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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda ]-a{IWVN  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 ZV( w  
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, l&Q!mU}  
wV:C<Mg7q  
}[v~&  
`kPc!I7Y  
  class filler ;`X~ k|7K  
  { YZ**;"<G  
public : Wcn[gn<  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} N Bz%(? \  
} ; GI_DhU]~)  
!oGQ8 e  
0;<OYbm3<  
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: cgN>3cE  
auL^%M|$R  
|Euus5[  
K:_($X]  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); 0+j}};   
[e1L{_*l  
*KJ7nRKx(w  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 vI|As+`$d  
ESv:1o`?n  
L/ fRF"V  
/AR]dcL@76  
二. 战前分析 dhtb?n{  
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。 OpQ8\[X+  
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 KuXkI;63J>  
$H;+}VQ  
L=g_@b   
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); ^/a*.cu  
  /* --------------------------------------------- */ Hm4bN\%  
vector < int *> vp( 10 ); 2yxi= XWZ  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); e "n|jRh  
/* --------------------------------------------- */ v ): V  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); Gkmsaf>  
/* --------------------------------------------- */ "lrA%~3%[P  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); " '[hr$h3  
  /* --------------------------------------------- */ }dKLMNqPA  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); xqv[? ?  
/* --------------------------------------------- */ >{t+4p4k.  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); qd8pF!u|#  
u5F}(+4r  
(3W&A M  
j|(:I:]  
看了之后,我们可以思考一些问题: v|&s4x?D  
1._1, _2是什么? N"1 QX6  
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。 Q.ukY@L.'  
2._1 = 1是在做什么? '\t7jQ  
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。 O] ZC+]}/  
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。 q~O>a0f0  
._,trb>o  
5 0Ad,mn<  
三. 动工 FW Y[=S  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: sUc iFAb  
'hIU_  
+>#e=nH  
M5O'=\+,F  
template < typename T > $ eX*  
class assignment ? d5h9}B  
  { 3+9 U1:1[.  
T value; R@n5AN(  
public : rJV?) =Z  
assignment( const T & v) : value(v) {} lD3)TAW@o  
template < typename T2 > _z]v<,=3M  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } ]/44Ygz/  
} ; iRs V#s  
Bc[6*Y,%T  
M2p<u-6 "  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 Rcf=J){D6  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment G#lg|# -#  
[+Un ^gD  
o(Kcs-W2  
[gZDQcU  
  class holder k%Eh{dA  
  { i| 4_ m  
public : xYwkFB$$*  
template < typename T > `xIh\q  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const *l-`<.  
  { "K ?#,_  
  return assignment < T > (t); &k+*3.X  
} ev"M;"y  
} ; r=$gT@  
WIG=D{\Yx  
Tq#<Po $  
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: -l JYr/MSL  
xFwXW )  
  static holder _1; 27iy4(4  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 _+n;A46  
w[sR7T9*  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); kwF]TO S  
而不用手动写一个函数对象。 V{GXc:=  
rhoeZ  
x.\XUJ4x  
lY,/ W  
四. 问题分析 G_+Ph^  
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。 :'Xr/| s  
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。 S.hC$0vrj  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 <I 1y  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 e?=elN  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 n;qz^HXEJ  
!-RwB@\  
五. 问题1:一致性 a2X h>{  
首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?| zAI|Jv @  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 b^Z$hnh]S  
OpqNEo\  
struct holder 8 }z3CuM  
  { 4 l1 i>_R  
  // @G(xaU'u  
  template < typename T > JCcQd 01z  
T &   operator ()( const T & r) const {,Fcd(MU  
  {  0Ve%.k  
  return (T & )r; MHl^/e@  
} eE9|F/-L  
} ; N5KEa]k1nw  
-5xCQJ[  
这样的话assignment也必须相应改动: xD0NZ~w%  
H/`G  
template < typename Left, typename Right > a[i>;0  
class assignment Xl?YB Z}  
  { Y-]YDXrPQ  
Left l; e`AUYli"  
Right r; doH2R @  
public : !&JiNn('  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} ^9'$Oa,*  
template < typename T2 > avBua6i'  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } C#$6O8O  
} ; P\T|[%E'  
5& *zY)UL  
同时,holder的operator=也需要改动: +;6)  
<tW:LU(!  
