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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda n%Xw6qV:  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 >R?EJ;h  
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, 181-m7W  
{Gs&u>>R"^  
AQ-P3`bCb  
d8g3hyI5\  
  class filler Y.yM1 z  
  { (J): >\a]  
public : \PzC:H  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} !&C8y  
} ; oJ`ih&Q8  
F'Fc)9qFa<  
WjGv%^?  
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: J%xp1/= 2  
.9 WUp>  
M6!kn~  
~aH*ZA*f  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true );  'TV^0D"  
qkv.,z"  
J=TbZL4y}4  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 g?(Z+w4A 3  
hE!3kaS  
BoP%f '0N  
SV]M]CAe  
二. 战前分析 _3T*[s;H  
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。 LaJc;Jt$  
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 G`w,$:,  
-nO('(t  
KbH#g>.oB  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); [kFX>G4  
  /* --------------------------------------------- */ <l5{!g  
vector < int *> vp( 10 ); &P!^k0NJR  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); ]xf{.z  
/* --------------------------------------------- */ 0(3t#  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); G4s!q1H  
/* --------------------------------------------- */ ekP=/;T#S  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); YjS|Ht->  
  /* --------------------------------------------- */ J mFzSR?}  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); /k1&?e  
/* --------------------------------------------- */ m |,ocz  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); h|%d=`P,  
%M9^QHyo@  
[}lv!KmzW  
n=t%,[Op  
看了之后,我们可以思考一些问题: *NDLGdQqz  
1._1, _2是什么? *ARro Ndr  
显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。 U*k$pp6\b~  
2._1 = 1是在做什么? nAd 4g|  
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。 7G%`ziZ  
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。 xzMa[D4(  
RGLwtN  
KEY M@,'  
三. 动工 yN~=3b>  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: e7/J:n$  
GG;M/}E9  
.6$ST Ksr  
9A3Q&@,  
template < typename T > &)fPz-s  
class assignment 4pq>R  
  { ?Dm!;Z+7  
T value; BD=;4SLT  
public : )R ,*  
assignment( const T & v) : value(v) {} Bh2m,=``  
template < typename T2 > PpU : 4;en  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } f|6%71  
} ; 5yxZ 5Ni!  
`iI YZ3i  
H7#RL1qM&  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 fgl"ox  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment YQ37P?u@  
Ks X@e)8u  
j@kBCzX  
e@0wF59  
  class holder q97Dn[>3  
  { +#Ov9b  
public : _BtlO(0&  
template < typename T > _V:D7\Gs  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const [b;Oalw  
  { Ylt[Ks<2  
  return assignment < T > (t); %F&j B  
} B7 }-g"p$/  
} ; ,{8~TVO  
9KXp0Q?-$  
.Ji r<"*<  
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: P$]Vb'Fz  
g-}Vu1w0{6  
  static holder _1; z0g]nYN%  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 c q3C N@  
Y60ld7H  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); "-<u.$fE  
而不用手动写一个函数对象。 `r>WVPS|  
b;m6m4i'f{  
mvUYp,JECl  
R"O9~s6N  
四. 问题分析 1P2%n[y  
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。 Q `E{Oo,  
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。 ~`-9i{L  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 #0xvxg%{  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 %$]u6GKabi  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 h.2!d0j]  
#llc5i;  
五. 问题1:一致性 fEQ<L!'  
首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?| !0Q(x  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 U}Xc@- \ ?  
