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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda f{j (H?5  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 B`1"4[{  
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, Y[WL}:"93  
UYW{A G2C  
, s .{R  
g?=|kp  
  class filler %}x$YD O  
  { =V(|3?N  
public : AKkr )VgY  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} |ZBHXv  
} ; Rd^X.  
-|aNHZr  
ZclZD{%8J  
这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决: 6y d/3k  
XEvDtDR  
0CFON2I  
vh">Z4  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); :L'U>)k  
Y,;$RV@g  
q]r?s%x  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 byB ESyV!O  
ZuIw4u(9  
g9K7_T #W  
 01;  
二. 战前分析 iD-,C`  
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。  q{*4BL'  
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 6}xFE]Df-Y  
G" &yE.E5  
%\ef Mhn  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); ghu8Eg,Y  
  /* --------------------------------------------- */ Jkq?wpYp  
vector < int *> vp( 10 ); =i:6&Y~VGq  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); HJ+I;OJ  
/* --------------------------------------------- */ vE=)qn=a  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); {YzRf S  
/* --------------------------------------------- */ U#{^29ik=o  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); `PVr;&  
  /* --------------------------------------------- */ {u4=*> ?G  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); U9ZWSDs  
/* --------------------------------------------- */ yQ{xRtNO  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); c4AkH|  
qJ8@A}}8  
Q $5U5hb  
~DJ>)pp  
看了之后,我们可以思考一些问题: 6}aH>(3!A  
1._1, _2是什么? 7UzbS,$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。 X 'W8 mqk  
2._1 = 1是在做什么? eO?.8OM-a  
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。 5C&]YT3 )  
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。 A0>u9Bn"Qw  
aO'lk  
JE$aYs<(TF  
三. 动工 9=wt9` ?  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: 2A^>>Q/,u  
\vR&-+8dk  
'.8E_Jd0E  
!f^'-  
template < typename T > AO "pm  
class assignment gPrIu+|F  
  { gBZ1Weu-'  
T value; |&hu3-(  
public : u_~*)w+mS@  
assignment( const T & v) : value(v) {} },@1i<Bb  
template < typename T2 > 5C^oqUZ  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } @C34^\aH+  
} ; ^A"TY  
ci~pM<+  
5`?'}_[Yj  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 Hve'Z,X  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment i& ,Wg8#R  
F7r!zKXZ  
0M^v%2 2  
.2V`sg.!  
  class holder !qjIhZi  
  { M],}.l  
public : E"|LA[o  
template < typename T > /y.+N`_  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const RIDzNdM>U  
  { }#3'72  
  return assignment < T > (t); <E`Ygac  
} ,(  ?q  
} ; ;Uxr+,x~  
ck WK+  
>hcze<^S  
由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上: & 1:_+  
4)i(`/U  
  static holder _1; >%o\Ue  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 M-Tjp'=*  
kkz{;OW  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); [-$:XOO  
而不用手动写一个函数对象。 37S  bF,G  
'p{N5eM  
fA k]]PU  
#_b U/rk)*  
四. 问题分析 e[(XR_EY  
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。 mEUdJvSG(  
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。 0L5 n<<7  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 os3jpFeG'  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 ^=lh|C\#  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 ,+gU^dc|hq  
%FDv6peH  
五. 问题1:一致性 *h `P+_Q7  
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?| 88GS Bg:YH  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 z!<X{& e  
0"vI6Lm  
struct holder :'pLuN  
  { #9a\Ab  
  // D[NJ{E.{  
  template < typename T > 1@}`dc  
T &   operator ()( const T & r) const +@ FM~q  
  { ]hPu  
  return (T & )r; Ig sK7wn  
} Nzo;j0 [  
} ; %)|pUa&  
ey~5DY7  
这样的话assignment也必须相应改动: B3j   
(rHS2SA\5  
template < typename Left, typename Right > [f?fA[, [  
class assignment X(`wj~45VX  
  { );]9M~$  
Left l; Ob+Rnfx37  
Right r; ~q.a<B`,t  
public : 9uNkd2 #  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} kma)DW  
template < typename T2 > /5l"rni   
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } GbLuX U  
} ; 1TagQ  
" aEk#W  
同时,holder的operator=也需要改动: G=.vo3  
/s'7[bSv  
template < typename T > 3($cBC  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const $E j;CN59  
  { $mV1K)ege  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); AO R{Xm  
} q$|Wxnz  
k`5jy~;  
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。 "x+o(jOy  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 1^x "P#u  
#s\HiO$BT  
return l(rhs) = r; v `a:Lj  
