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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda p44d&9  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 %xyt4}-)m  
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, aoco'BR F  
_z)G!_7.>\  
JnmJN1@I  
!?Z}b.%W  
  class filler my[)/'  
  { E xc`>Y q  
public : cA`R~o"  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} R5r )01  
} ; >UE_FC*u  
jkFS=eonK  
r{#od 7;  
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: w1rB"rB?  
e~ W35Y>A  
W.-[ceM  
X"y rA;,o  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); ,@khV  
,@/b7BVv  
`U#*O+S-^  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 2l{g$44  
"T<Q#^m  
|5Mhrb4.  
uz&CUvos  
二. 战前分析 R6h(mPYA  
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。 8PDt 7 \  
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 O!hg@[\B+  
p` B48TW  
>9Fs)R]P  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 );  |UZ#2  
  /* --------------------------------------------- */ ]B:g<}5$4  
vector < int *> vp( 10 ); xQ* U9Wt;T  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); )T(xQ2&r4  
/* --------------------------------------------- */ R4_4FEo  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); x!{5.#  
/* --------------------------------------------- */ iPa!pg4m  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); ?2 u_E "  
  /* --------------------------------------------- */ Gz+Bk5#{  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); z(:0@5  
/* --------------------------------------------- */ \Bw9%P~ G  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); %njX'7^u  
G=jdb@V/?  
WT;=K0W6&  
Qa5<go{  
看了之后,我们可以思考一些问题: 9 @!Og(l  
1._1, _2是什么? LU?X|{z  
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。 c`#E#  
2._1 = 1是在做什么? ]V6<h Psi  
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。 Ib*l{cxN  
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。 s!9.o_k  
14]!LgH  
!\}Dxt  
三. 动工 ]~U4;  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: ]chcRc[!  
e/r41  
6$4G&'J  
bVQLj}%   
template < typename T > Lf3Ri/@ p  
class assignment >O&(G0!N+}  
  { #@;RJJZg  
T value; mK%!9F V  
public : V);{o>%.K  
assignment( const T & v) : value(v) {} [0lCb"  
template < typename T2 > 'D1 T"}  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } N~;=*)_VH  
} ; 2wlrei  
!Z YMks4  
f#ID:Ap3  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 =V5<>5"M?  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment T@U_;v|rf  
E=Ah_zKU  
?uc=(J+6  
38L8AJqD  
  class holder 6|V713\  
  { A@Z&ZBDg  
public : ?#-"YO7  
template < typename T > 3=o3VGZP  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const Y 1rU  
  { B0?E$8a  
  return assignment < T > (t); |+~CdA  
} Pg{Dy>&2`I  
} ; pZ/x,b#.  
7 }4T)k(a  
C;0H _  
由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上: YjdCCju  
b*',(J94  
  static holder _1; RgHPYf{  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 L}h?nWm8  
~%qHJ4C  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); _ "&b%!  
而不用手动写一个函数对象。 azr|Fz/  
%Nwap~=H;  
S)iv k x  
D?44:'x+-  
四. 问题分析 SpdQ<]  
虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。 EFW'D=&h8  
1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。 <ap%+(!I  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 gGxgU$`#c  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 ?SK1*; i  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 j5Vyo>  
"o*(i7T=n  
五. 问题1:一致性 \zR@FOl`q  
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?| q{ItTvL  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 S;kI\;  
&?"(al?  
