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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda l>M&S^/s j  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 vf(\?Js ,  
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, 2,<!l(X  
=GjxqIv  
"ND 7,rQ  
t <#Yr%a  
  class filler DY{JA *N  
  { xFS`#1  
public : dYJW`Q;j.|  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} eW+z@\d9Gz  
} ; ZuF-$]oL&  
YXa^jFp  
gKS0!U  
这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决: lG;sDR|)(  
nMXSpX>!|  
[ua{qJ9  
]pr;ME<M{  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); P$D1kcCw  
?!-2G  
 $3%EKi  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 I/MYS5}  
Zl.}J,0F  
/'}O-h  
)fR'1_  
二. 战前分析 o% !a  
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。 @QMMtfeLj  
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 :\48=>  
ek#{!9-  
[>4Ou^=1  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); 1< ;<?  
  /* --------------------------------------------- */ :NO'[iE  
vector < int *> vp( 10 ); dGcG7*EX  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); (6 fh[eK86  
/* --------------------------------------------- */ xq.,7#3  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); l>S~)FNwXJ  
/* --------------------------------------------- */ ;Zc(qA  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); $q{-)=-BXQ  
  /* --------------------------------------------- */ rRL:]%POT  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); qI"@ PI!s  
/* --------------------------------------------- */ Jpws1~  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); Ah28D!Gor  
,`MUd0 n  
xO6)lVd  
grnlJ=  
看了之后,我们可以思考一些问题: do%6P^ qA  
1._1, _2是什么? 2|Hq[c=~  
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。 RpR;1ktF>  
2._1 = 1是在做什么? QkwBw^'_5  
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。 7\K=8G  
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。 3j(GcR 9  
z6b!,lp  
<`b)56v:+  
三. 动工 U*=ebZno  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: 9=~"^dp54%  
Y_)!U`>N?  
c:4M|t=  
*K'(t  
template < typename T > `$7j:<c=  
class assignment O!kBp(?]  
  { vWcU+GBZI  
T value; TB4|dj-%  
public : `TOm.YZG  
assignment( const T & v) : value(v) {} @%fNB,H`  
template < typename T2 > Y dmYE $  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } <MI>>$seiJ  
} ; \L(~50{(  
pog*}@ OS  
KE`}P<K&  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 ]4yWcnf  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment B{lBUv(B  
V,fSn:8%M  
egxh  
$3|++?  
  class holder 2}[)y\`t3  
  { yNP M-  
public : ogH{   
template < typename T > ^i2W=A'P  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const b'4{l[3~nl  
  { ?k]^?7GN  
  return assignment < T > (t); { ,qm=Xjq  
} n:,At] ky  
} ; R~iJ5@[  
x-,+skZs  
v{"$:Z ow  
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: [84ss;.$  
MJd!J ]E6  
  static holder _1; UYn5Pix  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 %Iw6oG  
<<W{nSm#  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); D$d8u=S  
而不用手动写一个函数对象。 +6-c<m|  
nxkbI:+t  
H[UV]qO,  
-uXf?sTV  
四. 问题分析 (;;%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。 W~z 2Q so  
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。 +hI:5(_  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 Va"Q1 *"  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 fgK1+sW  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 Pk!RgoWF  
Eq=~SO%  
五. 问题1:一致性 OZ3iH%  
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?| -/Pg[Lx7Pb  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 c"Ddw'?e  
$n\{6Rwb  
struct holder 1%68Pnqk  
  { ABw:SQ6=Q  
  //  eme7y  
  template < typename T > nj$TdwZbK  
T &   operator ()( const T & r) const Kur3Gf X  
  { ]KdSwIbi  
  return (T & )r; 7)tkqfb]  
} "`qmeZ$rg  
} ; uT:'Kkb!  
:jlKj}4A  
这样的话assignment也必须相应改动: 3oc p4x`[  
E1IT>_  
template < typename Left, typename Right > Ybo:2e  
class assignment ce@1#}*  
  { }W^%5o87{  
Left l; >zFk}/  
Right r; GdHFgxI  
public : t% Sgw%f  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} A[:0?Ez=  
template < typename T2 > P0VXHE1p  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } $`,10uw  
} ; *;cvG?V  
:}'5'oVG  
同时,holder的operator=也需要改动: @6\Id7`Ea  
KT$Za  
template < typename T > R8LJC]6Bh  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const ovm109fTx  
  { fUj[E0yOF  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); dt&m YSZ}  
} (7Su{tq  
P/i{_r  
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。 hOZ:r =%  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 O*0%AjT6  
3L}eF g,d  
return l(rhs) = r; '. 5&Z  
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。  +~xY}  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: =r z7x  
:%G_<VAo!  