在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。 X#|B*t34  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: bK\Mn95]  
|[RoR  
template < typename Tp > YPV@/n[N  
class constant_t /Vg=+FEO  
  { eNwF<0}  
  const Tp t; ~6)A/]6  
public : x'4q`xDa  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} .d JX,^  
template < typename T > GV+K] KDI  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const kgq"b)  
  { y .O%  
  return t; O7M8!3Eqm  
} ``zgw\f[%  
} ; #GJ{@C3H8Q  
?YeUA =[MC  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 eWgqds&#  
下面就可以修改holder的operator=了 GQ@`qYLZ+  
YKUb'D:t]  
template < typename T > b-d{)-G{(  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const =02$Dwr  
  { |2$wJ$ I  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); V>$A\AWw  
} r~q(m>Ct6  
0bR)]"K  
同时也要修改assignment的operator() <Va7XX%>  
fI_I0dc.p  
template < typename T2 > z f rEM  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } %M=Ob k  
现在代码看起来就很一致了。 L[|($vQ"  
/#lqv)s'  
六. 问题2:链式操作 OH(w3:;[8  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 nRE(Rb Re  
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。 tRl01&0S  
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。 g+X .8>=  
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。 isG8S(}IW&  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct Q1b<=,  
.+@;gVZx1  
template < typename T > 2@A%;f0Q  
struct result_1 gPW% *|D,  
  { u6B,V  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; o4^|n1vN  
} ; DR%16y<h  
W RBCNra  
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: DV8b<)  
+2KYtyI  
template < typename T > Ao0p=@Y  
struct   ref M_OvIU(E  
  { cbton<r~  
typedef T & reference; D(' w<9.  
} ; i40'U?eG~6  
template < typename T > +nz6+{li\  
struct   ref < T &> R7nT,7k.  
  {  1?oX"  
typedef T & reference; `X:o]t@  
} ; DL t"cAW  
FQ3{~05T  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: |[ )e5Xhd  
b-`=^ny)K  
template < typename T > sa7F-XM  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const 2`[iTBZ=^  
  { L&I8lG  
  return l(t) = r(t); mB.j?@Y%  
} :rBPgrt  
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。 U5iyvU=UG  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 j_ \?ampF  
j& H4L  
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 v!>(1ROQ.=  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: ^%qe&Pe2  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 :pp@x*uNP  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 Fu z'!  
最后的布局是: +n)_\@aQ  
                Add Fad.!%[  
              /   \ mRNA,*  
            Divide   5 mr 6~8 I  
            /   \ EZY <k#  
          _1     3 P,eP>55'K  
似乎一切都解决了?不。 4eRV?tE9  
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。 2m*g,J?ql  
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。 (\I9eBm  
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: &tJ!cTA.-  
;!C~_{/t  
template < typename Right > r'bPSu,  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const ^5GyW`a}  
Right & rt) const }MiEbLduN  
  { 7eR%zNDa  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); q;)+O#CR  
} pnpx`u;  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 N,4. %|1  
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。 !lnRl8oV  
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。 G2[? b2)8  
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。 )@Vz,f\}  
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。 k$ORVU  
且慢,也许立刻就有人跳出来说:这样的话那个XXX怎么写呢?这样不是会导致循环依赖么?这样不是会有downcast么? \{@n >Mh  
正解,让picker做基类确实不是一个好主意。反过来,让picker继承functor却是一个不错的方法。下面是picker的声明: Gkr]8J  
`xq/<U;i  
template < class Action > Fs3rsig  
class picker : public Action I&Z4?K  
  { Rt9S  
public : -Gyj]v5y`c  
picker( const Action & act) : Action(act) {} Cd7imj  
  // all the operator overloaded n | M~C\*  
} ; {tDH !sX  
\Qgc7ev  
Picker<T>继承自T,唯一的作用就是给T添加上了各种操作符的重载函数。 M}S1Zz%Ii1  
现在所有参与行动的functor都要套上一层picker, _1被声明为 picker<holder>, 并且holder中所重载的操作符除了operator()之外全部被移到了picker内。而picker中的操作符重载的返回的functor也必须套上一个picker: om1@;u8u  
%FhUjHm  
template < typename Right > WSKubn?7B  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const @CUYl*.PD  
  { e|e"lP  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); kR !O-@GJ]  
} Wp |qv  
J6C/`)+w  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > LFskNF0X  
使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。 TS Ev^u)3  
j`o_Stbg  
template < typename T >   struct picker_maker fN!lXPgM  
  { ZYexW=@  
typedef picker < constant_t < T >   > result; GL^84[f-T  
} ; ~x-v%x6  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > I" hlLP  
  { i>aIuQ`pe  
typedef picker < T > result; I)AbH<G{  
} ; S%p.|!  
