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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda 8aKS=(Z!j  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 !"&-k:|g  
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, 6R guUDRQ  
>P:U9 b  
k+*pg4 '  
|QMmF"0  
  class filler `& '{R<cL  
  { #9 Fk&Lx  
public : iX<" \pV  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} wwQ2\2w>Hm  
} ; NHe)$%a=H  
vVIN D  
J*Ie# :J]  
这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决: +6$ -"lf  
sjb.Ezoq3  
<&gs)BY  
T>7N "C  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); m{$}u@a  
H_Va$}8z  
&:u3-:$:9  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 +\;Ro18?  
`9gV8u  
>B=s+ }/ME  
7l[ @c|e  
二. 战前分析 uB3VCO.;_  
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。 ZJc{P5a1J  
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 )?7/fF)@|  
H1L)9oa  
VH<d[Mj  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); WPAUY<6f  
  /* --------------------------------------------- */ ;\6@s3  
vector < int *> vp( 10 ); kPiY|EH  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); mEu2@3^E }  
/* --------------------------------------------- */ N ~fE&@-  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); NZa 7[}H  
/* --------------------------------------------- */ `(`-S md  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); JbJ!,86  
  /* --------------------------------------------- */ Kf}*Ij  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); 43-Bx`6\  
/* --------------------------------------------- */ Bg[yn<) ]  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); $Dx*[.M3>  
zi_$roq=)  
ARt{ 2|  
!8T04988j  
看了之后,我们可以思考一些问题: B|yz~wu S  
1._1, _2是什么? hN~H8.g  
显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。 '+ZJf&Ox  
2._1 = 1是在做什么? w{ |`F>f9  
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-s1v  
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。 C.":2F;-e  
jDTG15_=  
R4R\B  
三. 动工 <|.]$QSi  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: C22h*QM*  
r<Z.J/a  
CTKw2`5u  
'q_Z dw%  
template < typename T > 0Zp5y@ V8  
class assignment US3)+6  
  { Y`{62J8oy  
T value;  S.B?l_d^  
public : nM:<l}~v{  
assignment( const T & v) : value(v) {} U`8Er48X  
template < typename T2 > WagL8BpLx  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } maY.Z<lN  
} ; 7l/lY-zO  
M!mw6';k  
K(lSR  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 4lpcJ+:o  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment AXte&l=M  
t 4zUj%F  
{r$Ewc$Yb7  
1aV32oK  
  class holder iGz*4^ %  
  { hmOGteAf-  
public : ]\A=[T^  
template < typename T > zVf79UrK  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const On~KTt3Mp  
  { WcS`T?Xa  
  return assignment < T > (t); )8rF'pxI  
} o _l_Yi  
} ; 3 yb]d5:U  
M% Rr=  
]+m 2pEO  
由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上: U1Fo #L  
4e.19H9  
  static holder _1; E`(=n(Qu  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 KS$"Re$  
_yR_u+5  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); ;|oft-y  
而不用手动写一个函数对象。 QdcuV\B}  
&4}=@'G@  
ot2zY dWAz  
6__!M  
四. 问题分析 *QWOW g4w  
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。 :[(%4se  
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。 v0! 1W  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 \}W3\To_  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 T?d}IDv1  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 #_aq@)Fd  
U{Oo@ztT  
五. 问题1:一致性 YEaT_zWG0  
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?| 60$;Q,]o  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 _h  \L6.  
