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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda +Kbjzh3<wG  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 F%D.zvKN  
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, XXn67sF/  
sZ/v^ xk  
0*D$R`$  
WuUk9_ g  
  class filler zL`iK"N`  
  { MC.) 2B7  
public : C mWgcw1  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} V7fq4O^:  
} ; "Nbq#w\  
8(&[Rs?K  
/zVOK4BqN+  
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: B; h"lv  
*@=/qkaJaI  
~^fZx5  
l$pm_%@2]  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); e_ANUll1  
V_}"+&W9  
;dZZ;#k%  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 T{ XS")Vw  
9u}Hmb  
Q%tXQP.r  
W^LY'ypT  
二. 战前分析 ( !fKNia@S  
首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。 ;m{1 _1  
开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码 BdblLUGK#  
;d"F%M y  
Y}|X|!0x  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); vJc-6EO  
  /* --------------------------------------------- */ T9_RBy;%  
vector < int *> vp( 10 ); >T3-  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); {~"/Y@&]R  
/* --------------------------------------------- */ l=)xo@6  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); n QZwC  
/* --------------------------------------------- */ , I (d6  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); /quc}"__  
  /* --------------------------------------------- */ gANuBWh8T  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); Rmt~,cW!\  
/* --------------------------------------------- */ ][h%UrV  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); ]]9R mh=  
?u=Fj_N_  
j8{i#;s!"  
`WFw3TI  
看了之后,我们可以思考一些问题: f:|1_j  
1._1, _2是什么? J1RJ*mo7,  
显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。 A,hJIe  
2._1 = 1是在做什么? sF?TmBQ*  
既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。 udUyh%n  
Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。 p Vw}g@<M  
)SRefW.v  
QP8Ei~  
三. 动工 u jq=F  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: 9gEwh<  
C>j@,G4  
]kRfB:4ED  
lN?qp'%H`  
template < typename T > >j(_[z|v3  
class assignment cr?Q[8%t1  
  { (X1e5j>Ru  
T value; l%puHZ)t  
public : 5Y'qaIFR  
assignment( const T & v) : value(v) {}  ~f1%8z  
template < typename T2 > lVR~Bh  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } T?soJ]A  
} ; ?2;&O`x*  
ag#S6E^%S  
8Pn#+IvCE  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 fg!__Rdi  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment zrL$]Oy}x  
2U\u4N O{  
[OV"}<V  
," Wr"  
  class holder I{9QeR I  
  { >WQMqQ^t@  
public : O-~ 7b(Z  
template < typename T > AJ? r,!)  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const wh\}d4gN  
  { )72+\C[*~r  
  return assignment < T > (t); YY((V@|K  
} nE&@Q  
} ; gG:Vt}N  
EQyC1j  
UkT=W!cq  
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: ^ H ThN  
B^Nf #XN(  
  static holder _1; RLynE V;]  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 !N7s dY  
J^nBdofP  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); ?'Xj g#}<  
而不用手动写一个函数对象。 W*4-.*U8a  
o"Euwh!!  