template < typename T > t9Vb~ Ubdb  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const s ^3[W0hL  
  { oXbI5XY)wb  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); (Com,  
} 1 KB7yG-#6  
#B}Qt5w  
好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。 Jh^8xI,`C  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 [-]A^?yBM  
_25d%Ne0  
return l(rhs) = r; pI 5_Hg  
在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。 6WO7+M;z  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: :])JaS^  
>[8#hSk  
template < typename Tp > S\b K+  
class constant_t niQcvnT4b  
  { *;P2+cE>H3  
  const Tp t; sbA2W~:  
public : D2)i3vFB  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} _ .!aBy%xf  
template < typename T > .<dOED{v  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const /sV?JV[t  
  { @`Wt4<  
  return t; 6W:1>,xS  
} itHM7d  
} ; oR#my ^  
#Z!#;%S  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 U$%|0@`~  
下面就可以修改holder的operator=了 AI~9m-,mE  
jiq2x\\!  
template < typename T > on_H6Y@B52  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const 3t*#!^$  
  { %i3{TL  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); h(|;\~  
} -~} tq]  
D>Ua#<52q  
同时也要修改assignment的operator() |mvM@V;^8{  
UFIjW[h  
template < typename T2 > :~i+tD  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } i3d y  
现在代码看起来就很一致了。 KD=bkZ&  
iU XM( ]  
六. 问题2:链式操作 >+SZd7p  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 9 R  
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。 aH  
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。 kJ__:rS(T_  
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。 hm6pxFkX_  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct 'mUI-1GkT  
4@mso+tk  
template < typename T > /L$NE$D} "  
struct result_1 r*]uR /Z$  
  { s{B_N/^  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; Wxc^_iqA1  
} ; h&P {p _Y  
4a?r` '  
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: fRFYJFc n  
"5h_8k~sQ  
template < typename T > @ce3%`c_  
struct   ref Y6a$gXRT  
  { 2n(ItA  
typedef T & reference; H<XlUCr_~+  
} ; E)Srj~$d  
template < typename T > Z>&K&ttJ  
struct   ref < T &> -aT=f9u  
  { 5Fh8*8u6hL  
typedef T & reference; .5N Zf4:C  
} ; rXuAixu!t  
.c03}RTC^  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: (qbc;gBy  
UC(9Dz  
template < typename T > *.xZfi_|  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const i j!*CTG  
  { MorW\7-}  
  return l(t) = r(t); IX?@~'  
} t +J)dr  
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。 zG<0CZQ8  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 "!^c  
a 1NCVZ  
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 C?S~L5a#oC  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: ^ISQ{M#_  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 _Po#ZGm~  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 Z<I[vp6{  
最后的布局是: Q+lbN  
                Add "s${!A)  
              /   \ Ir^BC!<2>  
            Divide   5 r.9 $y/5  
            /   \ 8>m1UONr  
          _1     3 dw3'T4TC?  
似乎一切都解决了?不。 bYK]G+Ww  
你可以想象一下一个完整的Lambda库,它必然能够重载C++几乎所有的操作符。假设其重载了10个操作符,那么至少会有10个代表这些操作符的functor类。大体上来讲,每一种操作符所对应的functor都应当能够由链式操作产生别的任意一种操作符所对应的functor。(例如:*_1 = 2既是由operator*的functor产生operator=的functor)。可想而知这样一共能产生10*10=100种产生方式。这是对编码的一个大挑战。 hg{ &Y(J!U  
如何简化这个问题呢?我们不妨假定,任意一种操作符的functor,都能够产生任意一种操作符的functor,这样,每一种操作符的functor都拥有一样的产生方案。如果某种转换确实是不合法的(例如:A/B=C无论如何也不可能合法),那么在试图产生新functor的时候会出现编译错误。幸好C++的模版是如果不使用就不编译的,因此这种编译错误不会干扰到正常的使用,这正是我们所要的。 kv/(rKLp*  
OK,我们的方法呼之欲出了。既然所有的functor都具有一样的产生方案,那么不如大家都不要实现,等到最后统一的在所有的functor里面加上这么一系列的产生代码吧。例如,如果要添加从某functor XXX到operator=的functor的产生代码: jXtLo,km  
uFWvtL?;_  
template < typename Right > lR, G;  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const VSx%8IM+X  
Right & rt) const vmMV n-\#  
  { BJ"Ay@D*  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); ;*_I,|A:Xr  
} 9wzg{4/-$  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 wqf&i^_  
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。 tG_-;03<`4  
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。 WVinP(#nfM  
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。 y. T ct.  