&Wb"/Hn2  
struct holder "u^vBd[}  
  { *c=vEQn-  
  // _>;MQ)Km~  
  template < typename T > 1 hFh F^  
T &   operator ()( const T & r) const |ka/5o  
  { 1W\wIj.  
  return (T & )r; ^VG].6  
} 1P1h);*Z  
} ; EmrkaV-?k  
LL (TD&  
这样的话assignment也必须相应改动: W^xO/xu1 /  
[xrsa!$   
template < typename Left, typename Right > ^xNzppz`]C  
class assignment 3h=kn@I  
  { 6)?u8K5%r  
Left l; 7%? bl  
Right r; FvPWS!H  
public : +swTMR  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} V>Z4gZp5sc  
template < typename T2 > SpU|Q1Q/h  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } :Z2997@Y  
} ; @#N7M2/  
PWx%~U.8~j  
同时,holder的operator=也需要改动: @MTv4eC}e  
@~|;/OY>"  
template < typename T > x*'H@!!G  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const Nb !i_@m%s  
  { U?{oxy_[2  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); Wu|MNB?M  
} X"q[rsB  
/ILd|j(e  
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。 eIF6f& F  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 >lQa"F=  
[?9 `x-Q  
return l(rhs) = r; }i^|.VZZ  
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。 VY8cy2  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: Cm%I/4  
n&P~<2^M#  
template < typename Tp > %~M*<pN  
class constant_t ;ZAwf0~  
  { Il*!iX|23<  
  const Tp t; *U$]U0M  
public : 9D M,,h<`  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} m> P\}A^N  
template < typename T > 9{Etv w  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const RC1bTM  
  { u<fZ.1  
  return t; > K,QP<B  
} ^W:a7cMw  
} ; : Bo  
xxl|j$m  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 e/:?9  
下面就可以修改holder的operator=了 hI*v )c  
h0k?(O  
template < typename T > ;Bz| hB{  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const R?:Q=7K  
  { ~D|,$E tX4  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); V~/-e- 9u  
} ,C><n kx  
\a|~#N3?  
同时也要修改assignment的operator() lGR0-Gh2  
bsU$$;  
template < typename T2 > Y %bb-|\W  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } B&rNgG7~  
现在代码看起来就很一致了。 i?(cp["7  
Q"{Dijc%  
六. 问题2:链式操作 .(cpYKFX  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 .$}z</#!  
其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。 vw3[(_MV3_  
事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。 [fT$# '6  
比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。 JZxA:dg l  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct y3 N[F  
E8#aE\'t  
template < typename T > ~!5Qb{^  
struct result_1 H9ES|ZJs  
  { 579D  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; ZpOME@9,  
} ; LkzA_|8:D  
e>e${\ =,  
那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为: Bi \fB-|  
IaSPwsvt'  
template < typename T > u4xtlGt5  
struct   ref )mwwceN  
  { pA_u;*  
typedef T & reference; ~? aFc)  
} ; A~nqSe  
template < typename T > M_%KhK  
struct   ref < T &> G,?a8(  
  { 8r+u!$i!H  
typedef T & reference; !x R9I0V5  
} ; p\;8?x  
N]/cBGy  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: rL"]m_FK  
\ Xh C  
template < typename T > )6p6<y  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const Nb ~J'"  
  { Pi?G:IF  
  return l(t) = r(t); U7n#TPet  
} #>:S&R?2t  
可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。 :nb|WgEc  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 (Ytr&gh;0  
Et }%)M  
