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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda UR sx>yx  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 Fz7t84g(  
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, @{y'_fw  
}_D.Hy5  
g*V.u]U!i  
fkxkf^g)  
  class filler 1q}L O2  
  { V:n0BlZ,B  
public : a"vzC$Hxd  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} v)5;~.+%  
} ; "V|Rq]_+%  
V\L;EHtc$  
is<:}z  
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: .vu7$~7  
\o>-L\`O  
C]ss'  
gu k,GF9p]  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); 5|H;%T 3_  
V!Wy[u  
UleT9 [M  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 $BwWQ?lp  
hi8q?4jE  
;+hh|NiQ  
Bz]tKJ  
二. 战前分析 )4g_S?l=  
首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。 ^j<v~GT x+  
开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码 ,->ihxf  
R]"Zv'M(AM  
qed_PsI  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); 7 Lm9I  
  /* --------------------------------------------- */ :5k* kx#y  
vector < int *> vp( 10 ); q[$>\Nfg>B  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); ytcLx77`:  
/* --------------------------------------------- */ ;8]HCC@:  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); s%jBIeh  
/* --------------------------------------------- */ J n.7W5v  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); iXWHI3  
  /* --------------------------------------------- */ uKJ:)oyaCP  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); 4$Ai!a  
/* --------------------------------------------- */ q<09]i  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); SyL"Bmi  
DG TLlBkT  
cC*WZ]  
c9|4[_&B~  
看了之后,我们可以思考一些问题: )M8d\]  
1._1, _2是什么? q%3VcR$J  
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。 w~]2c{\Qz  
2._1 = 1是在做什么? %S312=w  
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。 C @Ts\);^  
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。 3qWrSziD  
}i+C)VUX   
{Ydhplg{  
三. 动工 lS=YnMs6a  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: <-`bWz=+  
ufL,K q4  
\]x`f3F  
3! P^?[p3  
template < typename T > 7F"ljkN1S  
class assignment 48xgl1R(j  
  { : /5+p>Ep}  
T value; MfQ0O?oBp  
public : c&D+=   
assignment( const T & v) : value(v) {} fk}Raej g  
template < typename T2 > =-dnniKW4  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } 30h[&Oc  
} ; +k=*AQt^8  
]@U?hD  
SqAz((  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 nDkG}Jk B!  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment >\JP X  
@5Z|e  
o#FctM'Z  
|]kiH^Ap  
  class holder W 8<QgpV*  
  { LNL}R[1(  
public : ir^d7CV,   
template < typename T > 'bfxQ76@sa  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const m0G"Aj  
  { xbiprhdv  
  return assignment < T > (t); ?"b __(3  
} wGO-Z']i  
} ; H;=yR]E  
Yyk~!G/@  
J.~@j;[2  
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: 3n2^;b/]  
Q}&'1J  
  static holder _1; RrLiH>  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 8mr fs%_  
X}[1Y3~y  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 );  ZPf&4#|  
而不用手动写一个函数对象。 <@7j37,R7V  
za6 hyd^  
R655@|RT  
R/{h4/+vJ  
四. 问题分析 .3EEi3z6z  
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。 eGMw:H  
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。 (F'~K,0  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 2`i &6iz  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 [CHN3&l-5S  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 #mH28UT  
?3DL .U{  
五. 问题1:一致性 :/->m6C`0  
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?| xEG:KSH  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 py$Gy-I~[  
GUQ3XF\  
struct holder ccv  
  { 0Cc3NNdz  
  // o=VZ7]  
  template < typename T > ;$eY#ypx  
T &   operator ()( const T & r) const bP:u`!p -i  
  { q4:zr   
  return (T & )r; "4XjABJ4'  
} !@V]H  
} ; s\'t=}0q  
-/8V2dv3  
这样的话assignment也必须相应改动: ;4+z~7Je]^  
2Jo|P A` 9  
template < typename Left, typename Right > (ht"wY#T<(  
class assignment hQ3@CfW  
  { $jk4H+H-  
Left l; P'$2%P$8:~  
Right r; %4VM"C4[  
public : tli*3YIw  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} |QrVGm@2  
template < typename T2 > !le#7Kii  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } aeMj4|{\  
} ; HmXxM:[4;  
pDC`Fi  
同时,holder的operator=也需要改动: i{g~u<DH)Q  
oKRI2ni$j9  
template < typename T > k8Dk;N  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const QKk7"2t|  
  { ,9OER!$y  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); N#J8 4i;ry  
} l2#~   
ml~ )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。 p+I`xyk  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 :t;\`gQoS  
6/a%%1c1  
return l(rhs) = r;  w&U28"i>  
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。 :hHKm|1FE  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: kH06Cb  
5G<`c  
template < typename Tp > *<9M|H~  
class constant_t SOD3MsAK  
  { 1\TkI=N3  
  const Tp t; M7DoAS{6e  
public : $7-4pW$y  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} Ow0~sFz  
template < typename T > T+V:vuK  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const 5=s|uuw/  
  { Lxa<zy~b  
  return t; 0l(G7Ju  
} n`Ypv{+ {%  
} ; T5[(vTp  
Ornm3%p+e  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 lz).=N}m  
下面就可以修改holder的operator=了 *E@as  
*eAt'  
template < typename T > d.snD)X  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const X/!Y mV !  
