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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda Oh-Fp-v87  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 (s Jq;Z  
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, lJ'trYaq7  
QxA0I+i  
S"{GlRpd  
\2Xx%SX  
  class filler vQy$[D*  
  { 08O7F  
public : 3/l\ <{  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} u6p5:oJj,  
} ; ,,}sK  
,wlbIl~  
1w bTqc  
这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决: ($:y\,5(9I  
0IpST  
WT?b Bf  
DH/L`$  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); H lF}   
UE{,.s  
bk0Y  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 IyT ?-R  
$mD>r x  
ret0z|  
bz$Qk;m=H  
二. 战前分析 Liij{ahm  
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。 /4^G34  
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 '}T;b}&s  
=tNzGaWJ  
p; F2z;#  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); AX8gij  
  /* --------------------------------------------- */ +!Q!m 3/I  
vector < int *> vp( 10 ); E;xMPK$  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); &q"'_4  
/* --------------------------------------------- */ ?LR"hZ>  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); @Mzz2&(d U  
/* --------------------------------------------- */ 6{ C Fe|XN  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); [pr 9 $Jr  
  /* --------------------------------------------- */ &7fY_~)B  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); T6,V  
/* --------------------------------------------- */ "NJ ,0A  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); 9ptZVv=O  
)F +nSV;  
fWd~-U0M^  
L)1C'8 ).  
看了之后,我们可以思考一些问题: W\'Nv/L  
1._1, _2是什么? 1Jl{1;c  
显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。 @uoT{E[  
2._1 = 1是在做什么? HRj7n<>L=  
既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。 WBy[m ?d  
Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。 <8g=BWA  
!8we8)7  
L#`7FaM?  
三. 动工 >kt~vJI  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: <sO?ev[  
>6XDX=JVI  
c%jsu"  
bd} r#^'K  
template < typename T > y-%nJD$  
class assignment k?o^5@b/  
  { &|s+KP|d  
T value; &K+  
public : ^@M [t<  
assignment( const T & v) : value(v) {} O<4Q$|=&?  
template < typename T2 > p "/(>8  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } AS`2=w  
} ; %A8Pkr<&E  
-QN1oK@\mE  
BXNI(7xi  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 FwXKRZa  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment T!Xm")d  
1]_?$)$T  
<"hb#Tn  
 <V7SSm  
  class holder j.<:00<  
  { MRjH40" 2  
public : +{5JDyh0  
template < typename T > 1XqIPiXJ  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const A<mj8qz  
  { o`b$^hv{A  
  return assignment < T > (t); Hde]DK,d  
} Po'-z<}wS  
} ; +ylxezc  
xOwNCh  
tCuN?_ UG  
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: 3w t:5 Im  
umZlIH[7  
  static holder _1; ?@3#c  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 /&*m1EN#o  
v&p,Clt-2  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); kw 6cFz  
而不用手动写一个函数对象。 j#7wyi5q  
z\e>DdS  
XyvZ&d6(d  
j|&{e91,?  
四. 问题分析 Vxp$#3 ;S  
虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。 O|HIO&M  
1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。 <sgZ3*,A  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 \_lG#p|  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 |P^]@om  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 BjH~Ml2  
=Dh$yC-Zr  
五. 问题1:一致性 oP+kAV#]  
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?| TTeAa  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 "Q3PC!7X:5  
xN e_qO  
struct holder fndK/~?]H  
  { c_@XQ&DC`  
  // 3DxZ#/!  
  template < typename T > eFt\D\XOW  
T &   operator ()( const T & r) const Z[a O_6L  
  { 8T8pAs0 p  
  return (T & )r; A)hq0FPp  
} 4}.WhE|h  
} ; u^}7Vs .  
