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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda xbC~ C~#  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 ez0\bym  
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, Qp&?L"U)2  
0]a15  
u ~71l)LA  
'P/taEi=R  
  class filler ;4d.)-<No_  
  { *IlQ5+3I  
public : ?1m ,SK  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} /v&`!nKu  
} ; Am7| /  
3#9M2O\T  
~'f8L #[M  
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: 3@X|Gs'_S  
0=m&^Jpp  
fI[dhd6  
szn%wZW  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); r"]Oe$[#  
z1vni'%J  
 3Vu8F"  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 JfKg_&hM  
jI#z/a!j:  
t/Z!O z6ZE  
P7 8uq  
二. 战前分析 >H?uuzi  
首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。 w$% BlqN  
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 }9Q f#&o  
^%zNa6BL  
|Y4q+sDW  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); dKe@JQ+-z  
  /* --------------------------------------------- */ x=3I)}J(kn  
vector < int *> vp( 10 ); u.&|CF-  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); NlFo$Y  
/* --------------------------------------------- */ nB}e1 /_y  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); /a%KS3>V*  
/* --------------------------------------------- */ 9<qx!-s2rr  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); o@@w^##  
  /* --------------------------------------------- */ vUfO4yfdg  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); F=5kF/}x-z  
/* --------------------------------------------- */ Fs9W>*(  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); #,Bj!'Q'-  
2e\Kw+(>{  
MVuP |&:n  
"sIN86pCs  
看了之后,我们可以思考一些问题: ypT9 8  
1._1, _2是什么? u p~@?t2  
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。 jhcuK:`L  
2._1 = 1是在做什么? h~.V[o7=  
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。 /p[y1  
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。 7?]!Ecr"  
)Jz!Ut  
0&o WfTg  
三. 动工 o(nHB g  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: 9>zDJx  
8"pA9Mr  
u dUXc6U  
q\G{]dz?R  
template < typename T > j>g9\i0O1  
class assignment +9}' s{  
  { 0, "ZV}  
T value; wJr/FE 7c  
public : 2?pM5n  
assignment( const T & v) : value(v) {} R''Sfz>8  
template < typename T2 > X?_v+'G  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } P ]_Vz  
} ; L`JY4JM"  
;lkf+,;  
h?3f5G*&H  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 t.u{.P\Md\  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment T)O]:v  
9Iy[E,j  
ILIRI[7 (  
;q^,[(8  
  class holder =/f74s t  
  { MSF Nw  
public : R3cG<MjmK  
template < typename T > $$/S8LmmK  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const @>Biyb  
  { I>8 Bc  
  return assignment < T > (t); ?/^VOj4&  
} C!I\Gh  
} ; L;kyAX@^  
f 3\w99\o  
ar=hx+  
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: \J\vp0[nO}  
g<;Nio  
  static holder _1; d OzO/w&  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 hkL w&;WJr  
6l=M;B7:i  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); ^r%i3  
而不用手动写一个函数对象。 *Y^5M"AB_  
&8.z$}m  
l!Nvn$h m  
AZ}%MA; q  
四. 问题分析 /}[zA@  
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。 p$&_fzb  
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。 ~91uk3ST?  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 ;9 R40qi  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 8HB?=a2Q<'  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 >E{#HPpBi  
N n:m+ZDo^  
五. 问题1:一致性 FUH *]U  
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?| Pm'.,?"  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 $d5&~I  
]q@rGD85K  
struct holder QZ_nQ3K  
  { )bF)RL Z  
  // if\k[O 1T6  
  template < typename T > 9? v)  
T &   operator ()( const T & r) const ^D0/H N   
  { /o~ @VF:  
  return (T & )r; ;o&_:]S  
} I]s:Ev[~  
} ; r(748Qc4f?  
,2Sv1v$  
这样的话assignment也必须相应改动: 7ZrJ#n8?ih  
g=)U_DPRi  
template < typename Left, typename Right > <$Xn:B<H  
class assignment i,\t]EJAU  
  { ,|=iv  
Left l; )yfOrsM  
Right r; wpJ^}+kF  
public : 9LUP{(uq  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} qM+!f2t  
template < typename T2 > L+`}euu5  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } c'>8pd  
} ; 0^_)OsFA  
a .B\=3xn  
同时,holder的operator=也需要改动: PLl x~A  
zhD`\&G.  
template < typename T > 6oe$)iV  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const j>0SE  
  { DRS;lJ2  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); >V77X+!  