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。 > e;]mU`,  
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? +B](5z4  
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: "\}21B~{7'  
jzQ9zy_  
template < class Action > ^971<B(v  
class picker : public Action cK/PQsMP  
  { G;Us-IRZ  
public : HuK Aj  
picker( const Action & act) : Action(act) {} O.dux5lfBd  
  // all the operator overloaded 9*f2b.Aj  
} ; L,GShl0S  
[9w, WJL  
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。 < rv1IJ  
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: ocq2  
p?_'|#tz  
template < typename Right > Y7*'QKz2  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const .0?ss0~  
  { >\RDQ%z  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); tnA_!$Y a  
} S[ws0Y60  
Feh"!k <6k  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > </8be=e7p  
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。 2lX[hFa5  
>aX:gN  
template < typename T >   struct picker_maker SIj6.RK  
  { iZsau2K  
typedef picker < constant_t < T >   > result; #/\pUK~km  
} ; u!m,ilAnd  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > m9v"v:Pw  
  { dCW0^k  
typedef picker < T > result; {K<~ vj;  
} ; H f!9`R[  
b,=,px  
下面总的结构就有了: iXt4|0  
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 (t!xf  
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。 z<FV1niE  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 ^)(G(=-Rf  
至此链式操作完美实现。 e?_c[`sg  
.ruqRGe/  
cC7"J\+r*  
七. 问题3 #rqyy0k0'h  
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。 S(@*3]!q  
_G_ &Me0  
template < typename T1, typename T2 > g%@]z8L  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const fQ2!sV  
  { GZxglU,3T  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); ;a#}fX  
} "US" `a2  
e5]&1^+  
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: u>JqFw1  
p,3go[9X:R  
template < typename T1, typename T2 > Z5"!0B^ j  
struct result_2 6GvhEulYR  
  { fRZUY <t  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; \VoB=Ac&  
} ; g}\U, (  
PR48~K,?  
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? CnM+HN30o  
这个差事就留给了holder自己。 n0Qh9*h  
    48R]\B<R{  
@n5;|`)\  
template < int Order > p~v2XdR  
class holder; ~YR <SV\{  
template <> @5<]W+jk4  
class holder < 1 > 03i?"MvNo  
  { P_:?}h\  
public : zsR  wF  
template < typename T > hX{g]KE>  
  struct result_1 +?4*,8Tmmz  
  { +ZD[[+  
  typedef T & result; Eg287B  
} ; ?NL&x  
template < typename T1, typename T2 > CuV=C Ay>  
  struct result_2 4\ uZKv@,  
  { <lg"M;&Ht  
  typedef T1 & result; luP'JUq  
} ; )]0[`iLe  
template < typename T > ~@)- qV^~  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const Vz=j )[  
  { \N'hbT=  
  return (T & )r; R{2GQB  
} "-~D! {rS  
template < typename T1, typename T2 > 5~<a>>  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const IPr*pQ{;c  
  { (;Dn%kK  
  return (T1 & )r1; #*ZnA,  
} @w.b |  
} ; ;T"m [D  
)-TeDIfm  
template <> 3cV+A]i  
class holder < 2 > #XYLVee,  
  { mcP{-oJ0W  
public : : . FfE  
template < typename T > #J<`p  
  struct result_1 [Ls2k&)0  
  { )Rm 'YmO  
  typedef T & result; :yFTaniJ'.  
} ; &y+PSa%n  
template < typename T1, typename T2 > SSA%1l 2!  
  struct result_2 h0Sy'] 3m  
  { &K}(A{  
  typedef T2 & result; Nd]%ati?  
} ; Qzs\|KS  
template < typename T > ZmR[5 mv@  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const OyG_thX  
  { 7E\K!v_  
  return (T & )r; /4wm}g9  
} >? A `C!i  
template < typename T1, typename T2 > mPw56>  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const 8KGv?^M 6W  
  { l/y Kc8^<  
  return (T2 & )r2; 4%#V^??E  
} 9$4/frd  
} ; qMW%$L\HA  
TGt1d  
#:Sy`G6!?  
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> >。 -G^t-I  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: L(!!7B_,  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: NdXy% Q  
kp<}  
return l(i, j) = r(i, j); c}I8!*\  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) Wj f>:\ w  
4Q`=t &u  
  return ( int & )i; V.P5v {  
  return ( int & )j; R>YMGUH~w  
最后执行i = j; f@xfb ie !  
可见,参数被正确的选择了。 JK^B+.  
