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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda YGChVROG~  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 ._x"b5C  
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, : c iwh  
-M]/Xv]  
iWW!'u$+I`  
}.|a0N 5  
  class filler ZU B]qzmK  
  { ?UflK  
public : !$iwU3~<  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} Z%.L d2Q{  
} ; x?{l<mc  
lxXF8c>U  
L67yL( d6a  
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: H/x 9w[\+[  
QrmGrRH  
/P3Pv"r|8]  
:k.>H.8+~  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); JK^%V\m  
U/U_q-z]  
olo9YrHn  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 T[},6I|!  
A;C4>U Y  
O[1Q#  
,bzgjw+R5  
二. 战前分析 0[g5[?Vy  
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。 ^|rzqXW  
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 9Y# vKb{>  
:WH0=Bieh  
w{;bvq%lY  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); 2V9"{F?  
  /* --------------------------------------------- */ !h1|B7N  
vector < int *> vp( 10 ); =}0>S3a.7  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); \@Z D.d#  
/* --------------------------------------------- */ q,Nqv[va  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); P6^\*xkMr  
/* --------------------------------------------- */ ='eQh\T)  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); wjID*s[  
  /* --------------------------------------------- */ [e.`M{(TB  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); 2+(SR.oGq  
/* --------------------------------------------- */ fEK%)Z:0  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); )J\ JAUj  
$Ovq}Rexc  
:Z;kMrU  
8.`5"9Vh  
看了之后,我们可以思考一些问题: p_g8d&]V  
1._1, _2是什么? \@6w;tyi  
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。 B$97"$#u  
2._1 = 1是在做什么? !qs~j=;y3  
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。 = p2AK\  
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。 :NwFJc  
P]4u`&  
Y5IQhV.  
三. 动工 )lx;u.$4  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: |oOA;JC)(  
.#e?[xxk  
J72kjj&C  
8+_e=_3R  
template < typename T > _B==S4^/yU  
class assignment [QT H~  
  { UUgc>   
T value; ^j_t{h)W(0  
public : bb`DyUy ^+  
assignment( const T & v) : value(v) {} QN~9O^  
template < typename T2 > h7\16j  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } pvqbk2BO  
} ; Q@l.p-:^U  
2;ogkPv'  
W2,Uw1\:1  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 wAF#N1-k  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment r$d'[ZcX  
6CWm;%B#G  
{1wjIo"ptg  
@JD!.3  
  class holder 7bam`)n  
  { %Zu+=I Z  
public : !Ie={BpzbZ  
template < typename T > SC0_ h(zb,  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const K&vqk/JW1  
  { %LdFS~  
  return assignment < T > (t); H 4W4# \M  
} f'M7x6W  
} ; 3:P "6mN  
9d,2d5Y  
!='&#@7u  
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: XM*%n8q7#N  
RZKczZGZg  
  static holder _1; L)Ru]X`  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 |f&=9%  
&uTK@ G+  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); 7;:Uv=  
而不用手动写一个函数对象。 ApAHa]Ccp  
2Yd;#i)  
{{ 4S gb  
{W#VUB  
四. 问题分析 <Okl.Iz>  
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。 ji|tc9#6  
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。 T .L>PL ?=  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 mOi 8W,2  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 {BJn9B  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 J{5&L &4  
M)CE%/P  
五. 问题1:一致性 j%s:d(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?| Kkds^v6  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 ob.=QQQs  
w!^{Q'/,Q  
struct holder PP)-g0^@  
  { !tofO|E5  
  // .Cf`D tK  
  template < typename T > nqyB,vv0  
T &   operator ()( const T & r) const H#j Z'I  
  { &ffd#2f`@  
  return (T & )r; q--;5"=S  
} 2r&T.  
} ; ;v1&Rs  
6>B_ojj:  
这样的话assignment也必须相应改动: |;_uN q9  
1 9C=' TMS  
template < typename Left, typename Right > VM[Vh k[  
class assignment %CiZ>`5n#  
  { <O?UC/$)7  
Left l; H-.8{8  
Right r; VlQaT7Q  
public : n~NOqvT <  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} a5xp[TlXn.  
template < typename T2 > `[Xff24(eb  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } A5> ,e|  
} ; /"<o""<]  
-F|C6m!  