} ~6pCOS}  
V1AEjh  
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。 4{1c7g  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 rQAbN6  
]&; G\9$y  
return l(rhs) = r; 4?* `:  
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。 t2`X!`  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: xNkwTDN5  
oQKcGUZ  
template < typename Tp > [ 7CH(o1a&  
class constant_t 7zi^{]  
  { s7X~OF(#  
  const Tp t;  yS(=eB_  
public : M<hs_8_*  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} bDcWb2 lqs  
template < typename T > NiU tH  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const /61ag9pN  
  { RJ7/I/yD|  
  return t; rmAP&Gw I  
} ,L8I7O}A;  
} ; cftn`:(&8  
FeincZ!M  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 >(YPkmH  
下面就可以修改holder的operator=了 g@N=N  
< '+R%6  
template < typename T > fM zAf3  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const co(fGp#!  
  { r[i~4N=  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); 0n=9TmE  
} 8#d99dOe  
r A&#>R`  
同时也要修改assignment的operator() n[S41809<  
^y;OHo  
template < typename T2 > z;Gbqr?{{  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } 7m@^=w  
现在代码看起来就很一致了。 zrWq!F*-V\  
 K{7S  
六. 问题2:链式操作 )x5$io   
现在让我们来看看如何处理链式操作。 "m\UqQGX  
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。 lMI ix0sSj  
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。 cC(ubUR  
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。 B "s8i{Vm  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct @[Jt~v  
Xk7$?8r4&  
template < typename T > U_=wL  
struct result_1 faKrSmE!  
  { GurE7J^=  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; [{fF)D<tC  
} ; WhVmycdv  
:)3$&QdHT  
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: hr 6LB&d_  
It,n +A  
template < typename T > |] f"j':  
struct   ref oW\7q{l2)  
  { ;zxlwdfcr'  
typedef T & reference; E.Gh@i  
} ; =6q*w^ET  
template < typename T > >8{`q!=|~  
struct   ref < T &> D2wgSrY  
  { `'tw5}  
typedef T & reference; O7#}8-@}<u  
} ; bQnwi?2  
th>yi)m  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: {D_4~heF  
* y"GgI  
template < typename T > ~QQ23k&  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const 1rzq$,O  
  { 86) 3XE[ 5  
  return l(t) = r(t); hZF&PV5H  
} Ot:\h  
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。 ]mGsNQ ].H  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 'c+qBSDA  
XC8z|A-@  
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 9gIJX?  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: }C2i#;b  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 ne%OTr 4dD  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 _bV=G#qKK  
最后的布局是: H?r;S 5)c  
                Add F|3FvxA  
              /   \ 4) I/\  
            Divide   5 < c4RmnA  
            /   \ *R~(:z>>  
          _1     3 RX<^MzCDV  
似乎一切都解决了?不。 JNz"lTt>[g  
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。 {II7%\ya  
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。 YF[!Hpzq  
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: %A[p!U  
NbK?Dg8WJG  
template < typename Right > A#07Ly8kXn  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const Q)|LiCR,  
Right & rt) const GLcZ=6)"'  
  { '9F{.]  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); PQI,vr'R  
} +cOI`4`$  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 N?<@o2{  
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。 8GAQVe^$-  
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。 QvQf@o  
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。 01d26`G$i~  
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。 `?|]:7'<  
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? M6d w~0e  
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: ,Vn]Ft?n  
"5DAGMU  
template < class Action > ]j#$.$q  
class picker : public Action 71 m-W#zyA  
  { 8`*9jr  
public : %D6Wlf+^n  
picker( const Action & act) : Action(act) {} 9P >S[=  
  // all the operator overloaded OL9C #er  
} ; =$z$VbBv  
hO@v\@;r  
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。 wyhf:!-I  
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: y Q @=\'  
EqDYQ 7  
template < typename Right > u9^;~i,  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const qQR YHo>/e  
  { *UxB`iA  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); Rw^YTv  
} jN[6JY1  
21EUP6}8j  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > )BTs *7 j  
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。 S^"e5n2  
z00:59M4  
template < typename T >   struct picker_maker GSb)|mj  
  { = FJ9wiL  
typedef picker < constant_t < T >   > result; >-o:> 5  