有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么 d{NMG)`x\  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: S WTZ6(!oW  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 %SIll  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 z)^.ai,:0  
最后的布局是: j~ds)dW%`&  
                Add Pm2LB<qS  
              /   \ l\AdL$$Mb  
            Divide   5 r`Fs"n#^-4  
            /   \ psIo[.$rTk  
          _1     3 j96}E/gF  
似乎一切都解决了?不。 IZ>l  
你可以想象一下一个完整的Lambda库,它必然能够重载C++几乎所有的操作符。假设其重载了10个操作符,那么至少会有10个代表这些操作符的functor类。大体上来讲,每一种操作符所对应的functor都应当能够由链式操作产生别的任意一种操作符所对应的functor。(例如:*_1 = 2既是由operator*的functor产生operator=的functor)。可想而知这样一共能产生10*10=100种产生方式。这是对编码的一个大挑战。 k -R"e  
如何简化这个问题呢?我们不妨假定,任意一种操作符的functor,都能够产生任意一种操作符的functor,这样,每一种操作符的functor都拥有一样的产生方案。如果某种转换确实是不合法的(例如:A/B=C无论如何也不可能合法),那么在试图产生新functor的时候会出现编译错误。幸好C++的模版是如果不使用就不编译的,因此这种编译错误不会干扰到正常的使用,这正是我们所要的。 Gchs$^1`t  
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: ju[y-am$/  
"wZvr}xk  
template < typename Right > 4FYV]p8f  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const L#a!fd  
Right & rt) const )O+Zbn  
  { R8lja%+0$  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); ZoJq JWsd  
} %$o[,13=  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 -:=m-3*Tg  
XXX指的是原来的functor的类型,picker_maker<T>是一个类型变换的trait,如果T是一个常量,那么他会返回constant_t<T>,否则返回T本身。 )_j(NX-C:  
因此如果该函数声明在assignment的内部,那么就实现了连等,如果声明在的dereference(解引用)的内部,就允许(*A = B)的行为发生。 Wm"#"l4  
最后,如何把这些函数塞到各个functor的声明里边呢?当然可以用宏,但是。。。大家都知道这样不好。 zJ}abo6rVw  
除了宏之外还可以用的方式就是继承。我们可以写一个类叫做picker,该类实现了所有的如上的产生函数。然后让所有的functor继承自它。 k.54lNl  
且慢,也许立刻就有人跳出来说:这样的话那个XXX怎么写呢?这样不是会导致循环依赖么?这样不是会有downcast么? nPI$<yW7F  
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: N3#^Ifn[  
3D@3jyo:  
template < class Action > /t]1_  
class picker : public Action =EYgck;)  
  { [75?cQD  
public : Yh!k uS#<  
picker( const Action & act) : Action(act) {} I`IW^eZM  
  // all the operator overloaded BH}Cx[n?~  
} ; "eTALRL'o  
-lfDoNRhQ  
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。 %4M,f.[e  
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: 5 Slz ^@n  
O[U`(A:  
template < typename Right > @.k^ 8hc  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const M'R ] ''  
  { F~rl24F  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); l{^s4  
} v36Z*I6)5  
x 4LPrF1  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > V+lS\E.  
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。 Z5U\>7@&8  
G^h:#T  
template < typename T >   struct picker_maker "S'Yn-  
  { (m Yi  
typedef picker < constant_t < T >   > result; *rxYal4ad  
} ; g.62XZF@  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > qk^/ &j  
  { fsEQ4xN'  
typedef picker < T > result; E6xdPjoWy  
} ; hfbu+w):  
SfY 5Xgp  
下面总的结构就有了: G,<d;:  
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。 T3=h7a %=  
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。 [x, `)Fk  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 H2[0@|<<  
至此链式操作完美实现。 fH9"sBiO  
Ex]Ku  
xuqG)HthRS  
七. 问题3 4/*@cW  
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。 |%XcI3@*  
|[#Qk 4Ttf  
template < typename T1, typename T2 > %o\+R0K  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ~-H3]  
  { 9vDOSwU*  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); m0.g}N-w  
} 2auJp .  
lZIJ[.  
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: $A,YQH+  
WZ!zUUp}V  
template < typename T1, typename T2 > ^a /q6{  
struct result_2 Au)~"N~p?  
