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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda o6 :]Hvqjr  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 S[&yO-=p6  
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, A5ckosYyNA  
/}d)g4\j  
H$zDk  
m'ZxmsFo  
  class filler ehMpo BL  
  { b0N7[M1Xl  
public : h?->A#  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} QbWeQ[V{  
} ; )fke;Y0  
j4#S/:Q<7  
mJVru0  
这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决: ]qk`Yi  
a5`9mR)Y$'  
Qg o| \=  
X#MC|Fzy@  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); m='_ O+ $  
@.QuIm8,  
QT(]S>--n  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 MBol_#H  
Fj&8wZ)v)  
).MV1@s  
oPF n`8dQ  
二. 战前分析 uUv^]B 8GM  
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。 E@Yq2FBpnn  
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 {]7lh#M  
7;sF0oB5e  
^|cax| >  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); 4%SA%]a L1  
  /* --------------------------------------------- */ }$3pS:_N~  
vector < int *> vp( 10 ); 2(9~G|C.  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); 07,&weQ  
/* --------------------------------------------- */ "haJwV6-  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); {'+.?g  
/* --------------------------------------------- */ 0y;1D k!  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); AASS'H@  
  /* --------------------------------------------- */ {-)I2GJav  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); FJ|JXH*  
/* --------------------------------------------- */ Nqbm,s  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); [ofZ1hB4  
bW^{I,b<F  
X;dUlSi  
:*tFW~<*b  
看了之后,我们可以思考一些问题: !WD^To  
1._1, _2是什么? A=wh&X  
显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。 *i,A(f'e4X  
2._1 = 1是在做什么? OlsD  
既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。 I-/-k.  
Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。 % hRH80W|  
6lQP+! EF  
6eK7Jv\K  
三. 动工 6[a;83  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: 90a!_8o  
9H cxL  
ZBc8 ^QZ  
D.w6/DxaXa  
template < typename T > ^ `[T0X  
class assignment 42PA?^xPw  
  { '#612iZo  
T value; A+"'8%o9}  
public : Es1T{<G|w  
assignment( const T & v) : value(v) {} *HQ>tvUh  
template < typename T2 > D [K!xq  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } edfb7prfTl  
} ; jh~E!%d77  
7hKfxw-X@  
AK$i0Rn;pm  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 }Y3*X: i7  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment JuR x>F4  
di~ [Ivw  
AZbFj-^4  
!=vd:,  
  class holder 7@!3.u1B  
  { B[7Fq[.mh  
public : @F!oRm5  
template < typename T > W@vCMy!  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const  4{D^ 4G  
  { zIc_'Z,b  
  return assignment < T > (t); EzXi*/  
} |I=GI]I  
} ; 7n'Ww=ttI  
%u*HNo  
h"ATRr^  
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: )JA^FQ5N  
xbZR/!?  
  static holder _1; T2ZN=)xZ1  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 a)rT3gl  
 75T+6 u  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); 3 E!F8GZ  
而不用手动写一个函数对象。 a)M3t  
ujeN|W  
P,K^ oz}  
En YEAjX  
四. 问题分析 ?p &Xf>K  
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。 J L2g!n= K  
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。 xHuw ?4  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 $8NM[R.8^4  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 J!5&Nc  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 #} `pj}tQ  
n6#z{,W<3  
五. 问题1:一致性 bMN ]co  
首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?| :}Z Y*ind  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 ~Z$Ro/;l  
_16r8r$V  
struct holder D#d \1g  
  { ZE6W"pbjU  
  // g"X!&$ &  
  template < typename T > O7zj8  
T &   operator ()( const T & r) const gq&jNj7V  
  { }_9yemP  
  return (T & )r; LOe l6Ui  
} )*9,H|2nS  
} ; wI#R\v8(`n  
.;%`I  
这样的话assignment也必须相应改动: Gs(;&fw  
/*m6-DC  
template < typename Left, typename Right > fI-f Gx  
class assignment Eyg F,>.4  
  { C&RZdh,$  
Left l; wRe2sjM  
Right r; Ca#T?HL  
public : &*o{-kw  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} \-{2E  
template < typename T2 > NnO%D^P]  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } J?qikE&  
} ; L [X "N  
u'Z^|IVfo  
同时,holder的operator=也需要改动: ]oyWJ#8  
>$;,1N $bd  
template < typename T > opon "{  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const 3Hhu]5  
  { \NQ[w7  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); kQO5sX$;  
} QzV%m0  
DWk2=cO  
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。 <ua! ]~  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 .}iRe}=  
<l$ vnq  
return l(rhs) = r; >xIb|Yp)&  
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。 *:Y9&s^6j  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: 256V xn  
8l>YpS*S^  
template < typename Tp > /O[ Z  
class constant_t s mqUFo  
  { K,@} 'N  
  const Tp t; C@@PLsMg  
public : Nq[-.}Z6  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} \N)!]jq  
template < typename T > ]N6UY  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const qDjH^f  
  { -hZw.eChQa  
  return t; ]t_ Wl1*|  
} Y|-:z@n6C  
} ; |uM(A~?  
