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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda %$n02"@  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 \qq-smcM-  
在C++中,STL的很多算法都要求使用者提供一个函数对象。例如for_each函数,会要求用户提供一个表明“行为”的函数对象。以vector<bool>为例,如果想使用for_each对其中的各元素全部赋值为true,一般需要这么一个函数对象, Q1V2pP+=@  
/~hbOs/ L  
2VYvO=KA  
UKs$W`  
  class filler gGbI3^ r#  
  { PrnrXl S  
public : n`<S&KP|  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} eV;me>,  
} ; G11cNr>*  
2ksA.,UB^9  
)Vk:YL++  
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: JMsHK,(  
%zljH"F  
n7iE8SK|k  
{nRUH*(d9  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); I'A:J  
eP|)SU  
Oxa5Kfpa  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 el*9 Ih  
~3 @*7B5Q  
fN[n>%)VO<  
{j@+h%sF>+  
二. 战前分析 -Enbcz(B  
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。 jsm0kz  
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 P9yw&A  
#s^s_8#&e  
mQ,{=C=D  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); sp{j!NSL  
  /* --------------------------------------------- */ dXZP[K#  
vector < int *> vp( 10 ); Lz6*H1~   
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); 2oB?Dn  
/* --------------------------------------------- */ <7RfBR.9  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); s=/^lOOO  
/* --------------------------------------------- */ rw*M&qg!z  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); t-EV h~D1p  
  /* --------------------------------------------- */ B$7[8h  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); -tP.S1D  
/* --------------------------------------------- */ |[WL2<  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); ZR mPP  
?!m m a\W  
/Sj_y*x1e  
2Iz fP;V?  
看了之后,我们可以思考一些问题: FV8\ +ep  
1._1, _2是什么? ,;3:pr  
显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。 vU 9ek:.l  
2._1 = 1是在做什么? uu@<&.r\C  
既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。 s01$fFJgO  
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。 p">WK<N  
{X]9^=O"  
.EzSSU7n)  
三. 动工 3_U\VGm  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: enPYj.*/0  
Hdna{@~  
Nh:4ys!P  
U,HS;wo;t  
template < typename T > 6vWii)O.D  
class assignment JD-Becz  
  { ">,K1:(D  
T value; Ou!)1UFI  
public : +gNX7xuY  
assignment( const T & v) : value(v) {} )|:8zDuJ  
template < typename T2 > @?M; 'xMbB  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } S5/p=H:  
} ; 4w9F+*-  
Gl"wEL*  
% &2B  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 #:I^&~:  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment !p"Kd ~  
d3(+ztmG!  
2{gwY85:  
2D_6  
  class holder ++gPv}:$X  
  { ZR2\ dH*  
public : l3\9S#3-^  
template < typename T > `|JI\&z  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const I*9Gb$]=  
  { BiE$mM  
  return assignment < T > (t); D/*vj|  
} (I!1sE!?1  
} ; s)Gb!-``  
'N|2vbi<  
rNxG0^k(  
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: w4aiI2KFq  
Uv'uqt  
  static holder _1; 9QZ}Hn`p  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 rr>IKyI'  
nDF&EE  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); $'y1 Po'2  
而不用手动写一个函数对象。 V"BVvSNu  
uiuTv)pwF  
KG-UW  
I,w^ ?o  
四. 问题分析 dkETM,  
虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。 (w}r7`n  
1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。 FfjC M7?  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 O2$!'!hz  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 _3I3AG0e  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 @X|ok*v`  
<BQ%8}  
五. 问题1:一致性 %{Xm5#m  
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?| Le_CIk 5YL  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 65uZ LsQ  
-z&9 DWH  
struct holder 83B\+]{hD  
  { v  F]  
  // rrbZ+*U  
  template < typename T > Re7{[*Q4  
T &   operator ()( const T & r) const +6uOg,;  
  { ]y$)%J^T  
  return (T & )r; [;Vi~$p|Eo  
} rT o%=0P  
} ; 1X Q87~  
YBR)s\*  
这样的话assignment也必须相应改动: vsjM3=  
gp%tMT I1  
template < typename Left, typename Right > Q4#\{" N!  
