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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda A PSkW9H  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 _H U>T  
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, :{eYm|2-  
sz%]rN6$  
4NRj>y  
E @r &K  
  class filler !|9@f$Jv  
  { I5j|\ /Ht  
public : `!X8Cn  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} ~rrl" a>  
} ; ]hlQU%&  
QX?moW6UW  
r+Sv(KS4i^  
这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决: ^VzhjKSu  
7lYf+&JZ  
pbh>RS=ri  
DQObHB8L  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); "w 4^i!\  
LTx,oa:ma  
YpZuAJm<2_  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 ~2[kCuu  
T g(\7Kq  
e2%mD.I  
nCV7(ldmH  
二. 战前分析 B{` K?e0  
首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。 ?!"pzDg  
开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码 "8) %XSb  
[fwk[qFa  
K d#(eGe  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); ~"bBwPI  
  /* --------------------------------------------- */ LCXWpU j~  
vector < int *> vp( 10 ); qz)KCEs  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); "KCG']DF  
/* --------------------------------------------- */ I=Y_EjZ D  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); 7<:o4\q?m  
/* --------------------------------------------- */ kxrYA|x  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); SPe%9J+  
  /* --------------------------------------------- */ cAx$W6S  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); ,ZYPffu<*  
/* --------------------------------------------- */ `)8S Ix  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); {Gh9(0,B?  
CE (zt  
+u |SX/C  
_`*G71PS  
看了之后,我们可以思考一些问题: //3fgoly  
1._1, _2是什么? `"V}Wq ?I  
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。 lwG)&qyVd  
2._1 = 1是在做什么? rw 2i_,.*~  
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。 B}zBbB  
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。 ;*Mr(#R  
Ii3F|Vb G  
1#|lt\T  
三. 动工 O|Y`:xvc  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: y9T 5  
f6( 1jx"  
QX a2qxTc  
zk@s#_3ct  
template < typename T > x!7!)]h  
class assignment mWP&N#vwh  
  { 6c>:h)?  
T value; <RbsQ^U  
public : ^VnnYtCRz  
assignment( const T & v) : value(v) {} 71IM`eL=ED  
template < typename T2 > ^IvQdVB  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } 0<<ATw$aQ  
} ; 9 %Vy,  
y(a>Y! dgU  
klc$n07  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 L[5U(`q[  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment 'aeuL1mz  
%ol1WG9  
GAs.?JHd  
svt3gkR0  
  class holder [tC=P&<  
  { Oku7&L1  
public : g%)cyri  
template < typename T > 3 l j^I  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const EIpz-"S  
  { NTGWI$  
  return assignment < T > (t); EZp >Cf7  
} mTL`8hv?  
} ; ;eW)&qzK  
8F$]@0v`%  
}QCn>LXE  
由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上: dtG>iJ  
gL@]p  
  static holder _1; YoK )fh$  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 9B>P Qbs  
}Q^*Zq9-  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); 3:c6x kaw  
而不用手动写一个函数对象。 pI_:3D xe  
XKOPW/  
3_&s'sG5  
&tiJ=;R1  
四. 问题分析 &- My[t  
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。 2PNe~9)*#  
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。 {g4w[F!77  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 y\:Ma7V  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 1bDXv, nD  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 >C5u>@%9O  
k|jr+hmn":  
五. 问题1:一致性 tQ.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?| v@fy*T\3  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 cQ`0d3  
(b1e!gJpy  
struct holder n0V^/j}  
  { Uu Zjf9}  
  // tHM0]Gb}  
  template < typename T > OeZ"WO  
T &   operator ()( const T & r) const HqyAo]{GN  
  { B <G,{k  
  return (T & )r; w)R5@ @C*  
} s._,IW;   
} ; j(>xP*il  
ZP0D)@8  
这样的话assignment也必须相应改动: +KTHZpp!c2  
]1[:fQF7/L  
template < typename Left, typename Right > .E7"Lfs-  
class assignment alsD TQ'  
  { Z(LTHAbBk|  
Left l; \0e`sOS`L  
Right r; Jt}#,I,B  
public : S C}@eA'  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} D '% O<.m  
template < typename T2 > R$Qhu xT|  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } g`2O h5dA  
} ; : Hu {MN\  
i{Du6j^j  
同时,holder的operator=也需要改动: gC_KT,=H;  
N&$ ,uhmO  
template < typename T > U?5G%o(q  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const :FmH=pI!=  