IUluJ.sXIf  
这样的话assignment也必须相应改动: \Pw8wayr%  
"V*kOb&'*Z  
template < typename Left, typename Right > 8|w5QvCU?3  
class assignment ZmEG<T05  
  { xP8iz?6"V  
Left l; (:_%kmu  
Right r; M3DxapG  
public : ?l6>6a7  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} C>.]Bvg  
template < typename T2 > Py|H? ,6=  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } i0,%}{`  
} ; Ul '~opf  
c+@d'yR  
同时,holder的operator=也需要改动: o,*folL  
#g@  
template < typename T > 4(` 2#  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const 9X 5*{f Y  
  { a/`c ef  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); j~+[uzW98  
} ?R|fS*e2EB  
a"`g"ZRx  
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。 ) 1lJ<g#  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 /W"Bf  
s5c! ^,L8  
return l(rhs) = r; N,WI{*  
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。 D< nlb-  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: j#*asGdp#J  
9F2P(aS  
template < typename Tp > }u(d'9u  
class constant_t PWf{aHsr  
  { 2x)0?N[$O  
  const Tp t; ,H.(\p_N  
public : l(h;e&9x  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} "wT ~$I"  
template < typename T > cJU!zG  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const p{A}p9sjx  
  { }4bB7,j  
  return t; v\vE^|-\/  
} ^4u3Q  
} ; m&Y; /kr  
8CHb~m@^$  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 .nj?;).  
下面就可以修改holder的operator=了 Rz<d%C;R  
A2g"=x[1@K  
template < typename T > }XfS#Xr1aV  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const o9U0kI=W  
  { GN htnB  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); 6MLN>)t  
} 6 . +[ z  
"C$!mdr7  
同时也要修改assignment的operator() 09}f\/  
$\YLmG  
template < typename T2 > cCo07R  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } GW>7R6i  
现在代码看起来就很一致了。 Gt\K Ln  
&=s|  
六. 问题2:链式操作 2a._?(k_y  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 9B!im\]O  
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。 4i+PiD:H  
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。 % +kT  
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。 37:b D  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct .LXh]I *  
%{N$1ht^  
template < typename T > ch5`fm  
struct result_1 H6%!v1 u  
  { 2FZ 0c/[&  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; Sy+]SeF&  
} ; Uy$U8b-ov  
Y{Y;EY4  
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: ps!5HZ2:  
Vq\..!y  
template < typename T > U}RS*7`  
struct   ref Q.pEUDq/  
  { b*'=W"%\  
typedef T & reference; !LHzY(  
} ; zCBtD_@  
template < typename T > y~]I Vl"  
struct   ref < T &> fG8}=xH_&  
  { #.\,y>`  
typedef T & reference; [p( #WM:  
} ; AhbT/  
 `5k6s,  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: %vf2||a$BS  
v GR \GFm  
template < typename T > 6mI_Q2  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const wZ]BY;  
  { .gM>FUH3L  
  return l(t) = r(t); e_>rJWI}  
} o-Q]Dk1W  
可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。 lJ2|jFY9  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 xu%! b0  
[}9XHhY1O=  
有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么 +2;#9aa I  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: YmO"EWb  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 7U{b+=,wK  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 i">z8?qF  
最后的布局是: hVT=j ?~  
                Add DSDl[;3O{s  
              /   \ D<_,>{$gW  
            Divide   5 }QWTPRn  
            /   \ RKo P6LGw  
          _1     3 :{wsd$Qlj  
似乎一切都解决了?不。 0XQ".:+h  
你可以想象一下一个完整的Lambda库,它必然能够重载C++几乎所有的操作符。假设其重载了10个操作符,那么至少会有10个代表这些操作符的functor类。大体上来讲,每一种操作符所对应的functor都应当能够由链式操作产生别的任意一种操作符所对应的functor。(例如:*_1 = 2既是由operator*的functor产生operator=的functor)。可想而知这样一共能产生10*10=100种产生方式。这是对编码的一个大挑战。 I9*BENkR  