O=&0H|B  
^aMg/.j  
四. 问题分析 5uNJx5g  
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。 YX7L?=;.@  
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。 *:YiimOY"  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 "Hb"F?Yb  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 KRLQ #,9  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 3yY}04[9<  
q J=~Y|(  
五. 问题1:一致性 nntuLuW  
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?| pV +|o.<C  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 +0%w ;'9z  
c74.< @w  
struct holder `d +Da=L  
  { m )zUU  
  // ICoHI  
  template < typename T > .hP D$o  
T &   operator ()( const T & r) const |vwVghC  
  { 2d(e:r h]  
  return (T & )r; wd^':  
} z^q0/'  
} ; YTpSHpf@  
P*Uwg&Qz)  
这样的话assignment也必须相应改动: *@r/5pM2}  
}bpQq6ZF  
template < typename Left, typename Right > Un(aW=PQ0  
class assignment vNY{j7l/W  
  { ooL!TS GD  
Left l; Gg3,:A_ w  
Right r; y$F'(b| )  
public : gX}8#O.K$  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} Ae^~Cz1qz  
template < typename T2 > 3!Ij;$  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } tr3! d_  
} ; p8H'{f\G  
-.@r#d/  
同时,holder的operator=也需要改动: A*R^n}sh  
| y# Jx  
template < typename T > *74MWF@IY  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const v ~?qz5:K~  
  { >,Ci?[pf  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); x{8xW0  
} ' !cCMTj  
(KD RkE|=  
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。 ksqQM  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 `$<.pOm  
|'8Nh  
return l(rhs) = r; Nk 8B_{  
在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。  O67W&nz  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: `?qF$g9u~  
n;Q7X>-f8`  
template < typename Tp > K?Nhi^f"L  
class constant_t :&rt)/I  
  { k&q;JyUi  
  const Tp t; kT66;Y[  
public : 7P5)Z-K[  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} Rz:]\jcIT/  
template < typename T > gHEu/8E  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const f:,DWw`B  
  { UiP"Ixg6  
  return t; o.g V4%  
} f#"J]p  
} ; { Fb*&|-n  
bMu+TgAT,  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 vHc%z$-d  
下面就可以修改holder的operator=了 @#>rYAb8,  
SC!RbW@3  
template < typename T > 9@:2wR |  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const Jk11fn;\>  
  { Y;Dp3v !  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); x7w4[QYw  
} xY8$I6  
Al^d$FaF  
同时也要修改assignment的operator() l -mfFN  
w"|L:8  
template < typename T2 > !cLo> ,4  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } a=1@*ID  
现在代码看起来就很一致了。 8.=BaNU  
nFe<w  
六. 问题2:链式操作 vjCu4+w($Z  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 aQcleTb  
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。 ^4hO  
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。 Xp% v.M  
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。 HTS0s\R$  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct uc\Kg1{  
9c'xHO`  
template < typename T > f:w?pE  
struct result_1 CL;}IBd a  
  { ~.nmI&3  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; ~2N"#b&J  
} ; J#(LlCs?@c  
FFpT~.  
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: mb3"U"ohs  
4Uo&d#o)C-  
template < typename T > W:nef<WH  
struct   ref su( 1<S}  
  { rJT a  
typedef T & reference; F6|]4H.3Q  
} ; 1D7 `YKI9h  
template < typename T > [Ek7b *  
struct   ref < T &> o5GcpbZ3k  
  { :#ik. D  
typedef T & reference; ^|>PA:%  
} ; n\D&!y[]F  
e}7lBLK]*  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: 1#2 I  
MUc$ j&  
template < typename T > @ioJ] $o7  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const [5b--O  
  { g2ixx+`?|:  
  return l(t) = r(t); lU\ [aNs  
} ]^7@}Ce_  
可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。 h"Q8b}$^)  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 !hy-L_wL]  
zxl@(h d  
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 UnV.~u~  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: ,PW'#U:  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 H@>` F  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 i$#;Kpb`^  
最后的布局是: W,n!3:7 s  
                Add lNh70G8^p  
              /   \ AKfDXy  
            Divide   5 ((;!<5-`s  
            /   \ Eyqa?$R  
          _1     3 @n /nH?L  
似乎一切都解决了?不。 b\!_cb~"@  
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。 $( kF#  
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。 ]:-mbgW  
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: M"Hf :9Rk  
ZJJY8k `  
template < typename Right > "Gzz4D  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const lgy <?LI\  
Right & rt) const @Uvz8*b6  
  { s^9Voi.y  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); Y\P8 v  
} I;(L%TT `  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 7Q9 w?y~c  
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。 [ l??A3G  
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。 9;u@q%;!k  
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。 ?e4YGOe.  
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。 t%)7t9j  
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? #gN&lY:CFn  
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: bsli0FJSh'  
yx[/|nZDC4  
template < class Action > gZXi]m&  
class picker : public Action my1@41 H  
  { l|[N42+  
public : *:7rdzn  
picker( const Action & act) : Action(act) {} v!-pSa)3  
  // all the operator overloaded q YQl,w  
} ; !9e=_mY  
Ge@{_  
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。 `/+>a8  
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: %aCqi(.7  
i1d'nxk6  
template < typename Right > EME|k{W  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const ]s'as9s9  
  { Ll't>)  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); YkSl^j[DHs  
} +Kc  
&r /Mi%  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > nR~@#P\  
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。 T?0eVvM  
(5YM?QAd  
template < typename T >   struct picker_maker vA{-{Q  
  { (%6P0*  
typedef picker < constant_t < T >   > result; g$-PR37(  
} ; 9.-S(ZO  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > C{rcs'  
  { ~ .g@hS8>  
typedef picker < T > result; 2F.;;Ab  
} ; M7~2iU<#  
'IQ0{&EI  
下面总的结构就有了: H*R"ntI?w  
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。 Bsvr?|L\  
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。 IEi^kJflU  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 U7F!Z( 9  
至此链式操作完美实现。 B9z?mt'|r)  
JH9J5%sp  
S%>]q s  
七. 问题3 T!#GW/?  