struct holder Zgkk%3'^'  
  { M/x49qO#  
  // cgNK67"(  
  template < typename T > v(W$\XH  
T &   operator ()( const T & r) const JfxD-9U^>u  
  { c/DB"_}!a  
  return (T & )r; T6=,A }t-  
} 6{B$_Usg  
} ; 8L`J](y  
\hai  
这样的话assignment也必须相应改动: 8~YhT]R=  
^q-]."W]t~  
template < typename Left, typename Right > @Hw#O33/'  
class assignment =Bcwd7+  
  { {u{n b3/jl  
Left l; U$Z)v1&{  
Right r; 5 < wIJ5t  
public : u27K 0}  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} wHq*)7#h#  
template < typename T2 > /oKa?iT  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } [#`)Bb&w  
} ; 3jZPv;9OC  
X,y0 J  
同时,holder的operator=也需要改动: lQj3# !1}  
as=Z_a:0N  
template < typename T > 9gVu:o 1/  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const 15U]/?jv8  
  { V]dzKNFi  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); ^&F8NEb=2>  
} VRQ'sn@  
ad+@2-Y  
好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。 z2*>5 c%  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 [vh&o-6  
OPOL-2<wiy  
return l(rhs) = r; }c|)i,bL  
在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。 luXcr H+w  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: g\^7Q  
~3bH2,{L[  
template < typename Tp > D]X&Va  
class constant_t ,'w9@A  
  { x8 :  
  const Tp t; NrA?^F  
public : Hj\>&vMf  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} TK^9!3  
template < typename T > _]zm02|  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const x.W93e[]H  
  { J:WO %P=Q  
  return t; 12r]"?@|s  
} Ot,eAiaX  
} ; 0*$?=E  
BN\Y N  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 L-SWs8  
下面就可以修改holder的operator=了 |hGi8  
=, kH(rp2  
template < typename T > %*J'!PC9n  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const BO]}E:C9  
  { (b!`klQ  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); &IYSoA"Nz  
} JSO'. [N  
wX?< o  
同时也要修改assignment的operator() 2x3%*r$  
*F[;D7sZ~  
template < typename T2 > 6IRzm6d  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } N-C=O  
现在代码看起来就很一致了。 FQ6jM~  
-bJC+Yn  
六. 问题2:链式操作 ?VM4_dugf  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 M{)7C,'  
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。 )GgO=J:o  
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。 `]*BDSvE  
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。 aJ;6!WFW  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct #21t8  
[*i6?5}-  
template < typename T > R>|)-"b( `  
struct result_1 *(c><N  
  { j=>:{`*c  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; (}^Qo^Vr  
} ; $)(K7> P  
Y#[Wv1hi  
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: A08b=S  
s01W_P.@R  
template < typename T > T~Z7kc'  
struct   ref P%%[_6<%M  
  { 8AX+s\N  
typedef T & reference; >n!,KUu]  
} ; *U{E[<k{  
template < typename T > Wu:@+~J.h  
struct   ref < T &> gJkvH[hDY  
  { X.YMb .\<  
typedef T & reference; L~Hgf/%5  
} ; Zcq 4?-&  
>wPMJ> 2  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: W'0(0;+G/j  
8r|5l~`8  
template < typename T > Adyv>T9  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const "~-Y 'O  
  { O:^m#:[cE  
  return l(t) = r(t); YY? }/r  
} !X 8<;e}2  
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。 ;R#:? r;t  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 Q|3SYJf  
@-g'BvS  
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 Hf^Tok^6@]  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: z'9Mg]&>  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 cag9f?w@V  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 zc,kHO|  
最后的布局是: T d6Gu"  
                Add fD>0  
              /   \ _mi(:s(  
            Divide   5 fxR}a,a  
            /   \ $ 2/T]  
          _1     3 BAQ;.N4  
似乎一切都解决了?不。 c2$&pZ M  
你可以想象一下一个完整的Lambda库,它必然能够重载C++几乎所有的操作符。假设其重载了10个操作符,那么至少会有10个代表这些操作符的functor类。大体上来讲,每一种操作符所对应的functor都应当能够由链式操作产生别的任意一种操作符所对应的functor。(例如:*_1 = 2既是由operator*的functor产生operator=的functor)。可想而知这样一共能产生10*10=100种产生方式。这是对编码的一个大挑战。 A&dNCB  
如何简化这个问题呢?我们不妨假定,任意一种操作符的functor,都能够产生任意一种操作符的functor,这样,每一种操作符的functor都拥有一样的产生方案。如果某种转换确实是不合法的(例如:A/B=C无论如何也不可能合法),那么在试图产生新functor的时候会出现编译错误。幸好C++的模版是如果不使用就不编译的,因此这种编译错误不会干扰到正常的使用,这正是我们所要的。 {1jywb }  
OK,我们的方法呼之欲出了。既然所有的functor都具有一样的产生方案,那么不如大家都不要实现,等到最后统一的在所有的functor里面加上这么一系列的产生代码吧。例如,如果要添加从某functor XXX到operator=的functor的产生代码: #c2InwZV  
s3., N|  
template < typename Right > L.]mC !  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const 9F*],#ng  
Right & rt) const .JJ^w!|>#  
  { NbDfD3 1GK  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); eqFOPK5q  
} a%h'utF{[  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 #_zd`s3k  
XXX指的是原来的functor的类型,picker_maker<T>是一个类型变换的trait,如果T是一个常量,那么他会返回constant_t<T>,否则返回T本身。 Qey6E9eCA  
因此如果该函数声明在assignment的内部,那么就实现了连等,如果声明在的dereference(解引用)的内部,就允许(*A = B)的行为发生。 DJm/:td  
最后,如何把这些函数塞到各个functor的声明里边呢?当然可以用宏,但是。。。大家都知道这样不好。 t G{?  