class assignment |%n|[LP'  
  { 3SmqXPOw  
Left l; sek6+#|=  
Right r; h!ZZ2[  
public : ER/\ +Z#Z  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} d"z *Nb  
template < typename T2 > B6-AIPb  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } |WQD=J%~(  
} ; oJhEHx[f  
So0`c,D  
同时,holder的operator=也需要改动: _Wq7U1v`  
}'%$7vL`Ft  
template < typename T > kg zwlKK  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const CzK%x?~]  
  { :u,2" ]  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); X5|?/aR}  
} 4GEjW4E  
Lqg7D\7j  
好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。 w6%l8+{R  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 5/*)+  
 <Wp`[S]r  
return l(rhs) = r; 9Y;}JVS  
在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。 <?{ SU   
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: ~_ (!}V  
q=T<^Tk#e  
template < typename Tp >  GE{8I<7c  
class constant_t % E<FB;h  
  { 3L%Y"4(mm  
  const Tp t; w;@`Yi.WQ  
public : goG] WGVr  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} bDxPgb7N=  
template < typename T > fN~8L}!l  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const +SP! R[a  
  { rjfc.l#v  
  return t; 4X<Oux*  
} !$g(&  
} ; avF&F  
#Lu4OSM+  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 8Ng) )7g!  
下面就可以修改holder的operator=了 %w;1*~bH  
m~b#:4D3  
template < typename T > *C,$W\6sz  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const 1Al=v  
  { :DF`A(  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); ;Of?fe5:  
} Q&\ZC?y4  
Tom}sFl][  
同时也要修改assignment的operator() GA({ri  
0b!fWS?,k0  
template < typename T2 > \z(>h&  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } ={e#lC  
现在代码看起来就很一致了。 $u/8Rp  
W+fkWq7`Xx  
六. 问题2:链式操作 zW|$x<M^  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 "a2H8x  
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。 _p3WE9T  
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。 cx,u2~43A&  
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。 ,i1fv "  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct %a%+!wX0x  
I_{9eG1w?  
template < typename T > }[YcilU_  
struct result_1 ?etj.\q6  
  { C{lB/F/|!  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; 7!]k#|u  
} ; aC $h_  
J~PTVR  
那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为: 0ll,V  
NpjsZcA  
template < typename T > 9}7oKlyk  
struct   ref *R1d4|/G  
  { XmE_F  
typedef T & reference; nJnO/~|  
} ; *GY,h$Ul  
template < typename T > 5cv, >{~5  
struct   ref < T &> _A# x&<c  
  { ;1Tpzm  
typedef T & reference; 5Lo==jHif  
} ; ~}FLn9@*  
TU^tW  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: QZeb+r  
]7Xs=>"Iw  
template < typename T > DY%T`}  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const pw(*X,gj  
  { vErbX3RY2  
  return l(t) = r(t); aTs y)=N  
} '8iv?D5M  
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。 aG8;,H=%,  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 cfF-e93T  
0.3[=a4 3  
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 |$i1]Dr6  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: dRarNW  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 #&HarBxx  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 )xXrs^  
最后的布局是: ./z"P]$  
                Add *HfW(C$  
              /   \ }T&;*ww  
            Divide   5 }sm56}_  
            /   \ iz$v8;w  
          _1     3 ~=aI2(b  
似乎一切都解决了?不。 s;=J'x)~%  
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。 %E=,H?9&>  
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。 +b:h5,  
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: wHDF TIDI  
^U|CNB%.  
template < typename Right > ^Ypb"Wx8  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const |Cxip&e>  
Right & rt) const +=lcN~U2  
  { Y=#mx3.  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); %[31ZFYB  
} #6#BSZ E  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 CMD`b  
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。 x#!{5;V&K  
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。 :D)&>{?  
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。 M`f;-  
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。 %)!~t8To  
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? RI< Yg#   
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: gEe W1:AB  
]f+D& qZ B  
template < class Action > 88X*:Kf?:  
class picker : public Action mqfEs0~I  
  { ](( >i%%~  
public : "#"Fp&Z7  
picker( const Action & act) : Action(act) {} e&VR>VJEA  
  // all the operator overloaded ;gw!;!T  
} ; c&iK+qvh{  
q2"'W|I  
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。 ~dX@5+Gd  
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: NU 6Kh7  
\$0 x8B   
template < typename Right > >@92K]J  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const E;+OD&|  
  { MsVI <+JZ  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); ?5+KHG*)  
} GF,|;)ly  
z jNjmC!W  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > U Edl"FwM4  
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。 Z6 |'k:R8  
qS`|=5f  
template < typename T >   struct picker_maker F(kRAe;  
  { oew]ijnB  
typedef picker < constant_t < T >   > result; "vHAp55B{  
} ; W Y qL  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > M`,Z#)Af  
  { 3Tte8]0  
typedef picker < T > result; #p:jKAc3  
} ; 1Z{p[\k  
)@&?i.  