同时,holder的operator=也需要改动: 42: 6=\  
;4 ON  
template < typename T > gNG_,+=!  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const =9JKg4I6  
  { 5 J9,/M0  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); sC.aT(meJ  
} wfxg@<WR  
Z>H y+Q4  
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。 .3.oan*i  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 gf8DhiB  
ESl</"<J  
return l(rhs) = r; #\]:lr{>?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。 }XiV$[xHd  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: .UuCTH;6`  
IPhV|7  
template < typename Tp > amn\#_(  
class constant_t *g<D p2`  
  { n_/_Y >{M0  
  const Tp t; ]D;X"2I2'b  
public : ED={OZD8  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} C&vUZa[p  
template < typename T > (0T6kD  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const VY5/C;0^h  
  { KPOr8=Rc  
  return t; f|f9[h'  
} QM }TPE  
} ; 9_z u*  
,5_Hen=PI  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 5@6%/='I q  
下面就可以修改holder的operator=了 ./009p  
{\Eqo4A5}  
template < typename T > #FBq8iJ  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const <Yk#MeiEp  
  { <y}`PmIM I  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); Qf|=xV,F  
} OXs-gC{b  
c.u$NnDU6  
同时也要修改assignment的operator() wYrb P11  
W~J>Srt  
template < typename T2 > -4&SYCw  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } f"j"ZM{~U  
现在代码看起来就很一致了。 :i&ZMH,O  
 4_E{  
六. 问题2:链式操作 ^hhJ6E_W  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 .'q0*Pe  
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。 32r2<QrX  
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。 ESl-k2  
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。 u2SnL$A7  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct #l6L7u0~wC  
(C RY$+d  
template < typename T > S(c,Sinc  
struct result_1 *.UM[Wo  
  { ,&;#$ b5  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; ?]'Rz\70  
} ; El~x$X*  
F8J;L](Dq  
那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为: ,{ C   
"-'w,g  
template < typename T > Efm37Kv5l  
struct   ref Q3M;'m  
  { J2BW>T!tuw  
typedef T & reference; MjAF&bD^  
} ; 06 kjJ4  
template < typename T > `[<j5(T  
struct   ref < T &> Qo !/]\  
  { ckXJ9>  
typedef T & reference; d3fF|Wp1  
} ; MVW2 %6  
7T]}<aK<c[  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: dsKEWZ =  
z:hY{/-  
template < typename T > ZqHh$QBD 9  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const .D^=vuxt~  
  { jJc?/1jv  
  return l(t) = r(t); Ng?n}$g*  
} EROf%oaz=  
可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。 T [ `t?,  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 Q7X6OFl?  
? 8g[0/  
有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么 T#.5F7$u  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: \$o!M1j  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 uFM]4v3  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 h2 2-v X  
最后的布局是: T-)Ur/qp  
                Add @;iW)a_M  
              /   \ KJ]:0'T  
            Divide   5 \Gh]$s p  
            /   \ N@$g"w  
          _1     3  o *2TH2  
似乎一切都解决了?不。 [-)N}rL>  
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。 (Yz EsY  
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。 `p@YV(  
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: ~yH<,e  
tN&x6O+@  
template < typename Right > .]+oE$,!  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const Y%v?ROql  
Right & rt) const  `)`J  
  { Yyq:5V!  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); DBuvbq-  
} KJPCO0"  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 \$Xo5f<  
XXX指的是原来的functor的类型,picker_maker<T>是一个类型变换的trait,如果T是一个常量,那么他会返回constant_t<T>,否则返回T本身。 12\h| S~  
因此如果该函数声明在assignment的内部,那么就实现了连等,如果声明在的dereference(解引用)的内部,就允许(*A = B)的行为发生。 S) /(~  
最后,如何把这些函数塞到各个functor的声明里边呢?当然可以用宏,但是。。。大家都知道这样不好。 Om%{fq&  
除了宏之外还可以用的方式就是继承。我们可以写一个类叫做picker,该类实现了所有的如上的产生函数。然后让所有的functor继承自它。 eHCLENLmB  
且慢,也许立刻就有人跳出来说:这样的话那个XXX怎么写呢?这样不是会导致循环依赖么?这样不是会有downcast么? jTbJL  