如何简化这个问题呢?我们不妨假定,任意一种操作符的functor,都能够产生任意一种操作符的functor,这样,每一种操作符的functor都拥有一样的产生方案。如果某种转换确实是不合法的(例如:A/B=C无论如何也不可能合法),那么在试图产生新functor的时候会出现编译错误。幸好C++的模版是如果不使用就不编译的,因此这种编译错误不会干扰到正常的使用,这正是我们所要的。 s_ GK;;  
OK,我们的方法呼之欲出了。既然所有的functor都具有一样的产生方案,那么不如大家都不要实现,等到最后统一的在所有的functor里面加上这么一系列的产生代码吧。例如,如果要添加从某functor XXX到operator=的functor的产生代码: BuEQ^[Ex  
@R'g@+{I  
template < typename Right > 9U}MXY0  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const P[#WHbn  
Right & rt) const GqIvvnw@f  
  { _pH6uuB  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); skR, M=F~  
} 9aF..  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 :bM$;  
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。 /v bO/Mr  
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。 RXx?/\~yd;  
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。 qa0JQ_?o]  
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。 r_g\_y7ua  
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? Cb@S </b  
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: ohc/.5Kl  
S0Bl?XsD_  
template < class Action > _ntW}})K  
class picker : public Action I(?|Ox9"?  
  { ziLr }/tg  
public : 3h D2C'KD  
picker( const Action & act) : Action(act) {} $@u^Jt, ?  
  // all the operator overloaded 1VjeP *  
} ; w}bEufU+2  
^+- L;XkeY  
Picker<T>继承自T,唯一的作用就是给T添加上了各种操作符的重载函数。 ?9('o\N:  
现在所有参与行动的functor都要套上一层picker, _1被声明为 picker<holder>, 并且holder中所重载的操作符除了operator()之外全部被移到了picker内。而picker中的操作符重载的返回的functor也必须套上一个picker: QN}3S0  
+3o)L?:g  
template < typename Right > D25gg  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const {o5K?Pb  
  { 9A} kkMB:  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); j0pvLZjM  
} :_~PU$%0  
H%NLL4&wu  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > 9$Pl'>5  
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。 F'5d\v  
>Rki[SNb-b  
template < typename T >   struct picker_maker ,$6MM6W;-F  
  { JIY ^N9_  
typedef picker < constant_t < T >   > result; hyvV%z Z  
} ; V&,<,iNN  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > 5cNzG4z  
  { qh(-shZ4Du  
typedef picker < T > result; UwL"%0u  
} ; jzJ1+/9  
ZTBFV/{  
下面总的结构就有了: E!}-qbH^  
functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。 S!I <m&Cgc  
picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。 vU$O{|J  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 qs c-e,rl  
至此链式操作完美实现。 >nIcF m  
L1Cn  
+{Jf]"KD  
七. 问题3 tls6rto  
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。 0ZID @^  
bZOy~F|  
template < typename T1, typename T2 > .f92^lu9  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const }_kI>  
  { 5k%N<e` `  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); y8~)/)l&  
} 6rN5Xf cS  
}'.Sn{OWf  
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: S~a:1 _Wl  
WH*=81)zp  
template < typename T1, typename T2 > X_sG6Q@  
struct result_2 h&k ^l,  
  { t!=~5YgKs  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; #g`cih=QL  
} ; }PIGj}F/  
9}qfdbI  
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? c7nk~K[6  
这个差事就留给了holder自己。 +} !F(c  
    z7Rcnr;  
,?~UpsUx  
template < int Order > ,md7.z]U~  
class holder; v$Y1+Ep9  
template <> !K^kKP*l  
class holder < 1 > NX{-D}1X=  
  { }Mb'tGW  
public : _F|_C5A  
template < typename T > x+:,b~Skk  
  struct result_1 2wuW5H8w{  
  { KlqJ EtO_  
  typedef T & result; @8M2'R\  
} ; VF!kr1n!  
template < typename T1, typename T2 > ^1Zq0  
  struct result_2 p|9ECdU>;  
  { dG~B3xg;5i  
  typedef T1 & result; vkd<l&zD  
} ; RAuAIiQ  
template < typename T > d7K17KiC  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const !q6V @&  
  { ;pNbKf:  
  return (T & )r; *sIG&  
} l[\,*C  
template < typename T1, typename T2 > g d}TTe  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const |8U7C\S[  
  { Hv7D+ j8M  
  return (T1 & )r1; }Keon.N?   
