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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda <0I=XsE1iX  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 QYTwGThWR  
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, E.~~.2   
uu582%tiG  
B 9AE*  
Sf0[^"7  
  class filler :7Q, `W9  
  { |qsY0zx  
public : o] 7U;W  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} R!LKGiN  
} ; ss>?fyA  
uP[:P?,t  
XD\Z$\UJE  
这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决: ? /Z hu  
@3b|jJyf  
>qI|g={M  
I3V>VLv  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); %S<( z5  
DY%#E9   
c F (]`49(  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 JP<Z3 A2q  
~0>{PD$@  
<=,KP)   
>h m<$3  
二. 战前分析 wc'K=;c  
首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。 lCyp&b#(L  
开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码 XL7jUi_4:L  
"i_}\p.,X  
s~6irf/  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); 5K*-)F ]  
  /* --------------------------------------------- */ wfrWpz=FO  
vector < int *> vp( 10 ); +iPS=?S  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); =`]yq;(C7j  
/* --------------------------------------------- */ ai ,Mez  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); +>5 "fs$Y  
/* --------------------------------------------- */ [Pt5c6L:  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); 'HV}Tr  
  /* --------------------------------------------- */ []M+(8Z_P  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); n[/|M  
/* --------------------------------------------- */ s"|N-A=cS  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); 9bT,=b;  
U)p P^:|  
?Y~>H 2  
"zO+!h'o  
看了之后,我们可以思考一些问题: i4"xvL K4  
1._1, _2是什么? Bv |Z)G%RR  
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。 |JL47FR  
2._1 = 1是在做什么? ]eq3cwR[|  
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。 \0pJ+@\T9  
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。 WiL~b =fT  
P + nT%  
mYk5f_}  
三. 动工 4>^ %_Xj[  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: 2g^Kf,m  
E}qeh"sJt  
hGF(E*  
viBf" .  
template < typename T > 2Xgw7` !L  
class assignment D] 2+<;>`>  
  { 0nz k?iP  
T value; 8L 9;VY^Y  
public : .{-8gAh  
assignment( const T & v) : value(v) {} UgJ^NF2w  
template < typename T2 > 9=I(AYG{m  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } <96ih$5D1  
} ; l(zkMR$b8  
hk&p+NV!  
nx,67u/Pb  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。  N _r*Ig  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment ap9eQsC  
,Ql3RO,  
N[ArwV2O  
v.v3HB8p  
  class holder 7w{`f)~  
  { wy_TFV  
public : U'.>wjO  
template < typename T > fp4d?3G  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const Q ;5'I3w  
  { k< W]VS3N  
  return assignment < T > (t); ld[]f*RuW  
} gpr];lgS  
} ; Dl/UZ@8pl  
ce=6EYl  
miHW1h[=  
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: VkhK2  
Z/uRz]Hi  
  static holder _1; S,S_BB<Y[b  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 7!JoP ?!  
h2aJa@;S  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); jO:<"l^+u  
而不用手动写一个函数对象。 }+#ag:M  
qm]ljut  
#>ci!4Gz=Z  
7qXgHrr0|U  
四. 问题分析 &"C1XM  
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。 #8|;Q`Or:  
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。 rT}d<c Sf  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 ~`_nw5y  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 J(/ eR,ak  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 oRWsi/Zf  
:@b>,{*4zS  
五. 问题1:一致性 a9jY^E'|n  
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?| p7H*Ff`  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 >Q5E0 !]  
'Dk(jpYB  
struct holder !b _<_Y{l  
  { s[s6E`Q  
  // zLXtj-  
  template < typename T > 7P|(j<JX6'  
T &   operator ()( const T & r) const S8,+6+_7  
  { `O}. .N]g  
  return (T & )r; <6L$ :vT_  
} N{p2@_fnB  
} ; <O\z`aA'q  
FT (EH  
这样的话assignment也必须相应改动: [V jd )%  
y'yaCf  
template < typename Left, typename Right > 4?yc/F=kI  
class assignment ;-]f4O8  
  { ^2^ptQj  
Left l; q9WSQ$:z8  
Right r; 5K6_#g4"  
public : MB"?^~Sm  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} Va*Uwy?x/)  
template < typename T2 > ,$;CII v  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } .=@M>TZM  
} ; dqKTF_+VhA  
+Qc^A  
同时,holder的operator=也需要改动: p Y>yJ)  
3?5 ~KxOE(  
template < typename T > (J^ Tss  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const o!\O)  
  { ]B,S<*h  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); b0t];Gc%b  
} H8-,gV  
%] #; ~I%  
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。 Yaa M-o  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 ;_Rx|~!!  