  { c]U+6JH  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; YE*|KL^  
} ; 3 .j/D^  
RRQv<x  
显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢? Bnwq!i!M  
这个差事就留给了holder自己。 JP( tf+  
    P =Q+VIP&  
^gyI-S(;  
template < int Order > BaP'y8dVN  
class holder; N5K2Hv<"  
template <> K3=0D!Dq  
class holder < 1 > BL>~~  
  { d+]=l+&  
public : QH7 GEj]  
template < typename T > I} Q+{/?/  
  struct result_1 \AoqOC2u  
  { )J+OyR=  
  typedef T & result; }#&[[}@th  
} ; 9qGba=}Ey  
template < typename T1, typename T2 > :,$"Gk  
  struct result_2 E^{!B]/oP  
  { sEfT#$ a^8  
  typedef T1 & result; Zi\ex\ )5  
} ; >y#qn9rV1  
template < typename T > pih 0ME}z  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const r.Z g<T  
  { e9Gu`$K  
  return (T & )r; ?+Vi !eS  
} H13\8Te{  
template < typename T1, typename T2 > ]D,_<Kk  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const < 0~1   
  { [x=(:soEqC  
  return (T1 & )r1; LN$T.r+  
} 6'uCwAQU  
} ; X$Q.A^9  
Vep 41\g^  
template <> a\,V>}e  
class holder < 2 > NZ8X@|N  
  { W)o*$c u  
public : >PQ?|Uk  
template < typename T > &KI|qtQ;  
  struct result_1 WL,2<[)Ew  
  { c 8Q2H  
  typedef T & result; ]b1>bv%  
} ; N|"kuRN#  
template < typename T1, typename T2 > +mR^I$9  
  struct result_2 G*%U0OTi  
  { H)&iFq  
  typedef T2 & result; _):@C:6  
} ; GCw4sb4~w  
template < typename T > `YZl2c<w*  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const tGXH)=K  
  { O/(vimx.#F  
  return (T & )r; c`S+>:  
} {^;7DV:  
template < typename T1, typename T2 > ?uJX  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const 2Ir*}s2{  
  { e$Yvy>I'tS  
  return (T2 & )r2; G^VOA4  
} bF,.6iKI  
} ; F9las#\J  
-U9C{q?h  
ku}`PS0UGd  
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> >。 o >yXEg  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: MwQt/Qv=  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: fiU#\%uJg  
*D[yA  
return l(i, j) = r(i, j); %`lJAW[  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) b"trg {e  
&{qKoI]  
  return ( int & )i; >RJ&b  
  return ( int & )j; rADzJ#CU \  
最后执行i = j; KC(z TY  
可见,参数被正确的选择了。 B *6 ncj  
LIz'hfS!  
Kf$(7FT'`  
L5|g \Y`  
r>*+d|c 4  
八. 中期总结 HmU6:8V *Z  
目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事: #D{Eq8dp  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 9Nv?j=*$  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 X$P(8'[9A  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor v*As:;D_  
%" l;  
Gp)J[8j  
lt2MB#  
q*a~9.i @  
}ksp(.}G  
九. 简化 ]Z85%q^`  
很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。 &U}8@;  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 W|n$H`;R  
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: Z8Vof~  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 n6Z!~W8  
  +-*/&|^等 Q^@7Yg@l  
2. 返回引用。 N@!PhP  
  =,各种复合赋值等 Ix@B*Xz:`  
3. 返回固定类型。 gsa@ci  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) vMJ(Ll7/  
4. 原样返回。 oaILh  
  operator, NNE(jJ`/  
5. 返回解引用的类型。 u.?jWvcv  
  operator*(单目) 3qH1\  
6. 返回地址。 O1DUBRli!q  
  operator&(单目) 7d|1T'  
7. 下表访问返回类型。 )z4eRs F|  
  operator[] 4UzXTsjM7  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 E:A!tu$B  
  operator<<和operator>> f:~$x  
}?+tX<j  
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。 \M0's&1(  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: 7(^F@,,@  
{&B0kjf  
template < typename Left > ?q2Yk/P  
struct value_return yA_ly <  
  { V+l7W  
template < typename T > '(N(k@>{  
  struct result_1 mDD96y  
  { YH^@8   
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; Q0x?OL]A  
} ; dIhfp7|  
xpwy%uo  
template < typename T1, typename T2 > E m+&I  
  struct result_2 &_hEM~{  
  {  +`ov1h  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; SK 5]7C2  
} ; v?Cakwu  
} ; b+hN\/*]  
w&J_c8S  
8ZCA vEy  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait ]gaeN2  
HPt\ BK  
下面我们来剥离functor中的operator() d'3"A"9R7-  
首先operator里面的代码全是下面的形式: Ss\?SEq  
&k-NDh3  
return l(t) op r(t) hH%fWB2(  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) p1 HbD`ST  
return op l(t) F8Mf,jnPs  
return op l(t1, t2) #qD[dC$[t  
return l(t) op ]\L+]+u~  
return l(t1, t2) op ];b+f@  
return l(t)[r(t)] V3d$C&<(  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] fH:S_7i  
{{gt>"D,  
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: T-/3 A%v  
单目: return f(l(t), r(t)); FCKyKn  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); k9:|CEP  