  { X?8bb! g%Q  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); (!ud"A|ab4  
} Lz- (1~o  
17rg!'+   
同时也要修改assignment的operator() 5Shc$Awc!  
(i)O@Jve  
template < typename T2 > \a:-xwUu<  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } u_=>r_J[b  
现在代码看起来就很一致了。 t-FrF</ 0  
\n0Gr\:  
六. 问题2:链式操作 ZYl*-i&~?  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 QswFISch  
其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。 !&8B8jHqA  
事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。 !;PKx]/&  
比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。 *xKY>E+  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct f <DqA/$  
:JxuaM8  
template < typename T > 5X`m.lhUc  
struct result_1 Oi!uJofW  
  { ^O5PcV3Eg  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; EU7mP MxJ  
} ; r-}C !aF]  
}8'bXG+  
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: i/DUB<>p6  
}5gQ dj[Y  
template < typename T > C It@xi#I  
struct   ref Cp-p7g0wlg  
  { |>p?Cm  
typedef T & reference; q-0( Wx9|  
} ; CwzDkr&QC_  
template < typename T > cZ/VMQEr  
struct   ref < T &> j|WN!!7  
  { 2K(zYv54  
typedef T & reference; p\|*ff0  
} ; LwCf}4u"  
b;e*`f8T3c  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: _K>YB>W}7  
cr{f*U6`  
template < typename T > SR'u*u!  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const Y&b JKX  
  { >x1?t  
  return l(t) = r(t); i\P)P!  
} rcMSso2  
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。 f,Dj@?3+  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 z!\)sL/"  
&q[`lIV,L  
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 )mXu{uowr  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: 2G`tS=Un  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 ~LN {5zg  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 AtlUxFX0S  
最后的布局是: Rp"" &0  
                Add ~d6zpQf7>  
              /   \ y[:xGf]8@  
            Divide   5 #ruL+- 8!<  
            /   \ +,Z Q( ZW  
          _1     3 arj?U=zy  
似乎一切都解决了?不。 )1 !*N)$  
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。 1O;q|p'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。 w>gB&59r  
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: ~@Eu4ip)F  
Hk|wO:7Be  
template < typename Right > Y]{~ogsn$:  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const |"EQyV  
Right & rt) const 4] I7t  
  { ??`z W  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); ],ISWb  
} KdtQJ:_`k  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 T|Fl$is  
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。 8d"Ff  
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。 0h~7"qUF@  
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。 3,-xk!W$L  
除了宏之外还可以用的方式就是继承。我们可以写一个类叫做picker,该类实现了所有的如上的产生函数。然后让所有的functor继承自它。 4brKAqg.  