  { Wn?),=WQ{  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); bFH`wL W  
} (Y^tky$9  
r'o378]=  
好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。 i If?K%M7  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 H%}/O;C  
_S-@|9\&#  
return l(rhs) = r; Qte%<POx+  
在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。 /cvMp#<]  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: V:+z3)qF  
80o'=E}"  
template < typename Tp > rP!GS _RG  
class constant_t  5IF$M2j  
  { Krl9O]H/[  
  const Tp t; 7 Z? Hyv  
public : .2ZFJ.Z"  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} H9!q)qlK  
template < typename T > OpK_?XG  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const (zk/>Ou  
  { ekmWYQ ~  
  return t; uK ,W  
} O*W<za;  
} ; sN#ju5  
59+KOQul6  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 >Ml5QO$*.q  
下面就可以修改holder的operator=了 y3PrLBTz  
{9^p3Q+:P  
template < typename T > q)AX*T+  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const B^d di  
  { ki1j~q  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); &H+n0v  
} aEVy20wd  
} .<(L  
同时也要修改assignment的operator() Ji6.-[:  
#~.RJ%  
template < typename T2 > Io&HzQW^a  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } '6*9pG-  
现在代码看起来就很一致了。 dT (i*E\j  
^r mQMjF  
六. 问题2:链式操作 <~:2~r  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 Vobq|Rd/%  
其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。 S.<4t*,  
事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。 wTG(U3{3K  
比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。 O}}rosA  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct /?Mr2!3N  
Y hC|hDC  
template < typename T > l@-h.tS  
struct result_1 K CH`=lX  
  { f/iMI)J  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; ibG>|hV  
} ; 1xh7KBr,  
t% <y^Wa=  
那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为: >[~7fxjK-  
t`>Z#=cl\  
template < typename T > y O*   
struct   ref :fq4oHA#  
  { I`i"*z  
typedef T & reference; -~X[j2  
} ; 6E9/ z  
template < typename T > aUA)p}/:  
struct   ref < T &> tCar:p4$  
  { & d$X:  
typedef T & reference; vbZ!NO!H  
} ; uU^iY$w  
g#cet{>  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: Wcm8,?*  
{Qn{w%!|  
template < typename T > HPJHA ,  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const LIQ].VxIs  
  { f*9O39&|  
  return l(t) = r(t); 7q 5 *grm  
} Z&P\}mm   
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。 mVh;=>8K  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 BBv+*jj  
$em'H,*b3  
有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么 )S/=5Uc  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: V w58w`e  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象  ,CuWQ'H  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 qPN9Put  
最后的布局是: )feZ&G]  
                Add ?,8+1"|$A]  
              /   \ XrWWV2[  
            Divide   5 5C^@w  
            /   \ a(D=ZKbVU  
          _1     3 $$"G1<EZ  
似乎一切都解决了?不。 +%u3% }  
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。 =9,^Tu|  
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。 FouN}X6  
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: het<#3Bo  
N-Z=p)]  
template < typename Right > %\n|2*r  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const f fBd  
Right & rt) const a7453s  
  { `(=Kp=b  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); 7mMMVz2  
} cO 5zg<wF  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 =6"5kz10  
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。 {<Gp5j  
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。 X J)Y-7c  
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。 o0|Ex\  
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。 pe\Nwq  
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? V/kndV[j  
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: oD1k7Gq1  
$(]nl%<Q  
template < class Action > X{OWDy  
class picker : public Action !2Z"Lm  
  { i1-%#YYF(  
public : /]MelW  
picker( const Action & act) : Action(act) {} %Ta"H3ZW  
  // all the operator overloaded x\f~Gtt7Y  
} ; L$.3,./  
 0yq  
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。 4KnBb_w  
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: x&0kIF'lq  
f.+1Ubq!5  
template < typename Right > WvSm!W  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const 9OW8/H&!  