双目: return f(l(t)); 49}WJC7 )  
return f(l(t1, t2)); lB_X mI1t  
下面就是f的实现,以operator/为例 , `EOJ"|  
C-h?#/#?y  
struct meta_divide zfg+gd)Z  
  { @M'qi=s*  
template < typename T1, typename T2 > @v&s|X '  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) A:yql`&s  
  { h.l.da1#  
  return t1 / t2; y c 8 h}`  
} gjX1z{{~L  
} ; {Ja(+NQ  
b0@K ~O;g  
这个工作可以让宏来做: ,IE.8h)H  
WpnP^gmX  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ %f1IV(3Qc  
template < typename T1, typename T2 > \ Hr!$mf)h  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; -Wh 2hWg+  
以后可以直接用 G#6Z@|kVw  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) KT>Y^  
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 ?d{O' &|:  
(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。。。) #5'@at'1  
hdSP#Y'-  
DQ c\[Gq&  
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 LXhR"PWZM\  
`ah|BV  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > "zCT S  
class unary_op : public Rettype tLq]#9kL  
  { b0f6p>~q^  
    Left l; C8|#  
public : :eJJL,v  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} 3G2iRr.o  
*,*O.#<6  
template < typename T > ~kSO YvK$'  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const t*A[v  
      { UX<-jY#'V  
      return FuncType::execute(l(t)); NJ-Ji> w  
    } J2! Q09 }5  
9&`";dg  
    template < typename T1, typename T2 > >7~*j4g  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 4 m"0R\  
      { zH9*w:"4<_  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); .cw)Y#;IG  
    } hN]l $Ct  
} ; 5;^1Ab0  
{&B_b|g*fW  
iF837ng5  
同样还可以申明一个binary_op op9vz[o#4  
OJJ [Er1  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > w%\{4T~  
class binary_op : public Rettype kS9;Tjcx  
  { Fu5Y<*x  
    Left l; T]zD+/=  
Right r; Y Q.Xl_  
public : lz36;Fp  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} 8~s0%%{,M  
d,Oagx  
template < typename T > WVOj ;c  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const %iEdUV\$  
      { NqNU:_}  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); ~1twGG_;  
    } y,ub*-:  
k`|E&+og  
    template < typename T1, typename T2 > '<uM\v^k  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const o|c6=77043  
      { !J X7y%J  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); M"/Jn[  
    } jX(${j<  
} ; \)wch P_0  
vq+CW?*"  
#W3H;'~/5  
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 q1x[hv3 pP  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 j2u'5kJ G  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) 7Hgn/b[?b  
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。 rwP)TJh"  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! % -AcA  
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。。。 wQjYH!u,YZ  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 #\QW <I#/  
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) <g;,or#$  
下面是修改过的unary_op e!gNd>b {  
{f)aFGp  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > Kl%[fjI)  
class unary_op wCR! bZ w  
  { ecoI-@CAI  
Left l; T#E$sZ  
  YGLq ~A  
public : v~T)g"_|  
/Wjc\n$'  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} D6&P9e_5  
]BjY UTNm  
template < typename T > HQ" trV  
  struct result_1 }zsIp,  
  { *ls6k`ymL  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; . !Z5A9^  
} ; FA)ot)]  
Cb?  !+U  
template < typename T1, typename T2 > h9<PP2.(  
  struct result_2 X1a~l|$h  
  { CrL9|78  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; ]BbV\#  
} ; U:n~S  
CLVT5pj='  
template < typename T1, typename T2 > _|0#  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const &dmIv[LU  
  { rOt{bh6r  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); %7aJSuQN%  
} *GBV[D[G,  
r"h09suZBW  
template < typename T > Z$KyK.FUU  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const %N ~c9B  
  { )e`9U.C  
  return OpClass::execute(lt(t)); A^X\  
} 7sOAaWx  
rA B=H*|6  
} ; wbKJ:eWgt  
,&=7ir14>R  
Xn%7{%;h  
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 Ao`e{  
好啦,现在才真正完美了。 JmK )Y# A  
现在在picker里面就可以这么添加了: _BJ:GDz>  
A>upT'  
template < typename Right > XE<5(  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const <ml?DXT  
  { N~ CQh=<  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); 3))R91I  
} 1) 2-UT  
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。 lV^:2I/  
ej kUNCKQt  
/ZabY  
|g^YD;9s.  