DCheG7lo{  
下面总的结构就有了: s$wIL//=  
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。 }HKt{k&$  
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。 v(`9+*  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 49Q tfk  
至此链式操作完美实现。 q(9S4F   
Yf?hl  
51Q m2,P1^  
七. 问题3 Q|7$SS6$  
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。 Zn{Y+ce7d  
{u (( y D  
template < typename T1, typename T2 > TCLXO0  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 8-u #<D.  
  { B4M rrW4=  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); 1va~.;/rG  
} lvd `_+P$  
m5_  
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: '5r\o8RjN  
^B!cL~S*I  
template < typename T1, typename T2 > l8~s#:v6X  
struct result_2 %E k!3t  
  { Ef]<0Tm]:  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; 4Nl3"@<$  
} ; "sUjJ|  
*Tum(wWZ  
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? wsEOcaie  
这个差事就留给了holder自己。 Tv6HPD$[  
    oWb\T 2!m  
2/>u8j  
template < int Order > F.cKg~E|e  
class holder; WdZ_^  
template <> ]k# iA9I  
class holder < 1 > )C>8B`^S  
  { A:4?Jd>  
public : xS+!/pBf"Y  
template < typename T > Aryp!oW  
  struct result_1 cfC}"As  
  { V)Sw\tS6g  
  typedef T & result; gA:unsI  
} ; )&s9QBo{b  
template < typename T1, typename T2 > I&wJK'GM`  
  struct result_2 1'YUK"i  
  { =1+/`w  
  typedef T1 & result; X-y3CO:&@h  
} ; W QqOXF  
template < typename T > 2Bz\Tsp  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const @:Emmzucv|  
  { <  UD90}  
  return (T & )r; re)7h$f}  
} E"zC6iYZ;  
template < typename T1, typename T2 > k!"6mo@rd  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const \#!B*:u  
  { U62Z ?nge%  
  return (T1 & )r1; {HtW`r1)Tt  
} dlRTxb^Y>u  
} ; .x'?&7#(  
h7kn >q;  
template <> Vj[hT~{f  
class holder < 2 > f=IF_|@^S  
  { ):]5WHYg  
public : vyvb-oz;u  
template < typename T > L]* 5cH  
  struct result_1 G$[Hm\V  
  { )8`i%2i=  
  typedef T & result; -)Hc^'.  
} ; {_R{gpj'  
template < typename T1, typename T2 > 64qqJmG 3  
  struct result_2 q&2L@l3A  
  { UB,0c)   
  typedef T2 & result; gE9x+g  
} ; m(w9s;<  
template < typename T > +Kp8X53  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const ()W`4p  
  { sV;q(,oru  
  return (T & )r; GmH`ipi  
} 5c0$oyl)M  
template < typename T1, typename T2 > 5VSc5*[  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const rpUTn!*u/  
  { .aQ8I1~  
  return (T2 & )r2; N$.=1Q$F6  
} AAF']z<4_"  
} ; *RmD%[f  
K SJ Ko  
YQ>O6:%  
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> >。 H6hhU'Kxf8  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: >mj WC) U  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: d*dPi^JjC  
7l4}b^>/`  
return l(i, j) = r(i, j); n)PqA*  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) q)3QmA~  
/*(&Dmt>  
  return ( int & )i; D67z6jep(  
  return ( int & )j; Md&K#)9,(  
最后执行i = j; Dxe]LES\]  
可见,参数被正确的选择了。 |$C fm}  
\olY)b[  
Z>[n~{-,p  
0|kH0c,T-  
8p#V4liE  
八. 中期总结 $ I 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: j8+>E ?nm  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 KMx '(  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 uNca@xl'  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor -^JPY)\R  
A{Qo}F<*  
RG9iTA'  
OQVo4yl"  
XUA%3Xr  
Ya}}a  
九. 简化 a@-bw4S D  
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。 T^ - -:1  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 ,<$rSvMfg  
首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种: }:S}jo7  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 ;B !p4 hu  
  +-*/&|^等 %{jL+4veoL  
2. 返回引用。 nG$+9}\UlP  
  =,各种复合赋值等 ,/"0tP&_;  