C(,s_Ks  
struct holder um3 M4>K  
  { "_#%W oo  
  // -Qn:6M>w^  
  template < typename T > JxD@y}ZYE  
T &   operator ()( const T & r) const 'Fc&"(!||  
  { ZQ20IY|,  
  return (T & )r; C 7+TnJ  
} k9R1E/;  
} ; 1Tiq2+hmf  
pd7FU~-  
这样的话assignment也必须相应改动: >Q5 SJZ/  
h Qu9ux  
template < typename Left, typename Right > kN]#;R6  
class assignment P'Y8 t  
  { a-QHm;_S  
Left l; o@pM??&x  
Right r; }#E4t3  
public : u5R^++  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} JHO9d:{-  
template < typename T2 > 2d3wQ)2  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } SxH}/I|W  
} ; 9m6w.:S  
DK)qBxc8  
同时,holder的operator=也需要改动: cJ[n<hTv  
b<5:7C9z  
template < typename T > Vn8Qsf1f  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const #4c uNX5m%  
  { 8u+ (+25  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); +pe_s&  
} )YnB6@=nyk  
|}mBW@ah  
好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。 =G=.THRUk  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 i:[B#|%  
:'!?dszS  
return l(rhs) = r; cL1cBWd  
在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。 2RE }l=h5  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: d!wd,Xj}  
m]DjIs*@%h  
template < typename Tp > Rwy:.)7B$q  
class constant_t HE( U0<9c  
  { {H>iL  
  const Tp t; B2Orw8F  
public : {'r*Jb0  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} YK[O#V  
template < typename T > ?2=c'%w7  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const uNRGbDMA=  
  { Y":hb;&  
  return t; ZjI^0D8  
} <XLATS8Y  
} ; |Xu7cCh$me  
dG)A-qbV  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 9td(MZ%i~N  
下面就可以修改holder的operator=了 k2;8~LqF  
f%|g7[  
template < typename T > GuS3O)6Sg  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const BM3)`40[]  
  { Jhut>8  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); XM=`(e o  
} 94lmsE  
L$ ON=$q5  
同时也要修改assignment的operator() yNN2}\[.  
oNEU?+  
template < typename T2 > `o*eLLk  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } A!^,QRkRN  
现在代码看起来就很一致了。 YInW)My.h  
g@EKJFjl  
六. 问题2:链式操作 z&t6,0q`5  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 |w>DZG!}1-  
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。 8vP d~te  
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。 rB7(&(n>^  
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。 RdY#B;  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct 5GRN1Aov<  
nC*/?y*9  
template < typename T > Ugs<WVp$  
struct result_1 > voUh;L  
  { 4^i*1&"  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; zf S<X  
} ; eVlI:yqppj  
HL!-4kN <$  
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: x)GoxH~#  
#IXQ;2%E  
template < typename T > [ z&y]~  
struct   ref }0!\%7-Q  
  { ~\kRW6  
typedef T & reference; >H%8~ Oek  
} ; #".{i+3E  
template < typename T > aY?}4Bx  
struct   ref < T &> P$oa6`%l  
  { ]O\6.>H  
typedef T & reference; MR~BWH?@1  
} ; Z?@07Y[|K  
J7maG|S(DF  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: ilHj%h*z  
h FjW.~B  
template < typename T > < xV!vN  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const tN0>5'/  
  { Y{S/A*X  
  return l(t) = r(t); );*GOLka  
} D0-e,)G}V,  
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。 IQ~()/;3d  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 .9E`x>C  
t +#Ss v8  
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 Iq52rI}  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: m7@`POI  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 kOc'@;_O  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 :kUH>O  
最后的布局是: VEn%_9(]  
                Add kjmF-\  
              /   \ q'@UZ$2  
            Divide   5 -WYJ1B0v  
            /   \ V{*9fB#4L  