*kK +Nvt8s  
十. bind l9eTghLi  
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。 RxJbQs$Ph  
先来分析一下一段例子 [9Rh"H;h  
H@wjZ;R  
yy8BkG(  
int foo( int x, int y) { return x - y;} R"O%##Ws  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 ]f &]E ~i  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 K3 BWj33  
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。 ~< UYJc  
我们来写个简单的。 tg#jjXV\0p  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: 1z&"V}y  
对于函数对象类的版本: YQ?hAAJ  
2(3Q#3V  
template < typename Func > \ { QH^  
struct functor_trait f~P YK  
  { Khi6z&B  
typedef typename Func::result_type result_type; P}gtJ;  
} ; vjm? X  
对于无参数函数的版本: ,JK0N_=  
R+uZi~  
template < typename Ret > 3T]cDVQ_  
struct functor_trait < Ret ( * )() > We}9'X}  
  { T>| hID  
typedef Ret result_type; PP'5ANK  
} ; {%>~ ]9E  
对于单参数函数的版本: gE@Pb  
dS 4/spNq  
template < typename Ret, typename V1 > D60quEe3%  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > Eb9h9sjv  
  { zFO0l).  
typedef Ret result_type; MDIPoS3BRa  
} ; @Nh}^D >j  
对于双参数函数的版本: CUpRtE8@[_  
Y iuV\al  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > b~>@x{  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > 1=IOio4U  
  { Hi K+}?I  
typedef Ret result_type; 2oahQ: }B  
} ; wn_ >Vi1  
等等。。。 fuA] y4A  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy 9x4z m  
ivl %%nY'  
template < typename Func > $04lL/;  
struct func_return A#I&&qZ  
  { w ]T_%mdk  
template < typename T > _)Txg2?=  
  struct result_1 <$A/ ('  
  { {N{eOa<HA  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; (oy@j{G)c6  
} ; ojBdUG\  
i.On{nB"k  
template < typename T1, typename T2 > RXAE jzf   
  struct result_2 Z*q&^/N  
  { @]~.-(IMh  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; ;rL1[qwk  
} ; ceks~[rP  
} ; o!+'< IQ'  
!f AvxR  
I(BJ1 8F$  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 Z D"*fr  
ke W7pN?  
