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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda =-qv[;%& 6  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 e:  
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, Eo }mSd  
xc+h Fx  
F$Q@UVA  
*Q8d &$ ^  
  class filler &ii3Vlyzg  
  { )cy_d!  
public : -]h3s >t  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} ;tF7 GjEp  
} ; fXHN m$"n  
A[6$'IJ  
3%W R  
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: L>mv\D;o.  
pPdOw K#  
~\z\f} w  
jci'q=Vpu  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); JUlV$b.)J  
4V`ypFme  
YbrsXp"  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 qeyBZ8BG  
HEjrat;5  
Wh)QCp0|n  
X>#!s Lt  
二. 战前分析 7QlA/iKqK  
首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。 5!PU+9Kh  
开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码 m{bw(+r  
+FoR;v)z=F  
t3 q0|S  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); ci^+T *  
  /* --------------------------------------------- */ !.'@3-w]  
vector < int *> vp( 10 ); S/ Y1NH  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); hD>O LoO  
/* --------------------------------------------- */ ^xGdRa U#  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); ;ml;{<jI  
/* --------------------------------------------- */ )up!W4h6o  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); Z=Oo%lM6B  
  /* --------------------------------------------- */ Q b5AQf30  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); ,zLi{a6  
/* --------------------------------------------- */ /EOtK|E  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); {qm(Z+wcmb  
b7/1 ]  
Y24: D7Q  
:LL>C)(f  
看了之后,我们可以思考一些问题: vTD`Ja#h  
1._1, _2是什么? yS#LT3>l  
显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。 )h ~MIpWR  
2._1 = 1是在做什么? SZCF db  
既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。 L`ZH.fN  
Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。 wL2d.$?TEg  
CW Y'q  
tF)aNtX4^  
三. 动工 }Jgz#d  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: ] y, 6  
:G|Jcl=r  
@Zs}8YhC  
!m$OI:rr  
template < typename T > l|fOi A*K  
class assignment /._wXH  
  { ~<pGiW'w5  
T value; 1X/ q7lR  
public : e/WR\B'1  
assignment( const T & v) : value(v) {} J*8fGR%  
template < typename T2 > i8nCTW  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } \)ac,i@fy  
} ; ?EeHeN_  
n2R{$^JxO  
}Y5Sf"~M  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 UKx91a}g  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment Y XH9Q@Gn  
oSt-w{ !  
P'Jw:)k(  
.3,s4\.kT  
  class holder JQ%`]=n(/  
  { iuq-M?1  
public : GP uAIoBo  
template < typename T > ] w FFGy  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const }`yIO"{8n  
  { MOyQ4<_  
  return assignment < T > (t); un[Z$moN"  
} #5T+P8  
} ; +"a . ,-f!  
~) }npS;  
D:llGdU#2  
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: j]6j!.1  
ocy fU=}X  
  static holder _1; X LPO_ tD  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 "}|n;:r  
<UG}P \N  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); `I<*R0Qe  
而不用手动写一个函数对象。 u(SdjLf:  
)[6H!y5  
z4 8,{H6h  
j3~:\H  
四. 问题分析 LI?rz<H!D  
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。 '1=t{Rw  
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。 MZE8Cvq0  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 X#(?V[F]  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。  x9 <cT'  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 ]]+wDhxH  
:a3Pnq$]E  
五. 问题1:一致性 5A /G?  