且慢,也许立刻就有人跳出来说:这样的话那个XXX怎么写呢?这样不是会导致循环依赖么?这样不是会有downcast么? Vq<\ix Ri  
正解,让picker做基类确实不是一个好主意。反过来,让picker继承functor却是一个不错的方法。下面是picker的声明: ?Q%X,!~ \:  
0T7""^'&  
template < class Action > gCY%@?YyN  
class picker : public Action Z |CL:)h  
  { -mK;f$X  
public : EG[Rda  
picker( const Action & act) : Action(act) {} |.Y}2>{  
  // all the operator overloaded "_  i:  
} ; )>|x2q  
j UCrj'  
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。 u' +;/8  
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: 6#/v:;bF  
f+ Ht  
template < typename Right > E;AOCbV*$  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const JQ)w/@Vu=  
  { ;4ETqi9  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); m<uBRI*I  
} "WE*ED  
tjTnFP/=  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > pw5uH  
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。 %ryYa  
YRm6~c  
template < typename T >   struct picker_maker E1-BB  
  { m3i+b  
typedef picker < constant_t < T >   > result; 7$u}uv`j  
} ; %d#h<e|,.  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > -kz9KGkPb+  
  { U}2b{  
typedef picker < T > result; &;]KntxB  
} ; -'mTSJ.}  
I8:A]  
下面总的结构就有了: yvp$s  
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。 U sS"WflB  
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。 ~y.t amNW  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 >Kjl>bq  
至此链式操作完美实现。 #.^A5`k  
zLda&#+  
r0 fxEYze&  
七. 问题3 <UC_QPA\  
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。 {WoS&eL  
NP^j5|A*"  
template < typename T1, typename T2 > Oq3]ZUVa  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const KJ;;825?  
  { `}Z`aK  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); [Y_CRxa\u  
} hiQ #<  
L6=`x a,  
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: FLzC kzJ:6  
qPG>0 O  
template < typename T1, typename T2 > kMP3PS  
struct result_2 Mo~zq.  
  { -) LiL  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; o1zKns?  
} ; mW&hUP Rx  
%!r@l7<  
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? 7U, [Ruu  
这个差事就留给了holder自己。 \]=''C=J  
    Z&W*@(dX  
p.|NZXk%%a  
template < int Order > }a?(}{z-  
class holder; X&14;lu%p  
template <> y}bliN7;1e  
class holder < 1 > O~ ]3.b  
  { y8arFG  
public : #Li6RSeW  
template < typename T > M!)~h<YL  
  struct result_1 #M~6A^)  
  { a*(,ydF|L  
  typedef T & result; {|D7H=f  
} ; 8%Eau wAx  
template < typename T1, typename T2 > ]u<8j r  
  struct result_2 )~[rb<:)b  
  { V|W[>/  
  typedef T1 & result; cWS 0B $$  
} ; `+0K~k|DC  
template < typename T > EYXHxo  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const Yw_^]:~  
  { > t~2  
  return (T & )r; JK y0 6I  
} k(23Zt]  
template < typename T1, typename T2 > cy @",z  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const I92orr1  
  { 3s B9t X  
  return (T1 & )r1; thK4@C|X4  
} ,|G~PC8  
} ; Q8  
VteMsL/H  
template <> e` {F7rd:  
class holder < 2 > 5|_El/G  
  { Zv&<r+<g  
public : %&}gt+L(M  
template < typename T > ]b'" l  
  struct result_1 f)#rBAkt  
  { bJ5 VlK67R  
  typedef T & result; *pj^d><  
} ; X(M|T]`b:  
template < typename T1, typename T2 > 4RyQ^vL  
  struct result_2 ,LftQ1*;  
  { YG K7b6  
  typedef T2 & result; WinwPn+9  
} ; ?w5>Z/V  
template < typename T > L|]!ULi$d  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const gEISnMH  
  { Bm4fdf#A]  
  return (T & )r;  SodYb  
}  ow2tfylV  
template < typename T1, typename T2 > ;%B:1Z  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const y)uxj-G  
  { hA:RVeS{  
  return (T2 & )r2; O0RV>Ml'&  
} .{,fb  
} ; ,0\P r  
aaRc?b'/  
88g|(k/  
新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。 < VrHWJo  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: J>N^FR9  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: }!*CyO*  
9:JQ*O$  
return l(i, j) = r(i, j); CKy/gTN  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) WWjc.A$  
v\3$$T)  
  return ( int & )i; ul^VGW>i  
  return ( int & )j; #M@Ki1  
最后执行i = j; |*v w(  
可见,参数被正确的选择了。 @ebSM#F?  
qW 2'?B3<  
/7LAd_P6  
+[Bl@RHe^  
$iMbtA5a Q  
八. 中期总结 8Os: SC@Q  
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: wn/Y 5   
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 gn)>(MG  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 aW*8t'm;m'  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor t~_bquGk  
h[i@c`3 /2  
12LGWhDp  
nxhn|v  
^?R8>97_?  
8fWk C<f}  
九. 简化 X[J?  