template < typename Tp > o;#:%  
class constant_t lTb4quf8I  
  { ymH>] cUm  
  const Tp t; m1bkY#\ U|  
public : [g )HoR=&  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} y7pwYRY  
template < typename T > Z~R7 G  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const y5/frJ  
  { 6mp8v`b  
  return t; c8z6-6`i0  
} Wh).%K(t  
} ; s&v7<)*q  
Uh[MB wK  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 ` 1Ui  
下面就可以修改holder的operator=了 ;]v{3m  
|5il5UP  
template < typename T > 7v'aw"~  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const J9aqmQj('  
  { 0'wchy>  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t));  +_E^E  
} ^!&6z4DP  
^IQtXae6M  
同时也要修改assignment的operator() DVJuX~'|!  
gq%U5J"x;J  
template < typename T2 > ?D>%+rK8c  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } `JQw]\f4>  
现在代码看起来就很一致了。 i~Qnw-^B  
UHyGW$B  
六. 问题2:链式操作 Ei>.eXUD5  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 1S[4@rZ  
其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。 U:r^4,Mz*  
事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。 r+TvC{  
比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。 aH/8&.JLi  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct ;Mw<{X-  
Ms<v81z5T  
template < typename T > J:Mn 5hdK=  
struct result_1 >c`r&W.t  
  { h2jrO9  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; M!i["($_  
} ; M r-l  
Vh?5  
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: SfSWjq  
#,[z}fq  
template < typename T > m@Hg:DY  
struct   ref O0l1AX"  
  { hy&WG&qf  
typedef T & reference; q$7w?(Lk  
} ; [n]C  
template < typename T > ~"J7=u1o  
struct   ref < T &> FPb4VJ|xm  
  { u+lNcyp"MW  
typedef T & reference; 4 :phq  
} ; C5,\DdCX,  
ppuJC ' GW  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: wY]ejK$0R  
fQU5'wGp  
template < typename T > B/Js>R  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const <=~*`eWV  
  { ?%cZO "  
  return l(t) = r(t); dvE~EZcS  
} rF$ S  
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。 |F4)&xN\  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 !_q=r[D\  
r}:D g fn  
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 %0 p9\I  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: qP[_!C.  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 I)\{?LdHR  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 o\<JG?P  
最后的布局是: 18^K!:Of  
                Add i"0*)$ h W  
              /   \ |w"G4J6ha  
            Divide   5 =}" P;4:  
            /   \ nt%fJ k  
          _1     3 /2Z7  
似乎一切都解决了?不。 a|5<L  
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。 O]XgA0]  
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。 T |&u?  
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: PYwGGB-  
R5 i xG9  
template < typename Right > _'|C-j`u$  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const * V_b/Vt  
Right & rt) const z57q |  
  { $a|>>?8  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); 5g`J}@"k  
} S c ijf 9  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 gj7'4 3 ?W  
XXX指的是原来的functor的类型,picker_maker<T>是一个类型变换的trait,如果T是一个常量,那么他会返回constant_t<T>,否则返回T本身。 IL,iu  
因此如果该函数声明在assignment的内部,那么就实现了连等,如果声明在的dereference(解引用)的内部,就允许(*A = B)的行为发生。 33ZHrZ  
最后,如何把这些函数塞到各个functor的声明里边呢?当然可以用宏,但是。。。大家都知道这样不好。 Jt:)(&-t   
除了宏之外还可以用的方式就是继承。我们可以写一个类叫做picker,该类实现了所有的如上的产生函数。然后让所有的functor继承自它。 >E7s}bL"  
且慢,也许立刻就有人跳出来说:这样的话那个XXX怎么写呢?这样不是会导致循环依赖么?这样不是会有downcast么? 4~AY: ib|  
正解,让picker做基类确实不是一个好主意。反过来,让picker继承functor却是一个不错的方法。下面是picker的声明: @X2zIFm  
?AVnv(_  
template < class Action > bw)E;1zo  
class picker : public Action D;hJK-Y  
  { 6>3zD)tG  
public : de9e7.(2  
picker( const Action & act) : Action(act) {} zjTCq; G  
  // all the operator overloaded \maj5VlJ  
} ; x6Tpt^N}  
2uT@jfj:r  
Picker<T>继承自T,唯一的作用就是给T添加上了各种操作符的重载函数。 Vp1Q^`a{G  
现在所有参与行动的functor都要套上一层picker, _1被声明为 picker<holder>, 并且holder中所重载的操作符除了operator()之外全部被移到了picker内。而picker中的操作符重载的返回的functor也必须套上一个picker: 9.:&u/e  
B~E>=85z  
template < typename Right > NxzAlu  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const </B:Zjn  
  { %EYh*g{G  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); gW?Hd/  
} g7w#;E  
o4^#W;%w  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > BC85#sbl  
使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。 I-Q(kWc  
,g1~4,hqQ  
template < typename T >   struct picker_maker VVEJE$  
  { \'X-><1  
typedef picker < constant_t < T >   > result; M<x><U#]A  
} ; UhXVeGO  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > <'j ygZ(  
  { #sv:)p  
typedef picker < T > result; J[UTn'M8]  
} ; [,Y;#;   
7CCSG{k  
下面总的结构就有了: ?es9j]  
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。 /VFQbJ+`  
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。 rcf#8  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 *o6QBb  
至此链式操作完美实现。 p`S~UBcL.  