下面总的结构就有了: d?+oT0pCH  
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。 r:\5/0(  
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。 ff+9(P>*  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 =2V;B  
至此链式操作完美实现。 m"> =QP  
ClVpb ew  
,h(+\^ ?,  
七. 问题3 Ydd>A\v\;  
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。 z4%F2Czai&  
W1,L>Az^Ts  
template < typename T1, typename T2 > |$-d, ] V  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const -JW6@L@  
  { UK9MWC5g9  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); o[+|n[aT)3  
} V5^b6$R@  
OU964vv  
很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2: _nCs$ U  
j`&i4K:  
template < typename T1, typename T2 > ^Ypx|-Vu!  
struct result_2 C36.UZoc  
  { aGkVC*T  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; [LEh  
} ; Hbj:CViYq  
#YMp,i  
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? hx;kEJ  
这个差事就留给了holder自己。 ^cXL4*_=  
    |@9I5Eg)iE  
&@Gu~)^(  
template < int Order > s 7cyo ]  
class holder; ~;4k UJD  
template <> +W3>Yg%)X  
class holder < 1 > B*?PB]  
  { >+LgJo R  
public : v\tbf  
template < typename T > =id $  
  struct result_1 3B|-xq;]I  
  { cNB$g )`  
  typedef T & result; F!cAaL1  
} ; FwzA_ nn  
template < typename T1, typename T2 > ')cgx9   
  struct result_2 gBS#Z.  
  { `G5wiyH})  
  typedef T1 & result; ;Z~.54Pf{d  
} ; F0(Sv\<::  
template < typename T > Q]'!FmXf  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const 3tcsj0Rb  
  { ;GE u.PdxB  
  return (T & )r; 4E(5Ccb  
} <R8Z[H:bV  
template < typename T1, typename T2 > "$V2$  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const -ZON']|<}k  
  { a~TZ9yg+HL  
  return (T1 & )r1; DyTk<L  
} 1^>g>bn_"  
} ; /'_ RI  
,5"]K'Vce  
template <> ti2_kYq  
class holder < 2 > UN4) >\Y  
  { y$Noo)Z  
public : %4KJ&R (>[  
template < typename T > *w,gi.Y3  
  struct result_1 ,DO mh<b  
  { |6Z M xY  
  typedef T & result; ? UDvFQ&  
} ; >RnMzH/9  
template < typename T1, typename T2 > F|K4zhK  
  struct result_2 ?a9k5@s  
  { ~ b_gwJ'  
  typedef T2 & result; 6EWB3.x19  
} ; *c c+Fd  
template < typename T > N6 8>`  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const "kg$s5o  
  { D*Q#G/TF3  
  return (T & )r; /8HO7E+5  
} OkUpgXU  
template < typename T1, typename T2 > !Qzp!k9d  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const <\EfG:e  
  { O; sQPG,v  
  return (T2 & )r2; [k}\{i>  
} cTTE] ix]  
} ; )eMh,r  
)fL*Ws6  
GP'Y!cl  
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> >。 :vT%5CQ  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: 3) 0~:  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: D.!7jA#  
04d$_1:}a  
return l(i, j) = r(i, j); EC&,0i4n:  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) 4T E ?mh}  
{3Wc<&D C1  
  return ( int & )i; _?c.3+;s  
  return ( int & )j; W (=B H  
最后执行i = j; "-:\-sMt{  
可见,参数被正确的选择了。 9X` QlJ2|  
p00AcUTq  
IW_D$pq  
<~+  
N+75wtLy&  
八. 中期总结 &/?jMyD@  
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: !l^AKn|  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 ~m U_ `o  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 kR(=VM JU  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor O3Mv"Py%  
nHrCSfK  
jy2nn:1#^  
+}/!yQtH  
59]9-1" +  
[ 1GEe  
九. 简化 @NE#P&f  
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。 b\S}?{m5  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 W2N7  