} >RqT7n8h  
} ; y:[VRLo  
I^\bS  
template <> bb :|1D  
class holder < 2 > `J ,~hK  
  { /'=^^%&:B  
public : 89- 8v^ Pq  
template < typename T > ~CdseSo 9  
  struct result_1 ; 7v7V  
  { ;Y XrG  
  typedef T & result; {6y.%ysU  
} ; Q.E^9giC  
template < typename T1, typename T2 > =jv$ 1  
  struct result_2 FQ~ead36C  
  { |&RX>UW$W  
  typedef T2 & result; Qbt>}?-  
} ; u-M$45vct  
template < typename T > )E~\H+FP6  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const ;3?J#e6;  
  { "JLhOTPaHf  
  return (T & )r; |VR5Q(d  
} (kNTXhAr4  
template < typename T1, typename T2 > M^Ay,jK!  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const 2l/5i]Tq  
  { Sfa m=.l  
  return (T2 & )r2; *7fPp8k+Z;  
} [W\atmd"  
} ; (Rg!km%2T  
[ma#8p)  
,<j5i?  
新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。 5b4V/d* '  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: . .je<   
首先 assignment::operator(int, int)被调用: H{Y=&#%d  
rbZ6V :  
return l(i, j) = r(i, j); OO+#KyU   
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) v4a4*rBI"  
V?z{UZkR  
  return ( int & )i; !#gE'(J;c  
  return ( int & )j; -%gd')@SfD  
最后执行i = j; nC{rs+P  
可见,参数被正确的选择了。 /z?7ic0  
Bsk2&17z  
o^"3C1j  
4N=Ie}_`  
>rS<!e%  
八. 中期总结 QT l._j@  
目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事: #5:A?aj  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 Qg$Nj=Cw  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 yy.:0:ema  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor U\ E{-7  
>A( C9_\  
C2|2XL'l(C  
Xg3[v3m|  
$AhX@|?z  
eh/OCzWH  
九. 简化 ]S aH/$  
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。 pV|?dQ  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 $M<4Bqr  
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: \HEo8~TY  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 Y[]+C8"O  
  +-*/&|^等 HV7(6VSJ+  
2. 返回引用。 :#htOsP  
  =,各种复合赋值等 zjh9ZLu[  
3. 返回固定类型。 L[r0UXYLV  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) 7b%Cl   
4. 原样返回。 K2 K6  
  operator, 4_0/]:~5  
5. 返回解引用的类型。 D#[ :NXahn  
  operator*(单目) mXM>6>;y  
6. 返回地址。 >MY.Fr#.m  
  operator&(单目) 17]31  
7. 下表访问返回类型。 qFChZ+3>  
  operator[] % j{pz  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 f>/ 1KV  
  operator<<和operator>> Jl4XE%0  
q/-j`'A_pb  
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。 "g1;TT:1~  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: +F&]BZ  
+ENW=N  
template < typename Left > UKQ&TV}0  
struct value_return 2.2a2.I1  
  { 3C[4!>|  
template < typename T >  n(xlad  
  struct result_1 _rVX_   
  { < LAD  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; LVl0:!>~  
} ; w} q@VVB%  
>6834e  
template < typename T1, typename T2 > Y]Vc}-a(h  
  struct result_2 }lpm Hvs  
  { 2Wf qgR[3  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; v+bjC  
} ; I/V#[KC  
} ; }V,M0b>  
HMd)64(  
FtDA k?  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait }v ,P3  
.(]1PKW  
下面我们来剥离functor中的operator() /G+gk0FW  
首先operator里面的代码全是下面的形式: #R4KBXN  
^Es)?>eah  
return l(t) op r(t) nKkTnTSa  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) ZM, ^R?e  
return op l(t) iB`]Z@ZC  
return op l(t1, t2) ?yeC j1X  
return l(t) op TN aff  
return l(t1, t2) op '[8jm=Q#'  
return l(t)[r(t)] [4rMUS7-m"  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] Fe< t@W  
JlGD.!`  
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: A8(PI)Ic.  
