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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda ^WWr8-  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 W)Y-^i5  
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, 76[ qFz  
o}waJN`yI  
2@_3V_  
5![ILa_  
  class filler nY;Sk#9  
  { 5<GeAW8ns]  
public : O '#FVZ.g  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} ,%/F,O+#  
} ; e 0$m<5  
B;Z _'.i,d  
1HSt}  
这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决: xK[ [b  
:1t&>x=T  
3k_\ xQ  
 RF<f  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); oVUsI,8  
qe1>UfY  
NV{= tAR  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 xZq, kP^  
Z< C39s  
jl;N Fk%  
l8Yr]oNkz  
二. 战前分析 FLsJ<C~/~  
首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。 "9c!p  
开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码 ]EN&EA"<  
5' t9/8i  
k<fR)o  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); t,w/L*r+w  
  /* --------------------------------------------- */ v8uUv%Hkd  
vector < int *> vp( 10 ); OPq6)(Q  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); F-~Xbz%  
/* --------------------------------------------- */ &% (1?\~u  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); WzdlrkD  
/* --------------------------------------------- */ Eos;7$u[  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); iH>JR[A  
  /* --------------------------------------------- */ 8PeVHpZ  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); [=-,i#4  
/* --------------------------------------------- */ (ux9"r^g;x  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); ga1b%5]v.  
ZS3T1 <z  
o+^e+ptc  
d`?EEO  
看了之后,我们可以思考一些问题: $WE _aNfja  
1._1, _2是什么? %0815 5M  
显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。 <T'fJcR  
2._1 = 1是在做什么? b5|l8<\  
既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。 [m x}n+~  
Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。 ][OkydE  
+K=RMqM-8  
jt @2S  
三. 动工 BlqfST#6  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: ^^xzaF  
oe9S$C;$'  
=AHV{V~  
)i-`AJK-'v  
template < typename T > YSZ[~?+  
class assignment )5<dmK@  
  { V z5<Gr  
T value; DAN"&&  
public : nu|?F\o!  
assignment( const T & v) : value(v) {} >NpW$P{'  
template < typename T2 > HW6Cz>WxOW  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } 8,CL>*A  
} ; }ZwnG=7T?  
&t@ $]m(  
LM.#~7jC  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 5(\[Gke  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment lm'.G99{  
]?jmRk^ .  
Gv(n2r  
<(qdxdUp  
  class holder (ke<^sv7!  
  { b]8\% =d  
public : p7*7V.>X  
template < typename T > =Y3d~~  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const w6B`_Z'f  
  { iVqF]2 >  
  return assignment < T > (t); a}Jy o!.  
} KA`)dMWL  
} ; % e70*;  
$i `@0+:  
LR17ilaa'  
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: +hWeN&A  
[9p@uRE  
  static holder _1; mL, {ZL ^  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 .e:+Ek+  
NXE1v~9V  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); 8,m:  
而不用手动写一个函数对象。 .B$3y#TOb  
Ujly\ix`  
=4x-x nA  
LGCeYXic  
四. 问题分析 =0U"07%}  
虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。 j!"NEh78H  
1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。 jm |zn  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 Rn whkb&&  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 N4 _V  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 ~-(X\:z}  
YGq-AB  
五. 问题1:一致性 ;u%4K$   
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?| 3'`X_C|d53  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 -g vS 3`lX  
eR8>5:V_  
struct holder 'ka"0~:NS{  
  { stCFLYox  
  // Q[Tbdc%1EG  
  template < typename T > Nk>6:Ho{G  
T &   operator ()( const T & r) const 5g4c1K  
  { jmnrpXaAx  
  return (T & )r; jRdW=/q+(  
} N<lf,zGw  
} ; "\1V^2kMr  
>LB x\/  
这样的话assignment也必须相应改动: h6Hop mWVx  
@] {:juD~  
template < typename Left, typename Right > tbi(e49S  
class assignment _ID =]NJ_  
  { /^Lo@672  
Left l; E!>l@ ki  
Right r; 6HR*)*>z_  
public : 4b$m\hoN  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} M$LzV}k  
template < typename T2 > QjUojHz%Z  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } ngaQa-8w  
} ; ),I7+rY  
7)3cq}]O  
同时,holder的operator=也需要改动: k Nw3Qr  
}4I;<%L3`  
template < typename T > 7otqGE\2  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const ,%]s:vk[u  
  { 0EP8MRSR  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); c\eT`.ENk  
} u]Y NF[]  
+&TcTu#.`  
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。 CW#$%  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 X 7"hTD  
|a[ :L  
return l(rhs) = r; %^8>=  
在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。 6I\mhw!pQ  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: \U'TL_Ql  
5'O.l$)y  
template < typename Tp > 7llEB*dSA  