} ; cz~FWk  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > %v)'`|i  
  { M&T/vByTn_  
typedef picker < T > result; d/zX%  
} ; 8BH)jna`Qo  
Leick 6  
下面总的结构就有了: qJzK8eW  
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。 v})Ti190  
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。 -&$%m)wN  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 R;,HtN  
至此链式操作完美实现。 Gqc6).tn  
H+&w7ER  
9i)mv/i  
七. 问题3 <ORz`^27o  
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。 ]4~D;mv  
M !XFb  
template < typename T1, typename T2 > @Lv_\^2/}  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const @I.O T  
  { aJ_Eh(cF  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); M<m64{m1  
} F+9`G[  
)H, <i{80c  
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:  M!DoR6  
C$;s+ALy[  
template < typename T1, typename T2 > !VTS $nJ4  
struct result_2 H 6<@  
  { 5j 01Mx A  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; `B 0*/ml  
} ; DL!s)5!M  
&-Y:4.BXZ  
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? 07Cuoqt2  
这个差事就留给了holder自己。 zate%y  
    P(+ar#,G  
x=+I8Q4:  
template < int Order > k<hO9;#qpL  
class holder; I~6 ;9TlQ  
template <> 6oBt<r?CJ  
class holder < 1 > <aD+Ki6  
  { s'=]a-l~  
public : .Vjpkt:H  
template < typename T > ZKTBjOa]*  
  struct result_1 $iJ #%&D  
  { ,$[lOFs  
  typedef T & result; >2a#|_-T  
} ; &4iIzw`  
template < typename T1, typename T2 > /VZU3p<~  
  struct result_2 g<c^\WG  
  { 4 /vQ=t  
  typedef T1 & result; bxHk0w  
} ; xT>V ;aa\  
template < typename T > %6:2cR  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const !_#js  
  { ;9sVWJJCw  
  return (T & )r; TrA Uu`?#  
} qz2d'OhmtH  
template < typename T1, typename T2 > ]g!<5 w  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const V1qHl5"  
  { <v^.FxId  
  return (T1 & )r1; @h8~xs~DG  
} lv&wp@  
} ; &bx,6dX  
9 9-\cQv  
template <> 9K(b Z {  
class holder < 2 > Q :|E  
  { emO!6]0gJ  
public : k_`S[  
template < typename T > 50`r}s}  
  struct result_1 cIkLdh   
  { j* ?MFvwE  
  typedef T & result; svgi!=  
} ; qeGOSGc_  
template < typename T1, typename T2 > ~epkRO="  
  struct result_2 gI{F"7fa=  
  { C`K/ai{4  
  typedef T2 & result; QKQy)g  
} ; akwVU\RP  
template < typename T > ArM e[t0$  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const GMI >$$<  
  { @@&;gWr;  
  return (T & )r; $6Psq=|  
} i:To8kdO  
template < typename T1, typename T2 > `Y9@?s Q  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const b,`N;*  
  { Wc[)mYOSuO  
  return (T2 & )r2; AU2Nmf?]%  
} v4^VYi,.-  
} ; ~8E rl3=5{  
VgL<uxq  
r]{:{Z  
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> >。 lPP7w`[PA  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: Ok\UIi~  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: wEyh;ID3#  
[c~zO+x  
return l(i, j) = r(i, j); Ado>)c"*y1  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) J{I?t~u  
wDzS<mm  
  return ( int & )i; s3S73fNOk  
  return ( int & )j; )VrHP9fu  
最后执行i = j; I115Rp0  
可见,参数被正确的选择了。 *}=W wG  
+bU(-yRy5o  
YTsn;3d]}  
V#Eq74ic  
aqgSr|  
八. 中期总结 [;+YO)  
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: EY(4 <;)  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 NKN!X/P  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 Ns{4BM6j  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor 4BX*-t  
0'",4=c#V  
4`B:Mq&j  
bcg)K`'N  
A,@"(3  
/);6 j,x  
九. 简化 x8t1g,QA  
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。 ,;;~dfHm  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 z841g `:C  
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: XCY4[2*a>  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 I;LqyzM  
  +-*/&|^等 4l:+>U@KU  
2. 返回引用。 5sRNqTIr  
  =,各种复合赋值等 ?/D#ql7  
3. 返回固定类型。 ,KWeW^z'7  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) [;}c@  
4. 原样返回。 Rp1OC  
  operator, _GS2&|7`  
5. 返回解引用的类型。 H.e@w3+h  
  operator*(单目) =W?c1EPLCx  
6. 返回地址。 ;#*mB`  
  operator&(单目) 7Uh}|6PU  
7. 下表访问返回类型。 i "xq SLf=  
  operator[] 0td;Ag  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 Q{l;8MCL  
  operator<<和operator>> <=lP6B  
!G37K8 &&*  
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。 gKnAw+u\  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: _*_zyWW_j  
YN^8s  
template < typename Left > j"]%6RwM]  
struct value_return m`|+_{4[n  
  { j56Y,Tm  
template < typename T > Wl{Vz  
  struct result_1 uPpP")  
  { #HML=qK~  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; ( s*}=  
} ; QLn5:&  
i*3_ivc)  
template < typename T1, typename T2 > TD@'0MaQ#  
  struct result_2 /V^S)5r  
  { *)Y;`Yg$  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; q\\J9`Q$J  
} ; gDH x+"?  