  { +F2OPIanT~  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); .g\Oj0Cbxh  
} }(|gC,  
LdN[N^n[H  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > k0K$OX*:e  
使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。 DL1nD5  
!4'Fz[RK  
template < typename T >   struct picker_maker v^8sL` F  
  { T,1qR: 58  
typedef picker < constant_t < T >   > result; +>K&zS  
} ; i/1$uQ  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > >7%T%2N  
  { b/]4#?g  
typedef picker < T > result; [H>u'fy:C  
} ; 'wG1un;t  
wlaPE8Gc  
下面总的结构就有了: 31alQ\TH  
functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。 r]Wt!oHm5  
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。 n$r`s`}  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 Rqp#-04*W  
至此链式操作完美实现。 >RAg63!`  
4n7Kz_!SVf  
,_Bn{T=U  
七. 问题3 NR1M W^R  
如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。 k4{|Xn  
]rH[+t-  
template < typename T1, typename T2 > ?X@[ibH6  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ZL\^J8PRK  
  { ,6X;YY  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); h-?yed*?  
} 'yq?xlIj  
f!w/zC .  
很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2: \&;y:4&l8  
xd ^Pkf  
template < typename T1, typename T2 > W/>a 1  
struct result_2 K4<"XF1A:  
  { 9n{Y6I x:  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; "g&f:[a/  
} ; )Ak#1w&q  
Babzrt-  
显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢? n+ebi>}P  
这个差事就留给了holder自己。 ^Z?m)qxvB  
    >RkaFcq  
9$ ;5J  
template < int Order > $sda'L5^p  
class holder; &l1t5 !  
template <> *YvtT (Gt  
class holder < 1 > f(D'qV T{  
  { H/x0'  
public : 0lg'QG>  
template < typename T > 'kt6%d2  
  struct result_1 *u"%hXR  
  { WF~BCP$OR  
  typedef T & result; j;]I -M[  
} ; [,AFtg[  
template < typename T1, typename T2 > _Fa\y ZX  
  struct result_2 y 2> 93m  
  { bXF8V  
  typedef T1 & result; >B**fZ~L  
} ; Q:megU'u  
template < typename T > I!*P' {lh  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const A&t8C8,  
  { -^CW}IM{ I  
  return (T & )r; |nx3x  
} ;7:} iKU  
template < typename T1, typename T2 > ;QXg*GNAv$  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const =|1_6.tz  
  { *P=3Pl?j  
  return (T1 & )r1; <PDCM8  
} 5tbCx!tL  
} ; `D[O\ VE  
M^:JhX{  
template <> %"mI["{  
class holder < 2 > }? / Blr  
  { by @qg:  
public : uE')<fVX(  
template < typename T > h#r~2\q4ei  
  struct result_1 g@>llve{  
  { @`L ;_S+  
  typedef T & result; #Pg`0xiV  
} ; -z`FKej   
template < typename T1, typename T2 > Pq [_(Nt  
  struct result_2 DfAF-Yhut  
  { i6_}  
  typedef T2 & result; yor'"6)i  
} ; <jV,VKL#  
template < typename T > QNx]8r  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const vK)'3%  
  { Zo&i0%S\E  
  return (T & )r; i-v: %  
} n<8WjrK  
template < typename T1, typename T2 > =|E "  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const \HLo%]A@M  
  { !lNyoX/  
  return (T2 & )r2; d9S/_iCI  
} 0o>C, `  
} ; {FvFah  
5/'Q0]4h  
<WIIurp  
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> >。 xS1n,gTA  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: NuR7pjNMZ  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: :38{YCN  
d|RUxNjM-J  
return l(i, j) = r(i, j); *xNc^ &.  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) wx3_?8z/O  
<K^a2 D  
  return ( int & )i; ?3BcjD0  
  return ( int & )j; o @L0ET  
最后执行i = j; ?P0b/g  
可见,参数被正确的选择了。 #b;?:.m\=  
zz U,0 L  
gP QOv  
$}W T"K  
T)I)r239h  
八. 中期总结 gf8o~vKX$G  
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: %evb.h)  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 vGv<WEE  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 ]4H)GWHKg  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor ?. ` ga*   
IzTJ7E*i  
nDraX_sm=  
(o|bst][S  
BZW03e8|  
phu,&DS!  
九. 简化 8HKv_vl  
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。 e& `"}^X;I  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 _:9}RT?  