'X\C/8\  
DB'3h7T  
七. 问题3 1lsg|iVz  
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。 -j^G4J  
_QtW)\)5 \  
template < typename T1, typename T2 > V0bKtg1f?-  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const !95Q4WH-@  
  { +3pfBE|  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); ]'vAeC6{  
} )"Wy/P  
t4p-pH'9b  
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: rc}=`D`  
rm<`H(cT  
template < typename T1, typename T2 > Kww+lgzS  
struct result_2 >`n)-8  
  { :U faMe5  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; .4!wp&  
} ; ^fU,9  
pW&8 =Ew  
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? vX*kvEG  
这个差事就留给了holder自己。 j[=P3Z0q  
    ']sIU;h3  
ZV!*ZpTe~  
template < int Order > HmV JkkksJ  
class holder; #b1/2=PA  
template <> _Ry  
class holder < 1 > @iVEnb.'  
  { ZO\bCrk  
public : <2\Q Y  
template < typename T > 2~)q080jh  
  struct result_1 _2<k,Dl;RY  
  { j2|UuWU  
  typedef T & result; Iy2AJ|d.  
} ; I^QB`%v5  
template < typename T1, typename T2 > &qV_|f;  
  struct result_2 ++}#pl8e  
  { pS!N<;OWr  
  typedef T1 & result; b~+\\,q}  
} ; ,`(Qs7)Xx  
template < typename T > yiczRex%rq  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const /j:-GJb*!u  
  { ]r1Lr{7^S  
  return (T & )r; Y2>*' nU  
} k")3R}mX  
template < typename T1, typename T2 > )1&,khd/u  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const (Jy > ,~O  
  { (!<G` ;}u  
  return (T1 & )r1; =Y R+`[bfI  
} EkP(] F  
} ; &^ =Y76  
(XQl2C  
template <> >&|/4`HSB  
class holder < 2 > %U$%x  
  { (P nrY~9  
public : IUy5=Sl   
template < typename T > 5{#ya 2  
  struct result_1 WoWBZ;+U  
  { U&6f:IV  
  typedef T & result; %[m%QP1;p  
} ; ":Pfi!9Wl  
template < typename T1, typename T2 > ld'Aaxl&  
  struct result_2 c6HH%|  
  { ;7yt,b5&C  
  typedef T2 & result; B=2f-o  
} ; +'D #VG  
template < typename T > "\kr;X'  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const ptpu u=3"  
  { SG3qNM: g  
  return (T & )r; EJO6k1  
} bhT:MW!  