Y/eN)  
)2<B$p  
]%Q]C 8[C  
>w]k3MC  
八. 中期总结 w7*b}D@65\  
目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事: _]PfeCn:j  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 "DcueU#!  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 < 4EB|@E  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor * F%ol;|Q  
D0E"YEo\nv  
6UzT]"LR;  
j O5:{%  
ym,Ot1  
n\8[G [M  
九. 简化 n[cyK$"  
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。 #&`WMLl+8  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 &Ow?Hd0  
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: ^1FZ`2u;  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 ;P0Y6v3  
  +-*/&|^等 &L~31Ayj&  
2. 返回引用。 )(|0KarF  
  =,各种复合赋值等 /NN[gz  
3. 返回固定类型。 uI:3$  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) |@Idf`N$  
4. 原样返回。 #3:'lGBIK  
  operator, dc@wf;o  
5. 返回解引用的类型。 s2' :&5(  
  operator*(单目) 4f@\f7 \  
6. 返回地址。 L8-[:1  
  operator&(单目) O^="T^J  
7. 下表访问返回类型。  KHs{/  
  operator[] Mbi+Vv-  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 m 'H  
  operator<<和operator>> z1@sEfk>  
JjTzq2'%  
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。 DRg ~HT  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: X#NeB>~  
}AH|~3|D  
template < typename Left > r|H!s,  
struct value_return 3TvhOC>yG  
  { Fi3(glgd-  
template < typename T > [ sO<6?LY  
  struct result_1 VL!kX``^F  
  {  rgvc5p  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; t;f p<z7N.  
} ; ?[4khQt  
=iN_Ug+  
template < typename T1, typename T2 > r1[T:B'  
  struct result_2 MzW$Sl&:  
  { nKa ;FaJ  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; Jm1AJ4mw  
} ; ^{sI'l~  
} ; Ud(dWj-/  
O/r<VT Op  
A)p! w aG  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait "ZPbK$+=yU  
D~`YRbv  
下面我们来剥离functor中的operator() 6;c{~$s~[  
首先operator里面的代码全是下面的形式: }d*sWSPu(  
*[5#g3  
return l(t) op r(t) zB7dCw  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) ={D B  
return op l(t) Ko1?jPE  
return op l(t1, t2) T+{'W  
return l(t) op hB<z]sl  
return l(t1, t2) op Bma|!p{  
return l(t)[r(t)] SD.*G'N&2f  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] jnLu|W&  
= Ow&UI  
很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式: *l8vCa9Y  
单目: return f(l(t), r(t)); [x()^{;2  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); d_|v=^;  
双目: return f(l(t)); ]{,=mOk  
return f(l(t1, t2)); ~hw4gdtS  
下面就是f的实现,以operator/为例 4a-F4j'  
e5\1k#@  
struct meta_divide #Q)w$WR  
  { M@z/ gy^  
template < typename T1, typename T2 > Hx/Vm`pRyX  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) g_!xO2LH,8  
  { }8KL]11b  
  return t1 / t2; !-o||rt  
} &CsBG?@Z|  
} ; R =c  
#^ [N4uV  
这个工作可以让宏来做: G uI sM  
/OtQk -E  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ iQR})=Q  
template < typename T1, typename T2 > \ jQlK-U=oi  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; rG%_O$_dO  
以后可以直接用 SmEd'YD!J  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) x@\'@>_GM  
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 G8c}re   
(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。。。) }pZnWK+  
(I 0t*Se  
2F(\}%UT~  
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 _)H+..=  
mZ&Mj.0+~  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > _4#psxl[M  
class unary_op : public Rettype 39m"}26*E  
  { Z#V\[  
    Left l; ng6p#F,3  
public : }XE/5S}D  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} Y]Nab0R&  
PvCE}bY{}  
template < typename T > v2z/|sG  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const )bg,rESM  
      { Jg6[/7*m  
      return FuncType::execute(l(t)); x%7x^]$  
    } f6C+2L+Hr  
Re ur#K  
    template < typename T1, typename T2 > kqB 00 ;  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const Q$5:P&  
      { *==nOO9G  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); 'V{k$}P2  
    } cuk}VZ  
} ; AUpC HG7  
At|tk  
laJ%fBWmbi  
同样还可以申明一个binary_op w~-d4MNM  
?uBC{KQ}Y  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > /Bu5k BC  
class binary_op : public Rettype d> AmM!J  
  { iR=aYT~  
    Left l; ~ZC=!|Q#  
Right r; N4NH)x  
public : k&;L(D  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} xf SvvCy  
*9&YkVw~  