除了宏之外还可以用的方式就是继承。我们可以写一个类叫做picker,该类实现了所有的如上的产生函数。然后让所有的functor继承自它。 x: Nd>Fb  
且慢,也许立刻就有人跳出来说:这样的话那个XXX怎么写呢?这样不是会导致循环依赖么?这样不是会有downcast么? :2n(WXFFI  
正解,让picker做基类确实不是一个好主意。反过来,让picker继承functor却是一个不错的方法。下面是picker的声明: YflotlT}  
7+h*&f3>  
template < class Action > wn$:L9"YN  
class picker : public Action 4-YXXi}  
  { N%2UL&w#B  
public : Ya_4[vR<  
picker( const Action & act) : Action(act) {} /_,} o7@t~  
  // all the operator overloaded _z3Hl?qk=  
} ; 5xEk 7g.  
iN}BMd.U  
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。 <_|H]^o  
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: bnWKfz5  
`Al[gG?/!  
template < typename Right > .)wj{(>TJ  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const /)ubyl]^p  
  { $B iG7,[#  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); jgr2qSU C  
} >VAZ^kgi  
\sy;ca)[6g  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > Z~Mq5#3F  
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。 Q~'a1R  
z~g7O4#  
template < typename T >   struct picker_maker ,8F?v~C  
  { ?Z<2zm%qV  
typedef picker < constant_t < T >   > result; R.g'&_zx  
} ; kRk=8^."By  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > zn4Yo  
  { t?-7Z6  
typedef picker < T > result; j=^b'dyL  
} ; J6!t"eB+  
;,z^!bD  
下面总的结构就有了: g>[|/z P  
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。 W biUz2)  
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。 UeRx ^  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 Xcq 9*!%o  
至此链式操作完美实现。 -9S.G  
O ).1>  
YLlw:jN  
七. 问题3 }G8RJxy  
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。 tk^1Ga3  
AJ;Y Nb  
template < typename T1, typename T2 > @"~Mglgw  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ^"w.v' sL  
  { %Km_Sy[7']  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); F:/R'0  
} t9&z|?Vz  
/~_Cb= 7  
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: YkcX#>,  
'_n{+eR74  
template < typename T1, typename T2 > dt"[5;_P`  
struct result_2 B[ f{Ys  
  { B;8YX>r  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; I(8,D[G.m  
} ; b8 J\Lm|J  
`>fN? He  
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? JlsRP  
这个差事就留给了holder自己。 ?lxI& h  
    eiZv|?^0  
`d=$9Pi  
template < int Order > EX>|+zYL  
class holder; bOCdf"!g  
template <> F}Bc +i#]  
class holder < 1 > iSxxy1R  
  { 'JEZ;9}  
public : TJ9,c2d+  
template < typename T > _%s_w)  
  struct result_1 B{ NKDkDH  
  { ,q#^ _/?  
  typedef T & result; ]xfAdBi  
} ; r*/Pyh  
template < typename T1, typename T2 > !oU$(,#9  
  struct result_2 !MB%  
  { &7 }!U  
  typedef T1 & result; -[#Mx}%  
} ; vd-`?/,||  
template < typename T > NQ<~$+{  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const I}Z[F,}*J  
  { -A9 !Y{Z  
  return (T & )r; Y*``C):K%  
} wLD/#Hfi7  
template < typename T1, typename T2 > ~(B\X?v  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const p5C sw5  
  { ^(8 i` `V  
  return (T1 & )r1; !^ 6x64r  
} 1!\!3xaV  
} ; gQ h0-Dnw  
]Bs ?  
template <> $*%Ml+H-  
class holder < 2 > uL b- NxQ-  
  { dUn8Xqj1  
public : o})4Jt1vj  
template < typename T > uw+v]y  
  struct result_1 8Es]WR5 ^  
  { b]s=Uv#)  
  typedef T & result; TE*$NxQ 2  
} ; 0+8ThZ?n  
template < typename T1, typename T2 > %_1~z[Dv  
  struct result_2 /-$`GT?l  
  { j:|60hDz^  
  typedef T2 & result; mf@YmKbp  
} ; -3Vx jycY  
template < typename T >  | qHWM  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const $BE^'5G&4Y  
  { 8N6a=[fv<  
  return (T & )r; ^lu)'z%6  
} AnPm5i.  