template < typename T1, typename T2 > nIqmora  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const K9UWyM<(2C  
  { "cX*GTNi8  
  return (T2 & )r2; V, e  
} p:qj.ukw  
} ; ^ `Y1   
9Dx9alJR  
q*{Dy1Tj  
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> >。 aEqDxr6  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: -cWxS{vO  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: n]%yf9,w  
E9S&UU,K  
return l(i, j) = r(i, j); [3hOc/]s  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) h+Tt+ Q\  
f<( ysl1[  
  return ( int & )i; 4+r26S,T  
  return ( int & )j; Psu*t%nQ?A  
最后执行i = j; 24/ ^_Td  
可见,参数被正确的选择了。 5I@2UvV8  
@c{b\is2  
o*|j}hnbv  
}Gm/9@oKc  
r1X\$&  
八. 中期总结 }Z\PE0  
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: 0Bhf(5  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 Q u@T}Ci  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 +wg|~Lef h  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor $F86Dwd  
FG5t\!dt<  
k-\RdX)E  
}KwL_\>&f  
mw&)j R$&  
giz#(61j^  
九. 简化 E:ocx2dp  
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。 = eDi8A*~  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 ]Syr{|  
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: AIFI@#3  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 6'qC *r   
  +-*/&|^等 m%km@G$  
2. 返回引用。 TwXqk>J  
  =,各种复合赋值等 YV>]c9!q  
3. 返回固定类型。 V3$Yr"rZ;  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) IPT\d^|f  
4. 原样返回。 .`K<Iug1  
  operator, |Ptv)D  
5. 返回解引用的类型。 [.NG~ cpb  
  operator*(单目) )R'~{;z }  
6. 返回地址。 Qtpw0t"  
  operator&(单目) DZ Q=Sinry  
7. 下表访问返回类型。 Ljjuf=]  
  operator[] BSB;0OM  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 G\ht)7SGgf  
  operator<<和operator>> ~1v5H]T{  
K=82fF(-  
OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。 +1%7*2q,  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: Cl5l+I\1  
&I$MV5)u  
template < typename Left > ("B[P/  
struct value_return WD7IF+v  
  { Wc+)EX~KS  
template < typename T > $kef_*BQg  
  struct result_1 oMV<Yn_<  
  { /&#Gh?z  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; / `Glf|  
} ; Th6xwMq  
t\$P*_  
template < typename T1, typename T2 > %Z=%E!*  
  struct result_2 CQx#Xp>=s  
  { >3a<#s{%  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; (}u2) 9  
} ; ]l WEdf+  
} ; _c 4kj  
93*MY7j}  
x2bKFJ>e@  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait JXIxk"m  
r2]KP(T8|  
下面我们来剥离functor中的operator()  ]%L?b-e  
首先operator里面的代码全是下面的形式: `i,l)X]  
*Jy'3o  
return l(t) op r(t) ZYy?JDAO  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) |aovZ/b4  
return op l(t) `'Af`u\R  
return op l(t1, t2) )E.!jL:g  
return l(t) op rVE!mi]%  
return l(t1, t2) op Pn*+g!`  
return l(t)[r(t)] ROyG+dUy  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] V_T.#"C4=z  
n@)Kf A)&  
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: zMf .  
单目: return f(l(t), r(t)); vO#=]J8`  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); D!- 78h  
双目: return f(l(t)); dC7YVs_,#  
return f(l(t1, t2)); $-}a<UFE;  
下面就是f的实现,以operator/为例 '*~_!lE5  
|KHaL?  
struct meta_divide `H.~ # $  
  { ,X05&'@Z  
template < typename T1, typename T2 > a$*)d($  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) oXef<- :  
  { Qt@_C*,P  
  return t1 / t2; s?8vs%(l  
} .I"Qu:``  
} ; +EZ Lic  
SCCBTpmf2B  
这个工作可以让宏来做:  a9ko3L  
")t ^!x(v  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ NYoh6AR  
template < typename T1, typename T2 > \ s^@?+<4:  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; I$Bu6x!  
以后可以直接用 XvU^DEfW  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) .S l{m[nV8  
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 `5V=U9zdE  
(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。。。) McRAy%{z  
[<+A?M=  
5v f?E"\r  
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 6fozc2h@x%  
6 K+DgNK  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > 7S_rN!E1i*  
class unary_op : public Rettype GESEj%R/b  
  { 6V"|  
    Left l; 3++}4%w  
public : R aVOZ=^-  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} hmRnr=2N  
=ZE]jmD4P  
template < typename T > Df\~ ZWs!  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const v-k~Q$7~  
      { ;#F/2UgHB  
      return FuncType::execute(l(t)); #mI{D\UR  
    } 5/vfmDt3'G  
INi9`M.h  
    template < typename T1, typename T2 > ~$GRgOn  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const PJq;OM|  
      { yMU>vr  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); A{[joo  
    } Z`UwXp_s  
} ; |\?mX=a.y  
s#%$aQ|Fp  
yJCqP=  
同样还可以申明一个binary_op wx a?.  