template < typename T > w`_9*AF9  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const -"L6^IH7  
      { &y?B&4|hM  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); 8TvPCZ$x  
    } ~PAn _]Z  
MUl+Oy>  
    template < typename T1, typename T2 > b=l}|)a  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const pQ\ [F  
      { fX|,s2-FW  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); l.)!jWY  
    } 6K0*?j{;"  
} ; jO.E#Ei}~  
Q;M\P/f  
m"}G-#  
很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮 C5 !n {  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 R>q'Ymu~  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) (8R M|&  
那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。 l<6/ADuS  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! Y{@[)M{<  
如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。 %syBm  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 K; lC#  
这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan) m %3Kq%?O  
下面是修改过的unary_op 6w ,xb&S  
ITiw) M  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > v836nxLM  
class unary_op ?g.w%Mf*  
  { ?A>-_B  
Left l; jT0fF  
  ;_ton?bF  
public : _v,n~a}&  
g5[3[Z(.  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} vt,X:3  
Kwnu|8  
template < typename T > \O~P !`  
  struct result_1 B~rK3BS  
  { G_]mNh  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; p(>'4#|qy  
} ; ^j7pF.j  
{BU,kjv1g  
template < typename T1, typename T2 > D bJ(N h  
  struct result_2 VGIc|Q=F  
  { >MH@FnUL  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; "{lnSLk  
} ; jL$X3QS:  
&jcr7{cD  
template < typename T1, typename T2 > x.RZ!V-  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const yAe}O#dy  
  { k,& QcYw  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); M}u2aW2]X  
} /2q%'"x(  
3]P=co@  
template < typename T > [u:_J qf-  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const S]m[$)U%@  
  { ~Ua0pS?  
  return OpClass::execute(lt(t)); ?9"glzxr  
} _De;SB %V  
hZy*E[i  
} ; 3t'K@W?AJh  
[<t*&Kr+o  
'%N p9Iqt  
该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug N 1rrKyL!$  
好啦,现在才真正完美了。 COafVlJ,l  
现在在picker里面就可以这么添加了: \D=B-dREq  
J/Li{xp)Lg  
template < typename Right > l ki(_ @3  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const 8:MYeE5  
  { Q@R8qc=*  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); b3H;Ea?^^<  
} DS yE   
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。 \b->AXe8  
Y/gCtSF  
2S3F]fG0  
B!0[LlF+  
y\x<!_&D  
十. bind Cpl)byb  
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。 qI}Zg)q]  
先来分析一下一段例子 nYY U  
6822xk  
tp"\  
int foo( int x, int y) { return x - y;} "$_ypgRrSR  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 1mqFnVkf&+  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 b,wO^07-3^  
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。 [B Al  
我们来写个简单的。 u CXd% CzE  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: :>=,sLfJ  
对于函数对象类的版本:  NNX/2  
_>.%X45xi  
template < typename Func > cQjJ9o7  
struct functor_trait 23PSv8;EM  
  { {#MViBhd%  
typedef typename Func::result_type result_type; x UYSD  
} ; 0#G"{M  
对于无参数函数的版本: $HRpG  
^*W3{eyi(L  
template < typename Ret > Oqyh{q%]  
struct functor_trait < Ret ( * )() > +e\u4k{3V  
  { 4b)xW&K{  
typedef Ret result_type; lc^%:#@  
} ; +x`tvo  
对于单参数函数的版本: lU?"\m  
1EN5ZN,  
template < typename Ret, typename V1 > BLRrHaX0  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > !u"Hf7/  
  { Y+E@afsKs  
typedef Ret result_type; $[d}g  
} ; eUl[gHP  
对于双参数函数的版本: ()iJvf>@  
I('l )^m%  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > <mxUgU  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > Ur@3_F  
  { =o {`vv  
typedef Ret result_type; j>U.(K  
} ; ~vgW:]i  
等等。。。 *UTk. :G5  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy xg8<b  
:?,& u,8  
template < typename Func > A /MOY@%G  
struct func_return aaBBI S  
  { S"dQ@r9  
template < typename T > $8s&=OW  
  struct result_1 FUQT,7CA  
  { @[^H*^1|g  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; W{%M+a[#l  
} ; 0 [s1!Cm!i  
D^pAf/ek@i  
template < typename T1, typename T2 > |:AjQ&PM)  
  struct result_2 T@L^RaPX  
  { ?h5Y^}8Qg  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; 8n56rOW!  
