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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda 2jP(D%n  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 mJVru0  
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, "1Y DT-I"  
og*ti!Z  
>T\^dHtz  
2aUE<@RU[  
  class filler dA(+02U/.  
  { ,LU|WXRB  
public : k/Ao?R=@gI  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} Y5mk*Q#q  
} ; WBD"d<>'  
>IZ$ .-  
`n`HwDo;i  
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: ,!^;<UR:  
-e+im(2D=  
{]7lh#M  
P@Pe5H"o  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); {^R" V ,)  
Gs*X> D  
Z/e[$xT <  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 `TDS 4Y  
R]S!PSoL  
fQ2U |  
 S^5Qhv  
二. 战前分析 LdX'V]ITh  
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。 d}^hZ8k|  
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 nc#} \  
M&rbXi.  
lBG"COu  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); CG!9{&F  
  /* --------------------------------------------- */ @@6c{r^P  
vector < int *> vp( 10 ); gI+dyoh  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); !qs3fe<uh"  
/* --------------------------------------------- */ 1#vi]CX  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); !~}@Eoii4  
/* --------------------------------------------- */ r{Z4ifSl(  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); mr XmM<  
  /* --------------------------------------------- */ i%r+/D)KvG  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); Z4T{CwD`D  
/* --------------------------------------------- */ t8~isuiK  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); 2t#[$2mg\0  
6lQP+! EF  
.DhB4v&  
6eK7Jv\K  
看了之后,我们可以思考一些问题: m P./e8  
1._1, _2是什么? lMjeq.5nP  
显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。 ebf/cC h  
2._1 = 1是在做什么? F||oSJrI  
既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。 c&#B1NN<  
Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。 >Qs{LEsLb  
s)kr=zdyo  
~<3J9\z1  
三. 动工 >\s+A2P  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: ~HUO$*U4<  
FBA th !E  
*XG.?%x*|  
 :LTjV"f  
template < typename T > kclZ+E  
class assignment iGIry^D  
  { Rw`64L_  
T value; (ZD~Q_O-  
public : %/%TR@/  
assignment( const T & v) : value(v) {} `_pVwa<@w  
template < typename T2 > ]/?$DNjCc  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } xL!@$;J  
} ; 7$JE+gL/7  
{$_Gjv  
.oe\wJS6  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 i[ n3ILn  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment }^*m0`H  
xyi4U(;  
/}3I:aJwb  
h&EF)~G  
  class holder h"ATRr^  
  { v}uzUY  
public : cnU()pd  
template < typename T > !/E N  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const n,b6|Y0  
  { fa(-&;q  
  return assignment < T > (t); nm@.] "/  
} j k/-7/r  
} ; 249DAjn+  
3\a VZx!  
Qs8Rb]%|  
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: b'(Hwc\ t  
`s_k+ g  
  static holder _1; Z67'/z$0  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 `_<O _  
cIXqnb  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); NPt3#k^bW  
而不用手动写一个函数对象。 6=jL2cqx  
E-HK=D&W/  
&bCk`]j:  
1<pb=H  
四. 问题分析 (iu IeJ^Z  
虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。 'M% uw85  
1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。 9&OhCrxW-  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 Y]+KsiOL  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 -;&-b>b  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 _5v]69C#  
Jr,**,wA  
五. 问题1:一致性 qE{L42  
首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?| k$ w#:Sx  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 0Q:l,\lY  
;% l0Ml>  
struct holder _?;74VWA  
  { fI-f Gx  
  // Eyg F,>.4  
  template < typename T > C&RZdh,$  
T &   operator ()( const T & r) const p w=o}-P{  
  { O`0\f8/.?  