单目: return f(l(t), r(t)); qk1D#1vl  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); 6mpUk.M"  
双目: return f(l(t)); ua-|4@YO  
return f(l(t1, t2)); |o) _=Fx  
下面就是f的实现,以operator/为例 tKGsrgoV  
^WPV  
struct meta_divide +%9Y7qol  
  { J c^ozw  
template < typename T1, typename T2 > f_XCO=8'v  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) :"IH*7xp  
  { <yO9j   
  return t1 / t2; *sVxjZvV  
} { F8,^+b|  
} ; "*\3.`Kd  
XQ;d ew+  
这个工作可以让宏来做: pT$AdvI]  
&uW.V+3  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ # |[@Due  
template < typename T1, typename T2 > \ $0 zL  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; c &(,  
以后可以直接用 Lb 4!N` l  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) P"@^'yR5WK  
来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数 /loN Outw  
(ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。) Bd[Gsns  
gg_(%.>  
x[6Bc  
下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体 v"_#.!V  
4FdH:os  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > |JQKxvjT  
class unary_op : public Rettype &r!>2$B\  
  { (oEA)yc|  
    Left l; (9|K}IM:  
public : ^IkMRlJh%  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} h1)\.F4G  
Zotv]P2k  
template < typename T > wuQkeWxJ  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const +t{FF!mL  
      { x^BBK'  
      return FuncType::execute(l(t)); (@ sKE  
    } &H{>7q#r  
O0YGjS|d  
    template < typename T1, typename T2 > 4q8%!\A+  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const $dw;Kj'\  
      { '8 #*U  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); vdzC2T  
    } T/5U lW|\  
} ; U6PUt'Kk@  
'|R|7nQAj  
b6BIDuRb  
同样还可以申明一个binary_op 7IH{5o\e  
SoIMftX  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > +?tNly`  
class binary_op : public Rettype <{kj}nxz  
  { J1t?Qj;f3  
    Left l; *n5g";k|  
Right r; `<G+ N  
public : 2eYkWHi  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} ~VF,qspO  
Mq?21gW  
template < typename T > 7?s>u937  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const *CSFkWVa  
      { 2&#iHv  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); 30"G%DFd  
    } + P.Ir  
;ecF~-oku  
    template < typename T1, typename T2 > ElxbHQj6  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 8~&v\GDkF  
      { Xw)+5+t"{  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); ccAEN  
    } +.St"f/1  
} ; c7_b^7h1  
:Fl:bRH+  
(fS4qz:&l  
很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮 v<4zcMv  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 4r$t}t gX  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) n2~rrQ \/p  
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。 ERplDSfO-  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! 3kg+*]tLx  
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。。。 1|CO>)*D  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 je\UfEo%  
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) (ol 3vt  
下面是修改过的unary_op l|9`22G  
bfgLU.1I  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > 9UX-)!  