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。 vM?jm! nd  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 "1z#6vw5a  
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: m5 l,Lxj  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 U#g ,XJ  
  +-*/&|^等 JIU8~D  
2. 返回引用。 ZVni'y m  
  =,各种复合赋值等 ?5j}&Y3  
3. 返回固定类型。 QE4TvnhK  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) )QAS7w#k  
4. 原样返回。 l|sC\;S  
  operator, RN"Ur'+  
5. 返回解引用的类型。 (-%1z_@Y  
  operator*(单目) 2P,{`O1]  
6. 返回地址。 ,d@FO|G#pt  
  operator&(单目) Rj!9pwvT  
7. 下表访问返回类型。   |Sr  
  operator[] ('1]f?:M  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 |31/*J!@z*  
  operator<<和operator>> UH`cWVLpr  
XCj8QM.o  
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。 A@ZsL  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: '#NDR:J"  
2bAH)=  
template < typename Left > W *~[KdgC  
struct value_return o2R&s@%0@B  
  { q!y!=hI  
template < typename T > Nin7AOO  
  struct result_1 89P'WFOFK  
  { kzmw1*J  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; ub9,Wd"^  
} ; T;sF@?  
&Y jUoe  
template < typename T1, typename T2 > n+D93d9LP  
  struct result_2 tQ,3nI!|xF  
  { gt\*9P   
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; tvcM< e20  
} ; B3Daw/G  
} ; (y5 ]]l  
@cB6,iUr  
*]*0uo  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait UId?a} J  
 ?)2;W  
下面我们来剥离functor中的operator() $Gs|Z$(  
首先operator里面的代码全是下面的形式: cv"Bhql  
JQDS3v=1$  
return l(t) op r(t) &0RKNpw g  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) .f9&.H#  
return op l(t) j5!pS xOC  
return op l(t1, t2) =y0h\<[  
return l(t) op M.``o1b  
return l(t1, t2) op K$c?:?wmo  
return l(t)[r(t)] {sF;R.P&r  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] ODKHI\U  
l,ic-Y1  
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: @umn#*  
单目: return f(l(t), r(t)); 4P?R "Lk  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); YQ`88 z  
双目: return f(l(t)); r<!/!}fE,  
return f(l(t1, t2)); 0?*":o30  
下面就是f的实现,以operator/为例 d@ef+-  
q"VC#9 7`  
struct meta_divide jqQGn"!  
  { m[<z/D  
template < typename T1, typename T2 > O|0V mm  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) -u~AY#*  
  { n!h952"  
  return t1 / t2; d,E2l~s  
} #D^( dz*  
} ; VJS1{n=;k  
;^ff35EE8  
这个工作可以让宏来做: s&M#]8x;x  
r#(*x 2~,  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ 4[rX\?^e  
template < typename T1, typename T2 > \ Lklb  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; B pp(5  
以后可以直接用 WDF6.i ?  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) ]F sr k  
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 Q*8efzgs|  
(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。。。) Ws:+P~8  
FDTC?Ii O  
$k^& X `  
下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体 =\g K<Xh  
^C~t)U  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > ;aDYw [  
class unary_op : public Rettype Q|7;Zsd:  
  {  Sr+ &  
    Left l; %Mf3OtPiJW  
public : TNlS2b1  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} ~|&To >  
] uXmug  
template < typename T > @5{h+^  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const E&0]s  
      { B~`:?f9ny5  
      return FuncType::execute(l(t)); b&!x.+d-z  
    } 9>ML;$T&  
P.3kcZ   
    template < typename T1, typename T2 > P(B&*1X  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const B3Ws)nF"  
      { 6 - IThC  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); +<'>~lDg  
    } h y"=)n(  
} ; TE-(Zil\  
;RS^^vDm  
s:J QV  
同样还可以申明一个binary_op G&@_,y|  
R:U!HE8j   
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > U /jCM?~  
class binary_op : public Rettype JnS@}m  
  { -932[+  
    Left l; ; g\r Y  
Right r; {i)FDdDGD  
public : Thuwme  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} 9G)fJr  
xpWY4Q  
template < typename T > &G_XgQsg{  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const QxiAC>%K  
      { t]+h.  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); vlPViHF.  