K,Hxe;-  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 '2m"ocaf  
下面就可以修改holder的operator=了 Xb1is\JB  
f:ep~5] G  
template < typename T > OTmr-l6  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const Q*R9OF  
  { ~!'T!g%C  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); F-2Q3+7$  
} ``Rg0o  
^2"w5F  
同时也要修改assignment的operator() hGo/Ve+@  
SQDc%I>b  
template < typename T2 > r-&* `Jh  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } o> yo9n%t  
现在代码看起来就很一致了。 b:x*Hjf  
WWv.kglz  
六. 问题2:链式操作 kvam`8SeL  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 - *xn`DH  
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。 14p{V} f3  
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。 Mqm9i  
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。 +jj] tJ$[  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct g\@zQ^O?  
5 $. az  
template < typename T > 2Kw i4R  
struct result_1 NtQ#su$  
  { /!W',9ua6  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; L}>ts(!q&  
} ; K#dG'/M|Pb  
Ss'Dto35Q  
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: |kqRhR(Ei  
(YHK,aC>u  
template < typename T > k j&hn  
struct   ref @Pf['BF"  
  { B'D~Q  
typedef T & reference; 0B(Y{*QB  
} ; {N@tJ,Fh{  
template < typename T > D1cnf"y^  
struct   ref < T &> ~oeX0l>F  
  { 6tup^Rlo;$  
typedef T & reference; #x(3>}  
} ; L EY k  
k<%y+v  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: -Vj112 fI  
c5t7X-LB  
template < typename T > 4J$dG l#f  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const `&SBp }W}  
  { <Mf(2`T  
  return l(t) = r(t); ^P owL:  
} -nnAe F  
可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。 g>_d,#F  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 x24&mWgU  
1"U.-I@  
有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么 pYX!l:hk  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: b&.3uls6  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 EK zYL#(i  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 Zu/1:8x  
最后的布局是: ^\3z$ntF  
                Add l,ra24  
              /   \ &;$- &;  
            Divide   5 je=XZ's,i~  
            /   \ iG=XRctgj)  
          _1     3 }dG>_/3  
似乎一切都解决了?不。 3y*dBw  
你可以想象一下一个完整的Lambda库,它必然能够重载C++几乎所有的操作符。假设其重载了10个操作符,那么至少会有10个代表这些操作符的functor类。大体上来讲,每一种操作符所对应的functor都应当能够由链式操作产生别的任意一种操作符所对应的functor。(例如:*_1 = 2既是由operator*的functor产生operator=的functor)。可想而知这样一共能产生10*10=100种产生方式。这是对编码的一个大挑战。 DK(8Ml:k  
如何简化这个问题呢?我们不妨假定,任意一种操作符的functor,都能够产生任意一种操作符的functor,这样,每一种操作符的functor都拥有一样的产生方案。如果某种转换确实是不合法的(例如:A/B=C无论如何也不可能合法),那么在试图产生新functor的时候会出现编译错误。幸好C++的模版是如果不使用就不编译的,因此这种编译错误不会干扰到正常的使用,这正是我们所要的。 Ikgia:/-Z  
OK,我们的方法呼之欲出了。既然所有的functor都具有一样的产生方案,那么不如大家都不要实现,等到最后统一的在所有的functor里面加上这么一系列的产生代码吧。例如,如果要添加从某functor XXX到operator=的functor的产生代码: i/F ].Sag  
y_{v&AGmgm  
template < typename Right > &(~"OD  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const PfJfa/#pA  
Right & rt) const TU?$yNE  
  { )Z63 cr/  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); els71t -  
} p.!p6ve){  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 ivPX_#QI  
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。 {e83 A /{  
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。 4m6%HV8{}[  
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_2"  
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。 =p#:v  
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? ie<m)  
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: Ve t<,;Te  
Lq{/r+tt/  
template < class Action > / 2h6  
class picker : public Action >RKepV(X7  
  { bdvVPjGc&  
public : OCI{)r<O2m  
picker( const Action & act) : Action(act) {} 0Y/k /)Ul]  
  // all the operator overloaded ou [Wz{  
} ; NucLf6  
LgA> ,.  