3. 返回固定类型。 p!EG:B4  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) Z= =c3~  
4. 原样返回。 |Y v,zEY)  
  operator, l=L(pS3 ~  
5. 返回解引用的类型。 [ OS& eK 8  
  operator*(单目) T%A"E,#  
6. 返回地址。 ==S^IBG  
  operator&(单目) 8gG;A8  
7. 下表访问返回类型。 0./Rdf=-1j  
  operator[] iI;np+uYk  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 hW`o-'  
  operator<<和operator>> _p?s[r*  
,BR W=  
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。 4]ko  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: B>[myx  
e-nwR  
template < typename Left > $RYOj{1  
struct value_return R[rOzoNp0  
  { FH{p1_kZ=  
template < typename T > Lj/  
  struct result_1 (C.aQ)|T  
  { Fzt7@VNxc  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; $-.*8*9  
} ; TPLv]$n  
4>/i,_&K K  
template < typename T1, typename T2 > xZ(d*/6E  
  struct result_2 53?Ati\Y)  
  { mC3:P5/c  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; R,fAl"wMu  
} ; "bz.nE*  
} ; 03_M+lv  
AW'$5 NF>  
Gzwb<e y  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait ""m/?TZq'  
0<##8m@F8  
下面我们来剥离functor中的operator() ' Er\ 68  
首先operator里面的代码全是下面的形式: wh!8\9{g  
ZZ/k7(8  
return l(t) op r(t) Y~w1_>b  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) 6R*eJICN  
return op l(t) 7`e<H8g  
return op l(t1, t2) { R/e1-;  
return l(t) op ~S$ex,~  
return l(t1, t2) op Ec^2tx"=  
return l(t)[r(t)] b}*q*Bq  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] 5=Y(.}6  
E(&zH;?_  
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: vQj{yJ\l1  
单目: return f(l(t), r(t)); &*oljGt8  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); q\<NW%KtX  
双目: return f(l(t)); *$3p3-  
return f(l(t1, t2)); $M~`)UeV_  
下面就是f的实现,以operator/为例 F"QJ)F  
;,7m  
struct meta_divide u68ic1  
  { c~}FYO$  
template < typename T1, typename T2 > 1^ iLs  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) @H^\PH?pp  
  { x=X&b%09  
  return t1 / t2; r?dkE=B  
} bR$5G  
} ; J% ZM V  
F5OQM?J  
这个工作可以让宏来做: N34bB>_  
d[*NDMO  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ :&LV^ A  
template < typename T1, typename T2 > \ "ZA`Lp;%w  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; _ q AT%.  
以后可以直接用 ~f( #S*Ic  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) "!uS!BI?  
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 T5}5uk9  
(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。。。) g|h;*  
Z_7TD)  
Fq`@sM $  
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 1lJ^$U  
k(v &+v  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > Do5{t'm3  
class unary_op : public Rettype vl?fCO  
  { 54/ZGaonz  
    Left l; j^eM i  
public : kBY#= e).  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} |tz{Es<`B  
_X@ Q`d  
template < typename T > 88 ca  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const L(X}37  
      { BqdGU-Q  
      return FuncType::execute(l(t)); 9;rZ)QD  
    } Q5u3~Q'e  
6zi Mf  
    template < typename T1, typename T2 > Zu>CR_C  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const v[ R_6  
      { 5HTY ~&C  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); Z=< D`  
    } wRq f'  
} ; :c`djM^ll  
!!m GsgnW  
F5M{`:/  
同样还可以申明一个binary_op yVJ)JhV  
/Ao.b|mm  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > sDu&9+  
class binary_op : public Rettype +vPCr&40  
  { =#wE*6T9  
    Left l; Ri}JM3\J  
Right r; ;!OME*?m<  
public : V#c=O}  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} 5bsv05=e  
i98PlAq)B  
template < typename T > Ct:c%D(L  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const Tz7R:S.  
      { 1{ ehnH  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); q!q=axfMD  
    } ZS@R?  