首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?| 8|?$KLz?F>  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 G7`7e@{  
\<~[uv'  
struct holder Q5iuK#/  
  { `w]=x e  
  // &M ~*w~w`  
  template < typename T > jGd{*4{3+  
T &   operator ()( const T & r) const F`U%xn,  
  { uU6+cDp  
  return (T & )r; 7[:9vY  
} DPi%[CRH  
} ; ;]MHU/  
$r9Sn  
这样的话assignment也必须相应改动: b3x!tuQn  
 8OZc:/  
template < typename Left, typename Right > U=p,drF,A  
class assignment [a 5L WW  
  { NZ'S~Lr   
Left l; ~j mHzF kQ  
Right r; ld4QhZia  
public : I1 j-Q8  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} R\MM2_I  
template < typename T2 > _;{n+i[  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } (D{Fln\  
} ; J(h=@cw  
9~<HTH  
同时,holder的operator=也需要改动: t&wtw  
3*3WO,9  
template < typename T > Nj qUUkc  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const y:D|U!o2V  
  { *8fnxWR   
  return assignment < holder, T > ( * this , t); @P4fR7  
} LqPn$rZ|$  
zhU)bb[A  
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。 c{6!}0Q4  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 bJ]g2C7`36  
+o!".Hp  
return l(rhs) = r; q.t>:`  
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。 7Xm pq&g  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: U/m6% )Yx(  
;c_X ^"d  
template < typename Tp > 0CQ\e1S,#  
class constant_t 1Qtojph  
  { &n6mXFF#>P  
  const Tp t; V(A6>0s$|  
public : 7<oLe3fbM  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} E:f0NV3"1  
template < typename T > t*< .^+Vd  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const q*\ #H C  
  { uv}[MXOP  
  return t; ,+KZn}>  
} s$:F^sxb  
} ; pRD8/7@(B{  
 "C B*  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 @/ wJW``;  
下面就可以修改holder的operator=了 T c4N\Cy  
h2zuPgz,  
template < typename T > ,g#=pdX;  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const 1 +O- g  
  { l];,)ddD9  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); D!ToCVos  
} /);cl;"  
f:GZb?Wyd  
同时也要修改assignment的operator() / ,f*IdB  
DHW;*A-  
template < typename T2 > DT8|2"H  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } >0=`3X|Y7  
现在代码看起来就很一致了。 tEf_XBjKV  
`B"=\0  
六. 问题2:链式操作 +n%uIv  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 m\__Fl  
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。 Z TWbe  
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。 ;M{ @23?`  
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。 :kfHILi  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct gXZ.je)NM  
d%\ {,  
template < typename T > wLPL 9  
struct result_1 F"#bCnS  
  { fKf5i@CvB@  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; G\?fWqx  
} ;  Y5 $5qQ  
81fpeoNO  
那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为: 0"(5\T  
G)';ucs:,  
template < typename T > <YP>c  
struct   ref scCOiK)  
  { o> WH;EBL  
typedef T & reference; 8xs[{?|:  
} ; AdesR-e$R  
template < typename T > DmM<Kkg.J  
struct   ref < T &> lplEQ]J|  
  { WLQm|C,  
typedef T & reference; P&V,x`<Z  
} ; mEmznA  
fmXA;^%  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: &/d;4Eu  
1D&Q{?RM  
template < typename T > ]vMr@JM-G  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const ".O+";wk  
  { x1W<r)A )r  
  return l(t) = r(t); y5 $h  
} ZMy0iQ@  
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。 d_BECx <\  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 Eg-3GkC  
B\wH`5/KW  
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 7c1xB.g   
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: Yj|Oy  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 ,`v)nwP  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 fHCLsI  
最后的布局是: 5e~\o}]  
                Add  #:_qo  
              /   \ XMd-r8yYr  
            Divide   5 N W :_)1  
            /   \ oJ\UF S  
          _1     3 '3O@Nxof4  
似乎一切都解决了?不。 Mp^%.m  
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。 8bLA6qmM\  
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。 Ci0:-IS  
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: U+F?b\  
dElOy?v  
template < typename Right > -@X?~4Idz  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const XZYpU\K  
Right & rt) const H'Bor\;[>  
  { Ol1[o  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); U8KB @E  
} ATp7:Q  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 v*SSc5gFG  
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。 Lg0Vn&k  
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。 8Eyi`~cAiH  
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。 1O>wXq7q  
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。 Xp@8 vu  
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? A9' [x7N  
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: uo;aC$US  
fhw.A5Ck  
template < class Action > aN?{MA\  
class picker : public Action ~CgKU8  
  { {L5!_] 6  
public : y.AVH`_u  
picker( const Action & act) : Action(act) {} \Z-T)7S  
  // all the operator overloaded kRo dC(f @  
} ; 4NT zK  
OvqCuX  
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。 CB{% ~  
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: ="<5+G  
6!bp;iLKy  
template < typename Right > ifTMoC%  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const R]O!F)_/'  
  { kwU~kcM  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); rxH*h`Xx@  
} 3e4; '5q;  
e6f:@ O?  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > 8d|omqe~P  
使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。 SN+B8*!  