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。 >TS=tK  
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: <"!'>ZUt  
P;p;o]  
template < typename Right > B{lL}"++0  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const j4Y] 8  
  { qX*Xo[Xp  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); 9v76A~~  
} mH!\]fmR~  
o.>Yj)U  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > =<z~OE'lV  
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。 BHZSc(-o  
I7jIA>ZZi  
template < typename T >   struct picker_maker ^tl&FWF  
  { 1:Xg&4s  
typedef picker < constant_t < T >   > result; !4mAZF b  
} ; bE2{^5iG  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > A9M/n^61  
  { &Y$)s<u8.  
typedef picker < T > result; KPdlg.  
} ; T$s)aM  
eEg> EI_U  
下面总的结构就有了: /5C>7BC  
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。 +c\uBrlZQ;  
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。 YPS,[F'B.  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 8YkCTJfBGu  
至此链式操作完美实现。 #5_pE1  
mJS-x-@  
<W88;d33r=  
七. 问题3 Fo&ecWhw  
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。 kud2O>>  
<& =3g/Y  
template < typename T1, typename T2 > gYfOa`k  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const E1Rz<&L  
  { ;V)94YT  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); 0coRar?+b  
} ??XtN.]7  
mbZ g2TTy  
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: q@iZo,Yk  
=lS@nRH  
template < typename T1, typename T2 > o)Nm5g  
struct result_2 5C"A*Fg?;  
  { ~Ec@hz]js  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; 60%EmX ;  
} ; szD BfGd%j  
-.hH,zm  
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? *G;D u`;  
这个差事就留给了holder自己。 dV+GWJNNE  
    W^dRA xVX  
(JeRJ4  
template < int Order > _ +A$6l  
class holder; jX 6+~  
template <> q<?r5H5  
class holder < 1 > }7/Ob)O  
  { vX"jL  
public : j:'!P<#  
template < typename T > r2>y !Q?  
  struct result_1 \DRYqLT`  
  { F` ]s  
  typedef T & result; ~aRcA|`  
} ; 7\JA8mm  
template < typename T1, typename T2 > s&Qil07 Vl  
  struct result_2 C~:!WRCz  
  { iVb#X#  
  typedef T1 & result; wq`\p['Q,  
} ; _JXb|FIp  
template < typename T > S:xG:[N@  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const %'<m[wf^ o  
  { kNTxYJ  
  return (T & )r; R3} Z"  
} aW#_"Y}v'  
template < typename T1, typename T2 > m4kUA"n5  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const ^tKJ}}  
  { K9f7,/  
  return (T1 & )r1; %TRH,-@3h  
} n"Q fW~U  
} ; &1,qC,:!  
AJ-~F>gn  
template <> <D{_q.`vA  
class holder < 2 > +G>;NiP_  
  { Gzu $  
public : KoO\<_@";  
template < typename T > 3?oj46gP  
  struct result_1 XW9 [VUW~  
  { 0i65.4sK  
  typedef T & result; jYJfo<  
} ; $)Pmr1==  
template < typename T1, typename T2 > *`.4M)Ym~  
  struct result_2 3ZU<u;  
  { &y=~:1&f  
  typedef T2 & result; pM'AhzS  
} ; oFUP`p%[  
template < typename T > a]|k w4  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const  <IL$8a  
  { )9JuQ_ R  
  return (T & )r; +{S^A)  
} sy.U] QG  
template < typename T1, typename T2 > NX4}o&mDwn  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const 9b*1-1"  
  { aj*%$!SU+  
  return (T2 & )r2; zMQ|j_ l9E  
} Qr l>A*  
} ; _w>9Z>PR  
cYMlc wS  
:N([s(}!$2  
新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。 obhq2sK  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: d6hso  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: 2KC~; 5  
(J^2|9r  
return l(i, j) = r(i, j); ;l6tZ]-"  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) e'Th[ wJ  
O%(k$ fvM  
  return ( int & )i; m]NyEMYg  
  return ( int & )j; x9!vtrM\Zr  
最后执行i = j; ,ZLg=  
可见,参数被正确的选择了。 7`f',ZK%  
y-c2tF@'v  
&D 4Ci_6k  
_GK3]F0  
zn|/h,.  