} ; m+L:\mvA  
} ; ;,<s'5icyg  
B::vOg77  
U|>Js!$  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 a P`;Nr=  
!U91  
template < typename Func, typename aPicker > OSBE5  
class binder_1 N.fIg  
  { uaS?y1:c  
Func fn; N7NK1<vw2  
aPicker pk; zd}"8  
public : (Lc%G~{  
i}Y:o}  
template < typename T > _C##U;e!  
  struct result_1 =Vi+wH{xM  
  { , vR4x:W  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; }\9qN!ol  
} ; Q5Wb)  
{5,CW  
template < typename T1, typename T2 > 5EU3BVu&u  
  struct result_2 B%,0zb+-L  
  { jWm<!< ~  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; 4|~o<t8  
} ; (|WqOwmoUt  
8.vD]hO  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} my Po&"_ x  
uQ{M<%K  
template < typename T > "Aynt_a.  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const m$U2|5un&  
  { y+c+/L8  
  return fn(pk(t)); F: \CDM=lS  
} >BiJ/[9  
template < typename T1, typename T2 > 5nk]{ G> V  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const H:CwUFL  
  { \E n^Vf  
  return fn(pk(t1, t2)); RxAZ<8T_  
} |d{4_o90  
} ; FvRog<3X  
w*aKb  
Cjw|.c`  
一目了然不是么? 1v`*%95  
最后实现bind _- { >e  
NZv1dy`fa  
&Y\`FY\   
template < typename Func, typename aPicker > }4$UlTA'  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) .}^m8PP  
  { vzfWPjpKW  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); Nkc=@l {  
} /WfpA\4S  
f- _~rQ  
2个以上参数的bind可以同理实现。 1;>J9  
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。 sVGyHA  
d^ w6_  
十一. phoenix Ug/b;( dJ'  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: qg|SBQ?6  
]c*&5c$  
for_each(v.begin(), v.end(), aK 'BC>uFI  
( =ove#3  
do_ /op8]y  
[ E<0Y;tR  
  cout << _1 <<   " , " SDZ/rC!C  
] j2V^1  
.while_( -- _1), WxFVbtw  
cout << var( " \n " ) PKmr5FB  
) mkgDg y  
); 6?r}bs6Msx  
'};pu;GA7  
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: 2WqjNqx)6  
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 ^`ny]3JA  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 {ymD.vf=9+  
那么我们就照着这个思路来实现吧: K;Fy&p^d  
L)kwMk  
u`g|u:(r  
template < typename Cond, typename Actor >  {ZB7,\  
class do_while 86oa>#opU  
  { qEE V&  
Cond cd; Ju# - >]  
Actor act; ht)J#Di  
public : R e-4y5f  
template < typename T > Tw 8$6KUW  
  struct result_1 M/T ll]\|  
  {  BVU>M*k  
  typedef int result_type; q9|'!m5K  
} ; `5:b=^'D /  
RAPR-I;{  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} x= X"4Mj0)  
PCtf&U  
template < typename T > " 5,'K~hz  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ^Yul|0*J  
  { zr2oU '+  
  do DY1UP (y  
    { D&#wn.0|E  
  act(t); 'b~,/lZd  
  } DJR_"8  
  while (cd(t)); |U)M.\h  
  return   0 ; 8(]*J8/wt  
} D5^wT>3>  
} ; _e:c 22T'  
gAD,  
&]tZ6  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). 0w)Gb}o$  
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。 ?cF`T/z]"  
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。 WS6'R    
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。  Jpm=V*P  
下面就是产生这个functor的类: Mh3Tfp  
sN"<baZ  
hT go  
template < typename Actor > 3RJsH :u8  
class do_while_actor vq/3a  
  { hv (>9N  
Actor act; 7Ji|x{``  
public : \SKobO?qI  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} @L0xU??"|  
ZOw%Fw4B  
template < typename Cond > *3 8 u ~n  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; *MC+i$  
} ; qjDt6B^RO  
KDxqz$14 -  
?h\fwF3  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 t\S=u y  
最后,是那个do_ =S#9\W&6Q  
|kGj}v3  
z[|2od  
class do_while_invoker iC2``[m"  
  { zl $mt'\y  
public : }JI@f14  
template < typename Actor > [0MNq]gxf  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const ?sD4S   
  { OGcq]ue  
  return do_while_actor < Actor > (act); m55|&Ux|  
} *be"$ Q  
} do_; O pavno%&  
? `hA:X<  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? M47t(9krV  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 uHeKttR-  
最后来说说怎么处理break和continue SFJ"(ey$  
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。 lV".-:u_  
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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