} ; K4KmoGb  
9%8T09I!  
"o`( kYSF  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait YV9%^ZaN7  
p[RD[&#b  
下面我们来剥离functor中的operator() B{Rig5Sc  
首先operator里面的代码全是下面的形式: iJcl0)|  
V&G_Bu~  
return l(t) op r(t) Y\lBPp0{\v  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) ,QDq+93  
return op l(t) }-!$KR]:s  
return op l(t1, t2) 0x84 Ah)  
return l(t) op 8164SWB  
return l(t1, t2) op jhHb[je~{4  
return l(t)[r(t)] *GA#.$n  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] `7NgQ*g.d/  
Z`[j;=[  
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: 0xsvxH"*  
单目: return f(l(t), r(t)); S5;q)qz2J  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); db`<E <  
双目: return f(l(t)); t]V)3Ww  
return f(l(t1, t2)); B $HQFdTli  
下面就是f的实现,以operator/为例 Q x:+n`$/  
j \SDw  
struct meta_divide W[b/.u5z:  
  { *op7:o_  
template < typename T1, typename T2 > g wk\[I`;  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) :=* -x  
  { V[% r5!83H  
  return t1 / t2; 3.>jagu  
} <1ai0]  
} ; tW(E\#!|p<  
Z"P{/~HG  
这个工作可以让宏来做: @9^kl$  
:x_l"y"  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ W1#3+  
template < typename T1, typename T2 > \ &#WTXTr0=  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; y jb.6  
以后可以直接用 d;f,vN(  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) 0FXM4YcrJO  
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 bw@tA7Y  
(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。。。) *H;&hq  
SN11J+  
lcih [M6z  
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  d(k`Yk8  
i+2J\.~U#G  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > UHXlBH@  
class unary_op : public Rettype &Zov9o:gx  
  { :QN,T3i'/3  
    Left l; }3@`'i7  
public : 0<e7!M=U1  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} @NO&3m]  
1wwhTek  
template < typename T > lp4sO#>`  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const l_DPlY  
      { K^Xg^9  
      return FuncType::execute(l(t)); z%b3/rx  
    } ,u$$w  
p<Zf,F}  
    template < typename T1, typename T2 > rq$%  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const |ek*wo  
      { e&E*$G@.7  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); qWo|LpxWt  
    } DD;PmIW  
} ; "|f;   
m|p}Jf!  
}V`Fz',lZ  
同样还可以申明一个binary_op T%Z`:mf  
jAF DkqH  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > 3n X7$$X  
class binary_op : public Rettype =\`9\Gd  
  { j+s8V-7(  
    Left l; u6I# D _  
Right r; C}45ZI4  
public : vG<Mz?wr  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} Dt8eVWkN~  
Y8Mo.v  
template < typename T > N#|c2n+  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const /bg8oB4  
      { 2H4+D)  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); N:=D@x~]  
    } }P^{\SDX  
H.'_NCF&;L  
    template < typename T1, typename T2 > Lc+)#9*d  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const -6#i~a]  
      { / Z \zB  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); I_v]^>Xw  
    } 8 #0?  