正解,让picker做基类确实不是一个好主意。反过来,让picker继承functor却是一个不错的方法。下面是picker的声明: _RT3Fk  
*ip2|2G$  
template < class Action > 8=rD'*  
class picker : public Action e_Na_l]  
  { EQDs bG0x  
public : X/  
picker( const Action & act) : Action(act) {} YGP.LR7  
  // all the operator overloaded TAbd[:2{F  
} ; CeD O:J=,  
c:0nOP  
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。 ) -+u8#  
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: {_0m0 8  
=B9Ama   
template < typename Right > `+_UG^aeW  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const -lr)z=})  
  { eMk?#&a)  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); 6eSc`t&  
} 8_8r{a<xW  
8X":,s!  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > `mTpL^f  
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。 xSFY8  
V)M+dhl  
template < typename T >   struct picker_maker Q}p+/-U\  
  { }D_h*9  
typedef picker < constant_t < T >   > result; ~|e?@3_G  
} ; 3+mC96wN  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > OOy]:t4 /  
  { ~Zbr7zVn  
typedef picker < T > result; J0 BA@jH5  
} ; t\ J5np  
QiB ^U^f  
下面总的结构就有了: q:4 51C  
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。 x8i;uH\8  
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。 iaAVGgA9+  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 gUf-1#g4\`  
至此链式操作完美实现。 8?ldD  
q_eGY&M  
cn&\q.!fh  
七. 问题3  ]~g6#@l  
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。 !+tz<9BBY  
m\>531&  
template < typename T1, typename T2 > U)~?/s{v  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const zPWX%1Qr  
  { MP/6AAt7=|  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); T#'+w@Q9{9  
} J-t5kU;L{  
#9aB3C  
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: 1&A@Zo5|  
W99MA5P  
template < typename T1, typename T2 > 07WZ w1(;  
struct result_2 a+!#cQl  
  { x/*ndH  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; T|o[! @:,  
} ; +b_g,RNs!  
7=yC*]BH-=  
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? Q2sX7 cE  
这个差事就留给了holder自己。 qL kna  
    Rg3 Lo ?  
UELni,$  
template < int Order >  nN!/  
class holder; i$HA@S  
template <> P6,~0v(S  
class holder < 1 > r|t ;#  
  { t2Dx$vT*&  
public : jE!<]   
template < typename T > Fy!u xT-\  
  struct result_1 Ws'OJ1  
  { `6:;*#jO,  
  typedef T & result; FSZQ2*n5  
} ; t]?u<KD<  
template < typename T1, typename T2 > +JoE[;  
  struct result_2 ZS51QB  
  { "L^Klk?Vn  
  typedef T1 & result; >vE1,JD)w  
} ; yi`Z(j;  
template < typename T > pp{Za@j  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const smEKQHB  
  { rW$ )f  
  return (T & )r; E- ,/@4k  
} ~Xi_bTAyAW  
template < typename T1, typename T2 > :A%|'HxH3  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const G0p|44_~t  
  { &9b sTm  
  return (T1 & )r1; k2Yh?OH  
} k$`~,LJp  
} ; HMsTm}d  
`Oz c L  
template <> ax{+7  k  
class holder < 2 > <eRE;8C-  
  { s'\PU1{  
public : 6u>${}  
template < typename T > bQG2tDvu[  
  struct result_1 D 3m4:z  
  { \tf \fa  
  typedef T & result; &oJ=   
} ; KKm &~^c  
template < typename T1, typename T2 > wYnsd7@I  
  struct result_2 J@RhbsZn  
  { /mLOh2 T  
  typedef T2 & result; P/;sZo  
} ; :wiQ^ea  
template < typename T > zbsdK  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const  y/t{*a  
  { PLDg'4DMg  
  return (T & )r; vto^[a6?  
} >?iL_YTX  
template < typename T1, typename T2 > "N'tmzifh  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const f\CJ |tKX  
  { L\d"|87lX  
  return (T2 & )r2; S]3K5Z|  
} R2k R   
} ; ^Glmg}>q  
?f!w:z p  
4B>N[#-0=  
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> >。 8>" vAEf  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: X`kTbIZ|  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: 3|4jS"t{f  
ta`}}I  
return l(i, j) = r(i, j); 0M^7#),  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) _[ml<HW]  
f0rM 4"1  
  return ( int & )i; ^_FB .y%  
  return ( int & )j; ^|yw)N]Q/  
最后执行i = j; ;Z]i$Vi_r  
可见,参数被正确的选择了。 TVVL1wZ  
9\9:)q  
w"Gci~]bXU  
tU2 8l.  
/wplP+w2  
八. 中期总结 G gmv(!  