class unary_op j^M@0o  
  { S1JB]\  
Left l; ga1RMRu+  
  EIAT*l:NW  
public : J u7AxTf~  
@*dA<N.9  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} FS[CUoA  
kJ >B)  
template < typename T > Y&?]t  
  struct result_1 r38CPdE;}  
  { 1Mqz+@~11  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; GS@ wG  
} ; +8"H%#~  
h#>67gJV  
template < typename T1, typename T2 > JaEyVe  
  struct result_2 8dfx _kY`/  
  { 3:RZ@~u=  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; iC">F.9#  
} ; 6|9fcIh]B  
_G42|lA$/  
template < typename T1, typename T2 > }T6jQ:?@  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const a<Ta*:R$0  
  { .u)YZN0\  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); aj:+"X-;  
} ~ lS3+H  
_]NM@'e  
template < typename T > %pdfGM 9g  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const WA+v&* ]  
  { mtp[]  
  return OpClass::execute(lt(t)); f|EWu  
} -95 `.o  
'ga@=;Wj  
} ; KMv|;yXYj4  
iJAW| dw}  
h$3Y,-4  
该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug ~lMsD~$sO  
好啦,现在才真正完美了。 `S2=LJ  
现在在picker里面就可以这么添加了: |Ia46YS  
;tj_vmZ@R  
template < typename Right > "dt3peH  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const F!U+IztZ   
  { /lUb9&yV  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); ,}[,]-nVx  
} =i.[|g"  
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。 GlaWBF#  
'#XP:nqFkK  
&*0V!+#6  
WWY9U  
F4@h} T5)  
十. bind ][9M_.  
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。 nt4>9;  
先来分析一下一段例子 +I U]=qS  
t+pI<c^]y  
~ohW9Z1  
int foo( int x, int y) { return x - y;} h0!j;fn  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 5s0H4?S  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 X"R;/tZ S4  
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。 3Vhm$y%Td  
我们来写个简单的。 joa$Y6  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: h/X),aK3  
对于函数对象类的版本: aJ2-BRn  
*`\>J.  
template < typename Func > ,30&VW##  
struct functor_trait btee;3`  
  { .DT1Jvl  
typedef typename Func::result_type result_type; p B )nQ5l'  
} ; 6(wpf^br2  
对于无参数函数的版本: 1iz\8R:0  
sI`Lsd'V  
template < typename Ret > y- g5`@  
struct functor_trait < Ret ( * )() > ";Lpf]<  
  { he/FtkU  
typedef Ret result_type; Eh JYdO[e  
} ; YoXXelO&  
对于单参数函数的版本: 0 {w?u%'  
t4nAy)I)P  
template < typename Ret, typename V1 > %_5B"on  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > %H:!/'45  
  { WL>"hkx  
typedef Ret result_type; =oSv=xY  
} ; %lvSO/F+  
对于双参数函数的版本: hhwV)Z  
d6_ CsqV  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > F3+)bIz  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > n U/v(lN  
  { *@/! h2  
typedef Ret result_type; m]V5}-?al  
} ; !Y5O3^I=u  
等等。。。 m'Wz0b^BO  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy 8c#u"qF  
& %1XYpA.0  
template < typename Func > o-R;EbL  
struct func_return %c[by  
  { Lt_7pb%  
template < typename T > RTSg=    
  struct result_1 G<$UcXg  
  { JGJQ5zt  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; @>JO &,od  
} ; R}*e%EG/  
%3Y&D]  
template < typename T1, typename T2 > 6kHAoERp  
  struct result_2 iN_G|w[d  
  { !J.qH%S5   
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; m7fmQUk  
} ; ze]2-B4  
} ; P#6y  
0F)Y[{h<  
\9!W^i[+  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 ;g*ab  
S.BM/M  
template < typename Func, typename aPicker > \DpXs[1  
class binder_1 T0v;8E e  
  { u3Ua>A-  
Func fn;  &+u$96  
aPicker pk; x# 0(CcKK  
public : GV* B$  
G=(F-U;*  
template < typename T > rj<r6  
  struct result_1 K t9:V,  
  { On#RYy^}  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; N^B YNqr  
} ; n a_Y<R`  
}h>QkV,{2  
template < typename T1, typename T2 > pGh2 4E  
  struct result_2 /wVrr%SN  
  { ?$v#;n?@I  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; h`,dg%J*B  
} ; [<7Hy,xr_  
cOq^}Ohan  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} _da>=^hFJ  
Kr!8H/Z  
template < typename T > Xh;Pbm|K  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const \XD&0inv  
  { =.f]OWehu.  