1@nR.v"$  
return l(rhs) = r; p6HZ2Q:a  
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。 VJR'B={h  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: zw5~|<  
ap6Vmp  
template < typename Tp > fnmZJJ,Q  
class constant_t LiB0]+wzj  
  { m1[QD26  
  const Tp t; *V"cu  
public : s~]nsqLt9p  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} '}rDmt~  
template < typename T > $Jr`4s  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const nO|S+S_9  
  { zA"D0fr  
  return t; QOF;j#H^  
} M3t_!HP}!  
} ; f`IgfJN  
"rKIXy  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 $&e(V6A@  
下面就可以修改holder的operator=了 xY~ DMcO?  
uRL3v01?H0  
template < typename T > AV2q*  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const _ma4  
  { Y?5yzD:  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); VUnEI oKM  
} e:,.-Kvzp`  
x1}q!)e  
同时也要修改assignment的operator() q;>BltU  
d#b{4zF"  
template < typename T2 >  q?^0 o\  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } q!H 3JL  
现在代码看起来就很一致了。 #/tdZ0  
fF d9D=EW.  
六. 问题2:链式操作 OUdeQO?  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 Ch.T} %  
其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。 "=".ne  
事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。 E%;'3Qykva  
比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。 &iGl)dDr  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct H]!y |p  
9nG] .@ H  
template < typename T > vfbe=)}[  
struct result_1 K4F!?#  
  { ~lF lv+,%  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; & 9]KkY=  
} ; I?Zs|A  
^6 LFho4  
那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为: n5JB'F)  
-E500F*b  
template < typename T > ,m"ztu-  
struct   ref xBZ9|2Y s  
  { A5`7o9  
typedef T & reference; <eh(~  
} ; xXx`a\i  
template < typename T > jo|q,t  
struct   ref < T &> dH/t|.%  
  { 1`}fbX;"m)  
typedef T & reference; ^ 2AF:(E  
} ; D}061~zb$  
eFnsf}(Iy  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: n% ` r  
(O-)uC  
template < typename T > ~c="<xBE  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const z^Jl4V  
  { b$ x"&&   
  return l(t) = r(t); ~`})x(!  
} X<m%EXvV  
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。 xk*3,J6BK  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 !Q(xOc9>Ug  
} g*-Ty  
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 ?V{k\1A  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: 9V],X=y~  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 J@GfO\ o  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 )]%9Tgn  
最后的布局是:  `JE>GZ Y  
                Add Me}TW!GC  
              /   \ eTF8B<?  
            Divide   5 NDOZ!`LqH  
            /   \ Uo @NK  
          _1     3 E?XCL8NC  
似乎一切都解决了?不。 v2n0[b0  
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/[zf I2  
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。 y\_S11{v  
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: N#u8{\|8]  
l'W+^  
template < typename Right > lz)"zV  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const g&Z7h4!\  
Right & rt) const zkp Apj].  
  { V{h@nhq  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); ;/V@N |$n  
} ~^^ey17   
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 [\b_+s)eN  
XXX指的是原来的functor的类型,picker_maker<T>是一个类型变换的trait,如果T是一个常量,那么他会返回constant_t<T>,否则返回T本身。 /SXz_ e  
因此如果该函数声明在assignment的内部,那么就实现了连等,如果声明在的dereference(解引用)的内部,就允许(*A = B)的行为发生。 qp W#!Vbx  
最后,如何把这些函数塞到各个functor的声明里边呢?当然可以用宏,但是。。。大家都知道这样不好。 2Z O'X9  
除了宏之外还可以用的方式就是继承。我们可以写一个类叫做picker,该类实现了所有的如上的产生函数。然后让所有的functor继承自它。 j>o +}p?3I  
且慢,也许立刻就有人跳出来说:这样的话那个XXX怎么写呢?这样不是会导致循环依赖么?这样不是会有downcast么? bJ|?5  
正解,让picker做基类确实不是一个好主意。反过来,让picker继承functor却是一个不错的方法。下面是picker的声明: =GQ^uVf1  
y^AA#kk  
template < class Action > N4To#Q1w  
class picker : public Action ys/mv'#>  
  { B\ _u${C  
public : ~& 5&s  
picker( const Action & act) : Action(act) {} Su"_1~/2S  
  // all the operator overloaded x}.d`=  
} ; CJ?gjV6  
m"G N^V7  
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。 "k-ov9yK  
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: \B2d(=~4  
O^}v/}d  
template < typename Right > }o^A^  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const LO]6Xd"  
  { z/KZ[qH\  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); j#e.rNG  
} #eC;3Kq#-  
;:c%l.Y2  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > B Z?W>'B%$  
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。 aEDN]O95?  