bCr) 3,  
template < typename T >   struct picker_maker _xT=AF9~o  
  { S*-n%D0q5  
typedef picker < constant_t < T >   > result; k~Qb"6n2  
} ; 7\m.xWX e  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > sVtx h]  
  { <`,pyvR Kv  
typedef picker < T > result; 4A^=4"BCV  
} ; !Z[dK{ f"  
eIBHAdU+g/  
下面总的结构就有了: k>y68_  
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=[e}&9  
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。 Pz#D9.D0  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 eSo/1D  
至此链式操作完美实现。 [,[;'::=o4  
}6ObQa43   
Rp$t;=SMD  
七. 问题3 MF:]J  
如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。 VN`T:!&  
=!u9]3)  
template < typename T1, typename T2 > "9 ,z"k  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const /cHd&i,>  
  { [ lZo'o  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); d MQ]=  
} B7r={P!0  
[~03Z[_"/  
很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2: K dY3  
"S#4  
template < typename T1, typename T2 > 8}9|hT;  
struct result_2 #-$\f(+<  
  { vH/<!jtI  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; 37GJ}%Qs  
} ; EN6a? }5  
$MD|YW5  
显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢? .J:04t1  
这个差事就留给了holder自己。 ;/+VHZP;  
    w:xLg.Eq6  
"Y0:Y?Vz"  
template < int Order > *)0bifw$&  
class holder; c@9jc^CJ  
template <> "^E/N},%u5  
class holder < 1 > 9l) .L L  
  { v Yt-Nx  
public : "{>I5<:t  
template < typename T > %"tLs%"7=P  
  struct result_1 .2?tx OKh  
  { k[lYd k  
  typedef T & result; EQZu-S`kv  
} ; E*VUP 5E  
template < typename T1, typename T2 > Q- ( [3%  
  struct result_2 qjcy{@ j  
  { 2,,zN-9mt  
  typedef T1 & result; LDlj4>%pW^  
} ; ~Wy&xs ZH  
template < typename T > f>.A^?  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const U:6 J~  
  { [U+6Tj,  
  return (T & )r; fy|ycWW>8  
} Q` mw2$zv  
template < typename T1, typename T2 > 3C'`c=  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const /3|uU  
  { wq &|V  
  return (T1 & )r1; [pMJ9 d$  
} xbJ@z {  
} ; Wy^43g38'p  
w5*?P4P  
template <> P<P4*cOV  
class holder < 2 > 9F+i+(\,b  
  { P|}~=2J  
public : 2>~{.4PI  
template < typename T > = 7U^pT  
  struct result_1 w?_y;&sbR  
  { tY$ .(2Ua  
  typedef T & result; "0x"X w#I  
} ; 9_Tk8L#  
template < typename T1, typename T2 > 1Xy{&Ut\  
  struct result_2 4T#B7wVoM  
  { g-^Cf   
  typedef T2 & result; 3&Dln  
} ; (I3:u-A  
template < typename T > V9xZH5T8^  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const .5=Qf vi*  
  { (?MRbX]@  
  return (T & )r; &1O[N*$e  
} Abr:UEG  
template < typename T1, typename T2 > 4k'2FkDA  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const hgCF!eud  
  { tBEZ4 W>67  
  return (T2 & )r2; zrfE'C8O  
} ' k~'aZ  
} ; \m @8$MK  
b|U48j1A  
z 9mmZqhK\  
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> >。 gs;3NW  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: GCx1lm  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: G<.p".o4  
GRpS^%8i@  
return l(i, j) = r(i, j); F@Bh>Vb  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) d;(&_;  
O+Z[bis`  
  return ( int & )i; h%e}4U@X  
  return ( int & )j; yjCY2T E  
最后执行i = j; (QQ/I;  
可见,参数被正确的选择了。 @l3L_;6a  
lhZWL}l  
1B~H*=t4h  
[ bv>(a_,  
oQJK}9QR  
八. 中期总结 9vc3&r  
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: arf`%9M  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 {E!"^^0`  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 1M&n=s _  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor 12)~PIaF  
ju8mO&  
=x "N0p  
2!QS&i  
?_9cFo59:  
| >xUgpQi  
九. 简化 [~$Ji&Dd  
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。 $I(2}u?1+d  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 #W<D~C[I _  
首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种: ]9z{ 95  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 ;c73:'e  
  +-*/&|^等 f:L%th  
2. 返回引用。 uiq)?XUKv  
  =,各种复合赋值等 i|u3Qt5  
3. 返回固定类型。 .v [8ie  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) Te?UQX7Z}M  
4. 原样返回。 .Ajs0 T2  
  operator, ^T\JFzV  
5. 返回解引用的类型。 Ikiv+Fq(  
  operator*(单目) k>#,1GbNZy  
6. 返回地址。 ,lm.~%}P*  
  operator&(单目) & i|x2; v  
7. 下表访问返回类型。 4)Y=)#=  
  operator[] W2h^ShG  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 YIs(Q  