template < typename T1, typename T2 > /[[zAq{OA  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const N)RWC7th{  
  { 9Pd~  
  return (T2 & )r2; % @Ks<"9  
} fB"3R-H?O  
} ; S#+G?I3w  
K4n1#]8i  
5]; 8  
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> >。 ;k7` `  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: ]Vl5v5_  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: Ats"iV  
{<~XwJ.  
return l(i, j) = r(i, j); KN~E9oGs  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) $EviGZFAaR  
~<v.WP<:  
  return ( int & )i; wXZ.D}d  
  return ( int & )j; yixW>W}  
最后执行i = j; WGG|d)'@  
可见,参数被正确的选择了。 [p!C+ |rro  
gKb4n Nt  
^Sy\<  
l$,l3  
2t[c^J  
八. 中期总结 g,y`[dr  
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: Jkm\{;  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义  2WE   
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 I6y&6g  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor yc]ni.Hz  
0 nWV1)Q0=  
rxa"ji!)  
v_c'npC  
<mY`<(bc  
<?qmB }Y  
九. 简化 J-?\,N1R7  
很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。 N>ct`a)BD/  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 w,3`Xq@  
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: -#gb {vj  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 ZFW}Vnl  
  +-*/&|^等 {K3\S 0L  
2. 返回引用。 dN |w;|M  
  =,各种复合赋值等 //ZB B,[@  
3. 返回固定类型。 GeHDc[7  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) 308w0eP  
4. 原样返回。 ?]9uHrdsN}  
  operator, .[ 1A  
5. 返回解引用的类型。 Q=PaTh   
  operator*(单目) U"m!f*a  
6. 返回地址。  N%r}0  
  operator&(单目) 7=QV^G  
7. 下表访问返回类型。 D4'XBXmb  
  operator[] f!LZT!y  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 crgYr$@s?  
  operator<<和operator>> i;)g0}x`  
0BaL!^>  
OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。 j{U-=[$'  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: 'R]Z9h  
+o'. !sRH  
template < typename Left > _hh|/4(  
struct value_return xo@N~  
  { %m+MEh"b5  
template < typename T > )7j"OE  
  struct result_1 E 3I'3  
  { n;Iey[7_E`  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; ['s_qCA[  
} ; G~B V^  
>P0AGZ  
template < typename T1, typename T2 > /0o 2  
  struct result_2 ]LSa(7>EU  
  { -|)[s[T~m  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; oQ yG  
} ; bLV@Ts  
} ; 4uftx1o   
t&P5Zw*B  
~:t2@z4p  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait p\-.DRwT`  
oC7#6W:@w  
下面我们来剥离functor中的operator() _ZS<zQ'  
首先operator里面的代码全是下面的形式: t9`NCng 5  
dhVwS$O )  
return l(t) op r(t) <}mT[;:"  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) @tj0Ir v  
return op l(t) 8OFrW.>[  
return op l(t1, t2) ZcWl{e4  
return l(t) op Y}?@Pm drz  
return l(t1, t2) op E,6E-9  
return l(t)[r(t)] rk. UW  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] R3@iN &  
= oh6;Ojt  
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: XdS<51 C  
单目: return f(l(t), r(t)); $1dI  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); |Q I3H]T7  
双目: return f(l(t)); X4k/7EA  
return f(l(t1, t2)); F_r eBPx  
下面就是f的实现,以operator/为例 /uyQ>Y*-\Y  
4Dd9cG,lN  
struct meta_divide RsOK5XnQn  
  { l:|Fs=\  
template < typename T1, typename T2 > H~~(v52wD  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) yv:NH|,/y  
  { @<6-uk3S  
  return t1 / t2; X_YD[  
} ` q@~78`  
} ; EV(/@kN2  
A!Yqj~  
这个工作可以让宏来做: eoL)gIM%  
ttKfZ0  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ hN:Z-el  
template < typename T1, typename T2 > \ lLDHx3+  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; iIF'!K=q  
以后可以直接用 .XE]vo  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) ?#[K&$}  
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 l2v}PALs  
(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。。。) K5ph x  
'9[_ w$~(  
Y$Ke{6 4  
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 /vV 0$vg  
.Lp-'!i  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > e=R} 4`  
class unary_op : public Rettype .cabw+& 7  
  { <5#e.w  
    Left l; :_H88/?RR  
public : *&PgDAQ  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} UetmO`qju  
zSH#j RDV  
template < typename T > kj#yG"3+  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ~k%\ LZ3s  
      { a;zcAeX  
      return FuncType::execute(l(t)); avz 4 &  
    } oaK~:'  
evR=Z\ _  
    template < typename T1, typename T2 > -s1VlS/  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const :ox CF0Y  
      { lt4UNJ3w  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); BxqCV%9o  
    } xV6j6k  
} ; MDq@:t  
+vnaEy  
KqUFf@W  
同样还可以申明一个binary_op 1_QO>T'  
:h3JDQe:.  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > ?c+;  
class binary_op : public Rettype CMr`n8M  
  { B::?  