          _1     3 .Q#Eb %%  
似乎一切都解决了?不。 Q2 edS|  
你可以想象一下一个完整的Lambda库,它必然能够重载C++几乎所有的操作符。假设其重载了10个操作符,那么至少会有10个代表这些操作符的functor类。大体上来讲,每一种操作符所对应的functor都应当能够由链式操作产生别的任意一种操作符所对应的functor。(例如:*_1 = 2既是由operator*的functor产生operator=的functor)。可想而知这样一共能产生10*10=100种产生方式。这是对编码的一个大挑战。 -y AIrvO1q  
如何简化这个问题呢?我们不妨假定,任意一种操作符的functor,都能够产生任意一种操作符的functor,这样,每一种操作符的functor都拥有一样的产生方案。如果某种转换确实是不合法的(例如:A/B=C无论如何也不可能合法),那么在试图产生新functor的时候会出现编译错误。幸好C++的模版是如果不使用就不编译的,因此这种编译错误不会干扰到正常的使用,这正是我们所要的。 1`uIjXr(  
OK,我们的方法呼之欲出了。既然所有的functor都具有一样的产生方案,那么不如大家都不要实现,等到最后统一的在所有的functor里面加上这么一系列的产生代码吧。例如,如果要添加从某functor XXX到operator=的functor的产生代码: _Yhpj}KZ  
un\^Wmbw  
template < typename Right > C/w;g3  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const ~Ch`A@=5  
Right & rt) const ruW6cvsvet  
  { Jv?e ?U  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); I2Us!W>6-  
} }s|v-gRM{  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 &]M<G)9  
XXX指的是原来的functor的类型,picker_maker<T>是一个类型变换的trait,如果T是一个常量,那么他会返回constant_t<T>,否则返回T本身。 5N6%N1  
因此如果该函数声明在assignment的内部,那么就实现了连等,如果声明在的dereference(解引用)的内部,就允许(*A = B)的行为发生。 `BvcI n4do  
最后,如何把这些函数塞到各个functor的声明里边呢?当然可以用宏,但是。。。大家都知道这样不好。 2sTyuH .  
除了宏之外还可以用的方式就是继承。我们可以写一个类叫做picker,该类实现了所有的如上的产生函数。然后让所有的functor继承自它。 nxJhK T  
且慢,也许立刻就有人跳出来说:这样的话那个XXX怎么写呢?这样不是会导致循环依赖么?这样不是会有downcast么? v{jl)?`~w  
正解,让picker做基类确实不是一个好主意。反过来,让picker继承functor却是一个不错的方法。下面是picker的声明: m$ JQ[vgh  
&O[o;(}mFI  
template < class Action > W)"q9(T?%  
class picker : public Action C&SYmYj^c  
  { _]4cY%s  
public : WV6vM()#!C  
picker( const Action & act) : Action(act) {} ewLr+8  
  // all the operator overloaded V?gQ`( ,  
} ; wx1uduT)  
v#X? KqD  
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。 sM4wh_lO  
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: 1TVTP2&Rd  
BAPi<U'D  
template < typename Right > "-Ns1A8  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const l nZ=< T  
  { vKW%l  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); ;L`'xFo>>  
} m&x0,8  
C +IXP  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > B;@yOm=  
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。 RDZq(rKc  
FxUH ?%w  
template < typename T >   struct picker_maker SAoqq  
  { B845BSmh  
typedef picker < constant_t < T >   > result; n-\B z.  
} ; |fA[s7)  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > e^FS/=  
  { x}roPhZ  
typedef picker < T > result; Oo0$n]*;W  
} ; AV'>  
jy*wj7fj1  
下面总的结构就有了: J3'"-,Hv  
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。 QVP $e`4  
picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。 dfrq8n]  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 !!QMcx_C#/  
至此链式操作完美实现。 EmH{G  
5GY%ZRHh  
$""[( d?0  
七. 问题3 7!%cKZCY  
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。 YF"D;.  
*<UQ/)\  
template < typename T1, typename T2 > A ssf f;  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const h{! @^Q  
  { "&r1&StO  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); 5P! ZJ3C  
} m}XI?[!s  
"[8](3\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: $nVTN.k  
zso.?`85  
template < typename T1, typename T2 > ^qDkSoqC"  
struct result_2 5|Y4GQVz  
  { b+C>p2%  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; D( _a Xy  
} ; "qF&%&#r'  
'`RCN k5l  
显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢? v-l):TL+=  
这个差事就留给了holder自己。 DB*IVg  
    %0]&o, w{  
IOJfv8  
template < int Order > s<5t}{x  
class holder; prwyP  
template <> 1jV^\ x0  
class holder < 1 > \nJr jH A  
  { J0>Q+Y  
public : XGUF9arN  
template < typename T > Pc$<Cv|vz  
  struct result_1  =HSE  
  { LHa cHv  
  typedef T & result; $$8"i+,K  
} ; 9LFg":  
template < typename T1, typename T2 > ['c:n?  