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: es6YxMg  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 e}?Q&Lci  
  +-*/&|^等 bfA>kn0C  
2. 返回引用。 Qg/FFn^Kg*  
  =,各种复合赋值等 l0,VN,$Yl  
3. 返回固定类型。 Am*IC?@tq  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) B%\&Q @X  
4. 原样返回。 _\\Al v.  
  operator, ]\^O(BzB  
5. 返回解引用的类型。 {BJ>x:2  
  operator*(单目) ir}z^+  
6. 返回地址。  _ VuWo  
  operator&(单目) &qg6^&  
7. 下表访问返回类型。 ]?(kaNQ "D  
  operator[] c~(61Sn]  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 M584dMM  
  operator<<和operator>> 5{b;wLi$X2  
O;RBK&P  
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。 j#p;XI  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: r&8aB85  
nBk&+SN  
template < typename Left > EF<TU.)Zf  
struct value_return Xsa8YP9  
  { PyfWIU7O  
template < typename T > =OF hM7  
  struct result_1 '/xynk%)xw  
  { '=$`NG8 l  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; m'}`+#C%)  
} ; m:)&:Y0 (a  
B{Vc-qJ  
template < typename T1, typename T2 > |^Y"*Y4*h  
  struct result_2 )$TN%hV!  
  { \Vx^u}3O  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; FQO=}0Hl  
} ; Sa<(F[p`  
} ; =.8n K y  
4o}{3 ! m  
bX2BEa8<"  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait `D%i`"~Lf&  
129\H< m  
下面我们来剥离functor中的operator() .Qrpz^wdt  
首先operator里面的代码全是下面的形式: H]tD~KM<  
Rr [_t FM  
return l(t) op r(t) YtvDayR>  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) r =x"E$  
return op l(t) BO*)cLQ  
return op l(t1, t2) ;l!<A  
return l(t) op 3H!]X M  
return l(t1, t2) op i_N8)Z;r  
return l(t)[r(t)] HFP'b=?`]|  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] AI3x,rk#  
d;dT4vx$[M  
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: ZS+m}.,whQ  
单目: return f(l(t), r(t)); 8i[TeW"  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); Kuh3.1#o  
双目: return f(l(t)); H (;@7dh  
return f(l(t1, t2)); $!wU [/k  
下面就是f的实现,以operator/为例 zlEI_th:~  
-sA&1n"W&5  
struct meta_divide O=bkq}  
  { 2gO@   
template < typename T1, typename T2 > _0$>LWO~  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) GY?u+|Q  
  { ~v(c9I)  
  return t1 / t2; 7u;N/@  
} k9*UBx  
} ; /#vt \I<x  
nmiJ2edx  
这个工作可以让宏来做: ;MGm,F,o  
H_f8/H  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ p7> 9 m  
template < typename T1, typename T2 > \ % WDTnEm  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; <J%Z?3@ T  
以后可以直接用 *e [*  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) (km $qX  
来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数 424iFc[  
(ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。) I<RARB-j  
]CNPy$>*  
bxYSZCo*  
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 mQ1  
TXM/+sd  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > H^kOwmSzh  
class unary_op : public Rettype =SmU ;t>t/  
  { S}rEQGGR{  
    Left l; ahg P"Qz  
public : <k8WnA ~Fl  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} T+T)~!{%  
F1BvDplQ>G  
template < typename T > ]d(Z%  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const Vq0X:<9  
      { F_:W u,dUZ  
      return FuncType::execute(l(t)); 90uXJyW;d  
    } ! xM=7Q k  
4J[zNB]  
    template < typename T1, typename T2 > v`mB82s  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const Q0"?TSY  
      { >dK0&+A  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); G.O;[(3ab  
    } n eu<zSS  
} ; YSxr(\~j   
lS Y "  
HgW!Q(*  
同样还可以申明一个binary_op vKW!;U9~P  
k(Xs&f `  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > ^|oI^"I Q=  
class binary_op : public Rettype afHRy:<+%  
  { bK}ZR*)  
    Left l; .s4vJKK0  
Right r; ;/V])4=  
public : FWeUZI+  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} ~m<K5K6 V  
(t3gNin  
template < typename T > DXD+,y\=  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ,? <;zq  
      { r{?qvl!q  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); 0;LF>+fJ  
    } XSof{:V  
xKBi".wA  
    template < typename T1, typename T2 > U*{0,Ue'  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const W2-l_{  
      { A?04,l]y  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); v(Kj6'  
    } 0= bXL!]  