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: #B9[U} 8  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 aB'@8[]z  
  +-*/&|^等 (=/;rJ`q  
2. 返回引用。 MT0{hsuK9  
  =,各种复合赋值等 R*m" '|U  
3. 返回固定类型。 &Z!2xfQy>  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) Y sV  
4. 原样返回。 D.`\ ^a  
  operator, ]L^M7SKE6  
5. 返回解引用的类型。 w%n]~w=8  
  operator*(单目) ,2bAKa  
6. 返回地址。 H/Q)zDP  
  operator&(单目) i@L2W>{P  
7. 下表访问返回类型。 /)TEx}wk  
  operator[] }}1Q<puM  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 V}-o): dI|  
  operator<<和operator>> -~fI|A^  
Y_sVe  
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。 ] '/]j  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: T_T{c+,Zd$  
zmRK%a(  
template < typename Left > Am4(WXVQ  
struct value_return 2,0F8=L  
  { (=rv `1  
template < typename T > mA @+4&  
  struct result_1 pa-4|)qY  
  { jF9CTL<  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; YYW70k:  
} ; aM!#  
G - WJlu  
template < typename T1, typename T2 > I_7EfAqg(  
  struct result_2 It-*CD9  
  { q2vz#\A?  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; He3zV\X[Z  
} ; q/79'>`|ai  
} ; 4&fnu/,Z  
{fD#=  
v19`7qgR(  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait ,O$C9pH9  
wgrO W]e  
下面我们来剥离functor中的operator() ArK9E!`^  
首先operator里面的代码全是下面的形式: uD5yw #`  
1A-EP@# J  
return l(t) op r(t) ?UDO%`X  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) ^^uD33@_  
return op l(t) k1zt|  
return op l(t1, t2) ]5/U}Um  
return l(t) op GJPZ[bo  
return l(t1, t2) op ts>}>}@vc  
return l(t)[r(t)] ulJYJ+CC!  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] e]h'  
tb3fz")UC  
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: d.o FlT  
单目: return f(l(t), r(t)); ^iS:mt  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); vW3ZuB  
双目: return f(l(t)); 4'&BpFDUb  
return f(l(t1, t2)); ><c5Humr  
下面就是f的实现,以operator/为例 HH@xn d  
K9'*q3z  
struct meta_divide 8-YrmP2k  
  { WEAXqDjM  
template < typename T1, typename T2 > S\gP=.G  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) *wcoDQ b;  
  { 4+,Z'J%\[7  
  return t1 / t2; %tQ{Hf~  
} >+8I =S  
} ; r0 C6Ww7u  
_\PoZ|G4y  
这个工作可以让宏来做: E,yK` mPp^  
a@ }r[0O  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ d<nB=r!*  
template < typename T1, typename T2 > \ olh3 R.M<  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; #)}bUNc'  
以后可以直接用 t'x:fO?cp  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1)  o f  
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 DNBpIC5&6  
(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。。。) BK SK@OV  
f`=T@nA  
|9Ks13?Ck  
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 dvF48,kr  
n ]}2O 4j  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > ?<^AXLiKV  
class unary_op : public Rettype ?I#hrv@  
  { q|l|mO  
    Left l; UyKG$6F?3  
public :  j)6B^!  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} ^|(4j_.(e  
<W') ~o}  
template < typename T > % ul{nL:  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const z}&C(m:al  
      { BM~niW;k  
      return FuncType::execute(l(t)); ^T6!z^g1h  
    } 8w?\_P7QA  
;I71_>m  
    template < typename T1, typename T2 > g@VndAp  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const _rdj,F8  
      { 0(9@GIT  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); <dPxy`_  
    } $!C+i"q$  
} ; cY'To<v  
4,ynt&  
Ltd?#HP  
同样还可以申明一个binary_op 8Flf,"a   
l5]oS? >y  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > v/.h%6n?  