I;9DG8C&v*  
    template < typename T1, typename T2 > JD AX^]  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const KqNsCT+j  
      { f917F.1 I  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); k9c`[M  
    } Xob(4  
} ; D2io3Lo$ov  
}/g1  
v[a4d&P  
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 ZB5NTNf>  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 u!b0 <E  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) akwS;|SZ  
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。 h(^[WSa  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! maV*+!\  
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。。。 a`Q-5* \;z  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 SL_JA  
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) Ppx4#j  
下面是修改过的unary_op j tqU`|FSQ  
1J&hm[3[K  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > ~c\2'  
class unary_op nQn=zbZ3  
  { 9A}y^=!`  
Left l; Xj:\B] v]  
  '%a:L^a?  
public : {P%\& \{F  
("=24R=a  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} Cio (Ptt:  
t,kai6UM  
template < typename T > *O-m:M!eA  
  struct result_1 "<"s&ws;k  
  { 4 X0ku]  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; b'RBel;W  
} ; 0iz\<' p  
!T}R=;)e h  
template < typename T1, typename T2 > }c#W"y5l_  
  struct result_2 "2T* w~V&y  
  { 0 Gq<APtr  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; &*~_ "WyU  
} ; AO8%!+"_  
T3-/+4$0v  
template < typename T1, typename T2 > 1NK,:m  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 3:b5#c?R-  
  { (]5gYi  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); s]xn&rd_  
} `>0(N.'T  
|Lc.XxBkc  
template < typename T > 5g2:o^  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const l585L3i  
  { w}x&wWM  
  return OpClass::execute(lt(t)); [Fr <tKtB  
} }jg,[jw_"X  
>E>'9@Uh  
} ; qi8~bQ{rH  
 f^[m~  
5J3K3  
该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug t\\<+^[%  
好啦,现在才真正完美了。 Qr~yHFc1y  
现在在picker里面就可以这么添加了: ^K^rl 9  
A.<M*[{q  
template < typename Right > >a: 6umY  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const z~;@Mo"*f  
  { +@\=v}: F  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); IY|>'}UU#  
} t5S!j2E  
有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。 KU_""T  
tCu9 D  
D]K?ntS[*  
|1/?>=dDm  
:A,7D(H|  
十. bind .y#>mXm>  
既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。 Lx3`.F\mG  
先来分析一下一段例子 0|(6q=QK  
p{w;y6e  
d ewN\  
int foo( int x, int y) { return x - y;} -nB. .q  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 gq+#=!(2  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 1xU)nXXb  
可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。 W1O Y}2kj  
我们来写个简单的。 et`rPK~m  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: r#^uY:T%  
对于函数对象类的版本: gE6{R+sp  
WhDNt+uk)  
template < typename Func > uHyc7^X>  
struct functor_trait 6H|&HV(!R  
  { OC`Mzf%.  
typedef typename Func::result_type result_type; {z8wFL\  
} ; ]?hlpL  
对于无参数函数的版本: <;dFiI-GO#  
Kj|\ALI':  
template < typename Ret > *YTv"  
struct functor_trait < Ret ( * )() > Qy) -gax:,  
  { v0+$d\mP4<  
typedef Ret result_type; [<#`@Kr  
} ; YU1z\pK  
对于单参数函数的版本: <&}N[  
0JLQ.%_  
template < typename Ret, typename V1 > +kOXa^K  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > )'`@rq!  
  { FX/f0C3CK  
typedef Ret result_type; #vT~D>zj  
} ; R"e533  
对于双参数函数的版本: ;x4yidb6  
Njs'v;-K  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > 4zf(  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > n*N`].r#{=  
  { \p J<@  
typedef Ret result_type; 6am<V]Hw0F  
} ; 2B]mD-~  
等等。。。 ]U5/!e  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy qApf\o3[0  
Oa7jLz'i  
template < typename Func > uq@_DPA7  
struct func_return HQrx9CXE  
  { 7]8apei|  
template < typename T > (EOYJHZB!  
  struct result_1 vi0nJ -Xg  
  { N`5 mPE  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; _(:bGI'.m  
} ; x]|-2t  
Ba;tEF{X  
template < typename T1, typename T2 > lkgB,cflpi  
  struct result_2 Yf x'7gj  
  { ~ 6Hi"w  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; ]Hrw$\Ky  
} ; l~GcD  
} ; AM4 :xz  
:Pi="  
-&r A<j  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 i  M!=/  
MH_3nN  
template < typename Func, typename aPicker > Bfr$&?j#  
class binder_1 g}*F"k4j  
  { Z<$ y)bf  
Func fn; (hIy31Pf  
aPicker pk; ]llvG \  
public : jftf]n&Z(q  
u/X1v-2  
template < typename T > 0 I[3%Q{  
  struct result_1 Lz}mz-N  
  { N uq/y=  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; wnbKUlb  
} ; |j7{zsH  
0uf)6(f  
template < typename T1, typename T2 > 0-zIohSJdQ  
  struct result_2 xX{gm'3UYa  
  { P}mn2Hs  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; N(L?F):fT  
} ; c=~FXV!  