} ; LkHH7Pd@  
6H2Bf*i  
GKEOjaE  
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 z l`m1k-X  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 ,#BD/dF  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) sK W~+ ]  
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。 {9;-5@b  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! *6<4ECa7C  
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。。。 ).GM 0-y  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 1O,5bi>t7  
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) }BW&1*M{  
下面是修改过的unary_op .!^OmT,u  
dY. X/f  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > eN5F@isy  
class unary_op VWt=9D;  
  { |g \ _xl  
Left l; \kV|S=~@  
  #l+Rs3T:  
public : AW \uE[kg  
88:YU4:l`N  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} VDv.N@ ) 7  
zk3\v "  
template < typename T > 28M^ F~0  
  struct result_1 9Bpb?  
  { ?{ \7th37  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; id+EBVHAd  
} ; :I /9j=@1  
HZ!<dy3  
template < typename T1, typename T2 > z|],s]F>G  
  struct result_2 -]}#Z:&  
  { lmUCrs37  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; XySkm2y  
} ; f'"PQr^9  
/T  {R\  
template < typename T1, typename T2 > ~C>;0a;<:  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const `K@N\VM  
  { lxZ9y  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); {4SaS v^/  
} z^*g 2J,  
@N[<<k7g  
template < typename T > P()n=&XO6  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const L$"x*2[A  
  { % &H^UxC  
  return OpClass::execute(lt(t)); )mAD<y+  
} JgHYuLB  
6)=;cc{Vr  
} ; 6NyUGGRq  
F5H*z\/={  
jR:\D_:  
该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug R$IsP,Uw  
好啦,现在才真正完美了。 e\aW~zs 2  
现在在picker里面就可以这么添加了: {=Ji2k0U'  
0H%zkJ>Q  
template < typename Right > ro?.w  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const S{ F\_'%  
  { #D(=[F  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); |;aZi?Ek[  
} "ivVIq2  
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。 j p}.W  
ldU ><xc2  
ZvXw#0)v  
-;8a* F  
c3rj :QK6I  
十. bind iu{;|E  
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。 q~iEw#0-L  
先来分析一下一段例子 m=COF$<  
#68$'Rl"o1  
Z/GSR$@lI  
int foo( int x, int y) { return x - y;} dEkST[Y3  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 Ed;!A(64r  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 j5n"LC+oz  
可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。 W:WRG8(F  
我们来写个简单的。 3 %r*~#nz  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: :.BjJ2[S  
对于函数对象类的版本: ; %AgKgV  
H,EZ% Gl  
template < typename Func > afaQb  
struct functor_trait UWqX}T[^  
  { zmuR n4Nv  
typedef typename Func::result_type result_type; K'Wv$[~Dc  
} ; Z3Ww@&bU  
对于无参数函数的版本: N5#j}tT  
,G?Kb#  
template < typename Ret > P A*U\  
struct functor_trait < Ret ( * )() > Q>\DM'{:4  
  { JAMV@  
typedef Ret result_type; wr:-n  
} ; r-WX("Vvh  
对于单参数函数的版本: 8In~qf  
I3Z\]BI  
template < typename Ret, typename V1 > N48X[Q*  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > ox.kL  
  { MR@Qn[RdM  
typedef Ret result_type; 0[uOKFgE  
} ; 9&kPcFX B  
对于双参数函数的版本: ^*y 1Fn0  
+#UawYLJ  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > f/.f08  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > \Q|,0`  
  {  9,tk  
typedef Ret result_type; cuf]-C1_  
} ; +uNMyVH  
等等。。。 p? VDBAx  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy w JgH15oB  
+>Y]1IlI  
template < typename Func > #4nBov3d  
struct func_return g38 MF  
  { 7;6'=0(  
template < typename T > u,=?|M\  
  struct result_1 v$;URF%^  
  { a 7b1c!  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; U: <  
} ; J*%IvRg  
3F6A.Ny  
template < typename T1, typename T2 > &`]T# ">  
  struct result_2 RA+M.  
  { X}QcXc.d  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; [oXr6M:  
} ; @L607[!?  
} ; Sq2 8=1%  
%l%2 hvGZ  
?d3<GhzlR3  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 w&hCt c  
[%Z{Mp'g  
template < typename Func, typename aPicker > ?aB%h |VA  
class binder_1 }KftV nD?  