  return (T & )r; OBnvY2)Ri  
} aoU5pftC  
} ; $%?[f;S3,  
WTu1t]  
这样的话assignment也必须相应改动: | =tGrHL  
+Sg+% 8T  
template < typename Left, typename Right > UkM#uKr:  
class assignment kC/An@J^#  
  { 88A,ll%  
Left l; {6HgKI  
Right r; Fz@U\\94z  
public : )S|&3\  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} #++D|oE  
template < typename T2 > X="]q|Z  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } +pbP;zu  
} ; GT-ONwVDq  
<ua! ]~  
同时,holder的operator=也需要改动: Z>ztFU  
SBamgc  
template < typename T > :hDv^D?3  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const 71,GrUV:  
  { rnM C[  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); O5A]{ W  
} Z#s-(wf  
s mqUFo  
好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。 ?fNUmk^A<  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 G-Zn-I  
TZa LB}4  
return l(rhs) = r; dG}*M25  
在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。 k~=P0";  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: _ IlRZ}f  
9oj0X>| 1  
template < typename Tp > nSq$,tk(  
class constant_t z]1g;j  
  { sxPvi0>  
  const Tp t; hj=k[t|g}  
public : ZKVM9ofXRi  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} Xb1is\JB  
template < typename T > f:ep~5] G  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const OTmr-l6  
  { Q*R9OF  
  return t; ~!'T!g%C  
} F-2Q3+7$  
} ; ``Rg0o  
^2"w5F  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 %WtF\p  
下面就可以修改holder的operator=了 SQDc%I>b  
,sltB3f  
template < typename T > o> yo9n%t  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const b:x*Hjf  
  { WWv.kglz  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); kvam`8SeL  
} - *xn`DH  
14p{V} f3  
同时也要修改assignment的operator() A2I\T, Z  
+jj] tJ$[  
template < typename T2 > +"PME1  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } A1x    
现在代码看起来就很一致了。 cEEnR1  
F& ['w-n%  
六. 问题2:链式操作 /5Xt<7vm8  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 KqWO9d?w.  
其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。 {/!Yavx  
事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。 )9kp[hY  
比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。 cxnEcX\   
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct j]6YLM@5$  
gflO0$i  
template < typename T > ]O&yy{yYK  
struct result_1 h BzZJ/jn  
  { ! Y'~?BI  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; 6' 9zpe@`  
} ; (b+o$C  
}\vw>iHPX@  
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: *.+N?%sAP)  
jgT *=/GH2  
template < typename T > #x(3>}  
struct   ref ]9hhAT44  
  { /rv=ml pRL  
typedef T & reference; (^^}Ke{J  
} ; oC(.u?  
template < typename T > 4J$dG l#f  
struct   ref < T &> lt#3&@<v  
  { cd)}a_9  
typedef T & reference; ^P owL:  
} ; }*vO&J@z  
g>_d,#F  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: x24&mWgU  
H@`lM~T[  
template < typename T > pYX!l:hk  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const b&.3uls6  
  { yH.Z%*=xQa  
  return l(t) = r(t); g3\1 3<  
} -@/!u9l  
可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。 r1.OLn?C  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 O @{<?[  
DC*6=m_  
有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么 Lg+cHaA  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: >!#or- C  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 Fj1'z5$  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 R3E|seR  
最后的布局是: +$B#] ,  
                Add $GIup5  
              /   \ 1K[y)q  
            Divide   5 [k7 ;^A5/  
            /   \ r[AqA  
          _1     3 &u~%5;  
似乎一切都解决了?不。 -_BjzA|  
你可以想象一下一个完整的Lambda库,它必然能够重载C++几乎所有的操作符。假设其重载了10个操作符,那么至少会有10个代表这些操作符的functor类。大体上来讲,每一种操作符所对应的functor都应当能够由链式操作产生别的任意一种操作符所对应的functor。(例如:*_1 = 2既是由operator*的functor产生operator=的functor)。可想而知这样一共能产生10*10=100种产生方式。这是对编码的一个大挑战。 .$ 5*v  
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。 <Sp>uhet1  
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: Z8WBOf*~e  
BzI(  
template < typename Right > Klqte*!  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const wK  Je^7  
Right & rt) const zCSLV>.F  
  { @;>Xy!G  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); 5>~q4t)6z}  
} >;k~B  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 ;ZR^9%+y9  
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。 |}<!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。 n)R[T.E)+  
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。 HkyN$1s  
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。 ;f2<vp;U  
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? CV *  