class constant_t ,k3aeM~`%w  
  { CU(W0D  
  const Tp t; ?{6[6T  
public :  SjO Iln  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} z15QFVm  
template < typename T > O0<GFL$)&  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const ZZl4|  
  { q\5C-f  
  return t; `<l|XPv  
} ,TxZ:f`"  
} ; t]%! vXo  
kOuQR$9s  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 GB_ m&t  
下面就可以修改holder的operator=了 a'|Dm7'4t  
s97L/iH  
template < typename T > _`Sz}Yk  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const ed)!Snz   
  { N[,/VCW  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); pV))g e\  
} ) N"gW*  
:`P;(h  
同时也要修改assignment的operator() ?`O Dt]s  
YPq`su7m9  
template < typename T2 > EMejvPnZO  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } $$G^#t1=XZ  
现在代码看起来就很一致了。 8m"5J-uIi  
P%Ux-0&  
六. 问题2:链式操作 *8CE0;p'k  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 Q,`Y  
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。 6.'+y1yS)  
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。 RsDI7v  
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。 #8d$%F))  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct p{Gg,.f!HM  
s2ys>2k  
template < typename T > i(c'94M  
struct result_1 oYN# T=Xi  
  { 62LQUl]<  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; *ha9Vq@X  
} ; >KXT2+w  
v)2@;Q  
那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为: bqg\V8h  
{#y HL  
template < typename T > M O/-?@w  
struct   ref E|.D  
  { | Y1<P^  
typedef T & reference; ;3_Q7;y  
} ; <!|2Ru  
template < typename T > G:rM_q9\u  
struct   ref < T &> 6l$o^R^D  
  { '17u Wq  
typedef T & reference; rbP3&L  
} ; :r/rByd'  
*lG$B@;rc|  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: y!^RL,HIL  
/(nA)V( :  
template < typename T >  U\~[  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const  OkO"t  
  { <`9:hPp0  
  return l(t) = r(t); ;SVF"Uo  
} a~~"2LE`  
可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。 /aJl0GL4!  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 u;:N 4d=f'  
\9/n~/{  
有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么 y K&)H+v  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: q+o(`N'~G  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 MU&5&)m  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 "v3u$-xN1  
最后的布局是: aV(*BE/@F  
                Add O'-lBf+<  
              /   \ 1|cmmUM-'v  
            Divide   5 u-k?ef  
            /   \ {+t'XkA  
          _1     3 ~ab"q %  
似乎一切都解决了?不。 oci-[CI,  
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。 9AL\6 @<a*  
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。 Krq^|DY  
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: ;|/7o@$ n  
3G8uXB_`}  
template < typename Right > ._tv$Gd@k  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const dYV)lMJ*  
Right & rt) const +uwjZN'9a  
  { $ 9DZ5"  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); c/2OR#$t  
} |#2<4sd  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 ak;Z;  
XXX指的是原来的functor的类型,picker_maker<T>是一个类型变换的trait,如果T是一个常量,那么他会返回constant_t<T>,否则返回T本身。 r$\g6m  
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。 ~0 FqY &4  
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。   6^: l  
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。 >uJrq""+  
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? c*1x*'j.  
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: ?I/,r2ODLh  
c@q>5fR/c  
template < class Action > iKS9Xss8  
class picker : public Action U.6hLFcE  
  { 9 [I ro  
public : #t(?8!F  
picker( const Action & act) : Action(act) {} a* IJ)'S  
  // all the operator overloaded G(0 bulq  
} ; ld@f:Zali  
_Wb-&6{  
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。 Mc6Cte]3|  
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: Q#g s)2  
ci^-0l_O  
template < typename Right > 4GHIRH C%[  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const 3P\I;xM  
  { b]g.>$[nX  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); @e0 Q+t  
} $0W0+A$  
'b^:"\t'Rh  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > t=e0z^2i+  
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。 2iG(v._x  
D@JHi'F  
template < typename T >   struct picker_maker 6|dUz*Pr|\  
  { #i ]@"R  
typedef picker < constant_t < T >   > result; }> 1h+O  
} ; ~IWi @m{  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > 4rzioIk  
  { 462ae` 6l  
typedef picker < T > result; *r% mqAx(  
} ; <s7{6n')  
g<dCUIbcQ  
下面总的结构就有了: 9H)uTyuNi  
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。  7:p]~eM)  
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。 c,~44Z  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 J/=A f [  
至此链式操作完美实现。 ]Ns&`Yn{  
< NAR'{f  
BA>0 +  
七. 问题3 Q)}\4&4  
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。 n[WeN NU  
0F~9t !  