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。 + &Eqk  
YD6'#(  
template < typename T1, typename T2 > (w3YvG.  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 2/^3WY1U  
  { </z Eg3F\  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); C,r;VyW6BI  
} 03Ycf'W  
(L&d!$,Dv  
很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2: ^ZcGY+/~  
{!L~@r  
template < typename T1, typename T2 > /([kh~a  
struct result_2 ;)*eo_tQ  
  { %tGO?JMkd  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; ^yp{32  
} ; \R_C&=  
_`T_">9r  
显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢? ?fSG'\h>  
这个差事就留给了holder自己。 S,UDezxg  
    v!5 `|\  
a1lh-2x X  
template < int Order > q0vQ a  
class holder; kDxFloK  
template <> Y:[u1~a  
class holder < 1 > *GPiOA a  
  { Vc Z3 X4/  
public : #X1ND  
template < typename T > <bWG!ZG  
  struct result_1 TvbE2Q;/UL  
  { DvvK^+-~  
  typedef T & result; TC*g|d @b  
} ; #*Ctwl,T  
template < typename T1, typename T2 > #"~<HG}bR/  
  struct result_2 y<Ot)fa$  
  { ~c `l@:  
  typedef T1 & result; 5 7c8xk[.2  
} ; U Cjld  
template < typename T > g($2Dk_F2  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const NBGH_6DROw  
  { e\L8oOk#r  
  return (T & )r; YOO+R{4(  
} ?e 4/p  
template < typename T1, typename T2 > 5\ nAeP  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const F)eelPZ+,  
  {  \4fQMG  
  return (T1 & )r1; c^W)07-X5y  
} a:w#s}bL  
} ; &^jXEz;  
` Sz}`+E  
template <> G 3ptx! D  
class holder < 2 > 9%9#_?RW  
  { bk[!8- b/a  
public : NzvXN1_%  
template < typename T > +I28|*K"  
  struct result_1 \9T7A&  
  { nu%*'.  
  typedef T & result; wibNQ`4k  
} ; cvL;3jRo  
template < typename T1, typename T2 > s~X%Y<9l  
  struct result_2 =I_'.b  
  { w}L[u r;I_  
  typedef T2 & result; S f# R0SA  
} ; 9->if/r,o  
template < typename T > p`qgrI`  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const ?:0Jav  
  { M o|2}nf  
  return (T & )r; (E1~H0^  
} >m\(6x8RE  
template < typename T1, typename T2 > m8[j #=h  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const v]UwJz3<  
  { (T oUgVW1N  
  return (T2 & )r2; xAm6BB c  
} Ny/MJ#Lq  
} ; $F.a><1rY  
[$UI8tV  
dM@1l1h/  
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> >。 J{G?-+`  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: @H8EWTZ  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: d<Tc7vg4|U  
{' H(g[k  
return l(i, j) = r(i, j); \  Cj7k^  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) f|g g  
aN3;`~{9  
  return ( int & )i; HGg@ _9tW  
  return ( int & )j; )4;`^]F  
最后执行i = j; 0"z9Q\{}  
可见,参数被正确的选择了。 ,V}WM%Km  
qH_Dc=~la  
1$ {SRU7l  
u*9V&>o  
a 1*p*dM#  
八. 中期总结 ,a? o aPH  
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: veECfR;  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 47/iF97  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 tZo} ;|~'  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor u ^RxD^=L  
LDa1X2N  
GC'O[q+  
j'K/22  
TA~{1_l  
`Q,H|hp;k;  
九. 简化 X}0cCdW  
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。 k9F=8q  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 wy2 D;;  
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: Eh4= ZEX  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 ?aMOZn?  