\(ygdZ{R  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > S_E-H.d"  
class binary_op : public Rettype 0Jz5i4B  
  { oNyVRH ZH  
    Left l; 7,MDFO{n  
Right r; [g bYIwL.  
public : _GoV\wGKl  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} @H{QHi  
#DBg8  
template < typename T > [Eeanl&x>  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ewo]-BQS  
      { i++a^f  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); )w?DB@Tx  
    } L}E~CiL0n  
2 L>;M  
    template < typename T1, typename T2 > n(i Uc1Y  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 'jw?XtG  
      { _JVFn=  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); }?K vT$s  
    } g[oa'.*OB  
} ; ~AVn$];{  
MI: rH  
-/x= `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 m* Zq3j  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 :y/1Jf'2f  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) 03ol6y )C  
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。 #ujry. m  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! J`E,Xw>2  
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。。。 `D44I;e^1;  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 q*L>MV  
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) (Dy6I;S  
下面是修改过的unary_op "!V-@F$@N  
R`[jkJrc  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > B]KR*  
class unary_op {iGy@?d)zt  
  { aVg~/  
Left l; -YDA,.Ic?  
  0}'xoYv f  
public : XniPNU  
JPH! .@  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} <r9L-4  
'|I8byiK  
template < typename T > xRX2u_f$<  
  struct result_1 Qm-I=Rh+  
  { jW,b"[  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; / [s TN.MG  
} ; Y FJw<5&  
oZD+AF$R  
template < typename T1, typename T2 >  hTEwp.  
  struct result_2 S55h}5Y  
  { \;!}z3Ww  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; J?wCqA  
} ; h23"<  
i;flK*HOZ9  
template < typename T1, typename T2 > -w dbH`2Z"  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const e^LjB/<Th  
  { WE{fu{x  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); XIGz_g;#'w  
} H*m3i;"4p\  
B\73 Vf  
template < typename T > -wh?9 ?W  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const h SeXxSb:  
  { }508wwv  
  return OpClass::execute(lt(t)); uPT2ga]  
} ':>u*  
~WjK'N4n5  
} ; X[ 6#J  
5}3#l/  
P<%}!Y  
该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug W\c1QY$E  
好啦,现在才真正完美了。 _o52#Q4   
现在在picker里面就可以这么添加了: yTxrbE  
Vktc  
template < typename Right > )+ V)]dS@%  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const o=nF.y  
  { qj7 }]T_  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); Sl;[9l2  
} 2 rFjYx8D!  
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。 ] 6X;&=H  
WYUel4Z  
(GW"iL#.  
`<Q[$z  
kl~)<,/@  
十. bind UkTq0-N;2  
既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。 Ke;eI+P[  
先来分析一下一段例子 z/I\hC9i  
,M.phRJ-`  
}Q?a6(4  
int foo( int x, int y) { return x - y;} K1+4W=|  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 )ZW[$:wA  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 KB"N',kG  
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。 9Q.@RO$%C  
我们来写个简单的。 45,):U5  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: sTxgU !_  
对于函数对象类的版本: qs%UJ0tR  
:#VdFMC<  
template < typename Func > >T#" Im-  
struct functor_trait !X[P)/?b0+  
  { ,Y4>$:#n/  
typedef typename Func::result_type result_type; UhKd o  
} ; d=p=eUd2  
对于无参数函数的版本: Nz77" kC  
E !9(6G4  
template < typename Ret > )H>?K0I  
struct functor_trait < Ret ( * )() > Kqz+:E8D  
  { @<jm+f"MP  
typedef Ret result_type; .OpG2P  
} ; .6LlkM6[g  
对于单参数函数的版本: _-T^YeQ/  
bzXeG;c<7  
template < typename Ret, typename V1 > `h'7X(  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > ~>#?.f  
  { dBkM~"  
typedef Ret result_type; a&Z,~Vp  
} ; ]6 HR  
对于双参数函数的版本: p9E/#U8A_  
wVq9t|V  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > 8 :;]tt  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > ;nx.:f  
  { i-}T t<^  
typedef Ret result_type; TILH[r&Jg  
} ; JvsL]yRT  
等等。。。 }BUm}.-{u,  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy RW<10:  
4?fpk9c{2  
template < typename Func > O I0N(V  
struct func_return 'T|EwrS j  
  { 0v,fY2$c  
template < typename T > zM(-f|wVI)  
  struct result_1 8OMMV,QF  
  { (;;.[4,y  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; zsLMROo3  
} ; 9X&=?+f  
kWacc&*|  
template < typename T1, typename T2 > ["#H/L]3  
  struct result_2 X`(fJ',  
  { va:<W H  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;  )$GCur~  
} ; Cw"[$E'J  
} ; I)kc[/^j$  
w!pj);jy{  
~z\a:+  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 8Vjv #pm  
{r~=mQ  
template < typename Func, typename aPicker > ?t<g|H/|6  
class binder_1 Na4O( d`  
  { }H<Z`3_U%  
Func fn; '1rGsfp6In  
aPicker pk; N4z[=b>  
public : Peo-t*-06  
L]%!YP\<T  
template < typename T > ORM3o ucP  
  struct result_1 ~"_!O+Pj  
  { #].q jOj  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; 4TI`   
} ; Uq @].3nf  
<5"&]! .  