  operator<<和operator>> Qg  
btb-MSkO  
OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。 W&`_cGoP  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: k^I4z^O=-;  
`WF?87l1  
template < typename Left > r-]Au -  
struct value_return UNLy{0tA  
  { 2GECcx53  
template < typename T > c0ET]  
  struct result_1 *ie#9jA  
  { m;o \.s  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; *=}$@O S  
} ; Gad! }dz  
+GMM&6<  
template < typename T1, typename T2 > -Zfzl`r  
  struct result_2 "^~f.N  
  { (PU0\bGA  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; K' N`rx.7  
} ; |;{^Mci%  
} ; c>d+q9M  
`.nkC_d  
jeMh  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait #: L|-_=a  
'7[{ISBXU  
下面我们来剥离functor中的operator() En 3Q%  
首先operator里面的代码全是下面的形式: ~$w-I\Q!  
Dw    
return l(t) op r(t) cF_`m  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) Fs_V3i3|L  
return op l(t) msg&~" Z  
return op l(t1, t2) ~=(?Z2UDA_  
return l(t) op |0n h  
return l(t1, t2) op /HH5Mn*  
return l(t)[r(t)] (qHI>3tpY  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] T#?KY  
{y=H49  
很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式: oz%ZEi \bW  
单目: return f(l(t), r(t)); "XMTj <D  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); lY!`<_Am  
双目: return f(l(t)); l/;OC  
return f(l(t1, t2)); oH!sJ&"#_  
下面就是f的实现,以operator/为例 4 W}8?&T  
4%2QF F @  
struct meta_divide (.7_`T6QG  
  { 9ET2uDZpL  
template < typename T1, typename T2 > wG2lCv`d  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) ON _uu]=  
  { G\tTwX4  
  return t1 / t2; ]OZZPo  
} "?lirOD  
} ; yi%A*q~MT  
#B:J7&@fn  
这个工作可以让宏来做: K^?yD   
VcIsAK".4[  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ :6PWU$z$7  
template < typename T1, typename T2 > \ sxJKu  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; w(n&(5FzB<  
以后可以直接用 y.5mYQA4=[  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) N!m-gymmF  
来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数 <=n$oMO  
(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。。。) ymXR#E  
9I=J#Hi|+  
>[,Rt"[V  
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 t`+x5*g W  
gE(QVbh(  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > 2#C!40j&\  
class unary_op : public Rettype QsI#Ae,O#;  
  { zTrAk5E  
    Left l; c3&F\3  
public : kx3H}od]  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} qdm5dQ (c  
U*, 8 ,C  
template < typename T > J]nb;4w  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const EnA) Rz  
      { C*ZgjFvB  
      return FuncType::execute(l(t)); Xj"/6|X  
    } fG;)wQJ  
}qT @.  
    template < typename T1, typename T2 > Hkg^  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 6G7B&"&  
      { z,}1K!  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); c>{X( Z=2  
    } ]ms#*IZ  
} ; )<9g+^  
~-lIOQ.v  
Tz+2g&+  
同样还可以申明一个binary_op $&nF1HBI4  
=#n05*^  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > e"hm|'  
class binary_op : public Rettype FIlw  
  { nVw]0Yl  
    Left l; REB8_H"  
Right r; ?(>7v[=iT  
public : -r]s #$  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} -'3vQXj&  
#B"ki{Se*  
template < typename T > COc1np  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const W!.UMmw`  
      { Wt()DG|[  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); ?c"No|@+  
    } a-x8LfcbF  
l!Z>QE`.S  
    template < typename T1, typename T2 > 4O9HoX#-?  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 7xB#)o53  
      { QE)I7(  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); IJxdbuKg  
    } *pw:oTO  
} ; rI o`n2  
\% !]qv  
u9"b,].b  
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 >pO[ S[  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 j\q1b:pE  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) wd~e3%JM  
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。 ,!F'h:   
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! ?+D_*'65D  
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。。。 Run)E*sf  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 9 }|Bs=q  
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) oiJa1X  
下面是修改过的unary_op 5*[zIKdt2  
b:\I*WJ  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > LpaY M d;  
class unary_op a36n}R4Q  
  { k^z)Vu|f.  