  +-*/&|^等 d/ @,@8:  
2. 返回引用。 <OPArht  
  =,各种复合赋值等 L}NSR  
3. 返回固定类型。 }<:}XlwT%  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) /qw.p#  
4. 原样返回。 ,2ar7 5Va  
  operator, 1h5 Akq  
5. 返回解引用的类型。 C7AUsYM  
  operator*(单目) }(u ol  
6. 返回地址。 e96k{C`j0  
  operator&(单目) &cTU sK  
7. 下表访问返回类型。 x,Vr=FB  
  operator[] kU`r)=1"  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 SgOheN-  
  operator<<和operator>> *8XEYZa  
@KAI4LP  
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。 Kc(FX%3LU  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: 0m ? )ROaJ  
:BT q!>s  
template < typename Left > #e5\j\#.  
struct value_return TS5Q1+hWHV  
  { @lph)A Nk  
template < typename T > k VQ\1!  
  struct result_1 rrv%~giU  
  { [0 e_*  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; [ikOb8 G#  
} ; xId.GWY1  
KK &?gTa  
template < typename T1, typename T2 > A5w6]:f2  
  struct result_2 p()xz  
  { bN@ l?w  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; NaCy@  
} ; `9.r`&T6K  
} ; H>@+om  
t |oR7qa{w  
CJI~_3+K  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait W@!S%Y9  
,7b[!#?8  
下面我们来剥离functor中的operator() Q NVa?'0"Y  
首先operator里面的代码全是下面的形式: Rws3V"{`[  
POR\e|hRT]  
return l(t) op r(t) VLN_w$iEq  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) !{41!O,K#  
return op l(t) #R RRu2  
return op l(t1, t2) >lM l  
return l(t) op &jr3B;g!C  
return l(t1, t2) op & ZB  
return l(t)[r(t)] 1ZRT:N<-  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] ;jTN | i'  
"C3/T&F  
很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式: Mb7I[5v  
单目: return f(l(t), r(t)); >-{Hyx  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); !0E&@X:-  
双目: return f(l(t)); WOf 4o  
return f(l(t1, t2)); 7J&4akT{9  
下面就是f的实现,以operator/为例 SK.: Q5:  
pY$Q  
struct meta_divide ItTz.sQ  
  { GowH]MO  
template < typename T1, typename T2 > [PKR2UEe]  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) dAe')N:KPI  
  { H 7 ^/q7  
  return t1 / t2; ~< x:q6  
} y18Y:)DkL  
} ; 6\S~P/PkE  
Pr,q*_Yy  
这个工作可以让宏来做: *HB-QIl  
/,Jqmm#s^  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ R_xRp&5  
template < typename T1, typename T2 > \ .w ,q0<}  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; ?[>3QE  
以后可以直接用 9Lfv^V0  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) 5ms(Wd  
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 G9vpt M  
(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。。。) G9@0@2aY8  
@AuO`I@p=  
?b5 ^  
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 <_KIK  
-n5)w*b,  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > VOh4#%Vj  
class unary_op : public Rettype @$K"o7+]   
  { F1Bq$*'N$w  
    Left l; _t}WsEQ+P  
public : 5+ MS^H  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} $ o#V#  
b\+`e b8_  
template < typename T > [;sRV<  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const HiJE}V;Vq  
      { $7A8/#  
      return FuncType::execute(l(t)); 7i1q wRv  
    } 7 x?<*T  
8kDp_s i  
    template < typename T1, typename T2 > U|j`e5)  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const O!bOp=  
      { 5.J.RE"M  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); ]:/Q]n^  
    } mUx+Y]Ep  
} ; 63x?MY6  
t5IEQ2  
iMRwp+$  
同样还可以申明一个binary_op Ok\7y-w^  
[;myHI`tw  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > Nu~lsWyRI5  
class binary_op : public Rettype % +\. " eC  
  { Hg (Gl  
    Left l; TrR8?-  
Right r; _/<x   
public : j^2j& Ta  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} v1,oilL  
gr-OHeid  
template < typename T > @49S`  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 0Pi:N{x8  
      { &~U ]~;@  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); B@ KQ]4-  
    } ('p5:d  
P J[`|  
    template < typename T1, typename T2 > ^\,E&=/}M  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const K@w{"7}  
      { 0NX,QD  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); b9dLt6d  
    } l0i^uMS  
} ; delu1r  
D*|Bb?  