八. 中期总结 @}cZxFQ!C  
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: `Dco!ih  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 kf<5`8  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 * F T )`  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor bqDHLoB\1  
Hc{0O7  
o-jF?9m  
) Pdl[+a  
X%b.]A  
va/$dD9  
九. 简化 U3yIONlt  
很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。 /n SmGAO  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 g np\z/'>  
首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种: 4X &\/X  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 :3x|U,wC  
  +-*/&|^等 L4'FL?~I  
2. 返回引用。 *.DTcV  
  =,各种复合赋值等 Lh5d2}tcO  
3. 返回固定类型。 &L S&O  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) \VX~'pkrd/  
4. 原样返回。 v*7lJNN.  
  operator, eY1$s mh t  
5. 返回解引用的类型。 5/O;&[lYy  
  operator*(单目) ?X.MKNbp  
6. 返回地址。 bvM a|;f1  
  operator&(单目) 3:h9cO/9  
7. 下表访问返回类型。 -B-nTS`  
  operator[] B|Rnh;B-  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 2I#4jy/g  
  operator<<和operator>> f: h.O# d>  
t zhkdG  
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。 TKsze]/q  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: Z;{3RWV  
t-$R)vZ}M  
template < typename Left > #~r+   
struct value_return jyt#C7mj-A  
  { )k8=< =s  
template < typename T > lnFOD+y9  
  struct result_1 ~\%MJ3  
  { #w4= kWJ[  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; q1Si*?2W  
} ; s}d1 k  
S3=M k~_&  
template < typename T1, typename T2 > .f V-puE  
  struct result_2 I"]5B  
  { b&;1b<BwD  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; XK (y ?Y1  
} ; l0 H,TT~2  
} ; 3 G?^/nB  
pH%cbBm  
Ab <4F 7  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait -k p~p e*T  
,))UQ7N  
下面我们来剥离functor中的operator() [UVxtMJ  
首先operator里面的代码全是下面的形式: $C UmRi{T  
,Z;z}{.hq  
return l(t) op r(t) nz|;6?LCLY  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) NW`.RGLI<  
return op l(t) xP.B,1\X  
return op l(t1, t2) ->oQ,ezB  
return l(t) op pHFh7-vj  
return l(t1, t2) op &rX..l  
return l(t)[r(t)] )K8k3]y&  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] 5O Ob(  
4-4lh TE(  
很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式: C^S?W=1=w  
单目: return f(l(t), r(t)); 2B8p3A  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); %($qg-x  
双目: return f(l(t)); . F0V  
return f(l(t1, t2)); _XtLO- D  
下面就是f的实现,以operator/为例 n<p`OKIV3  
hv'~S  
struct meta_divide .#uRJo%8  
  { :5G3 uN+\  
template < typename T1, typename T2 > xQ62V11R6  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) 8{HeHU  
  { /LM*nN$%  
  return t1 / t2; "3{xa;c  
} ~pn9x;N%H  
} ; 6u3DxFiTm  
xa`&/W>  
这个工作可以让宏来做: ]],6Fi+  
>eg&i(C+  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ sQ/7Mc  
template < typename T1, typename T2 > \ n*^g^gp  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; ei;wT  
以后可以直接用 oh`I$  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) `e0U-W]kF  
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 ^CTgo,uf6H  
(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。。。) p3:x\P<|  
cve(pkl  
fMr6ZmB  
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 owTW_V  
?#xNz=V  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > cI4%z eR  
class unary_op : public Rettype _=jc%@]1y  
  { hi>Ii2T  
    Left l; e| (jv<~r  
public : y UQ;tTI  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} GBvB0kC)c  
^ 3LM%B  
template < typename T > $=$I^hV  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const Z9ciS";L  
      { v@;:aN  
      return FuncType::execute(l(t)); j-ugsV`2=*  
    } tnbaU%;|J  
L1`^~m|  
    template < typename T1, typename T2 > 0/<}.Z]  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const t'4hWNR'  
      { )_b #c+  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); &-+qB >SK>  
    } sMli!u  
} ; R! ?8F4G  
0\wMlV`F  
T1;yw1/m5\  
同样还可以申明一个binary_op ]y$D@/L@  
r!yrPwKL  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > 71cc6T  
class binary_op : public Rettype ?]f+)tCMs  
  { _%!C;`3Y  
    Left l; F8Y D:   
Right r; uJMF\G=nb  
public : $Ha?:jSc  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} e%N\Pshgv  
Z?[;Japg  
template < typename T > H|T:_*5  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const skdSK7 n  
      { "*#$$e53A  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); ppVjFCv0<  
    } BgD;"GD*W  
h|dVVCsN  
    template < typename T1, typename T2 > jgYUS@}  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const p*W4^2(d  
      { 5JDqSz{  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); {gl-tRC3  
    } ][:6En}  
} ; _x z_D12  
E3.=|]W'  
JJ ,Fh .  