目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事: xa+=9=<AQ  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 R;+vE'&CO  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 ??& Q"6Oe  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor &2-dZK  
&DoYz[q  
!{'C.sb?~  
aO :wedfl  
G'b*.\=  
}F3}-5![  
九. 简化 ciRn"X=l  
很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。 KQ0Zy  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 (]* Ro 8  
首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种: ? &ie;t<7  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 l{tpFu9v  
  +-*/&|^等 *x[ZN\$`Y  
2. 返回引用。 Jq0aDf f  
  =,各种复合赋值等 H4C]%Q  
3. 返回固定类型。  + ]I7]  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) ;&mefaFlWp  
4. 原样返回。 _*\:UBZx6  
  operator, Fc{M N"  
5. 返回解引用的类型。 )C^ZzmB  
  operator*(单目) ) #G5XS+)  
6. 返回地址。 ' S%?&4  
  operator&(单目) %M"rc4Xd  
7. 下表访问返回类型。 V$U#'G>m  
  operator[] om6'%nXhn  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 A")F7F31c  
  operator<<和operator>> t[HfaW1W  
jK`b6:#(,  
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。 Z$qLY<aV  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: xUT]6T0dB  
hSQ*_#  
template < typename Left > a<%Ivqni  
struct value_return X@l>mAk  
  { 9H^$cM9C  
template < typename T > a2J01B  
  struct result_1 3>60_:+Zb  
  { D#VUx9kugv  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; VK>ZH^-  
} ; klkshlk d  
h- )tWJ c  
template < typename T1, typename T2 > *F:f\9   
  struct result_2 SUv(MA&  
  { XcN"orAo  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; tzH~[n,  
} ; alr'If@7  
} ; .g Z1}2GF=  
yU ?TdM\  
hnOo T? V  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait 0\W6X;?  
?@n, 9!  
下面我们来剥离functor中的operator() b+b].,  
首先operator里面的代码全是下面的形式: :SBB3G)|  
h = <x%sie  
return l(t) op r(t) mdzUL d5J  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) W(~7e?fO  
return op l(t) C/34K(  
return op l(t1, t2) . W ~&d_n  
return l(t) op Z=c&</9e  
return l(t1, t2) op ),DLrGOl  
return l(t)[r(t)] {tE9m@[AF  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] =;HC7TUM&  
Ql2zC9C  
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: [g<rzhC~=  
单目: return f(l(t), r(t)); } O:Y?Wq^  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); ks3ydHe`  
双目: return f(l(t)); n-djAhy  
return f(l(t1, t2)); H3Ws$vl9n  
下面就是f的实现,以operator/为例 yRd[ $p  
hj4!* c  
struct meta_divide 5~,usA*  
  { ut SW>  
template < typename T1, typename T2 > 2~ [  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) <V} ec1  
  { ,,}& Q%5  
  return t1 / t2; l~mC$>f  
} eMHBY6<~=  
} ; GXk]u  
Pp{Re|.  
这个工作可以让宏来做: KE$I!$zO  
_bsAF^ ;  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ ~<Eu @8+_  
template < typename T1, typename T2 > \ t=(d, kf  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; CdZS"I  
以后可以直接用 g \;,NW^  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) SN#Cnu}  
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 o5h*sQ9  
(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。。。) ,8Eg/  
fYgEiap  
rt8"U <~  
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 NuEcTww  
uT#4"G9A[  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > y=HM]EH>  
class unary_op : public Rettype rq(9w*MW:  
  { bukdyo;l  
    Left l; s:/Wz39SY3  
public : #[odjSb  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} $j(laD#AR  
]H {g/C{j  
template < typename T > QgF2f/;!  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const #MyF 1E  
      { 8wH1x .  
      return FuncType::execute(l(t)); ^n%9Tu  
    } \281X  
ka c-@  
    template < typename T1, typename T2 > i;l0)q  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const /#Gm`BT  
      { ~pt#'65}:  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); xoe/I[P]U  
    } +T8h jOkC  
} ; z*ly`-!  
D~Rv"Hh  
Tebu?bj  
同样还可以申明一个binary_op '/U%-/@  
VX6M4<8  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > 'hNRIM1  
class binary_op : public Rettype V*,6_ -^l  
  { *KYh_i  
    Left l; uY;7&Lw y1  
Right r; K3;~|U-l  
public : Xs Ey8V  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} c&"OhzzJK'  
ET\>cxSp  
template < typename T > M`D`-vv  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 4p6\8eytq.  
      { Hfo/\\  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); eW\C@>Ke  
    } bbG!Fg=qQ?  