} ; /K'Kx  
iPxSVH[  
KPKby?qQ^  
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 <;M6s~  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 &u$l2hSS  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) |IZG `3  
那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。  c,x2   
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! Y ||!V  
如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。 xOP\ +(  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 tw^V?4[Miu  
这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan) 5JQq?e)n  
下面是修改过的unary_op cpf8f i  
Z3 &8(vw  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > YAsvw\iseK  
class unary_op )\p@E3Uxf  
  { T< P4+#JK  
Left l; AlGD .K  
  ,v(G2`Z  
public : owQLAV  
#~nI^ ggW  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} vrh}X[JEw'  
<PXA`]x~  
template < typename T > g`\Vy4w  
  struct result_1 |qfnbi-\  
  { D`iWf3a.  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; L[<MBgF Kv  
} ; SrU,-mA W  
<4^a (Zh  
template < typename T1, typename T2 > @ -g^R4e<  
  struct result_2 *j8w" 4  
  { &:w{[H$-  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; !i{@B  
} ; nbhx2@Teqe  
*F2obpU  
template < typename T1, typename T2 > 9v0f4Pbxm  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const UI |D?z<  
  { /TS>I8V!  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); bMf +/n  
} 2L ~U^  
lYU_uFOs\  
template < typename T > RQv`D&u_  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ykM(` 1` m  
  { y%p&g  
  return OpClass::execute(lt(t)); L2AZ0E"ub  
} -x5^>+Y4  
o"K{^ L~u  
} ; +n1}({7m  
*COr^7Kf5  
7vgz=- MZ#  
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 ,NKDEcw]  
好啦,现在才真正完美了。 0p:n'P  
现在在picker里面就可以这么添加了: ^i#F+Q`1  
6SW:'u|90  
template < typename Right > mLKwk6I  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const )";g*4R[  
  { ?\.P  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); \/lH]u\x  
} v&p\ r'w  
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。 dLG5yx\js  
rQ. j$U  
O zY&^:>  
ytr~} M%  
<dh7*M  
十. bind !)KX?i[Q  
既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。 rn U2EL  
先来分析一下一段例子 Mv JEX8M  
X2T)]`@  
5>"-lB &  
int foo( int x, int y) { return x - y;} Mt<TEr}7Z=  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 592q`m\  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 0|HD(d`a  
可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。 qzsS"=5  
我们来写个简单的。 !Vv$  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: ^=FtF9v  
对于函数对象类的版本: [P,1UO|$B  
;&?NuK  
template < typename Func > <wc=SMmO  
struct functor_trait ]hN%~ ~$>  
  { A1>R8Zuhy  
typedef typename Func::result_type result_type; !SKEL6~7  
} ; @R(6w{h9  
对于无参数函数的版本: zr2%|YF  
{ ~FYiX  
template < typename Ret > GS4!c8>  
struct functor_trait < Ret ( * )() >  \KDOI7  
  { Z#nj[r!l}  
typedef Ret result_type; jW"C: {Ol;  
} ; NA!;#!  
对于单参数函数的版本: D 0\  
HmAA?J}  
template < typename Ret, typename V1 > pX*Oc6.0mu  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > kce+aiv|u  
  { ~g~z"!K  
typedef Ret result_type; VctAQ|h^  
} ; DpoRR`  
对于双参数函数的版本: C/tn0  
-D`*$rp,  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > TBvv(_  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > 4Ts5*_  
  { sGc4^Z%l?  
typedef Ret result_type; n\ZDI+X  
} ; #p6#,PZ  
等等。。。 5<Xq7|Jt  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy Ik(TII_  
X+ h|sy  
template < typename Func > #=q)>+\  
struct func_return "#qyX[\  
  { 9#@dQ/*  
template < typename T > QY/36gK  
  struct result_1 4JT9EKo  
  { K.dgQ-vn  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; zl=RK  
} ; -{-w5_B$  
`$fwLC3j  
template < typename T1, typename T2 > <pK72  
  struct result_2 k#w[G L|T  
  { S6 `4&0'  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; Kisd.~u8j  
} ; I.euuzBgA  
} ; + i!/J  
d/j$_NQ&!  