    } UxvT|~"  
=W"9a\m  
    template < typename T1, typename T2 > Oe&gTXo  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const K%YR; )5A  
      { b"eG8  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); !wIrI/P7#  
    } .F@ 2C  
} ; 4K$_d,4`U  
R2y~+tko?  
s\.\z[1  
很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮 .`^wRpa2M  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 i*e'eZ;)  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) a>#]d  
那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。 _^p\ u  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! "T.Qb/97@  
如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。 @UW*o&pGqL  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 4d%QJ7y  
这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan) @|fT%Rwho<  
下面是修改过的unary_op Nx<fj=VJ  
43Ua@KNi  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > PDpDkcy|QM  
class unary_op _.5AB E  
  {  dQI6.$?  
Left l; moE!~IroG  
  gCaxZ~o  
public : ~y1k2n  
?:#$btmn?  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} M8|kmF\B  
6o~CX  
template < typename T > a[RqK#  
  struct result_1 /;`-[   
  { QVe<Z A8N;  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; d>Ky(wS  
} ; B+[L/C}=;  
v8\pOI}c  
template < typename T1, typename T2 > uOb}R   
  struct result_2 Z + )<FX  
  { -Hg,:re2  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; V(F1i%9lg  
} ; #./8inbG  
}M &hcw<  
template < typename T1, typename T2 > 1  Lz  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const Y"E*#1/  
  { ,ZvlK N  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); _nec6=S6(  
}  Qo+Y  
wcW}Sv[r  
template < typename T > ] jycg@=B  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const vzZ"TSP  
  { 6IKi*}  
  return OpClass::execute(lt(t)); I~25}(IDZ"  
} ]_2<uK}fg  
r-5xo.J'  
} ; _Q}vPSJviC  
sLW e \o  
_q`f5*Z[  
该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug >H,PST  
好啦,现在才真正完美了。 *[tLwl.  
现在在picker里面就可以这么添加了: H'x_}y  
a@N 1"O  
template < typename Right > c6LPqPcN  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const yS@xyW /  
  { H~?p,h  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); eI+p  
} HQ^:5 XH  
有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。 o_PQ]1  
D>K=D"  
K<fB]44Y  
'V} 4_3#q  
WP4 "$W  
十. bind YH{FTVOt{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。 I1!m;5-c9k  
先来分析一下一段例子 HQV#8G#B  
E*8).'S%k  
4?l:.\fB:  
int foo( int x, int y) { return x - y;} XvkFP'%i/  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 K b z|h,<  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 >{#QS"J#  
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。 y-o54e$4Cq  
我们来写个简单的。 k Hh0&~ (  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: ^Dys#^  
对于函数对象类的版本: !}L cJ  
}?[a>.]u  
template < typename Func > (BY5omlh  
struct functor_trait pt~b=+bBm  
  { gU@BEn}  
typedef typename Func::result_type result_type; z=K hbh  
} ; I->4Q&3  
对于无参数函数的版本: N683!wNX  
`yrJ}f  
template < typename Ret > <[tU.nh  
struct functor_trait < Ret ( * )() > S3?U-R^`  
  { 9/6=[)  
typedef Ret result_type; I|)U>bV  
} ; AHn Yfxv_  
对于单参数函数的版本: z:JJ>mxV  
SHN'$f0Mb  
template < typename Ret, typename V1 > 1^y^b{  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > )%~<EJ*&Z  
  { $J]o\~Z J  
typedef Ret result_type; yQqu Gu  
} ; >?GCH(eW%  
对于双参数函数的版本: b!z kQ?h  
>e QFY^d5  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > HI{IC!6  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > nmUMg  
  { )"f*Mp  
typedef Ret result_type; wQN/MYF[  
} ; /t_AiM,(  
等等。。。 xRm~a-rp  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy ~A-D>.ZH  
fnn /akGKI  
template < typename Func > ;g_<i_ *x#  
struct func_return 7SjWofv  
  { `r*bG=  
template < typename T > ] F2{:RW  
  struct result_1 ]McDN[h:  
  { +XL|bdK  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; zC_@wMWB  
} ; "j?\Ze*  
'SnB7Y  
template < typename T1, typename T2 > p=] z`t  
  struct result_2 swG!O}29OX  
  { 2q%vd =T  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; MLt'tzgl  
} ; n{xL1A=9  
} ; ;7N~d TBQ  
"$PX [:  
@JpkG%eK  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 E>k!d'+tb  
*[b22a4H(  
template < typename Func, typename aPicker > .@3bz  
class binder_1 9AHxa  
  { Ae>:i7.V  
Func fn; x^/453Lk  
aPicker pk; ?m dGMf)  
public : 5ii:93Hlj  
h"On9  
template < typename T > ')1p  
  struct result_1 yo_;j@BGR  
  {  4,?ZNyl  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; 3nX={72<b  
} ; -)p| i~j^A  
]rc =oP;  
template < typename T1, typename T2 > ' +E\-X  
  struct result_2 4'`y5E  
  { "&1h<>  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; 8d8GYTl b)  
} ; KN"<f:u  
ZMmf!cKY:'  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} "E%3q3|"l  
&T\,kq >)  
template < typename T > Pze{5!  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const NLF6O9  
  {  g\=e86  
  return fn(pk(t)); PR~9*#"v..  