  struct result_2 e8[ *=&  
  { & IDF9B  
  typedef T1 & result; tf/ f-S  
} ; ;Y~;G7  
template < typename T > { ~Cqb7  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const jem$R/4"  
  { |S4yol  
  return (T & )r; 3v{GP>  
} O,bj_CWx  
template < typename T1, typename T2 > 5!5P\o  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const :hevBBP  
  { }^QY<Cp|  
  return (T1 & )r1; W=|B3}C?  
} pa+ y(!G  
} ; 6 o+zhi;E  
P#yS]F/  
template <> G U!XD!!&  
class holder < 2 > +J^}"dG  
  { } FFW,x  
public : R sujKh/  
template < typename T > 7?A}q mv  
  struct result_1 ]vlQNd?  
  { 2V  
  typedef T & result; I*24%z9  
} ; :H?p^d e  
template < typename T1, typename T2 > p?!] sO1l  
  struct result_2 r3KV.##u,  
  { *m|]c4  
  typedef T2 & result; E]g KJVf9[  
} ; beq)Frn^  
template < typename T > } HvVL}7  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const r67 3+  
  { xWV_Do)z  
  return (T & )r; xi.;`Q^#  
} hTy#Q.=  
template < typename T1, typename T2 > N.VzA 6 C  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const un\"1RdO  
  { \Q3m?)X=Gd  
  return (T2 & )r2; 5-+Y2tp}  
} x &\~4,TN  
} ; PL VF  
<( MBs$b  
T? =jKLPC  
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> >。 6L*y$e"Qc  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: xR%CS`0R  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: +\{!jB*g  
q_W NN/w  
return l(i, j) = r(i, j); 8..itty  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) =g&0CFF<  
i=SX_#b^  
  return ( int & )i; -nU_eDy  
  return ( int & )j; 1r8]EaI  
最后执行i = j; aEgzQono  
可见,参数被正确的选择了。 H!xBFiOH$n  
on(W^ocnD  
bhg"<I  
?49wq4L;a  
O'p7^"M  
八. 中期总结 +C+3DwN  
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: zL> nDnL 4  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 7gJ`G@y  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 l\(t~Q  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor _o`'b80;  
n,fUoS  
PPmZ[N9(;  
n'R 8nn6^  
V6Q[Y>84~a  
~fS#)X3 D  
九. 简化 d2 d^XMe!  
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。 "7gHn0e>  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 "Pu P J|  
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: V# Wd   
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 'r'uR5jR  
  +-*/&|^等 .!Z.1:YR  
2. 返回引用。 KJ~f ~2;  
  =,各种复合赋值等 zZA I"\;W  
3. 返回固定类型。 @@! R Iq!  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) 45_zO#  
4. 原样返回。 <x1(}x:u`  
  operator, !IT']kA  
5. 返回解引用的类型。 AA@J~qd u  
  operator*(单目) TeG'cKz  
6. 返回地址。 v_Jp 9  
  operator&(单目) MenI>gd?  
7. 下表访问返回类型。 L1aN"KGMF  
  operator[] t<$yxD/R  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 2Ejs{KUj  
  operator<<和operator>> fXL$CgXG\x  
@jjp\~  
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。 wCkkfTO  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: &yYK%~}t[  
id*UTY Tg  
template < typename Left > S__ o#nf`%  
struct value_return 4}l,|7_&I  
  { 2O4U ytN  
template < typename T > esxU44  
  struct result_1 &hZcj dB  
  { =n$,Vv4A  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; Gd"lB*^Ht  
} ; AR)&W/S)7,  
<FGM/e4  
template < typename T1, typename T2 > S"fnT*:.%  
  struct result_2 gmrj CLj  
  { KUB"@wUr  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; $H-s(3vq  
} ; B_:K.]DK`  
} ; lZb1kq%9g  
.'SM|r$  
{U&Mo97rzX  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait S6K aw  
.*v8*8OJ&  
下面我们来剥离functor中的operator() %(n4`@  
首先operator里面的代码全是下面的形式: c?[A  
A 8&%G8d  
return l(t) op r(t) ZfMJU  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) XD*$$`+#  
return op l(t) B9+oI c O  
return op l(t1, t2) P 0,]Ud  
return l(t) op 9B<y w.  