qR--lvO  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 K #}DXq  
BOoLs(p  
template < typename Func, typename aPicker > $7T3wv9  
class binder_1 A|O7W|"W  
  { x{6/di  
Func fn; L/_OgL]YdI  
aPicker pk; Ir_K8 3VM  
public : W]4Gs;  
r ~si:?6:  
template < typename T > #-+!t<\  
  struct result_1 ?*tb|AL(R  
  { S=n,unn#t  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; eZ(<hE>  
} ; [2a*TI  
_}vD?/$L  
template < typename T1, typename T2 > FQ*4?D,A  
  struct result_2 9P#E^;L  
  { _iO,GT=J-  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; =P<gZ-Cm  
} ; $RuJm\f  
,q]W i#  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} g PU|Gv5  
$ o?Wum  
template < typename T > 6HW<E~G'6  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 3U!\5Nsby  
  { kQxY"HD  
  return fn(pk(t)); !i&^H,  
} <iajtq<Z  
template < typename T1, typename T2 > ek1YaE  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const q.`+d[Q2  
  { z)='MKrEt-  
  return fn(pk(t1, t2)); Ix93/FAn  
} qrsPY d  
} ; BQ2EDy=}6  
<]r.wn=}M  
Y4sf 2w  
一目了然不是么? x JQde 4  
最后实现bind }eXzs_  
=toqEm~  
iov55jT~l@  
template < typename Func, typename aPicker > 6kK\nZ$o$  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) Xm8 1axyf  
  { ,Drd s"H  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); k6_RJ8I  
} {w$1_GU  
7hqa|  
2个以上参数的bind可以同理实现。 %3M(!X:[  
另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。 #/Y t4n  
AF g*  
十一. phoenix w4H3($ K  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: _Pjo9z 9  
B @H.O!  
for_each(v.begin(), v.end(), , |CT|2D>  
( rR@ t5  
do_ ,F`:4=H%  
[ {}H5%W  
  cout << _1 <<   " , " In#V1[io  
] W'hE,  
.while_( -- _1), Yv\.QrxPm  
cout << var( " \n " ) awQ f$  
) ;Oh4W<hH}  
); <i``#" /  
3P-qLbJ  
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: h7c8K)ntnf  
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 X3vTyIsn  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 uvz}qH@j/Q  
那么我们就照着这个思路来实现吧: eN fo8xUG  
b*S :wfw  
,'?%z>RZm  
template < typename Cond, typename Actor > ER~m &JI  
class do_while 4J Bm|Pf(  
  { >Ip>x!wi  
Cond cd; <"Z]S^>$  
Actor act; L!x7]g,^  
public : T%A45BE V  
template < typename T > :[ z=u  
  struct result_1 KY9sa/xO  
  { q$`{$RX  
  typedef int result_type; ]#]|]>& <  
} ; NWd%Za5K;  
&2C6q04b  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} ~gQ$etPd  
.<} (J#vC  
template < typename T > z1XFc*5  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const - } \g[|  
  { C2NJrg4(  
  do 12n5{'H2%  
    { Sh(  
  act(t); ; >Tko<  
  } ?W-J2tgss{  
  while (cd(t)); [0U!Y/?6lA  
  return   0 ; ;A7HEx  
} Ymkk"y.w  
} ; <yz)iCU?  
0|E!e  
I9O!CQCTt  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). +O>!x#)&"  
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。 0l#gS;  
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。 kKFmTo   
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。 (NK$2A/p  
下面就是产生这个functor的类: 6AV@O  
 KoVy,@  
]BGWJA5  
template < typename Actor > 7t=e"|^  
class do_while_actor m,NUNd#)\  
  { ~9c?g(0  
Actor act; *@[DG)N  
public : YzJ\< tkp  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} _Bm/v^(  
L"6qS3[=  
template < typename Cond > NPy{ =#k4  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; y33+^  
} ; E:/G!1  
:bFCnV`Q  
3qU#Rg ;7  
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'~ ?azg:  
最后,是那个do_ Fw? ;Y%  
]4wyuP,up  
>F+Mu-^  
class do_while_invoker ?JO x9;`  
  { I) Y ^_&=  
public : ,4wVQ(,?cd  
template < typename Actor > @9~a3k|  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const &.D3f"  
  { MT9c:7}[&  
  return do_while_actor < Actor > (act); Qfx(+=|  
} %>B?WR\yE  
} do_; -02c I}e  
gp'9Pf;\[  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? I} a`11xb`  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 Lsa&A+fru  
最后来说说怎么处理break和continue +InAK>NZ'  
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。 x LR 2H>B}  
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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