! #2{hQRu  
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 ayF\nk4b  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 .y:U&Rw4  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) \mlqO[ S  
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。 0h7r&t%YsV  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! ,L'zRyP  
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。。。 OJy#w{4  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 kX2rp?{  
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) BsYa3d=}  
下面是修改过的unary_op YLn?.sV{[0  
Z0r?| G0  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > O463I.XAP  
class unary_op -v|qZ'  
  { zjoq6  
Left l; gEE\y{y  
  Qv/=&_6  
public : *<ewS8f*6  
*$ %a:q1U  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} UByv?KZi  
]-QA'Lq  
template < typename T > ,:\|7F  
  struct result_1 TT3|/zwn  
  { W-zP/]Dh  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; mF^v~  
} ; _n>,!vH  
AbmAKA@  
template < typename T1, typename T2 > EG |A_m85  
  struct result_2 wz ~d(a#  
  { PBkt~=j  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; ,{?%m6.lE  
} ; }Y36C.@H  
vn"{I&L+w0  
template < typename T1, typename T2 > !ff&W1@  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const $(>+VH`l  
  { RF0HjgP  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); ,',o'2=!  
} #],&>n7'  
{o`] I>gb  
template < typename T > d <JM36j?  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const :1KpGj*F  
  { (,Df^4%7  
  return OpClass::execute(lt(t)); < F+l  
} C/6V9;U  
:'*~uJrR  
} ; 3y8G?LL/[7  
5 5c|O  
q;>7*Y&  
该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug (+y  
好啦,现在才真正完美了。 .z}~4BY  
现在在picker里面就可以这么添加了: YcK|.Mq':  
=h73s0 ]  
template < typename Right > F;0}x;:>  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const s>n)B^64W  
  { Ng>h"H  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); dQR-H7U  
} %UCr;H/  
有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。 oWo- j<  
|R\>@Mg#B  
bY QRBi  
A#'8X w|  
^\&e:Nkh  
十. bind !9P';p}2  
既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。 2JcjZn  
先来分析一下一段例子 7CTFOAx#  
|3yL&"  
oJ|j#+Ft  
int foo( int x, int y) { return x - y;} SPmq4  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 a8Nh=^Py  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 mmRJ9OhS  
可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。 =k`Cr0aPF  
我们来写个简单的。 h6`6tk  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: UVIKQpA]A  
对于函数对象类的版本: d-r@E3  
1 \6D '/G  
template < typename Func > KE3;V2Ym f  
struct functor_trait G..aiA  
  { 0o*8#i/)!3  
typedef typename Func::result_type result_type; 6-B|Y3)B  
} ; ):_\;.L  
对于无参数函数的版本: _1!OlQ  
R)ITy!z  
template < typename Ret > b-Q>({=i  
struct functor_trait < Ret ( * )() > +8Ymw:D7a  
  { d8=x0~7  
typedef Ret result_type; 8::$AQL3  
} ; /?F/9hL  
对于单参数函数的版本: (tw)nF  
&/]Fc{]^$f  
template < typename Ret, typename V1 > q0r>2c-d  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > |kV*Jc k  
  { q6`b26  
typedef Ret result_type; zz4N5["  
} ; ktBj|-'>  
对于双参数函数的版本: ZO$m["|  
91-o}|3v  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > 7f!YoW;1  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > ^mO~ W!"  
  { V"G*N<q  
typedef Ret result_type; !1{e|p 7  
} ; q0R -7O(  
等等。。。 ,a]?S^:y]  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy @? QoF#D  
jeH~<t{  
template < typename Func > .Blf5b  
struct func_return L4z ~B!uvF  
  { ww $  
template < typename T > fd<:_f]v  
  struct result_1 'yG4 LF  
  { o{q{!7DH@  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; .ndCfdy~  
} ; ?3zc=J"t  
\VyZ  
template < typename T1, typename T2 > 2:7zG "$  
  struct result_2 n+q!l&&  
  { Zxs|%bQ  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; !()$8  
} ; wL 4dTc  
} ; }Nm#q@o$P  
jiS_G%G  
 fc-iAj  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 ]J$eDbaEjT  
S:oi< F  
template < typename Func, typename aPicker > :AF =<X*5  
class binder_1 ;=; 9tX  
  { {rH@gz|@i  
Func fn; :LRYYw  
aPicker pk; LzXmb 7A  
public : %9N7Ln|%  
i}mVQ\j5  
template < typename T > RcM/!,B  
  struct result_1 2Mvrey)  
  { :f}9($  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; ,<tX%n`v=  
} ; n; +LH9  
Hmd] FC,_  
template < typename T1, typename T2 > b#toM';T  
  struct result_2 X#TQ_T"  
  { _%!c+f7  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; * @v)d[z_  
} ; QWSTR\!  