return l(t1, t2) op RJ@d_~%U  
return l(t)[r(t)] o%CBSm]  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] 4(o0I~hpB?  
X8Gw8^t  
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: A4'v Jk  
单目: return f(l(t), r(t)); "bC8/^  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); ?2Bp^3ytJ  
双目: return f(l(t)); !dmI}<@&k  
return f(l(t1, t2)); _Z2VS"yH  
下面就是f的实现,以operator/为例 }Z2Y>raA\  
LkJ3 :3O  
struct meta_divide b7HS 3NYk  
  { IDcu#Nz`  
template < typename T1, typename T2 > (swP#t5S  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) 0*h\/!e  
  { _:=w6jCk  
  return t1 / t2; KLbP;:sr  
} oA73\BFfP  
} ; #B>Hq~ vrC  
8qt|2%  
这个工作可以让宏来做: ]%G[<zD,1  
(}bP`[@rX!  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ ]`+>{Sx 1  
template < typename T1, typename T2 > \ a*=\-;HaZ  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; dB< \X.   
以后可以直接用 U4 M!RdG  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) zYF'XB]4  
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 d4gl V`%.  
(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。。。) E]"ePdZZ/  
G+}|gG8  
XnV|{X%]U  
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 < R0c=BZ>  
]xV7)/b5G  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > ,7tN&R_  
class unary_op : public Rettype |1;0q<Ka  
  { dZv-lMYBE  
    Left l; 6rdm=8WFA  
public : j2tw`*S+  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} .rax`@\8  
\'j%q\Bl;  
template < typename T > 5AQ $xm4  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const k g+"Ta[9  
      { >m%\SuXq  
      return FuncType::execute(l(t)); YdIV_&-W  
    } ?I7%@x!+S  
c_&iGQ  
    template < typename T1, typename T2 > `P"-9Ue=  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const c5^i5de  
      { BQt!L1))  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); TQYud'u/  
    } mtmtOG_/=  
} ; =3""D{l  
F|Jo|02  
A*E$_N  
同样还可以申明一个binary_op g9p#v$V  
\tU91 VIj  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > O:#t> ;  
class binary_op : public Rettype 0=7C-A1(D  
  { Xg#Dbf4  
    Left l; e6#^4Y/+`  
Right r; .2Gn)dZU  
public : d\xh>o  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} -KbT[]  
Cv~t~  
template < typename T > Ca]vK'(  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 9A)(K,  
      { X]Sr]M^EK  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); L@0DT&5  
    } "5ah{,  
e-\J!E'1F  
    template < typename T1, typename T2 > p}O@ %*p .  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const sR'rY[^/|  
      { I6h{S}2  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); ]-["sw  
    } ^vJ08gu_W  
} ; 3v5]L3  
z2S53^C*  
3fn6W)v?  
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 's!EAqCN  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 {v<Ig{{V  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) aW$7:<A{  
那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。 u!X[xe;  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! GS\-  
如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。 0t6s20*q  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 GP[;+xMBh  
这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan) (m~MyT#S  
下面是修改过的unary_op ub./U@ 1  
cM.q^{d`  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > K|E}Ni  
class unary_op [Gysx  
  { BX2&tQSp  
Left l; ;sCX_`t0E  
  Cm(Hu  
public : y! 7;Z~"  
'I*F(4x  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} (\,mA-%E  
Vad(PS0  
template < typename T > ~Og'IRf  
  struct result_1 IiS1ubNtZ  
  { %\Ig{Rj;  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; v )4 kS  
} ; Q/-YLf.  