template < typename T1, typename T2 > U[2;Fkapi  
  struct result_2 eso-{W,D  
  { _^eiN'B  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; C=(Q0-+L|  
} ; (?g+.]Dt,  
4x<H=CJC  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} +_kA&Q(t  
V7}'g6X  
template < typename T > s)fahc(@E  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const en/h`h]h  
  { g\?v 5  
  return fn(pk(t)); /CH]'u^j  
} a0+q^*\d\R  
template < typename T1, typename T2 > f_$hK9I  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const x[$KZGK+GL  
  { a6gPJF[Jo  
  return fn(pk(t1, t2)); Sa%%3_&  
} # S/n3  
} ; _!VtM#G[  
~-[!>1!%  
R?;mu^B  
一目了然不是么? "G~!J\  
最后实现bind pKpB  
"O-X*>?f  
mQ<4(qd)  
template < typename Func, typename aPicker > .p.( \5Fo  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) )hl7)~S<  
  { 10h; N[  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); 8V}|(b#  
} ;N(L,  
0%< hj  
2个以上参数的bind可以同理实现。 t)Cf]]dV  
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。 t#@z_Mn\  
sp:4b$zX  
十一. phoenix P 4t@BwU$  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: 6Q\|8a  
F\&{>&  
for_each(v.begin(), v.end(), \+nV~Pi"A  
( &tvtL  
do_ f^*Yqa  
[ NtM ? Jh  
  cout << _1 <<   " , " Zj-U^6^L  
] 1x=x,lcL  
.while_( -- _1), 7V8k =  
cout << var( " \n " ) ]{# =WTp]  
) *l 4[`7|  
); -)^vO*b 0  
c_S~{a44Ud  
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: #;~HoOK*#  
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 dt@c,McN|Q  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 zCQP9oK!  
那么我们就照着这个思路来实现吧: T*SLM"x  
54Rp0o tv  
.D ^~!A  
template < typename Cond, typename Actor > =R' O5J  
class do_while n42\ty9  
  { _tX=xAO9  
Cond cd; Y2XxfZ j  
Actor act; ~-6_-Y|  
public : Y%kOq`uT=n  
template < typename T > ?T_MP"  
  struct result_1 g)^s+Y  
  { De^:9<{jc  
  typedef int result_type; [520!JhZY  
} ; \eNB L[  
~  z3J4s  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} >W8"Ar  
1P[x.t#  
template < typename T > 8U(o@1PT  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const [tof+0Y6  
  { h'};spv  
  do B~ i  
    { ]vB\yQE  
  act(t); D-LOjMe  
  } I=#`8deH(  
  while (cd(t)); k9OGnCW\  
  return   0 ; "FA. T7G  
} >h\u[I$7  
} ; ]b; m~|9  
xx>h J!  
C 'MR=/sd  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). 'nGUm[vh  
代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。 ,lA @C2 c  
其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。 OqIXFX"  
因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。 O+|C<;K  
下面就是产生这个functor的类: n<j+KD#a  
po*8WSl9c[  
6];3h>c]N  
template < typename Actor > KS93v9|  
class do_while_actor 3sdL\  
  { qE[YZ(/f0&  
Actor act; y)&K9 I  
public : X.;VZwT+  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} C 5gdvJN  
O 1z0dHa  
template < typename Cond > 4>0q0}J=5  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; 0=3)`v{S@  
} ; X>=`l)ZR  
p__wBUB  
ceE]^X;p  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 c?HUW  
最后,是那个do_ ^@AyC"K  
-)oUb=Lk{  
[,Go*r  
class do_while_invoker }' AY#g  
  { #l4T/`u'9!  
public : EZ .3Z`  
template < typename Actor > )S%t) }  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const iBAP,cR?`  
  { z``wqK  
  return do_while_actor < Actor > (act); /m"/#; ^l  
} <A)M^,#o  
} do_; *PnO$q@`  
8]&:'  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? T8z?_ *k  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 }Cu[x'J  
最后来说说怎么处理break和continue WM ?a1j  
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。 Pn OWQ8=  
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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