template < typename T1, typename T2 > :<v$vER,&  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const \rN_CBM  
  { UQdQtj1'  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); Cg|uHI*  
} 88*RlxU  
d!LV@</  
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: <V8i>LBlz  
&sNID4FR  
template < typename T1, typename T2 > aw4+1.xy  
struct result_2 T8(wzs  
  { ^+wzm2i  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; y;>I'e  
} ;  !fV6KkV  
:hr@>Y~r  
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? k2WO*xa*  
这个差事就留给了holder自己。 RQ'c~D)X  
    dB,#`tc=,  
w:LCm `d  
template < int Order > 4>Y\2O?**  
class holder; ).boe& .  
template <> >>8w(PdTn%  
class holder < 1 > : [9'nR  
  { ;' W5|.ZN  
public : !?>)[@2 k6  
template < typename T > H.mG0x`M"E  
  struct result_1 y,>m#6hx#  
  { :y %~9=  
  typedef T & result; ^MW%&&,BL  
} ; )/AvWDKvO  
template < typename T1, typename T2 > Iq=B]oE  
  struct result_2 8WGM%n#q  
  { /t^lI%&  
  typedef T1 & result; }:8>>lQ  
} ; D6oby*_w  
template < typename T > _Kj.  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const c>!J@[,  
  { -:>#w`H  
  return (T & )r; 7EO&:b]  
} DnFl*T>  
template < typename T1, typename T2 > htRZ}e  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const *!/#39  
  { H7= z%Y9y  
  return (T1 & )r1; >z -(4Z  
} t5APD?5 c  
} ; "3MUrIsB>  
4<K`yU]"  
template <> *4:/<wI!  
class holder < 2 > xwxjj  
  { z{jAt6@7  
public : D5b _m|7%  
template < typename T > ]."c4S_)|  
  struct result_1 W>bW1h  
  { kw~H%-,]  
  typedef T & result; $Ig,cTR.b  
} ; zs:7!  
template < typename T1, typename T2 > j1C.#-P[  
  struct result_2 wg.fo:Q  
  { {wXN kq  
  typedef T2 & result; @R&D["!  
} ; P$ef,ZW"  
template < typename T > Hu7zmh5FF  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const [\ YP8^..  
  { rM=A"  
  return (T & )r; yj R O9  
} aF"Z!HD  
template < typename T1, typename T2 > Hc%\9{zH  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const =M#?*e  
  { TkoXzG8yE<  
  return (T2 & )r2; ;_a oM&  
} 1@S6[&_  
} ; RT"2Us]*  
vaOL6=[#:g  
d)ZSzq  
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> >。 5(7MQuRR  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: BQ:Kx_   
首先 assignment::operator(int, int)被调用: R<-C>D  
15 11<,  
return l(i, j) = r(i, j); "BfmX0&?  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) 73ljW  
3F}KrG  
  return ( int & )i; 5yiiPK$qr  
  return ( int & )j; E}vO*ZZEw  
最后执行i = j; :fVMM7  
可见,参数被正确的选择了。 'f7 *RSKqb  
n{r#K_  
$ ].k6,%{p  
G)Bq?=P  
o'C.,ic?C  
八. 中期总结 U hhmG+  
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: XWQ0V  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 >#U <#  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 }cej5/*  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor v@uaf=x-  
{4aY}= -Q*  
Q]5^Eiq8  
b N e\{k  
H8]^f=  
{ DQ E7kI  
九. 简化 `$SEkYdt  
很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。 AE4~M`6D  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 x <\D@X^  
首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种: 4 6lEJ  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 hYXZ21(K#  
  +-*/&|^等 [Um4\QvUx  
2. 返回引用。 m{.M,Lm:  
  =,各种复合赋值等 3@`H<tP'6o  
3. 返回固定类型。 <4e*3WSG  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) kok^4VV  
4. 原样返回。 i!$^NIcJ  
  operator, nWF4[<t  
5. 返回解引用的类型。 UZ\*]mxT  
  operator*(单目) kF,\bM  
6. 返回地址。 =&VXn{e  
  operator&(单目) 3|+f si)x  
7. 下表访问返回类型。 H..ZvGu  
  operator[] ,Zf!KQw  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 J-\?,4mcP  
  operator<<和operator>> !GGGh0Bj  
TWR $D  
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。 t<k [W'#  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: }`N2ZxC0AQ  
jc.JX_/  
template < typename Left > t?nc0;Q9,@  
struct value_return G6 8Nv:  
  { _RL-6jw#o  
template < typename T > _=*tDa  
  struct result_1 /Ej]X`F  
  { zL},`:(.  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; -?B9>6 h "  