class binary_op : public Rettype u;qMo`-  
  { ~(OIo7#;  
    Left l; rGGepd  
Right r; HKN"$(Q  
public : qpqz. {\  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} 7qK0!fk5  
k|Yv8+XT  
template < typename T > f.)F8!!  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const Cy:`pYxhd  
      { @Qjl`SL%O^  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); slvs oN@  
    } (jMAa%  
Cf=q_\0|W  
    template < typename T1, typename T2 > E816 YS='  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const _s-HlE?C  
      { 5po' (r|U  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); e0WSHg=6@  
    } |aAWW d5  
} ; =C>`}%XT}  
|abst&yp  
U3+ _'"  
很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮 <i\zfa'6  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 'Mx K}9  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) 7r[ %| :  
那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。 nk|N.%E  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! jl-Aos"/  
如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。 /,N!g_"Z  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 3_*Xk. .d  
这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan) 'BdmFKy1  
下面是修改过的unary_op Hu(flc+z"  
]{2{:`s  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > Q] yT  
class unary_op 0 ij~e<  
  { X$|TN+Ub  
Left l; !eAdm  
  kbp( a+5  
public : ={E!8"  
ml33qXW:  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} ^&';\O@)  
_[vdY|_  
template < typename T > Lr}b,  
  struct result_1 mn; 7o~4  
  { DkF2R @  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; oD#< ?h)(  
} ; }#W`<,*rL.  
n]C%(v!u3  
template < typename T1, typename T2 > =Q8H]F  
  struct result_2 8Z4?X%  
  { 7l#2,d4  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; &QOWW}  
} ; *&dW\fx  
)y/DGSd  
template < typename T1, typename T2 > ?%xhe  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const teOBsFy/I  
  { "H="Ip!s  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); x !:9c<  
} /#qs(! d  
*)`kx   
template < typename T > :m++ iR  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const TcKvSdr'  
  { ',H$zA?i  
  return OpClass::execute(lt(t)); 42J';\)oP  
} 1ntkM?  
!V]MLA`  
} ; L;--d`[  
}6CXJ+-UR  
Dz8:; $/  
该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug xjK_zO*dLq  
好啦,现在才真正完美了。 ^#BGA|j  
现在在picker里面就可以这么添加了: % L >#  
lsB9;I^+x  
template < typename Right > 1] %W\RHxo  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const /K,|k EE'n  
  { s !hI:$J.  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); Cl t5  
} ,jbGM&.C  
有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。 %0NkIQ`C  
zY1s7/$ i  
=CKuiO.j  
5i4V5N>3  
77xq/c[)  
十. bind i[2bmd!H  
既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。 s^g.42?u  
先来分析一下一段例子 (zs4#ja2,  
p2Dh3)&  
< g3du~  
int foo( int x, int y) { return x - y;} rQcRjh+E H  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 U R1JbyT  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 B.22 DuE#  
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。 0i5y(m&7  
我们来写个简单的。 bB:r]*_ s]  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: 3`fJzS%O  
对于函数对象类的版本: +HOCVqx  
{K45~ha9!m  
template < typename Func > e8AjO$49  
struct functor_trait mvHh"NJ  
  { :Su#xI  
typedef typename Func::result_type result_type; P.LuF(?$  
} ; g5tjj.  
对于无参数函数的版本: lh\ICN\O  
G`]v_`>  
template < typename Ret > x)ddRq l  
struct functor_trait < Ret ( * )() > |*tWF! D6`  
  { la\zaKC;>  
typedef Ret result_type; xS;|j j9  
} ; h"%|\o+3  
对于单参数函数的版本: yV:EK{E  
:DdBn.  
template < typename Ret, typename V1 > ]6t]m2~\  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > k_D4'(V:b  
  { 4<G?  
typedef Ret result_type; 7Wwp )D  
} ;  <+AIt  
对于双参数函数的版本: ]#Vo}CVP  
}+9 1s'/c  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > >=-GD2WK  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > bA@ /B'  
  { H96BqNoO  
typedef Ret result_type; V~(EVF{h  
} ; CM%|pB/z  
等等。。。 r}/yi  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy ;wij}y-6  
2;r]gT~  
template < typename Func > \{c,,th  
struct func_return E rop9T1  
  { @+'c+  
template < typename T > k}-yOP{  
  struct result_1 :/C ?FHs9  
  { ;^R A!Nj  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; Ps U9R#HL1  
} ; R K"&l!o  
};&HhBc!g  
template < typename T1, typename T2 > kOs(?=  
  struct result_2 T4OguP=  
  { tg.|$n  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; %55@3)V8Rf  
} ; <eB<^ &nd  
} ; XR*Q|4  
-1qZqU$h  
.6>  hD1'  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 m7$8k@r  
A2m_q>> !  