wz T+V,   
template < typename T1, typename T2 > __'Z0?.4#  
  struct result_2 +#,t  
  { auaFP-$`f  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; ZXe[>H  
} ; b]Oc6zR,,~  
}a-ikFQ]  
template < typename T1, typename T2 > <`~] P$  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const "EQ}xj  
  { Vr`UF0_3q  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); z35n3q  
} y @h^  
VqbMFr<k  
template < typename T > 9{?<.%  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 24>{T5E  
  { j?3J-}XC  
  return OpClass::execute(lt(t)); ?^5W.`Y2i  
} 9O~1o?ni  
ib*$3Fn~  
} ; 5"]PwC  
~+V]MT  
SL>>]A,E<`  
该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug >c8zMd  
好啦,现在才真正完美了。 VBBqoyP h  
现在在picker里面就可以这么添加了: "?}QwtUW  
GVCyVt[!-  
template < typename Right > Et# }XVCJ  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const |`E\$|\p  
  { )u'oI_  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); g}L2\i688  
} ;{j:5+'  
有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。 K\,&wU  
!A&Vg #  
>2Z:=HT  
Xj?j1R>GB  
nNq|v=L  
十. bind ^5QSV\X  
既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。 VCkhK9(N  
先来分析一下一段例子 jFbz:aUF  
t.485L %  
I^0bEwqZ~  
int foo( int x, int y) { return x - y;} h&;\   
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 fb&K.6"  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 ~|R"GloUw  
可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。 o_X"+s  
我们来写个简单的。 UIIunA9  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: V92e#AR  
对于函数对象类的版本: dD@T}^j *|  
sW@4r/F>:D  
template < typename Func > UOT~L4 G  
struct functor_trait +twJHf_U  
  { e8--qV#<  
typedef typename Func::result_type result_type; ib ;:*  
} ; c]t =#  
对于无参数函数的版本: +q1 @8  
=y[eQS$  
template < typename Ret > T[~ak"M  
struct functor_trait < Ret ( * )() > xAon:58m{  
  { *`=V"nXw$|  
typedef Ret result_type; lf[ (  
} ; NrhU70y  
对于单参数函数的版本: #0hX)7(j  
//_v"dqP{)  
template < typename Ret, typename V1 > [{f{E  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > &z&Jl#t-)  
  { y85GKysT  
typedef Ret result_type; &*T57tE  
} ; "((6)U#  
对于双参数函数的版本: htkn#s~=  
Jg/WE1p>  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > BVC\~j j  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > :,LX3,  
  { ! FhN(L[=j  
typedef Ret result_type; gV$Lfkz  
} ; w3fi2B&q  
等等。。。 )xT_RBR  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy & i)p^AmM  
Cp_"PvTmT  
template < typename Func > V: 2|l!l*  
struct func_return ;UArDwH  
  { OAc+LdT  
template < typename T > r }pYm'e  
  struct result_1 pc:~_6S  
  { p`T7Y\\#!  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; .2Y"=|NdA  
} ; Mp7r`A,6  
$*`fn{2  
template < typename T1, typename T2 > `?2S4lN/  
  struct result_2 !sK{:6s  
  { 5lVDYmh  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; co yy T  
} ; Wd3/Y/MD  
} ; y*2:(nI  
GwxfnC Ki9  
_u]Wr%D@  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 ` ~VV1  
HwiG~'Ah9  
template < typename Func, typename aPicker > YDz:;Sp\  
class binder_1 sj0Hv d9  
  { AL3zE=BL  
Func fn; {[NBTT9&  
aPicker pk; svHs&v  
public : dl;^sn0s  
G%Wjtrpj  
template < typename T > OqHD=D[  
  struct result_1 wRi!eN?  