  return fn(pk(t)); (@>X!]{$  
} x<4-Q6'{S  
template < typename T1, typename T2 > Y[#i(5w  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const H0_hQ:K   
  { eo4;?z  
  return fn(pk(t1, t2)); 9=89)TrY  
} /w$<0hH#'8  
} ; y7txIe!<5  
t?iCq1  
v=$v*W  
一目了然不是么? ]z;%%'gW6  
最后实现bind p=V (_  
vE^Hk!^  
L]I)E` s  
template < typename Func, typename aPicker > 5v<BB`XWp  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) _0<qS{RW  
  { XOAZ  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); .A//Q|ot!  
} !inonR  
:Em[> XA  
2个以上参数的bind可以同理实现。 [RTB|0Q  
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。 AtGk _tpVZ  
JL=MlZ  
十一. phoenix k.NgE/;3  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: J*IC&jH:  
VnAJOR7lrx  
for_each(v.begin(), v.end(), tT>~;l%'  
( 8&\<p7}=h  
do_ l1 fP@|  
[ `D6Bw=7  
  cout << _1 <<   " , " p(fYpD  
] S;[9 hI+  
.while_( -- _1), # XE`8$  
cout << var( " \n " ) +q[puFfl  
) ;9MsV.n  
); OQIQ   
bsO78a~=P  
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: +}@1X&v:  
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 x >hnH{~w  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 e p* (  
那么我们就照着这个思路来实现吧: r~N0P|Tq  
<05\  
^NKB  
template < typename Cond, typename Actor > )/A IfH  
class do_while ) ,1MR=  
  { 7+QD=j-  
Cond cd; dOh`F~ Y)e  
Actor act; EW7heIT$  
public : tQ=M=BPZ  
template < typename T > rf?Q# KM\W  
  struct result_1 f^\qDvPur  
  { Q5b~5a  
  typedef int result_type; F?TxViL  
} ; Z6#}6Y{  
L?T%;VdG'>  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} (P&~PJH  
-*t4(wT|j  
template < typename T > 794V(;sW,  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const g&I/b/A  
  { [x Xa3W  
  do ="hh=x.5J  
    { fS+Ga1CsH  
  act(t); =QXLr+ y@  
  } bq{":[a  
  while (cd(t)); U2l7@uDr;  
  return   0 ; "$#X[ .  
} ]c%yib  
} ; })f4`$qf  
L8sHG$[  
:\[W]  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). 5RD\XgyN]  
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。 $Kw)BnV  
其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。 MdM^!sk&`  
因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。 )D?\ru H  
下面就是产生这个functor的类: / V}>v  
*Y(v!x \L  
uH 1%diL^  
template < typename Actor > f Glvx~  
class do_while_actor Gu?O yL  
  { %GG:F^X#  
Actor act; t ' _Au8  
public : p w(eWP  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} r6k0=6i  
HF>Gf2- C  
template < typename Cond > =g| e- XC  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; t-7^deG'/n  
} ; +s?0yH-%p  
_' KJ:3e  
/3`#ldb%}  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 FrXFm+8 F  
最后,是那个do_ ;T6{J[ h  
U"\$k&  
p!5= 1$  
class do_while_invoker {nTQc2T?;  
  { Uv|z c  
public : VQA}!p  
template < typename Actor > |L|)r)t  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const CGmObN8~'F  
  { M\\t)=q  
  return do_while_actor < Actor > (act); ;o* n*N  
} GPP{"6q5'  
} do_; w;@DcX$]  
pd2Lc $O@  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? d67Q@ ')00  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 ]XX9.Xh=-  
最后来说说怎么处理break和continue 6~g`B<(?  
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。 hwgLJY?  
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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