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: 2yndna-  
hr/|Fn+kA  
template < class Action > _kQOax{c/  
class picker : public Action Px?0)^"2  
  { -d6PXf5  
public : ]0 ;,M  
picker( const Action & act) : Action(act) {} wO"ezQ  
  // all the operator overloaded =+VI{~.|}  
} ; ex)U'.^  
B[[1=  
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。 :/i13FQ  
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: sW!MVv  
$>=w<=r|;  
template < typename Right > 5z"[{ #/  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const @gihIysf  
  { (:|1h@K/R  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); 5S&^mj-9  
} I9kBe}g3  
Xb7G!Hk#g  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > KZwzQ"Hl  
使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。 WFMQ;  
/P/::$  
template < typename T >   struct picker_maker v#$}3+KVC  
  { ~D! Y] SK  
typedef picker < constant_t < T >   > result; K?,`gCN}v  
} ; mv1|oFVW  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > Cj# ?Z7}z  
  { :w:ql/?X  
typedef picker < T > result; aN~x3G  
} ; anFl:=  
/5C>7BC  
下面总的结构就有了: +c\uBrlZQ;  
functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。 P !~B07y  
picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。 jQ5FvuNOy  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 @1)C3(=A  
至此链式操作完美实现。 M,bcTa8  
^%Fn|U\u  
7dXh,sD  
七. 问题3 zM<yd#`yt8  
如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。 ]d,#PF  
R!7a;J}  
template < typename T1, typename T2 > d$v{oC }  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const Bt"*a=t;  
  { ]`eJSk.  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); |sV@j_TX  
} 8'Q1'yc  
1xMD )V:  
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: LQ4F/[1}  
j'&a)-Wx_  
template < typename T1, typename T2 > bv'Z~@<c  
struct result_2 O]\eMM&  
  { 60%EmX ;  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; ,\E5et4  
} ; WvHy}1W  
`;#I_R_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? kl9<l*  
这个差事就留给了holder自己。 o@:u:n+.  
    _tVrLb7`s  
]=m0@JTbG  
template < int Order > j0IuuJ+  
class holder; &}vc^io  
template <> ;q" ,Bs  
class holder < 1 > }7/Ob)O  
  { q|.K& @_'K  
public : Y'M}lv$sa  
template < typename T > gBXJ/BW$y  
  struct result_1 BZ@v8y _TA  
  { cUM#|K#6  
  typedef T & result; Fj0h-7L  
} ; QNCG^ub  
template < typename T1, typename T2 > v@ OM  
  struct result_2 _c6 zzGtH  
  { Lcy>!3q3~  
  typedef T1 & result; >)S'`e4Gu  
} ; ekO*(vQ~  
template < typename T > -Khb  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const wvg>SfV,e  
  { S:xG:[N@  
  return (T & )r; =/F\_/Xw  
} o$bD?Zn  
template < typename T1, typename T2 > 8:4`q 9  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const h_ J|uu  
  { aFwfF^\(|,  
  return (T1 & )r1; @)m+b;  
} 4p_@f^v~QH  
} ; HH,G3~EBF  
>rzpYc'~w  
template <>  S]&7  
class holder < 2 > &1,qC,:!  
  { AJ-~F>gn  
public : DSx D531[A  
template < typename T > 7(bE;(4  
  struct result_1 vCtag]H2@  
  { j8#B  
  typedef T & result; 0P6< 4  
} ; @awN*mO  
template < typename T1, typename T2 > U2VnACCUZs  
  struct result_2 ^LJ?GJ$g  
  { J0"<}"  
  typedef T2 & result; _gi?GQj  
} ; L[9]Ez$2+  
template < typename T > 9{V54ue;  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const JIyIQg'5i  
  { gEQevy`T%c  
  return (T & )r; Cn(0ID+3f  
} @ 6{U*vs  
template < typename T1, typename T2 > ce P1mO  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const *ocbV`  
  { 9b*1-1"  
  return (T2 & )r2; aj*%$!SU+  
} dsJHhsu6  
} ; k!6wVJ|_Y  
^YG.eT6iG  
Ws(#ThA  
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> >。 &`4v,l^Zi6  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: k,nRC~Irh  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: 1u0 NG)*f  
,zY!EHpx  
return l(i, j) = r(i, j); u6(>?r-  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) &MsBcP[  
SZQ4e  
  return ( int & )i;  a7UfRG  
  return ( int & )j; )q+9_KU q  
最后执行i = j; O<v9i4*  
可见,参数被正确的选择了。 ,ZLg=  
d^.fB+)A3  
y-c2tF@'v  
L E>A|M$X  
~ -hH#5  
八. 中期总结 *T'>-nm]  
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: s8<)lO<SV.  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 x=(cQmQ  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 *m[ow s  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor <C9_5C e~  
?=h{`Ci^ $  
i@M^9|Gh  
ndIU0kq3  
;eRYgC  
^.9I[Umua  
九. 简化 YSE6PG   
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。 `?ijKZ}y5  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 U:.  