.C( eh   
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} ke]Lw  
b8"?VS5-"  
template < typename T > LO khjHR  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const {/(D$"j(S  
  { 7- ] as$  
  return fn(pk(t)); bg&zo;Ck8T  
} ;/fF,L{c  
template < typename T1, typename T2 > sRx63{  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const y7 3VFb  
  { %]DP#~7[|  
  return fn(pk(t1, t2)); ")dH,:#S  
} V#t%/l  
} ; qx8fRIK%  
. Z.)t  
Mg OR2,cR  
一目了然不是么? YY)s p%  
最后实现bind S=<}:#;u0  
1#*a:F&re  
ceM6{N<_U  
template < typename Func, typename aPicker > |_*O'#jx  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk)  TYmP)  
  { %Yicg6:  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); CBOi`bEf  
} ?_$=l1vf  
y?m/*hh`  
2个以上参数的bind可以同理实现。 G_{&sa  
另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。 ];a=Pn-:}G  
l@H  
十一. phoenix @}OL9Ch  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: EB=-H#  
jN>{'TqW4  
for_each(v.begin(), v.end(), D@|W<i-  
( LuSLkLN  
do_ RIXMJ7e7  
[ RHq/JD-  
  cout << _1 <<   " , " Z!@~>i  
] TRQF^P3o  
.while_( -- _1), 0]=i}wL 8  
cout << var( " \n " )  , ^;)<[  
) =aA+~/~8%  
); ^m"u3b4  
e2ilB),  
是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧: X1Ac*oLN  
首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor oCi=4#g%7  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 *x])Y~oQ  
那么我们就照着这个思路来实现吧: ?^$MRa:D  
C>$E%=h+_  
WObvbaK  
template < typename Cond, typename Actor > qg!|l7e  
class do_while | 8=nL$u  
  { j!4et;  
Cond cd; a1.Ptf eW|  
Actor act; sqJSSNt  
public : \ 3?LqJ  
template < typename T > ?~;:jz|9<'  
  struct result_1 ]dk8lZ;bo  
  { ("+}=*?OF3  
  typedef int result_type; kc @[9eV  
} ; VUYmz)m5  
Q7$.LEioN  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} Tekfw  
h0-hT   
template < typename T > <]4i`6{v  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ;F#7Px(q  
  { gk+h8 LZ  
  do 8J~1-;  
    { !Mim@!5M  
  act(t); ^Au _U  
  } [y)`k@  
  while (cd(t)); mG`e3X6@-  
  return   0 ; xY U.D+RY  
} 2 fS[J'-o  
} ; R~jHr )0.#  
IS[thbzkZ  
 2KN6}  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). ;M#_6Hd?qD  
代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。 ?a8(a zn  
其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。 z$GoaS(  
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。 @` Eg(  
下面就是产生这个functor的类: XC "'Q+  
gV`=jAE_  
[],1lRYI9_  
template < typename Actor > +|@rD/I6  
class do_while_actor l)w Hl%p  
  { w'fT=v)  
Actor act; DUe&r,(4O  
public : ~L_hZso4  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} ;3@YZM'wt  
-gas?^`  
template < typename Cond > .E&z$N  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; FwY&/\J7V  
} ; f<*Js)k  
MR,R}B$  
I}t3 p|z  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 0zCw>wBPW  
最后,是那个do_ r"a5(Q;n  
vZ N!Zl7S  
f1)x5N  
class do_while_invoker V$icWu  
  { Vc%R$E%  
public : qc!MG_{Y  
template < typename Actor > #8bsxx!s  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const ofMY,~w  
  { <b?!jV7  
  return do_while_actor < Actor > (act); u4neXYSy  
} a9Z%JS]  
} do_; P<2 +L|X?}  
|vMpXiMxxT  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? |*Yf.-  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 LIVU^Os.  
最后来说说怎么处理break和continue 1>Dl\czn  
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。 5"]~oPK  
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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