Vw b6QIs  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} /}RW~ax  
$rmfE  
template < typename T > kV+O|9  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const PkxhR;4  
  { nL&[R}@W  
  return fn(pk(t)); >^%TY^7n  
} i@STo7=  
template < typename T1, typename T2 > ;TG<$4N  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const  .'^Pg  
  { L:RMZp*bK  
  return fn(pk(t1, t2)); G,h=5y9_J  
} }`$Sr&n 1  
} ; RJT=K{2x  
S(h+,+289  
\>r<z46x  
一目了然不是么? Kv-4VWh  
最后实现bind eh} {\P  
2 1]8 7$  
&\/p5RX  
template < typename Func, typename aPicker > UqsX@jL!  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) [5TGCGxP{  
  { \v[?4 [  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); YVB\9{H?  
} NU$?BiB?R  
8^6dK  
2个以上参数的bind可以同理实现。 ^K n{L  
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。 xdd;!HK,  
XKepk? E  
十一. phoenix P|4qbm4%O,  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: zQ~8(E]Rf  
uP veAK}h  
for_each(v.begin(), v.end(), q3-V_~5^/z  
( OMVK\_oXo  
do_ UFY_.N~  
[ ]-G10p}Ph-  
  cout << _1 <<   " , " !L_\6;aP,x  
] %(y0,?*  
.while_( -- _1), bClMM  
cout << var( " \n " ) ;33LuD<h.  
) CP!>V:w%9!  
); $d _%7xx  
{P@OV1  
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: COk;z.Kn  
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 1Ydym2  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 maR5hgWCHe  
那么我们就照着这个思路来实现吧: ([a[ fi  
f|X./J4Bl  
?oO<PR}y  
template < typename Cond, typename Actor > LU4k/  
class do_while }hd:avze  
  { `8rInfV  
Cond cd; s j{i  
Actor act; rYYAZ(\8  
public : j[<}l&  
template < typename T > U$5 lh  
  struct result_1 WGeTL`}dh  
  { bI?YNt,  
  typedef int result_type; 4tv}V:EO  
} ; vPA {)l\K  
llP 5  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} k9pOY]_Y  
o:irwfArv  
template < typename T > w0i v\yIRQ  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const HKZD*E((  
  { 7$&3(#!N  
  do }^ np  
    { UBy< vwnU  
  act(t); kxp, ZP  
  } g1s\6%g  
  while (cd(t)); N-4k 9l1  
  return   0 ; * vMNv  
} b7_uT`<  
} ; ToWtltCD  
$<(FZb=  
Zw`vPvb!  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). ;>d uY\$<  
代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。 !$i*u-%4  
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。 &58+-jzW  
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。 !K~:crUV|S  
下面就是产生这个functor的类: tuF hPqe {  
%@jL? u  
*>a+`|[1*  
template < typename Actor > [spJ%AhV  
class do_while_actor b=Y:`&o=[  
  { ~ :\QC  
Actor act; #gL$~.1  
public : |/R)FT#i  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} 5}uH;E)4  
MWxv\o   
template < typename Cond > Mr3;B+S  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; ,#FK3;U  
} ; }bxW@(bs  
8 ;C_@  
x!08FL)  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 lnk`D(>W  
最后,是那个do_ Uz`K#Bz   
y(!Y N7_A  
Uczb"k5  
class do_while_invoker @1w9!\7Vt  
  { Gw/imXL  
public : !6UtwCVR  
template < typename Actor > o`8dqP  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const K2u$1OKv  
  { &Q85Bq  
  return do_while_actor < Actor > (act); eKq`t.*Ft  
} _ xAL0 (  
} do_; `T gwa  
dBKceL v  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? ;%j1'VI  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 ^\z.E?v%  
最后来说说怎么处理break和continue <{"]&bl  
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。 El}."}l&  
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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