  { bCy.S.`jHQ  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; P8:k"i/6J  
} ; q: ?6  
3{]csZvW  
template < typename T1, typename T2 > cRI&cN"o  
  struct result_2 g.iiT/b  
  { D-69/3PvP  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; [ !].G=8  
} ; #zZQ@+5zw  
;[uJ~7e3  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} bX=A77  
Rm&i"  
template < typename T > G\=7d%T+  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const gG&2fV}l6  
  { ZdY:I;)s  
  return fn(pk(t)); ZZX|MA!  
} (w6024~  
template < typename T1, typename T2 > 6Y`eYp5A  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 6L}$R`s5H  
  { \L<Hy)l  
  return fn(pk(t1, t2)); Pz:,q~  
} DrC4oxS 1  
} ; "6FZX~]s!  
Kn?>XXAc  
oDrfzm|[Y  
一目了然不是么? S)>L 0^M1  
最后实现bind ;mjk`6p  
eYOwdTrq  
Z[[q W f  
template < typename Func, typename aPicker > )4bBR@QM  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) ?<%GY dus  
  { B#OnooJI  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); &l/2[>D%4  
} &&nvv&a  
hV)D,oN3  
2个以上参数的bind可以同理实现。 }N&}6U  
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。 SRRqIQz  
!NuiVC]  
十一. phoenix .-awl1 W  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: 9i;%(b{  
AVF(YD<U  
for_each(v.begin(), v.end(), %-/[.DYt  
( =e$<[ "  
do_ 1~zzQ:jAZ  
[ YNRpIhb  
  cout << _1 <<   " , " Fw)#[  
] 6c$ so  
.while_( -- _1), O&RW[ml*3  
cout << var( " \n " ) qRZv[T%*Q  
) +vIpt{733  
); anxg D?<+B  
I} q2)@  
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: V|13%aE_v  
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 iP]KV.e'/C  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 - 0R5g3^*/  
那么我们就照着这个思路来实现吧: lA<n}N)j  
;:4&nJ*qG  
NTb mI$(  
template < typename Cond, typename Actor > ]bLI!2Kr  
class do_while u!hY bCB  
  { 1hp`.!3]H  
Cond cd; ?#YheML?  
Actor act; :PE{2*  
public :  Tvqq#;I  
template < typename T > I 8TqK  
  struct result_1 MKf|(6;~  
  { ?x1sm"]p'  
  typedef int result_type; _kg<K D=P  
} ; %UT5KYd!=N  
@a$_F3W  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} LmWZ43Z"@  
S81% iz.n  
template < typename T > BZ* ',\o  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 2FU+o\1 %  
  { 1LYz X;H1  
  do Y3=5J\d!a  
    { n("Xa#mY[  
  act(t); lR5[UKr  
  } X6)%2TwO  
  while (cd(t)); iO 9.SF0:  
  return   0 ; 6?$yBu9l  
} UTB]svC'  
} ; 9: N[9;('  
xvw @'|  
q!iTDg*$  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). {RH&mu  
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。 o@:${> jw  
其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。 Heh.CD)Q  
因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。 xY4g2Q J  
下面就是产生这个functor的类: @+Y ql  
SQ'\Kd=  
,.DTJ7H+  
template < typename Actor > E:vgG|??  
class do_while_actor H1>~,zc>E  
  { {*mf Is  
Actor act; K)b@,/5  
public : K</EVt,U~  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} #N Qpr  
;E:vsVK  
template < typename Cond > &n$kVNE  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; Iue}AGxu:{  
} ; nilis-Bk_  
!iv6k~.e'2  
_|+}4 ap  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 C0C2]xx{  
最后,是那个do_ `(tVwX4  
IR JN  
la4 #2>#WZ  
class do_while_invoker PWciD '!  
  { 6`Hd)T5{w  
public : gxnIur)  
template < typename Actor > }a O6%  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const |BGB60}]f  
  { <<'%2q5  
  return do_while_actor < Actor > (act); BOt1J_;(rO  
} `vjn,2S}  
} do_; )qSjI_qt5  
]31>0yj[Q  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? %#t*3[  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 9*~bAgkWI  
最后来说说怎么处理break和continue I]GGmN  
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。 !0-KB#  
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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