template < typename Func, typename aPicker > ^"3\iA:  
class binder_1 3/X-Cr+d  
  { `J72+RA  
Func fn; )O,wRd>5  
aPicker pk; CF]i}xpWV  
public : =%!e(N'p  
N>+P WE$  
template < typename T > pv$mZi4i  
  struct result_1 uxWFM $  
  { a%Uw;6|{  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; 41u*w2j  
} ; 1hl]W+9  
B\\6#  
template < typename T1, typename T2 > fJaubDxa  
  struct result_2 {jvOHu  
  { EE+`i%  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; UQ/qBbn  
} ;  s[3e=N  
AgIazv1  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} ^NXcLEaP*<  
Rv=DI&K%n  
template < typename T > BR+nL6sU  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ~A6"sb=  
  { /D]Kkm)  
  return fn(pk(t)); *c{wtl@  
} J^ `hbP+2  
template < typename T1, typename T2 > O7%2v@j|8  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const -;^;2#](g  
  { ~ |6dH  
  return fn(pk(t1, t2)); :M06 ;:e  
} (ab{F5  
} ; !BDUv(  
2K;#Evn'j  
Z1M>-[j)  
一目了然不是么? Frk cO  
最后实现bind F!J J6d53y  
MU'@2c  
zF8'i=b&  
template < typename Func, typename aPicker > PocYFhWQ`  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) qD#VbvRc9+  
  { bp#:UUO%S  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); Z%m-HE:k  
} -D^L}b  
EFAGP${F  
2个以上参数的bind可以同理实现。 =+Im*mgNn  
另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。 X APYpBgm  
RPVT*`o  
十一. phoenix P"1 S$oc  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: [8"ojhdV  
#Z\ O}<  
for_each(v.begin(), v.end(), in<}fAro6  
( SVagT'BB  
do_ H6gU?9%  
[ ' _dzcN,z  
  cout << _1 <<   " , " K$H <}e3  
] Y>B P?l  
.while_( -- _1), m 41t(i  
cout << var( " \n " ) 'Hw4j:pS  
) nBN&.+3t  
); @wp4 |G  
[|[>}z:  
是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧: q]\X~ 9#  
首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor &-%X:~|:X  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 P}V=*g  
那么我们就照着这个思路来实现吧: k;I  &.H  
,`32!i  
GMW,*if8p  
template < typename Cond, typename Actor > N L'R\R  
class do_while HRB[GP+  
  { fTq C:r|st  
Cond cd; o%[U  
Actor act; Z)pz,  
public : #D*r]M  
template < typename T > WA$ JI@g  
  struct result_1 ^N{ltgQY  
  { <*|?x86~  
  typedef int result_type; #`;/KNp 9  
} ; WZZ4]cC  
1zftrX~v!X  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} fQ 7vL~E  
Q6 ?z_0  
template < typename T > ar.AL'  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const |>2FRPK  
  { %+-C3\'  
  do {f/]5x(_  
    { w~Ff%p@9  
  act(t); 5Y\!pf7SQ|  
  } f[sF:f(zI  
  while (cd(t)); >^$2f&z  
  return   0 ; LO:fJ{ -  
} 5,pSg  
} ; %zeATM[`  
nmFC%p)4  
 npp[@*~  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). 9bJQT'<R  
代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。 (\a6H2z8l  
其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。 tNIlzR-  
因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。 s%pfkoOY%  
下面就是产生这个functor的类: ] asBd"  
N^w'Hw0  
1tMQqI`N  
template < typename Actor > !k&Q 5s:  
class do_while_actor @}s$]i$|-  
  { 6rN(_Oi-  
Actor act; B[5r|d'  
public : xJZ@DR,#  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} X|DO~{-au  
fNu'((J-  
template < typename Cond > /mM2M-  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; O 5 Nb  
} ; }(XdB:C8  
kJQ#Wz|z]  
j' 0r'  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 ?7MqeR4/E  
最后,是那个do_ -e u]:4  
\5)htL1F  
:_kAl? eJ  
class do_while_invoker J;$N{"M  
  { wsU V;S*X%  
public : [5$w=u"j  
template < typename Actor > S8, Z;y  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const P u0uKE  
  { LjB;;&VCn  
  return do_while_actor < Actor > (act); 8Q{9>^  
} X"fh@.  
} do_; [&?8,Q(  
w$Ot{i|$(  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? ,)!u)wz  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 (Y% Q|u  
最后来说说怎么处理break和continue <M]h{BS=  
显然break的语义超出了我们的能力范围,然而却是有一个东西很适合模拟其行为,那就是异常。 RW$:9~  
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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