zcB 2[eaV  
template < typename T >   struct picker_maker b.4Xn0-M  
  { \5P.C  
typedef picker < constant_t < T >   > result; qu ~|d}0  
} ; Fd[h9 G  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > %?f:"  
  { $a^isd4  
typedef picker < T > result; qd+[ShrhqZ  
} ; }IN_5o((  
{TncqA  
下面总的结构就有了: c,q"}nE8w  
functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。 0sd-s~;  
picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。 +V9B  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 ^ 6.lb\  
至此链式操作完美实现。 dPx<Dz;  
?Y{^un  
8},<e>q  
七. 问题3 T;4` wB8@  
如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。 kz0=GKic  
2Nn1-wdhb  
template < typename T1, typename T2 > HB7(  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const qijcS2E6S  
  { bW9"0=j[{  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); lB!vF ~A&  
} 6B''9V:s  
PDIclIMS'F  
很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2: 5ttMua <G?  
9U)t@b  
template < typename T1, typename T2 > ahtYSz_FM  
struct result_2 V-_/(xt*  
  { Hl3)R*&'J  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; 3u*hT T  
} ; wm=RD98  
=x^l[>sz  
显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢? xb>n&ym?  
这个差事就留给了holder自己。 NaA+/:  
    i~)N QmH<  
Px?Ao0)Z,  
template < int Order > 'qV3O+@MF  
class holder; HmExfW  
template <> A/"}Y1#qX\  
class holder < 1 > -~][0PVL9  
  { NQC3!=pQ}Y  
public : j`R<90~/  
template < typename T > C.>  
  struct result_1 i<m$#6 <Z  
  { +~d1 ;0l|  
  typedef T & result; |qlS6Aln  
} ; sz/*w7  
template < typename T1, typename T2 > L}W1*L$;<  
  struct result_2 ku9@&W+  
  { nlzW.OLM  
  typedef T1 & result; j/9WOIfa  
} ; \2Og>{"U  
template < typename T > t<sNc8x  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const 3@)obb  
  { e40udLH~x  
  return (T & )r; JoCA{Fa}  
} ,;.B4  
template < typename T1, typename T2 > EqnpMHF  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const {pDTy7!Hs  
  { UP;Q=t  
  return (T1 & )r1; A XBkJ'jd  
} hOPe^e"  
} ; d(fPECv(  
gF[6c`-s  
template <> M!gBmQZ1  
class holder < 2 > mz\NFC<  
  { u#+RUtM  
public : gg-};0P-  
template < typename T > ?MC(}dF0  
  struct result_1 Xsd $*F@<  
  { \+k, :8s/  
  typedef T & result; ^/>Wr'w   
} ; 4\N_ G @  
template < typename T1, typename T2 > J/'M N  
  struct result_2 wE$s'e  
  { U:]MgZWn  
  typedef T2 & result; AkrTfi4hC  
} ; ZXsYn  
template < typename T > QsF4Dl   
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const dhHEE|vrz  
  { s`hav  
  return (T & )r; J&eAL3"GF  
} bD35JG^&i  
template < typename T1, typename T2 > RF_[?O)Q  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const W+gpr|R2  
  { 4xm&pQo{V6  
  return (T2 & )r2; '>3`rsu  
} =}JBA>q(  
} ; <jeh`g  
X Orcygb2  
akT|Y4KxD  
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> >。 Lt1U+o[ot  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: =<{h^-j;a  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: #{!O,`qD  
-(*nSD9  
return l(i, j) = r(i, j); vwKw?Z0%J  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) [O2h- `  
+YTx   
  return ( int & )i; &Y1`?1;nw  
  return ( int & )j; uBmxh%]C~  
最后执行i = j; }A|))Ao|  
可见,参数被正确的选择了。 Wo{K}  
0G5'Y;8  
x>%joKY[  
E0QPE5_  
@(-yrU  
八. 中期总结 91u p^   
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: _J,xT  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 =7 VCtd/  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 s~^*+kq  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor 2"@Ft()]  
K;x~&G0=  
cw;co@!$  
GR%{T'ZD`  
mDfwn7f  
#vQ?  