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: @n##.th  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 /hMD Me  
  +-*/&|^等 s) vHLf4T  
2. 返回引用。 6M`N| %  
  =,各种复合赋值等 G:2m)0bW  
3. 返回固定类型。 ;9hi2_luV  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) -v(.]`Wo&;  
4. 原样返回。 d?/?VooU  
  operator, !~&vcz0>)9  
5. 返回解引用的类型。 /WJ*ro]Hd$  
  operator*(单目) OxraaN`  
6. 返回地址。 V3u[{^^f  
  operator&(单目) ~e<v<92Xu  
7. 下表访问返回类型。 'B>%5'SdD  
  operator[] p ft6 @ 'q  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 1wa zJj=v  
  operator<<和operator>> hd2 X/"  
I!ykm\<  
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。 bVc;XZwI  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: *SX'Or,  
kMHupROj  
template < typename Left > H0 YxPk)  
struct value_return kgvB80$4  
  { &ns !\!  
template < typename T > 89@e &h*  
  struct result_1 *|RQ )  
  { siHS@S  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; lnFOD+y9  
} ; 0UmKS\P  
c2z%|\q  
template < typename T1, typename T2 > 'V5^D<1P  
  struct result_2 MhNDf[W>  
  { =x4:jas  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; bV#U&)|  
} ; "3*Chc  
} ; y4HOKJxI  
Xp=Y<`dX  
:A,V<Es}I"  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait ;u'mSJI'  
XLK#=YTI  
下面我们来剥离functor中的operator() s9<fPv0w  
首先operator里面的代码全是下面的形式: U3+{!}gn  
$SQ8,Y,  
return l(t) op r(t) bN$!G9I!,  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) BHE((3  
return op l(t) $Gs&' y R  
return op l(t1, t2) ->oQ,ezB  
return l(t) op pHFh7-vj  
return l(t1, t2) op >o=3RB=Fh  
return l(t)[r(t)] `MgR/@%hr  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] `CI9~h@k  
\guZc}V]:\  
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: .[hQ#3)W  
单目: return f(l(t), r(t)); %:n1S]Vr  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); 6rEt!v #K[  
双目: return f(l(t)); {6v|d{V+e  
return f(l(t1, t2)); /vl]Oa&U  
下面就是f的实现,以operator/为例 !<!sB)  
kSH3)CC P  
struct meta_divide ={?}[E  
  { O/wl";-  
template < typename T1, typename T2 > I72UkmK`  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) }ZEh^zdz8  
  { q!k  F  
  return t1 / t2; AF1";duA  
} SzR0Mu3uK  
} ; [IVT0 i  
w| x=^  
这个工作可以让宏来做: H(ht{.sjI  
)EYsqj  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ JbG\Ywi0]  
template < typename T1, typename T2 > \ 0Ng6Xg(QHc  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; jK#y7E  
以后可以直接用 . *>LD  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) $jb0/  
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 N:!XtYA<  
(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。。。) Hw5\~!FX  
0}qij  
PKR0y%Ar  
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 "_ b Sy  
v#.FK:u}  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > *$x/(!UE  
class unary_op : public Rettype BbZ-dXC<  
  { D>,]EE-  
    Left l; !Y-MUZ$f  
public : ,~FyC_%*  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} 5+GW% U/  
V-CPq  
template < typename T > !W/Og 5n  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const $Trkow%F]  
      { 0k>NuIIP  
      return FuncType::execute(l(t)); J={$q1@lq  
    } Z!C\n[R/  
-Q;5A;sr2  
    template < typename T1, typename T2 > _> .TB\  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const N~ljU;wo-9  
      { 9u1)Kr=e  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); )_b #c+  
    } 4x=rew>Ew  
} ; Mk= tS+  
Hjli)*ev  
*}3e'0`  
同样还可以申明一个binary_op jK\2y|&&c  
K;G1cFFyG  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > \~Zj](#  
class binary_op : public Rettype ;C-5R U V  
  { m?xzx^xs/  
    Left l; !,Wd$U K  
Right r; BnqAv xX  
public : (o{-1Dg)  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} JGSeu =)  
uJMF\G=nb  
template < typename T > <"/Y`/  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const E8=.TM]L  
      { %p"x|e  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); '/SMqmi  
    } SxC$EQ gL  
$I-$X?  