} ; JD{MdhhV  
sK%Hx`  
template < typename T1, typename T2 > _`Q It>R  
  struct result_2 0 {JK4]C  
  { Kxl,] |e>  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; G(0y|Eq  
} ; i`KZ,   
} ; IbJ[Og^Qyu  
5nx<,-N*BP  
Az< 9hk  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait f3TlJ!!U  
K>cz63}S  
下面我们来剥离functor中的operator() ;\.JV '  
首先operator里面的代码全是下面的形式: $'knK<  
`<}V !Lo  
return l(t) op r(t) $?)3&\)R  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) WTD49_px  
return op l(t) 6Z7pztk  
return op l(t1, t2) N~$Zeq=  
return l(t) op ~kYqGH  
return l(t1, t2) op ytve1<.Ff  
return l(t)[r(t)] XJ h:U0  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] 7 ZL#f![{  
{y^|ET7  
很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式: crNjI`%tw  
单目: return f(l(t), r(t)); &6t3SZV  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); a}Fk x  
双目: return f(l(t)); uPFHlT  
return f(l(t1, t2)); II-$WJy  
下面就是f的实现,以operator/为例 B8UZ9I$n  
27a* H1iQ  
struct meta_divide 0Ox|^V  
  { [t.%&#baF  
template < typename T1, typename T2 > )t,{YGY#  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) O5^J!(.O\Z  
  { "@{4.v^}!  
  return t1 / t2; /:y2Up-  
} NYjS  
} ; MKe^_uF  
[{@zb-h  
这个工作可以让宏来做: 3@yTzaq6  
W ~Jzqp9g  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ i$bzdc#s  
template < typename T1, typename T2 > \ XD^ dlL  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; _;e!ZZLG  
以后可以直接用 fQQsb 5=i  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) whY~=lizn  
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 7V} ]C>G  
(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。。。) *^D@l%av;  
|}M0,AS  
If-,c^i  
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 <rB3[IJo  
7!r#(>I6?1  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > ;v1NL@w*  
class unary_op : public Rettype `c'   
  { $U>/i@D  
    Left l; v]:+` dV  
public : ;+i'0$;*w  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} l`b1%0y  
Uvh~B^6  
template < typename T > ={`CH CI  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const BIV<ti$.  
      { Y$`eg|$  
      return FuncType::execute(l(t)); qX5yN| A4  
    } ;}/U+`=D?  
fVDDYo2\  
    template < typename T1, typename T2 > %AG1oWWc>.  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const j2 }  
      { zLsb`)!  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); Ufdl|smt1  
    } X>Al:?`}N  
} ; <&5m N  
yuHZ&e  
2mqK3-c  
同样还可以申明一个binary_op #ya\Jdx   
DH:GI1Yu>I  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > GIm " )}W  
class binary_op : public Rettype 46bl>yk9<  
  { \.H9$C$  
    Left l; g@~!kh,TH  
Right r; (#!] fF"!x  
public : |5xYT 'V  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} e Om< !H  
u5w&X8x  
template < typename T > jzs.+dAg  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const +Edzjf~Tt  
      { /gz:zThf{  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); #?{qlgv<p  
    } MA\m[h]  
=)I"wR"v$  
    template < typename T1, typename T2 > 90/vJN  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const S!;L F4VA  
      { B<|VeU  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); mC i[Ps  
    } I^~=,D  
} ; l|YT[LR7  
$. %L  
.,3Zj /  
很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮 ^rv"o:lF  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 z % x7fe  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) )K~w'TUr  
那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。 .'|mY$U~]  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! J yj0Gco  
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。。。 g(/{.%\k  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 Hjs }  
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) ;%' b;+  
下面是修改过的unary_op AZwl fdLB  
TQP+>nS,  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > X ZS5B~E '  
class unary_op kdp% !S%2  
  { A1^Ga5 B>  
Left l; VFv9Q2/.  