九. 简化 P@gt di(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。 Ep mJWbU  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 cC%j!8!  
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: @l~7 x  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 "tL2F*F"6X  
  +-*/&|^等 7 _g+^e-"  
2. 返回引用。 x;j{} %  
  =,各种复合赋值等 cZ|lCy^  
3. 返回固定类型。 [Ct=F|  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) , /&Z3e  
4. 原样返回。 @`wn<%o$  
  operator, OV[`|<C '  
5. 返回解引用的类型。 > \3ah4"o  
  operator*(单目) &~#iIk~%  
6. 返回地址。 DLi?'K3t  
  operator&(单目) XJSa]P^B1  
7. 下表访问返回类型。 EMlIxpCn:  
  operator[] "jR]MZ  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 HzvlF0f  
  operator<<和operator>> d&jjWlHgEN  
` W4dx&  
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。 rjUBLY1(  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: V^n0GJNo  
JrDHRIkgm  
template < typename Left > B3mS]  
struct value_return Uk,g> LG  
  { LkBZlh_  
template < typename T > #~k[6YR 0  
  struct result_1 \iru7'S  
  { /^:2<y8Ha  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; Q[PK`*2)  
} ; \dcdw* v@  
kUa)smh  
template < typename T1, typename T2 > 7Fz xe$A  
  struct result_2 }>}1oUCi  
  { CISO<z0  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; *N F$1  
} ; 3qi_]*dD  
} ; 0xCz'mJ  
q8xd*--#  
hj!+HHYSk  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait b5pMq$UVL  
~Ky4+\6o>  
下面我们来剥离functor中的operator() !][F  
首先operator里面的代码全是下面的形式: )(m0cP{7  
5mgHlsDzu  
return l(t) op r(t) ?NG=8.p  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) +=eR%|!@  
return op l(t) 51by  
return op l(t1, t2) ~W03{9(Vp8  
return l(t) op l-.(Ez*  
return l(t1, t2) op pu4,0bw  
return l(t)[r(t)] xWE8W m  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] aV6#t*\J  
 c%f_.MiU  
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: &yIGr` ;  
单目: return f(l(t), r(t)); s-rfS7;  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); =X1?_~}  
双目: return f(l(t)); jL>:>r  
return f(l(t1, t2)); 8W+5)m.tp  
下面就是f的实现,以operator/为例 K |*5Kwi  
3yV'XxC  
struct meta_divide j~`\XX{>  
  { {]kaJ{U>  
template < typename T1, typename T2 > U)D[]BVg  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) cCi I{  
  { >w|*ei:@S  
  return t1 / t2; @r;wobt  
} 0$HmY2 Men  
} ; .DguR2KT  
27D!'S  
这个工作可以让宏来做: _A+w#kiv>  
4=[7Em?oLb  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ x/mp=  
template < typename T1, typename T2 > \ {0v*xL_O^  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; bwiD$  
以后可以直接用 E(^0B(JF  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) v]"L]/"  
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 KE}H&1PjU  
(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。。。) edvFQ#,d  
86qI   
L":bI&V?:  
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 < <Y}~N  
+K~NV?c  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > ^,8R,S\} $  
class unary_op : public Rettype Bh]!WMAw.  