    template < typename T1, typename T2 > N7%Jy?-+  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const bXc7$5(!VB  
      { @g[p>t> *  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); &529.>  
    } VZF/2d84&w  
} ; WDKj)f9cy  
e}f!zA  
eg) =^b  
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 }_0?S0<#  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 9M~EH?>+[  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) sU4(ed\gI\  
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。 1[J&^@t[h6  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! -hL8z$}  
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。。。 5|x FY/%  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 G-Z_pGer^  
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) 1QE-[|  
下面是修改过的unary_op l},*^Sn<5  
Q <^'v>~n  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > b.h~QyI/W  
class unary_op kX\t0'=]  
  { O?D*<rwD  
Left l; ,Zzh.z::D  
  %fh ,e5(LT  
public : =9y'6|>l  
;%]Q%7  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} \ Yz>=rY  
=]\,I'  
template < typename T > DkA cT[  
  struct result_1 _+wou(1y  
  { CCp{ZH s  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; m'r6.Hp3Ng  
} ; +f+x3OMX3  
xv's52x  
template < typename T1, typename T2 > s}`ydwSg8  
  struct result_2 w@nN3U+  
  { ;_of'  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; ;Y j_@=   
} ; }Nl-3I.S^  
E92dSLhs5  
template < typename T1, typename T2 > <y6M@(b  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const :r:5a(sq  
  {  o9#  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); Dq*>+1eW2  
} ~!,'z  
<'-}6f3  
template < typename T > G#)>D$Ck#  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 4Me*QYD  
  { % &4sHDP  
  return OpClass::execute(lt(t)); E0>4Q\n{  
} @;fdf3ian  
ov#/v\|0  
} ; 4cr >sz  
XkCbdb  
P00d#6hPJ  
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 +J]3)8 y+  
好啦,现在才真正完美了。 7zVaj"N(  
现在在picker里面就可以这么添加了: mNKe,H0  
p<`q^D  
template < typename Right > ,/m<=`*N|  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const K;_p>bI5  
  { xI<Dc*G  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); T5-50nU,~  
} C z4"[C`;  
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。 EfcoJgX  
IJs*zzR  
PsEm(.z  
Up*p*(d3  
{w(6Tc  
十. bind k^p|H:  
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。 MH'S,^J  
先来分析一下一段例子 un6grvxr  
C "<l}  
}7g\1l\  
int foo( int x, int y) { return x - y;} P@lExF*D1:  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 `T{{wty  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 `w@fxv   
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。 )mB+#T<k-  
我们来写个简单的。 PX(.bP2^Lq  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: j S')!Wcu  
对于函数对象类的版本: =KmjCz:  
XtNe) Ry  
template < typename Func > bb$1RLyRL  
struct functor_trait oS/<)>\Gv  
  { VZ}^1e  
typedef typename Func::result_type result_type; T#|Qexz6 @  
} ; 1G=1FGvP  
对于无参数函数的版本: sn+i[  
H-nk\ K<|  
template < typename Ret > <)uUAh  
struct functor_trait < Ret ( * )() > hc"+6xc  
  { H"WkyvqXb  
typedef Ret result_type; 82YTd(yB  
} ; /$! / F@^  
对于单参数函数的版本: 6sRn_y  
tt{,f1v0t  
template < typename Ret, typename V1 > .2C}8GGC'  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > gv r "F  
  { +%7yJmMw  
typedef Ret result_type; u!k\W{  
} ; eq<xO28z  
对于双参数函数的版本: 3:PBVt=  
tU}CRh  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > ;jfjRcU  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > 0X~   
  { TixH Ehw  
typedef Ret result_type; gkI(B2,/  
} ; b~Y$!fc  
等等。。。 g*N~r['dZ  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy NC>rZS]  
X<x"\Yk  
template < typename Func > m_W\jz??k  
struct func_return ;? '`XB!  