SdXAL  
    template < typename T1, typename T2 > Ue&I]/?;$  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const |Duf 3u  
      { cv7.=*Kb;  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); -~NjZ=vPh  
    } j V'~>  
} ; 3kW%,d*_  
(nnIRN<}$  
/4>|6l=  
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 yD yMI  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 t~V?p'a0ys  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) u`gY/]y!  
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。 Uqd2{fji=#  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! ~Q2,~9Dkc  
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。。。 h[& \ OD,P  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 L"It0C  
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) [P3 Z"&  
下面是修改过的unary_op @$7l  
Tqm)-|[  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > H=@S+4_bK  
class unary_op S<o\.&J  
  { \E8CC>Jd  
Left l; S{S.H?{F  
  8,&pX ga  
public : 1$v1:6  
|>v8yS5  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} se S)`@n  
i:sb_U+M  
template < typename T > eMOnzW|h  
  struct result_1 }kF*I@:g  
  { mNQ*YCq.  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; 5;[h&jH  
} ; ^$;5ZkQy  
!=p^@N7  
template < typename T1, typename T2 > .B_a3K4'{^  
  struct result_2 YPmgR]=6  
  { :^J'_  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; EMw biGV  
} ; fctVJ{?  
V_P,~!  
template < typename T1, typename T2 > /_ RrNzqy  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const t }>"nr0  
  {  t@+z r3  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); 4>Y\Y$3  
} Rf#t|MW*#  
osPrr QoH  
template < typename T > :rnj>U6<>  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const s}Q*zy  
  { v]U0@#/p  
  return OpClass::execute(lt(t)); TIVrbO\!o  
} nA.~}  
q/dja  
} ; m<GJ1)%3i  
~IS3i'bh  
_<7e5VR  
该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug ;#n+$Q#:  
好啦,现在才真正完美了。 KBa   
现在在picker里面就可以这么添加了: +7$zL;ph=n  
e) kVS}e?  
template < typename Right > [' cq  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const (k<__W c_t  
  { (T8dh|  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); dL|*#e  
} N6uKFQL:{  
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。 4L/8Hj#g  
(E<QA  
/u pDbP.O  
3sz?49tX  
 &DX  
十. bind i4\m/&of3y  
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。 [8rl{~9E  
先来分析一下一段例子 x>MY_?a  
Y5\=5r/  
&BkdC,o  
int foo( int x, int y) { return x - y;} gB}UzEj^<  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 )"H r3  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 }NF7"tOL  
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。 #RVN 7-x  
我们来写个简单的。 vF .Ml  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: .Eg[[K_iD  
对于函数对象类的版本: "V:E BR  
O_[]+5.TX  
template < typename Func > $ v~I n  
struct functor_trait #( o(p  
  { r  |JZU  
typedef typename Func::result_type result_type; RtScv  
} ; Nh+ZSV4WJ:  
对于无参数函数的版本: zH1:kko  
F'3-*>]P  
template < typename Ret > D",~?  
struct functor_trait < Ret ( * )() > BZs?tbf  
  { \"AzT{l!;  
typedef Ret result_type; )d"s6i  
} ; ` EgO&;1D)  
对于单参数函数的版本: kz?m `~1  
FX:'38-fk  
template < typename Ret, typename V1 > K0z@gWGE  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > mFeoeI,Jv  
  { U(u$5  
typedef Ret result_type; V0a)9\x(\  
} ; *pKj6x  
对于双参数函数的版本: @DK;i_i  
0OPpALl  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > [XDr-5Dm  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > # `b5kqQm  
  { k5TPzm=y{  
typedef Ret result_type; X7{ h/^  
} ; ;sfk@ec  
等等。。。 E|5lm  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy [" nDw<U  
4Q5 c'  
template < typename Func > rhvTV(Bz  
struct func_return Hpq?I-g<^  
  { d}_%xkC  
template < typename T > nk-V{']  
  struct result_1 [SA$d`B/  
  { \<4Hp_2?  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; fk  
} ; e+7x &-+  
{Wh7>*p{3  
template < typename T1, typename T2 > 7(1UXtT  
  struct result_2 " H; i Av  
  { +Rb0:r>kU  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; aIW W[xZ  
} ; v#o<. Ig  
} ; $H2HVJ  
(&ABfm/t  
d vTsbs/6  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 P1Chmg  
xXm:S{I  
template < typename Func, typename aPicker > {ehAF=C  
class binder_1 Ri&?uCCM  
  { kG70j{gf  
Func fn; [t}$W*hY  
aPicker pk; [Csv/  
public : %9P)Okq  
268H!'!\  
template < typename T > sPUn"7  
  struct result_1 cri.kr9Y  
  { s u)AIvF{  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; k| Ye[GM*  
} ; hY-;Vh0J  
SFRQpQ06  
template < typename T1, typename T2 > pu9ub.  