  M`GP^Ta  
public : 5Go0}'*%  
Dv&>*0B  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} xS'zZ%?  
s/ M7Zl  
template < typename T > kG/X"6pZ  
  struct result_1 UVB/vqGg  
  { 2-++i:, g  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; t|}O.u-&;~  
} ; aG%kmS&fv  
)kYOHS  
template < typename T1, typename T2 > pb#mg^8  
  struct result_2 b"``D ?  
  { Nl@k*^  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; W wuZ(>|  
} ; W9Nmx3ve  
!tEe\K\e  
template < typename T1, typename T2 > 9)+@0fG)  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const -G9|n#zCU  
  { G.g|jP'n  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); iq?l#}]  
} eNRs&^  
n~tqO!q  
template < typename T > {<2>6 _z  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const hd B |#t  
  { #,L~w  
  return OpClass::execute(lt(t)); 8tLHr@%%  
} XS?gn.o\  
"PMQyzl  
} ; +t98 @  
?aBj#  
mEFw|M{  
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 Yd:Q`#7A  
好啦,现在才真正完美了。 %KtU1A(["  
现在在picker里面就可以这么添加了: !}y1CA  
hSB?@I4s<\  
template < typename Right > $Pxb1E  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const d?A}qA[(  
  { -v+&pG?m  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); B5ea(j  
} fW?sYC'  
有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。 ['cz;2{:W  
9#7J:PfZ<  
zB*euHIqZ  
L@RIZu>ZW+  
@o>EBZ7MS  
十. bind 22 &'@C>  
既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。 )%mg(O8uL  
先来分析一下一段例子 g5+7p@'fV  
S]^`woD  
{ p;shs5  
int foo( int x, int y) { return x - y;} h >-'-Hx+  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 ~i ,"87$[  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 ]f8L:=c  
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。 lCJ6Ur;  
我们来写个简单的。 oFCgu{\kt  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: _X4!xbP  
对于函数对象类的版本: b9~A-Z  
y6-XHeU  
template < typename Func > Q&CElx?L  
struct functor_trait `'i( U7?  
  { h7]EB!D\A  
typedef typename Func::result_type result_type; yb2}_k.JG  
} ; bFY~oa%C  
对于无参数函数的版本: 5G[x}4U  
xCXQ<77  
template < typename Ret > Ooc\1lX  
struct functor_trait < Ret ( * )() > tIc 7:th  
  { PT'MNH  
typedef Ret result_type; >oGiIYq  
} ; O^Q ,-=tA\  
对于单参数函数的版本: c6&Q^p|CF  
0 Y>M=|  
template < typename Ret, typename V1 > aJhxc<"e  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > 7I9aG.;  
  { o(!@7Lqq  
typedef Ret result_type; F]EBD8/b  
} ; tGjhHp8}c  
对于双参数函数的版本: :>+\17tx  
/@"Y^  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > :"Y*<=x#2  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > I|9 SiZ0  
  { ~g6 3qs  
typedef Ret result_type; MHU74//fe  
} ; u0 QzLi,  
等等。。。 :nA.j"@  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy 6*45Vf  
= &tmP  
template < typename Func > -C-yQ.>\T#  
struct func_return jQS 6J+F]  
  { c9wfsapJ  
template < typename T > UAn&\8g_  
  struct result_1 AY,].Zg[  
  { v6GPS1:a  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; =Yz'D|=t  
} ; :o46rBs  
oD9^ID+  
template < typename T1, typename T2 > $pyOn2}  
  struct result_2 [P~hjmJ(y  
  { bQ'8SCe  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; `=UWqb(K_  
} ; @-HG`c ct  
} ; pav'1d%  
mN |r)4{`  
x/!5K|c  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 z^<L(/rg9"  
bN$r k|  
template < typename Func, typename aPicker > \$sjrqKnu  
class binder_1 A9BX_9}]  
  { ,m_WR7!$E  
Func fn; ZfrVjUB  
aPicker pk; IQZ#-)[T"  
public : CVNj- &vj  
#bH_Dg5I  
template < typename T > c(#;_Ve2P  
  struct result_1 MUnEuhXTr  
  { [F!Y%Zp  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; w[tmCn+  
} ; }e2VY  
vS\Nd1~?  