template < typename Func, typename aPicker > r>bgCQ#-n  
class binder_1 O!dS;p-F  
  {  }+/Vk  
Func fn; xh#_K@8  
aPicker pk; LHZsmUM(dg  
public : /O.q4p  
R{A$|Ipaq  
template < typename T > JleClB(2n/  
  struct result_1 _IU5HT}2  
  { O zC%6;6h  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; 4NaT@68p  
} ; oaq,4FT  
^2rj);{V  
template < typename T1, typename T2 > }I}GA:~$%  
  struct result_2 [N4N7yF  
  { & }j;SK5  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; *< fJgc"3  
} ; p(GI02|n  
'M?ptu?f  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} hUvA;E(qD  
; Gv-$0{P3  
template < typename T > 'Tqusr>lPY  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const NqKeQezX  
  { 8|i<4>  
  return fn(pk(t)); c%b|+4 }x  
} GcO:!b*YMp  
template < typename T1, typename T2 > :f7!?^;y>  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const .7Qqs=Au  
  { pQ7elv]  
  return fn(pk(t1, t2)); _hJ+8B^`  
} OC,yLQ  
} ; 94 6r#`q  
e"sv_$*  
#;8VBbc\^  
一目了然不是么? >HwVP.~HN  
最后实现bind oo]P}ra  
GYf{~J  
DU*qhW`X  
template < typename Func, typename aPicker > PK&&Vu2M  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) yF|yZ{  
  { 2'W# x  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); q%A>q ;l:  
} $1s>efP-  
Rd;t}E$  
2个以上参数的bind可以同理实现。 PW"?* ~&  
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。 =$^}"}$  
M54czo=l  
十一. phoenix ZK2&l8  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: Fpn'0&~-fi  
^P [#YO  
for_each(v.begin(), v.end(), A`(Cuw-o  
( 6yYd~|T.Fl  
do_ n?q+:P  
[ s` , g4ce`  
  cout << _1 <<   " , " o^d|/;  
] rWO#h{  
.while_( -- _1), zU0JwZi  
cout << var( " \n " ) 86qQ"=v  
) dn42'(p@G  
); $'!n4}$}  
;&?ITV  
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: (<OmYnm  
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 T51oNO%^  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 I-J%yutB  
那么我们就照着这个思路来实现吧: EX W?)_pg  
Ty!V)i  
J- l[dC  
template < typename Cond, typename Actor > 2.{<C.BK{  
class do_while =7:}/&  
  { hlc g[Qdo*  
Cond cd; %Y|AXx R  
Actor act; ~% ]V,-4  
public : BjjuZN&  
template < typename T > SZ4@GK  
  struct result_1 ,@N.v?p>  
  { ojj T  
  typedef int result_type; dKchQsgCg  
} ; T# tFzbr  
/d }5R@Oy  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} 0&&P+adk  
drwxrZt   
template < typename T > [%Dh0hOg  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const Bz:Hp{7&  
  { :G^4/A_  
  do b-c6.aKf|  
    { P6v@ Sn  
  act(t); = K`]cEL  
  } l`j@QP  
  while (cd(t)); >E,/|K*  
  return   0 ; n|QA\,=  
} QqeF   
} ; @k:@mzB7R  
&Dp&  
kAx J#RG  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). OWYY2&.h  
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。 dj6Lf  
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。 fl_a@QdB#  
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。 'P&r^V\~(/  
下面就是产生这个functor的类: mII8jyg*c  
( Y mIui>  
:2{ [f+  
template < typename Actor > V*6&GM&  
class do_while_actor 98{n6$\  
  { GapH^trm  
Actor act; t3Iij0b~  
public : e5ww~%,  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} RD:LNl<0sh  
= j l( Q  
template < typename Cond > '@QK<!%,  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; ]<fZW"W< q  
} ; }4Gn$'e  
R3BK\kf&  
1_n5:  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 Z3Xgi~c  
最后,是那个do_ N71^I"@HH  
ZU9RvtbKB  
8Tc:TaL  
class do_while_invoker f+c{<fX  
  { L#_QrR6Sny  
public : <%`z:G3  
template < typename Actor > w;Pe_m7\EO  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const `-rtU  
  { H[r64~Sth  
  return do_while_actor < Actor > (act); $T2zs$  
} I =K<%.  
} do_; MY&?*pV)  
z7*mT}Q  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? \]L h a  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 ,#.^2O9-^  
最后来说说怎么处理break和continue 3ZYrNul"  
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。 rV I-Yb  
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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