  { %q;3b fq@N  
template < typename T > R."<he ;  
  struct result_1 {[jcT>.3j  
  { 5H6m{ng  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;  fv5'Bl  
} ;  w+=>b  
54JZEc  
template < typename T1, typename T2 > lV?rC z  
  struct result_2 W% YJ.%I  
  { zQ(li9  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; AZ(["kh[  
} ; |<\o%89AM  
} ; aG%KiJ7KEN  
qy`@\)S/5  
Ih;6(5z  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 `ihlKFX  
`pn]jpW9  
template < typename Func, typename aPicker > ua/A &XQx  
class binder_1 7ib~04  
  { _SY<(2s]B  
Func fn; mv/'H^"[_  
aPicker pk; `4'v)!?  
public : rqxoqcZ  
mEa\0oPGB  
template < typename T > k_r12Bu  
  struct result_1 pD9*WKEf*  
  { KqP! ={>"  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; SuB;Nb7r`  
} ; c_~)#F%P  
[uT& sZxmg  
template < typename T1, typename T2 > Sqed*  
  struct result_2 Lp 5LRw  
  { >to NGGU=~  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; [<}:b>a  
} ; T6=c9f?7  
RI!!?hYm  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} g;i>nzf  
%C" wUAY  
template < typename T > 'v GrbmK  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const  "9!ln  
  { WogJ~N,d53  
  return fn(pk(t)); VE+Q Y9(  
} :XxsDD  
template < typename T1, typename T2 > u> XCE|D*  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const +7U$qEG  
  { Yz us=  
  return fn(pk(t1, t2)); ?[hIv6c  
} %{!*)V\  
} ; ^GQ+,0Yy  
BD&JbH!(  
3V?JX5X\  
一目了然不是么? ]{jdar^  
最后实现bind 1\z5[ _  
e%uPZ >'q  
3lcd:=  
template < typename Func, typename aPicker > Z `sM(?m  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) \hai  
  { N\ChA]Ck  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); a[Ah  
} vR.=o*!%  
fW~r%u .y  
2个以上参数的bind可以同理实现。 =Bcwd7+  
另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。 {u{n b3/jl  
U$Z)v1&{  
十一. phoenix 5%,J@&5G s  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: >'iXwe-  
L9M0vkgri  
for_each(v.begin(), v.end(), ;{[&&qMwU  
( i+( k  
do_ }dQW -U  
[ L:nZ_O;  
  cout << _1 <<   " , " pUutI|mt/  
] .:A9*,  
.while_( -- _1), 8C7$8x] mM  
cout << var( " \n " ) Eyv%"+>  
) bW\OKI1  
); 0"o%=i;  
w[}5qAI5*f  
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: Jte:U*2  
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 KV0M^B|W  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 2kzm(K  
那么我们就照着这个思路来实现吧: s_S[iW`l=  
Vr@I9W;D#  
piIj t  
template < typename Cond, typename Actor > VRQ'sn@  
class do_while [0<N[KZ)  
  { T}d% XMXq  
Cond cd; P&@ 2DI3m  
Actor act; A:Pp;9wl  
public : #\3(rzQVO  
template < typename T > 8;K'77h  
  struct result_1 A.vWGBR  
  { j;6kN-jx  
  typedef int result_type; 21Mr2-#z  
} ; *WdnP.'Y  
C +S  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} FC[8kq>Hk  
VN6h:-&iY  
template < typename T > 0aj4.H*%  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const gg $/  
  { TR}ztf[e  
  do mucKmb/  
    { Q{-T;T  
  act(t); *gF8"0s  
  } O(q1R#n-}+  
  while (cd(t)); i E p{  
  return   0 ; uvC ![j^~  
} 9jW/"  
} ; M9so3L<N0  
$fZVh%  
w6FtDl$  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). P(AcDG6K  
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+46z|  
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。 1~rZka[s  
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。 R@zl?>+  
下面就是产生这个functor的类: xNDX(_U>\  
f/+UD-@%m  
OwRH :l  
template < typename Actor > 7HfA{.|m  
class do_while_actor L *",4!  
  { bit@Kv1<C  
Actor act; Tk1U  
public : 'PiQ|Nnb|  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} bDK%vx!_  
QE8;Jk-  
template < typename Cond > )2vkaR  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; p+6L qk<  
} ; P(h[QAM  
^}Vx5[  
VaKBS/y"  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 ~Psv[b=]  
最后,是那个do_ uRIa Nwohv  
!<'0 GOl  
Qn0 1ig  
class do_while_invoker CjeAO 2  
  { =VXxQ\{  
public : HYqDaRn  
template < typename Actor > lO)-QE+  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const [@K#BFA  
  { ]H[%PQ r`Z  
  return do_while_actor < Actor > (act); :x*#RnRr.  
} U42B( ow  
} do_; ? }t[  
{Ee[rAVGp  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? lJ y\Ky(*  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 d^-sxl3}  
最后来说说怎么处理break和continue Owt|vceT  
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。 zNg8Oq&  
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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