h  
对于双参数函数的版本: n?ZH2dI \0  
9  lazo  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > =6q*w^ET  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > D2wgSrY  
  { "Ee/q:`  
typedef Ret result_type; QP-<$P;~  
} ; NiQc2\4%  
等等。。。 MjF.>4  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy <LA`PbQa  
h0EGhJs  
template < typename Func > IUBps0.T\  
struct func_return 5/eS1NJ@  
  { +#*z"a`  
template < typename T > H?r;S 5)c  
  struct result_1 >p+gx,N  
  { \gW\Sa ^  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; (nZ=9+j]d  
} ; MBTt'6M  
~uD;_Y=u)r  
template < typename T1, typename T2 > (NWN&  
  struct result_2  f"=4,  
  { T4, Zc  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; Q24:G  
} ; 01d26`G$i~  
} ; igbb=@QBJ  
J5_ qqD)  
v'~nABYH  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 rL+n$p X-  
gm8Tm$fY  
template < typename Func, typename aPicker > u0H`%m  
class binder_1 E@}j}/%'O  
  { ?g*T3S"  
Func fn; 4uVmhjT:X  
aPicker pk; fvAV[9/-  
public : 3g "xm  
w 4gZ:fR=  
template < typename T > (pK4i5lT  
  struct result_1 cj_?*  
  { 9: |K]y  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; KX}dn:;(3  
} ; xR6IXF>*  
: MmXH&yR  
template < typename T1, typename T2 > a7d-  
  struct result_2 Gqc6).tn  
  { z4+6k-#):  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; v@s`l#  
} ; %((3'le  
C`<} nx1  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} D>^ix[:J  
` i^1U O  
template < typename T > VCtiZ4  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const :DpK{$eCb  
  { 3n)iTSU3  
  return fn(pk(t)); RtM.}wv;  
} kx(:Z8DX  
template < typename T1, typename T2 > ul&7hHp_u%  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const R~(.uV`#j  
  { eh(]'%![/  
  return fn(pk(t1, t2)); .7rsbZzs  
} 5DUPsV  
} ; kYa' ] m  
$iJ #%&D  
bu5)~|?{t  
一目了然不是么? O5%F-}(:  
最后实现bind P.J}\;S T  
Dv{AZyqe  
1vd+p!n  
template < typename Func, typename aPicker > },ZL8l{  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) Tj+WO6#V  
  { ;BvWU\!  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); <v^.FxId  
} ]qRz!D%@^  
lV="IP^7  
2个以上参数的bind可以同理实现。  \hc9Rk  
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。 86VuPV-  
Q{kuB+s  
十一. phoenix Q+N @j]'  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: 46`{mPd{aO  
6>%NL"* ]  
for_each(v.begin(), v.end(), >s~`K^zS  
( /UAj]U  
do_ %LmB`DqZ  
[ $a1.c;NE'  
  cout << _1 <<   " , " $6Psq=|  
] "0mR*{nF  
.while_( -- _1), D1a2|^zt  
cout << var( " \n " ) AU2Nmf?]%  
) c6.|; 4  
); #2iA-5  
!;oBvE7Kh  
是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧: pTd@i1%Nr  
首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor L;<]wKs  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 :l{-UkbB  
那么我们就照着这个思路来实现吧: iLei-\w6y  
Jr zU-g  
\!Pm^FD .  
template < typename Cond, typename Actor > YTsn;3d]}  
class do_while 7="V7  
  { ZgtOy|?|  
Cond cd; NKN!X/P  
Actor act; =s<QN*zJB0  
public : lC{m;V2  
template < typename T > E.brQx#}  
  struct result_1 NO)* UZ  
  { r\?*?sL  
  typedef int result_type; iFnM6O$(  
} ; Px`yD3  
nLQJ~("  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} 7UfyOOFa  
O4{&B@!  
template < typename T > ?Eed#pb_  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const oz--gA:g  
  { $U1'n@/J  
  do Oi RqqD  
    { #v1 4"sZ}  
  act(t); Z2r\aZ-d`  
  } x.aUuC,$x  
  while (cd(t)); n!2|;|$}Z  
  return   0 ; v%r!}s  
} SJfsFi?n  
} ; HD|5:fAqA  
lsd\ `X5,  
7G(X:!   
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). UqH7ec  
代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。  dbR4%;<  
其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。 x:(e: I8x(  
因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。 l[gL(p"W  
下面就是产生这个functor的类: ck;owGl T  
,b/0_Q  
|( KM 8  
template < typename Actor > a2zo_h2R  
class do_while_actor GIp?}tM  
  { cIH`,bR  
Actor act; ({)_[dJ'  
public : 4o_1F).\D  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} `7NgQ*g.d/  
M9MEQK  
template < typename Cond > ,YH.n>`s+  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ;  mJ-@:5  
} ; X6PfOep  
;9rQN3J$gn  
SL(Q;_  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 N24+P5  
最后,是那个do_ :=* -x  
8<P.>u  
"l!"gc87  
class do_while_invoker (7"qT^s3  
  { cq/)Yff@:  
public : +_+_`q>]  
template < typename Actor > Lbd_L  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const tZ(Wh  
  { ] O 2_&cs  
  return do_while_actor < Actor > (act); -Z:al\e<g  
} g?`w)O 7v  
} do_; ;$Wa=wHb  
c$p1Sovw  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? %o~zsIl  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 7I HWj<  
最后来说说怎么处理break和continue `toSU>:  
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。 [QeKT8  
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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