Left l; Vm_y,;/(-R  
  8\!0yM#yK  
public : Q/\ <rG4  
IpGq_TU  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} fC.-* r  
4o9#B:N]J  
template < typename T > hz<kR@k}  
  struct result_1 hUSr1jlA  
  { WTA0S}pT  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; wWY6DQQB  
} ; fU!C:  
T5B~CC'6  
template < typename T1, typename T2 > I|m fr{  
  struct result_2 %<O'\&!,  
  { qnyFRPC  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; Se*ZQtwE  
} ; i pjl[  
LT!.M m  
template < typename T1, typename T2 > -5>K pgXo\  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const PDREwBX  
  { +Nv&Qu%  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); &.an-  
} )AXTi4MNp  
;T/W7=4CZ  
template < typename T > .=3Sm%  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const +>KWY PH  
  { U&C\5N]  
  return OpClass::execute(lt(t)); ^>h 9<  
} =R:3J"ly0  
'1~mnmiP  
} ; 0fxA*]h  
 ?Vbe  
9Vxsv*OR,  
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 $.R$I&U  
好啦,现在才真正完美了。 r&A#h;EQX2  
现在在picker里面就可以这么添加了: 3lM mSKN  
KqcelI?-I  
template < typename Right > !\JG]2 \  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const OQ 5{#  
  { 1{_tV^3@  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); fxI>FhU_  
} _MR|(mV  
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。 @za?<G>!'e  
+I/7eIG?|  
~d/Doi  
 v#IW;Rj8  
%g5weiFM  
十. bind E+dr\Xhv  
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。 DvF`KHsy  
先来分析一下一段例子  .r[DqC  
szF[LRb  
%.pX!jL  
int foo( int x, int y) { return x - y;} (=CV")tF  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 *^=`HE89S  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 llhJ,wD  
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。  6?+bi\6  
我们来写个简单的。 `8xmM A_l  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: 3xsC"c>  
对于函数对象类的版本: '-D-H}%;}M  
 X4BDl  
template < typename Func > pJ6bX4QnDX  
struct functor_trait WU Q2[)<  
  { kR%CSLOVy  
typedef typename Func::result_type result_type; ]r$S{<  
} ; Nj %!N  
对于无参数函数的版本: w)&]k#r  
|D$U{5}Mv  
template < typename Ret > Sl:Qq!  
struct functor_trait < Ret ( * )() > N1\u~%AT"  
  { \x(J v Dt  
typedef Ret result_type; d5T0#ue/e  
} ; |ZJ]`qmZ  
对于单参数函数的版本: @8DB Ln w  
4Mi*bN,  
template < typename Ret, typename V1 > .P# c/SQp  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > ``1#^ `  
  { P{)&#HXUVb  
typedef Ret result_type; 5f=e JDo=x  
} ; FxKH?Rl  
对于双参数函数的版本: wDem }uO  
2xni! *T+  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > IA&((\YC  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > }{ pNasAU  
  { A*n'"+_  
typedef Ret result_type; TiCp2Rsz  
} ; gA2Il8K  
等等。。。 . 7g^w+W  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy j Z3N+_J1  
v8 y77:  
template < typename Func > +'= ^/!  
struct func_return ?T$i  
  { _q)`Y:2  
template < typename T > n~8-+$6OR  
  struct result_1 'ujt w:Z:  
  { udqGa)&0  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; I> =7|G  
} ;  |}QDC/  
4L^KR_h/  
template < typename T1, typename T2 > bV@53_)N2  
  struct result_2 ~~;fWM '  
  { GJy><'J,!>  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; 00%$?Fyk  
} ; 1#(,Bq4  
} ; 2OAh7'8<  
"%A/bv\u  
VaZS_ qGe:  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 gpHI)1i'H  
o8KlY?hX  
template < typename Func, typename aPicker > ]0 ouJY  
class binder_1 [@rZ.Hsl  
  { =Q.2:*d.  