  { zqXDD; w3  
Func fn; yS?5&oMl  
aPicker pk; ET*:iioP  
public : GJ?J6@|  
~e]l  
template < typename T > (2 hI  
  struct result_1 -\Z`+kY?p  
  { Qo(<>d  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; -Vmp6XY3q  
} ; FId,/la  
NJ$Qm.S  
template < typename T1, typename T2 > f& Sovuuh  
  struct result_2 #z*,-EV|  
  { 3^)c5kcI  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; e+ m(g  
} ; 3Zpq#  
\mt Y_O  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} nF,zWr[x  
),%@X  
template < typename T > r'*#i>PkQD  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const W_ ;b e  
  { g\49[U}[~F  
  return fn(pk(t)); Wrm3U/>e  
} :hf%6N='kI  
template < typename T1, typename T2 > x97L>>|  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const W:}t%agis  
  { ATV|M[B  
  return fn(pk(t1, t2)); &!+1GI9z  
} <)L[V  
} ; tI.ho  
|*8X80<  
u&f|z9  
一目了然不是么? S[l z>I  
最后实现bind XE;' K`%  
-_Z  
Uw)B(;Hy?  
template < typename Func, typename aPicker >  T#Z#YMk  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) O_DT7;g  
  { #!(2@N8  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); I;{Ua *  
} W6u(+P]("  
?. L]QU  
2个以上参数的bind可以同理实现。 TyR@3H  
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。 &TN.6Hm3  
$/E{3aT@F2  
十一. phoenix b>} )G7b}  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: i\K88B&24  
,nUovWN07  
for_each(v.begin(), v.end(), po*r14f  
( ki ?V eFp  
do_ =,s5>2  
[ 1l.HQ IS  
  cout << _1 <<   " , " -(#`JT8  
] 0OtUb:8LX  
.while_( -- _1), c'bh`H4  
cout << var( " \n " ) R0GD9  
) '^'PdB  
); [XP\WG>s  
gU@R   
是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧: Iqj?wI 1)  
首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor @k-GyV-v  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 ,K.Wni#m  
那么我们就照着这个思路来实现吧: |A=~aQot  
:vFYqoCn  
{Bpu-R&T  
template < typename Cond, typename Actor > >GDf* ox[  
class do_while AG G xx?I  
  { W7\UZPs5t  
Cond cd; *4Z! 5iOs  
Actor act; )<5hga][~a  
public : 0/~{,  
template < typename T > oSO~72  
  struct result_1 g(o^'f  
  { @[TSJi  
  typedef int result_type; x*:"G'zT  
} ; u*T#? W?  
8;3I:z&muQ  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} h~Z:YY)4  
^jk-GRD*  
template < typename T > rFW,x_*_vP  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const Ma ]*Pled  
  { YgQb(umK  
  do y@ c[S;  
    { tR?)C=4,  
  act(t); t+Qx-sW  
  }  qt. =  
  while (cd(t)); J(,{ -d-E  
  return   0 ; a0`(* #P  
} Z3dI B`@  
} ; H_u%e*W  
YizwKcuZ  
T7(U6yN  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). jGDuKb@:  
代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。 PJ)d5D%T  
其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。 %^iBTfq2hc  
因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。 aM\Ph&c7e'  
下面就是产生这个functor的类: y*-D  
)jw!, "_4  
?oU5H  
template < typename Actor > \?$kpV  
class do_while_actor FMl_I26]  
  { {YIVi:4q  
Actor act; j Oxnf%jl  
public : sQO>1bh  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} yk2XfY  
W: 3fLXk+  
template < typename Cond > \IOF 9) F  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; ql_,U8Jw  
} ; )kE1g&  
3nx*M=  
f3mQd}<L  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 Co:Rg@i(F  
最后,是那个do_ r <$"T  
;4*mUD6  
lt{"N'Gw6  
class do_while_invoker S\@U3|Q5  
  { xHlO~:Lc  
public : p7,dl*'  
template < typename Actor > +GNXV-S  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const [XD3}'Aa  
  { *zv*T"&ZP  
  return do_while_actor < Actor > (act); )24 1-b V  
} + $Lc'G+:  
} do_; Rab7Y,AA  
6I\4Yv$N  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? zoau5t  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 !Ic~_7"  
最后来说说怎么处理break和continue 3Zm;:v4y  
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。 88zK)k{  
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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