  struct result_2 Bh*7uNM  
  { Lr}>Md  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; xBW{Wyh  
} ; [!CIBK99  
ZJeTx.Gi6  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} v9 K{oB  
~[d|:]  
template < typename T > FsyM{LT  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const H<bK9k)E  
  { q*B(ZG  
  return fn(pk(t)); h.D*Y3=<  
} .ECT  
template < typename T1, typename T2 > j,BiWgj$8  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const !;ipLC;e}  
  { "8|a4Y+F  
  return fn(pk(t1, t2)); P-~kxb9aa  
} =f*Wj\  
} ; WPzq?yK  
8>y!=+9_  
?E88y  
一目了然不是么? t,m},c(B:  
最后实现bind gNoQ[xFx32  
uY'77,G_J  
i9%cpPrg8  
template < typename Func, typename aPicker > S0uEz;cE  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) !p#+I=  
  { F4%vEn\!  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); 5v@-.p  
} K=`;D  
;`P}\Q{  
2个以上参数的bind可以同理实现。 d:V6.7>,  
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。 /o)o7$6Q  
L&s|<<L  
十一. phoenix "2~%-;c  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: RN"O/b}qQ  
%W [#60  
for_each(v.begin(), v.end(), O3>m,v  
( WFBVAD  
do_ ]@D#<[5\  
[ %Z#s9QC  
  cout << _1 <<   " , " 39+6ZTqx  
] g.re`m|Aj  
.while_( -- _1), w2/3\3p  
cout << var( " \n " ) ^&mJDRe  
) 0Zq jq0O#  
); #=* y7w  
JM?X]l  
是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧: hn@T ]k  
首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor JO `KNI  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 c ii]-%J}c  
那么我们就照着这个思路来实现吧: M XX:i  
klKd !  
u{_jweZ  
template < typename Cond, typename Actor > QIg.r \>o  
class do_while ;}BDEBl  
  { NLLLt  
Cond cd; E 3a^)S{  
Actor act; P b(XR+  
public : UD@u hL  
template < typename T > c+^#(OB  
  struct result_1 _CDl9pP36#  
  { @Pt,N qj:  
  typedef int result_type; =oPc\VYW  
} ; IV5B5Q'D  
jbU=D:|  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} >P/Nb]C  
1 ynjDin<  
template < typename T > T1&^IO-F7$  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 3Wl,T5}{  
  { ]$VYzE2e  
  do j.FW*iX1C  
    { ?t JyQT  
  act(t); 2W_p)8t> b  
  } :{ }]$+|)\  
  while (cd(t)); S|pMX87R  
  return   0 ; \~:Uj~  
} AUk,sCxd  
} ; 3i c6!T#t"  
EGKj1_ml  
aj71oki)  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). GWU"zWli]z  
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。 ^^-uq)A  
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。 W_ =  
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。 SX4"HadV>  
下面就是产生这个functor的类: P})Iwk|Z  
%bp8VR sY  
7K|: 7e(  
template < typename Actor > F{g^4  
class do_while_actor {4@+ 2)l  
  { *nPB+@f  
Actor act; d\R]>  
public : fW,,@2P  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} b& l/)DU  
&%ZiI@O-  
template < typename Cond > *XCid_{(  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; ,bQbj7  
} ; h5:>o  
m\}8N u  
EP|OKXRltA  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 %L\buwjy$  
最后,是那个do_ *r&q;ER  
J9kmIMq-C  
FHu -';  
class do_while_invoker c~1X/,biA  
  { nS53mLU)  
public : c:R`]4o  
template < typename Actor > Dj~]]  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const Y~</vz+H  
  { y$]gmg  
  return do_while_actor < Actor > (act); 4a&*?=GG  
} "0nT:!BZ  
} do_; bvuoo/  
@Y~R*^n"}  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? yJheni  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。  fn1G^a=  
最后来说说怎么处理break和continue !&3iZQGWv  
显然break的语义超出了我们的能力范围,然而却是有一个东西很适合模拟其行为,那就是异常。 ~is$Onf99#  
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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