Func fn; OB6I8n XW  
aPicker pk; VMad ]bEf  
public : )!|K3%9  
w/d9S(  
template < typename T > e|):%6#  
  struct result_1 2~2  
  { @gE +T37x2  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; ok-sm~bp  
} ; n4>  
>`5iq.v  
template < typename T1, typename T2 > fyYv}z  
  struct result_2 . 2.$Rq  
  { feIAgd},  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; wx}\0(]Gl  
} ; =(Mv@eA"  
~)tMR9=wX  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} OrPIvP<w@  
V F6OC4 K  
template < typename T > 7T_g?!sdMh  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const lLmVat(  
  { +SrE  
  return fn(pk(t)); 1^}() H62}  
} }C2I9Cl  
template < typename T1, typename T2 > K\IS"b3X  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const <rRm bFH#  
  { 15iCJ p  
  return fn(pk(t1, t2)); vFL3eu#  
} ,":"Op61  
} ;  Tx/  
 Ca@[]-_H  
-R~;E[ {%  
一目了然不是么?  O7s0M?4  
最后实现bind aZ*b"3  
y"cK@sOo  
`Wn0v2@a(~  
template < typename Func, typename aPicker > Ea!}r| ~]0  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) j:) (`  
  { V,|l&-  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); m ~fqZK  
} y<BiR@%,7  
A{x &5yX8  
2个以上参数的bind可以同理实现。 kQ.atr`?e  
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。 EVgn^,  
T"kaOy  
十一. phoenix !ye%A&  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: VG&|fekF  
-CtA\< 7I  
for_each(v.begin(), v.end(), BB--UM{7  
( %lv2;-  
do_ 6}C4 SZ  
[ U+@yx>!  
  cout << _1 <<   " , " ^=OjsN  
]  t Z\  
.while_( -- _1), f:Nfw+/q  
cout << var( " \n " ) F m h;d*IT  
) w,eYrxR|N  
); [ueT]%  
75!IzJG  
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: &m>`+uVBP  
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 CyzvQfpZr  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 %L/Wc,My  
那么我们就照着这个思路来实现吧: ppb]RN|)  
wA.YEI|CSj  
4)JrOe&k  
template < typename Cond, typename Actor > (LL4V 3)  
class do_while n@T4z.*~lA  
  { m`nv4i#o  
Cond cd; u\Fq\_  
Actor act; _m3PAD4  
public : s,K @t_J  
template < typename T > +wD--24!(  
  struct result_1 DI!NP;E  
  { Yi7`iC  
  typedef int result_type; b'M g  
} ; &1]}^/u2  
e`k 2g ^  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} YXrTm[P  
0x[vB5R  
template < typename T > ;o%r{:lng  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const LNXhzW   
  { MCL?J,1?r  
  do Y_Ej-u+>{  
    { #96E^%:zL  
  act(t); ecA0z c~  
  } B wtD!de$  
  while (cd(t)); COJqVC(#  
  return   0 ; -HZvz[u  
} O:xRUjpL  
} ; HxU.kcf  
sb4r\[?  
b=K    
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). 6D{|!i|r4  
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。 1k{ E7eL  
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。 W$?1" F.  
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。 eoTOccb!  
下面就是产生这个functor的类: o \b8lwA,  
CN\s,. ]  
.H7"nt^  
template < typename Actor > B`"-~4YAf  
class do_while_actor !x;T2l  
  { [FF%HRce,.  
Actor act; "LP4)hr_`  
public : q/70fR7{v  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} sw{EV0&>m  
`5[VO  
template < typename Cond > ^L]+e  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; 2NIK0%6  
} ; ;oob TW{  
saU|.\l  
H'?Bx>X  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 -("79v>#  
最后,是那个do_ Pa0tf:  
jY87N Hg  
1ww|km  
class do_while_invoker &vdGKYs 6  
  { p7zHP  
public : :Gy .P  
template < typename Actor > ;Jv)J3y  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const lG fO  
  { I4qzdD  
  return do_while_actor < Actor > (act); \Qu~iB(Y  
} VI" ,E}  
} do_; [A*vl9=  
Gxm+5q  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? |],{kUIXO  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 rIW`(IG_  
最后来说说怎么处理break和continue ;X|;/@@  
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。 zr84%_^  
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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