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 0F`@/C1y55  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 9#/z [!  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) <!K2xb-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。 Y:G6Nd VFM  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! B8Jev\_  
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。。。 zUXqTcj  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。  ~MyP4x/  
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) $2 Ox;+  
下面是修改过的unary_op )qD%5} t  
5bv(J  T  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > XYWGX;.=  
class unary_op V>@NkQ<|y  
  { q+dY&4&u  
Left l; H]"Z_n_  
  CBs0>M/  
public : }k duN0  
I o7pp(  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} 9fvy)kX;s  
;38DBo  
template < typename T > sqei(OXy  
  struct result_1 i5|A\Wv"  
  { J^pL_  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; >AV-i$4eQ@  
} ; v%/_*69a  
%H~q3|z  
template < typename T1, typename T2 > =nA;,9%  
  struct result_2 B!! xu  
  { ;Y j_@=   
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; }Nl-3I.S^  
} ; -'&MT :L  
+kH*BhSj  
template < typename T1, typename T2 > ;QW6Tgt11  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const v(FO8*5DZ  
  { Dq*>+1eW2  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); ~!,'z  
} <'-}6f3  
G#)>D$Ck#  
template < typename T > 4Me*QYD  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 5IBe;o  
  { E0>4Q\n{  
  return OpClass::execute(lt(t)); @;fdf3ian  
} ov#/v\|0  
4cr >sz  
} ; XkCbdb  
P00d#6hPJ  
+J]3)8 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 7zVaj"N(  
好啦,现在才真正完美了。 mNKe,H0  
现在在picker里面就可以这么添加了: p<`q^D  
,/m<=`*N|  
template < typename Right > K;_p>bI5  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const xI<Dc*G  
  { T5-50nU,~  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); C z4"[C`;  
} EfcoJgX  
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。 ^;<s"TJ(m)  
g/mVd;#o  
q3VE\&*^F  
(".`#909  
/+"BU-aQk  
十. bind G!8O*4+A  
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。 #|GP]`YT  
先来分析一下一段例子 |Ag~k? QC  
7sC$hm]  
&rorBD 5aj  
int foo( int x, int y) { return x - y;} 7X2g"2\Wm  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 E3_e~yu&  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 6*S|$lo9B  
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。 ^uMy|d  
我们来写个简单的。 9 vmH$  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: C=h$8Q  
对于函数对象类的版本: \Z ] <L  
O:+#k-?  
template < typename Func > <3LyNG.  
struct functor_trait KU"? ZI  
  { vZTX3c:,1  
typedef typename Func::result_type result_type; s)_7*DY  
} ; ]V<[W,*(5  
对于无参数函数的版本: :w#Zs)N  
ya5;C"   
template < typename Ret > pTST\0?  
struct functor_trait < Ret ( * )() > Um4 }`  
  { tUGnD<P  
typedef Ret result_type; s59v* /  
} ; z=N'evx~  
对于单参数函数的版本: AVOzx00U  
Ii?<Lz  
template < typename Ret, typename V1 > G>M# BuU  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > f:B+R  
  { 9<.FwV >  
typedef Ret result_type; F6}Pwz[c  
} ; DFwkd/3"  
对于双参数函数的版本: c;&m}ImLe.  
q<@f3[A  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > \"V7O'S)&  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > G+=eu K2]  
  { go|/I&  
typedef Ret result_type; ?#<Fxme  
} ; y"]?TEd  
等等。。。 I+!w9o2nZ  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy '8 1M%KO  
']ya_v~e  
template < typename Func > Zi|MWaA.f  
struct func_return Zuo7MR  
  { ^Gq4Yr  
template < typename T > I .p26  
  struct result_1 y{uRh>l  
  { Z WL/AC  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; -=&r}/&  
} ; 2wlrei  
G':mc{{  
template < typename T1, typename T2 > f#ID:Ap3  
  struct result_2 =V5<>5"M?  