  { 'Ot,H_pE  
    Left l; a|_p,_  
public : 9YN?  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} e8P-k3a"5:  
.Zmp ,  
template < typename T > w?y 6nTg<  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const xJwG=$o  
      { K'5'}Lb5k  
      return FuncType::execute(l(t)); G64Fx*`  
    } Ykqyk')wm  
bzZ>lyH  
    template < typename T1, typename T2 > b-^p1{A0zW  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const kkCZNQ~I  
      { 3Q By\1h.  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); HU;#XU1  
    } !mJo'K  
} ; {+.r5py  
,h]o>  
1zxq^BI  
同样还可以申明一个binary_op HMGB>  
,IHb+K  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > zaimGMJ ,  
class binary_op : public Rettype 8wZf ]_  
  { PWr(*ZP>hI  
    Left l; =8{WZCW5  
Right r; +A8j@d#:  
public : [bz T& o  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} jXg  
BJ}D%nm}  
template < typename T > P9Q~r<7n  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const !CTxVLl"F  
      { J([s5:.[  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); B%s7bS  
    } U7 @AC}.+  
vGy8Qu>  
    template < typename T1, typename T2 > i[jJafAcN  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const XXZaKgsq  
      { U(>4s]O6  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); 6IcNZ!j98  
    } fwR_OB: $  
} ; 7- d.ZG  
wK_]/Q-L  
Z8O n%Mx{"  
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 c}Z6V1]QP  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 r,1e 'd:  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) }T2xXbU  
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。 D;}xr_  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! pKUP2m`MW  
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。。。 bUwn}_7b  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 hZXXBp  
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) =wWpP-J&  
下面是修改过的unary_op {Ro2ouQ!V  
1T&Rc4$Sn7  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > jKIxdY:U  
class unary_op {Azn&|%.t  
  { 9pn>-1NJ  
Left l; BaI $S>/Q  
  WsU)Y&  
public : 4R^mI  
:ue:QSt(u  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} *|.0Myjo  
`4?~nbz  
template < typename T > HSUI${<  
  struct result_1 $@-P5WcRs  
  { zET^T5>:  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; B(g_Gm<  
} ; Q#I"_G&{  
C*=Xk/0  
template < typename T1, typename T2 > _9 .(a  
  struct result_2 r|Z3$J{^"  
  { `:8J46or  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; pIV-kI:w  
} ; |y;}zQB-dH  
)> ,wj  
template < typename T1, typename T2 > d_UN0YT<  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const {Bs~lC$  
  { ia&AW  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); (_kp{0r#  
} g,t jm(  
}U~6^2 .,  
template < typename T > } "vW4   
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const r`y ezbG  
  { u-D dq~;|  
  return OpClass::execute(lt(t)); hd\gH^wk  
} *K!|@h{60  
/n~\\9#3  
} ; -C-?`R  
;h6v@)#GX  
{^mNJ  
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 z?/1Kj}xG  
好啦,现在才真正完美了。 o./.Q9e7  
现在在picker里面就可以这么添加了: +y7;81ND  
6*4's5>?D  
template < typename Right > 0]KraLu"N  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const Amr[wx  
  { ^'CPM6J  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); Xp\/YJOibd  
} OMhef,,H  
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。 h^,8rd  
1wzqGmjmt  
E#J';tUQ  
Wt)Drv{@ {  
;AR{@Fu.  
十. bind _\Q^x)w6  
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。 t"hYcnC  
先来分析一下一段例子 }I|u'#n_  
3 &u_A?;  
_{t9 x\=  
int foo( int x, int y) { return x - y;} ]-oJ[5cQ0v  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 mK+IEZV<3  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 =9oP owq  
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。 I}e 3zf>  
我们来写个简单的。 i|w8.}0  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: Wcb7 ;~K  
对于函数对象类的版本: yKYUsp  
Qy<[7  
template < typename Func > gmIqT f  
struct functor_trait /27JevE  
  { 2LrJ>Mi  
typedef typename Func::result_type result_type; ~$' \L  
} ; Fc~'TBf,,`  
对于无参数函数的版本: `U+l?S^$  
[A}rbD K  
template < typename Ret > Q-ni|  
struct functor_trait < Ret ( * )() > A(?\>X 9g  
  { 1(|D'y#  
typedef Ret result_type; IG(?xf\C  
} ; X37L\e[c  
对于单参数函数的版本: ,yd MU\so(  
]| N3eu  
template < typename Ret, typename V1 > ^~{$wVGa  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > Gl1jxxd  
  { ,Jcm+ Wb  
typedef Ret result_type; ^w]/  
} ; lb'GXd %  
对于双参数函数的版本: vN 2u34  
d(g^M1 m  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > [ W2fd\4  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > *f,DhT/P  
  { J]m{ b09F  
typedef Ret result_type; z0|&W&&D  
} ;  O+%WR  
等等。。。 W@y J AQ  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy c/B'jPt  
SyAvKd`g  
template < typename Func > /C/id)h>  
struct func_return )p!7 #v/@f  
  { r]OK$Ql  
template < typename T > h~C.VJWl  
  struct result_1 8$(Dz]v|[&  
  { !61Pl/uQ  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; }FzqW*4~  
} ; WL`9~S  
\*,=S52  
template < typename T1, typename T2 > }g$(+1g  
  struct result_2 G^q3Z#P  
  { gM [w1^lj  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; m*$|GW9  
} ; ]f]<4HD=i  
} ; mxb06u _  
n}s~+USZX  
3Tn)Z1o  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 5 H#W[^s"  
\rVQQ|l   
template < typename Func, typename aPicker > 7' S@3   
class binder_1 =)hVn  
  { >~K qg~  
Func fn; rP!#RzL  
aPicker pk; ]7;\E\o  
public : 8k(P,o  
upeU52@\  
template < typename T > C7H/N<VAq  
  struct result_1 DJP2IP  
  { k</%YKk  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; s?ko?qN(  
} ; $T :un.TM  
g;ZxvR)ZJk  
template < typename T1, typename T2 > ICAH G7,  
  struct result_2 ID.n1i3  
  { .S(,o.  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; ~+Z{Q25R  
} ; 1heS*Fwn'  
lg047K   
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} lV.F,3  
ho>k$s?  