template < typename T1, typename T2 > SAY LG  
  struct result_2 ZJPmR/OV_  
  { HpZ1xT  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; N@ \&1I`c$  
} ; EU7|,>a  
V!v:]E  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} '2^7-3_1  
>P6BW  
template < typename T > JjaoOe  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const WHXj8*]6  
  { SZaS;hhhHu  
  return fn(pk(t)); [S5\#=_4S  
} gzoEUp =s  
template < typename T1, typename T2 > 'R-3fO???  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const @,Gxk   
  { hj'(*ND7z  
  return fn(pk(t1, t2)); CI353-`  
} MZ+^-@X  
} ; wE+${B03  
h8Yx#4  
"&/-N[is  
一目了然不是么? P3$Q&^?  
最后实现bind 8Nu=^[qwQM  
#@<9S{F  
[8tL"G6s  
template < typename Func, typename aPicker > ^[:p|U2mA  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) 1-lu\"H`  
  { nRyU]=-X  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); n]E?3UGD@W  
} Cj~'Lhmv'T  
}=c85f~i  
2个以上参数的bind可以同理实现。 AbZKYF P  
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。 /|* Y2ETOr  
.L'.c/ s  
十一. phoenix yw];P o,  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: lpz2 m\  
PRHCrHs  
for_each(v.begin(), v.end(), Z#rB}  
( CHe>OreiS  
do_ SkmT`*v@  
[ :POj6j/  
  cout << _1 <<   " , " `BlI@6th  
] x)(|[  
.while_( -- _1), ep)>X@t  
cout << var( " \n " ) bv&;R  
) t+9][Adf  
); v`M3eh@$A  
dKdj`wB  
是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧: |yx6X{$k  
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 8F._9U-EN  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 &Z`#cMR{H  
那么我们就照着这个思路来实现吧: #B4%|v;`E?  
T}8Y6N<\m  
6i1LjLB  
template < typename Cond, typename Actor > '&\kxNglJ  
class do_while h*-Pr8  
  { z CvKDlL  
Cond cd; PYGRsrcFd#  
Actor act; )jt #=9ZQ  
public : A!h`]%0B  
template < typename T > D8$G`~hD  
  struct result_1 ZMel{w`n  
  { [eC2"&}  
  typedef int result_type; .ev?"!Vpp9  
} ; _H5o'>=  
J:Qa5MTWp  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} Z'\h  
8P|D13- Q  
template < typename T > 3f,hw5R  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const /pT =0=  
  { B]Thn  
  do *{L)dW+:  
    { #3gp6*R  
  act(t); 1,% R;7J=g  
  } {GQ^fu;q  
  while (cd(t)); INJEsz  
  return   0 ; cLLbZ=`  
} NxsBX :XDn  
} ; !wNr3LG  
2.l:O2<  
oM>Z;QVRC:  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). R^Y <RI  
代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。 |&zz,+E  
其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。 ee^{hQi  
因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。 ?!` /m|"  
下面就是产生这个functor的类: 0@%v1Oja  
*2,VyY  
T(U_  
template < typename Actor > `~By)?cT_>  
class do_while_actor /w}u3|L$  
  { t:'Mh9h7u  
Actor act; wY[+ZT  
public : NU5.o$  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} OG>}M$ Ora  
,,q10iF  
template < typename Cond > 9-fLz?J  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; Xg;}R:g '  
} ; }khV'6"'|  
~ v|>xqWV  
`u&Rsz&^  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 @U& QI*  
最后,是那个do_ #Up86(Z  
Al} B34.uh  
|xdsl,  
class do_while_invoker k@k&}N0{  
  { a6)BqlJ  
public : GkQpELO:  
template < typename Actor > ?iWi  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const w=T\3(%j  
  { klT@cO-9  
  return do_while_actor < Actor > (act); $#9;)8J  
} .uMn0PE   
} do_; o<pf#tifv  
1SCR.@ k<  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? {tYZt4!{^  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 %N>%!m  
最后来说说怎么处理break和continue 2y;Skp  
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。 YUtC.TR1  
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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