  { 2ELw}9  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; 2_x}wB0P  
} ; _;O$o t\5  
} ; /j0<x^m/  
7Wmk"gp  
z[M LMf[c  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 y5kqnibh@  
czi$&(N0w$  
template < typename Func, typename aPicker > %ErL L@e  
class binder_1 L Bb&av  
  { qx18A  
Func fn; 8+k\0fmy  
aPicker pk; !l?Go<^*L  
public : Op" \i   
54_CewL1P]  
template < typename T > =W.b7 6_  
  struct result_1 fZ`b~ZBwIj  
  { xlp^XT6#  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; @N7X(@O  
} ; Tsxl4ZK  
S`8 h]vX  
template < typename T1, typename T2 > |P$tLOrG  
  struct result_2 ``nuw7\C:  
  { ?_%*{]mt(  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; :UoZ`O~  
} ; vDV` !JU  
}N]|zCEj  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} G!RbM.6  
:@y!5[88!  
template < typename T > 4`o_r%   
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const %`F6>J  
  { ()6(eRGJ  
  return fn(pk(t)); {VE\}zKF  
} #Q.A)5_  
template < typename T1, typename T2 > "EQ`Q=8  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const cgNK67"(  
  { v(W$\XH  
  return fn(pk(t1, t2)); s]#D;i8  
} hk3}}jc  
} ; 3BAls+<p o  
q!\K!W\  
6{B$_Usg  
一目了然不是么? |a%&7-;   
最后实现bind TppR \[4]  
{" woBOaA  
(n;#Z,  
template < typename Func, typename aPicker > jAB~XaT,  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) o9(:m   
  { Wz)s#  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); _Jx.?8  
} T?4MFx#  
$ jWe!]ASU  
2个以上参数的bind可以同理实现。 8)\Td tBf9  
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。 7m~.V[l1  
\XFF(  
十一. phoenix +)k%jIi!  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: =e=sK'NvD  
3.Z}2F]  
for_each(v.begin(), v.end(), @d:TAwOI'  
( #!wu}nDu  
do_ z$ZG`v>0  
[ ~2+J]8@I]  
  cout << _1 <<   " , " {U?/u93~  
] hm*1w6 =  
.while_( -- _1), )D\!#<#h  
cout << var( " \n " ) X31[  
) |=fa`8m G  
); 8fRk8  
rJH u~/_Dq  
是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧: V*5 ~A [r  
首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor btoye \ rl  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 JnQ5r>!>3  
那么我们就照着这个思路来实现吧: _LU]5$\b  
~,3+]ts='\  
o *)>aw  
template < typename Cond, typename Actor > L}5nq@Uu)  
class do_while R8O; 8c?D  
  { 1vk& ;  
Cond cd; @xIKYJyU  
Actor act; i%w[v_j  
public : %MGbIMpY  
template < typename T > >Vc;s !R  
  struct result_1 4WU%K`jnXb  
  {  b)/,  
  typedef int result_type; D@A@5pvS  
} ; 70hm9b-   
"i0{E!,XL  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} ,j\1UAa  
=$xxkc.~G  
template < typename T > OZ##x  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ,'w9@A  
  { %ub\+~  
  do x8 :  
    { bwN>E+  
  act(t); fGS5{dti  
  } p?F%a;V3  
  while (cd(t)); 5q4sxY9T  
  return   0 ; WX<),u2@  
} :j feY  
} ; _]zm02|  
;%wQnhg  
*%'nlAX6%  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). _=l8e-6r  
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。 3"afrA  
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。 d h5%  
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。 |:)UNb?R"O  
下面就是产生这个functor的类: C]H'z  
sg0HYb%_E  
OwRH :l  
template < typename Actor > 7HfA{.|m  
class do_while_actor ip.aM#  
  { ${fJ]  
Actor act; En-BT0o  
public : (Klvctoy  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} t$+[(}@ +  
Z ,4G'[d  
template < typename Cond > Q|T9 tc->  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; J; @g#h?  
} ; wP:ab  
,F^Rz.  
gLp7<gx6  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 C.su<B?  
最后,是那个do_ ,Hq*zc c  
!<'0 GOl  
Qn0 1ig  
class do_while_invoker Ujb7uho  
  { luLt~A3H$  
public : oY Y?`<N#  
template < typename Actor > e:2e5gz  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const +7%}SV 2)  
  { 4l)Q  
  return do_while_actor < Actor > (act); |a! y%R=  
} ; (0<5LQ  
} do_; FQ6jM~  
XQW9/AzNf  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? _}G1/`09#  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 ?VM4_dugf  
最后来说说怎么处理break和continue x ,LQA0  
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。 0=g~ozEW&  
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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