template < typename T > SZJ$w-<z  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const z<.?x%4O  
  { Mwgu93?  
  return fn(pk(t)); lo'W1p  
} q5>v'ZSo  
template < typename T1, typename T2 > F@R1:M9*  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 3s"0SLS4  
  { Q[+ac*F=Y  
  return fn(pk(t1, t2)); 31EyDU,W  
} RZ1 /#;  
} ; Fu^ ^i&  
&K/FyY5  
\^#~@9  
一目了然不是么?  :ujCr.  
最后实现bind mrV!teP  
<(vCiH9~P  
Q:ezifQ  
template < typename Func, typename aPicker > 6%Be36<  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) V 21njRS  
  { ?YeWH WM  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); IF]lHB  
} Cuc$3l(%  
Agrp(i"\@  
2个以上参数的bind可以同理实现。 OLI$1d_  
另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。 eHDef  
^Q&u0;OJ  
十一. phoenix [b:e:P 2  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: e)E$}4  
w,Ee>cV]a  
for_each(v.begin(), v.end(), v:+ ~9w+  
( !45.puL0  
do_ ^( Rvk  
[ ]0L&v7[  
  cout << _1 <<   " , " xV%6k{_:G  
] b,KcBQ.  
.while_( -- _1), * !^<m0  
cout << var( " \n " ) X*,Kb(3   
) =!m}xdTP  
); c^`]`xiX  
s|y:UgD  
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: ki>~H!zB  
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 #2iD'>bQ  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 wp7!>% s{  
那么我们就照着这个思路来实现吧: }-~T<egF  
C ;(t/zh  
42L @w  
template < typename Cond, typename Actor > eSW{Cb  
class do_while $`Ix:gi  
  { fL]Pztsk+  
Cond cd; l|5fE1K9U  
Actor act; ;\MW$/[JCy  
public : Hi]cxD*`  
template < typename T > mw5?[@G-  
  struct result_1 WL{(Ob  
  { h_d<!  
  typedef int result_type; hQNe;R5  
} ; ;l}- Z@! /  
1n\ t+F  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} _e9:me5d"$  
?JxbSK#  
template < typename T > "`[!Lz  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const tTU=+*Io  
  { P9T5L<5  
  do .Yw'oYnS  
    { F]O$(7*  
  act(t); Su 5>$  
  } Pl-5ncb\  
  while (cd(t)); \n9zw'  
  return   0 ; -R>}u'EG>  
}  X\}Y  
} ; Bvt@X   
;60.l!   
R/`q/0T.  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). }K hjlPhx  
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。 -uh(?])H  
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。 OIl#DV.  
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。 ;+1RU v  
下面就是产生这个functor的类: XhsTT2B   
~ 8aJ S,u  
X0*QV- RN  
template < typename Actor > nL:SG{7  
class do_while_actor X,8<oX1r  
  { TPhTaKCio  
Actor act; _ pO`  
public : H'F6$ypoS  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} >%E([:$A  
m0{!hF[^  
template < typename Cond > ) _ I,KEe  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; #.[AK_S5&  
} ; 8.bKb<y  
m?HZ;  
P,=+W(s9}  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 q.2(OP>(  
最后,是那个do_ Ap{}^  
G|8%qd  
i@NqC;~;  
class do_while_invoker 4 g. bR  
  { 1009ES7*  
public : a(]`F(L  
template < typename Actor > L !4t[hhe=  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const Q!,<@b)  
  { $;G{Pyp  
  return do_while_actor < Actor > (act); /=uMk]h  
} r}yG0c,  
} do_; %r)avI  
F_uY{bg  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? Il.Ed-&62  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 /m _kn  
最后来说说怎么处理break和continue V#ev-\k}@  
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。 7m#[!%D  
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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