} s)j3+@:#  
template < typename T1, typename T2 > pEX|zee  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const >IE`, fe  
  { do=s=&T  
  return fn(pk(t1, t2)); HiT j-O  
} > PONu]^  
} ; esK0H<]  
Ygfv?  
+~eybm;  
一目了然不是么? n ?+dX^j  
最后实现bind f%Vdao[  
;B6m;[M+  
Pm!/#PtX  
template < typename Func, typename aPicker > %)!b254  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) 1eMz"@ Q9  
  { >PoVK{&y  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); qfsu# R  
} RzN9pAe  
?$Ii_.  
2个以上参数的bind可以同理实现。 zM!2JC  
另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。 -VkPy<)  
v `7`'  
十一. phoenix N_| '`]D  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: )@a_|q@V  
x0$#8  
for_each(v.begin(), v.end(), (?lKedA>2  
( zb& 3{,  
do_ |7%#z~rT  
[ <-F[q'!C1  
  cout << _1 <<   " , " Bf{c4YiF  
] |}naI_Qudv  
.while_( -- _1), !\/J|~XZ  
cout << var( " \n " ) eD?f|bif  
) J0,;F9<C#X  
); gMUCVKGf  
E% d3}@  
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: pW1(1M)[%Z  
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 jC_m0Iwc  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 c@/K}  
那么我们就照着这个思路来实现吧: g<PglRr"  
m+9~f_}  
s|d"2w6t  
template < typename Cond, typename Actor > vmIt!x  
class do_while Rxk0^d:sNi  
  { i;mA|  
Cond cd; H?tX^HO:q  
Actor act; l{4rKqtX  
public : )k6kK}  
template < typename T > 'O[0oi&  
  struct result_1 h #(J6ht  
  { l-<EG9m@  
  typedef int result_type; 6"<q{K  
} ; tl+ 9SBl  
f&NXWo/  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} B`wrr8"Rz  
0=Mu|G|Z  
template < typename T > _FtsO<p)"  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const QI*<MF,1  
  { ,WQg.neOA  
  do v]X*(e  
    { K410.o/=-  
  act(t); 6Eyinv  
  } aKC,{}f$m  
  while (cd(t)); }B@44HdY  
  return   0 ; 2i)vT)~  
} h@%a+6b?  
} ; I@q(P>]X9  
@~8*  
5dkXDta[G  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). XN}^:j_2  
代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。 P9jPdls  
其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。 ?3a:ntX h  
因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。 F P>.@ Y  
下面就是产生这个functor的类: xASH- 9  
]3]=RuQK2  
3H ,?ZFFGz  
template < typename Actor > J/B`c(  
class do_while_actor jchq\q)_z  
  { { pk]p~  
Actor act; )SyU  
public : 7mtX/w9  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} ?,^ Aoy  
1"UHe*2  
template < typename Cond > 9A ?)n<3d  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; AH?4F"  
} ; +l<l3uBNS  
BV=~ !tsl  
2(H-q(  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 d;.H 9Ne  
最后,是那个do_ 52t6_!y+V  
RZP7h>y6@  
MIdViS.g  
class do_while_invoker tR(nD UHV5  
  { T( fcE  
public : bk:mk[  
template < typename Actor > `T3B  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const y~^-I5!_ u  
  { v-DZW,  
  return do_while_actor < Actor > (act); y_r(06"z1  
} FaQc@4%o  
} do_; @7K(_Wd  
L :Ldk  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? q5{h@}|M  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 SM\qd4  
最后来说说怎么处理break和continue i>e?$H,/  
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。 %S/?Ci  
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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