    Left l; "osYw\unI  
Right r; dWUu3  
public : 'YeJGzsJp  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} OG+$F  
b2Hpuej  
template < typename T > d]^i1  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const DIRCP=5  
      { S=2,jPX2r  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); EGt)tI&  
    } )?WoL Ejq  
U_~~PCi  
    template < typename T1, typename T2 > vKC>t95  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ?xet:#R'  
      { P:v y  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); O+N-x8W{  
    } <gy'@w?  
} ; 0d2%CsMS"D  
tFQFpbI  
$3ILVT  
很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮 1:t>}[Y  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 Qi61(lK  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) 3C2 >   
那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。 &M!:,B  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! "mf;k^sqS  
如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。 8\9EDgT  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 7,zARWB!?  
这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan) On^#x]  
下面是修改过的unary_op 8{YxUD  
 V("1\  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > _biJch  
class unary_op D/WS  
  { {JgN^R<5<f  
Left l; p"@|2a  
  X`b5h}c  
public : [oj"Tn(  
SXEiyy[7v  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} ht |r+v-  
>`:+d'Jv0  
template < typename T > 66*o2D\Q*G  
  struct result_1 qo;\dp1  
  { 8(}sZ)6  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; *`#,^p`j b  
} ; TRZ^$<AG  
vF&b|V+,  
template < typename T1, typename T2 > Y"qY@`  
  struct result_2 |@BN+o;`Om  
  { UVK"%kW#(  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; pA'A<|)K0  
} ; 4_<Uk  
f#5JAR  
template < typename T1, typename T2 > 8=~>B@'  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ShpnFuH  
  { lI 1lP 1  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); lNb\^b  
} 3o>t ~Sfi  
2XHk}M|  
template < typename T > ja/[PHq"  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ?=kswf  
  { :3f2^(b~^  
  return OpClass::execute(lt(t)); ^&iV%vQ[  
} u*{ _WL[(  
.a*$WGb  
} ; ">3@<f>  
I8?[@kg5b'  
@nu/0+8h{  
该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug TXcKuo=  
好啦,现在才真正完美了。 `qTY  
现在在picker里面就可以这么添加了: F6p1 VFs  
{%{GZ  
template < typename Right > cAS_?"V a  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const w|C~{  
  { aB^G  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); t5h_Q92N  
} Z<W6Avr  
有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。 lWvd"Vlt  
gQWX<  
2r,'4%G  
Gq/6{eRo\  
k 5D'RD  
十. bind ;L2bC3  
既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。 @'@6vC  
先来分析一下一段例子 pm\X*t}L  
}eM<A$J  
moR2iyO_  
int foo( int x, int y) { return x - y;} Ib!rf:  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 RWFf-VA?  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 G:`Jrh  
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。 Nl`ry2"<  
我们来写个简单的。 C4]%pi  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: 2< Bv=B  
对于函数对象类的版本: @88i/ Z_  
Ky#B'Bh}`g  
template < typename Func > OL5HofgNm  
struct functor_trait )H)Udhz  
  { CDnz &?  
typedef typename Func::result_type result_type; /T[ICd2J  
} ; CDj Dhs  
对于无参数函数的版本: S7{.liHf  
% VpBB  
template < typename Ret > nM-SDVFM  
struct functor_trait < Ret ( * )() > "R@N|Qx'  
  { #Hi]&)p_  
typedef Ret result_type; DA`sm  
} ; #G` ,  
对于单参数函数的版本: aLt{X)?  
}Xj_Y]T  
template < typename Ret, typename V1 > d~-p;i  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > *)1Vs'!-  
  { Wxau]uix  
typedef Ret result_type; ?7)(qnbe"  
} ; vUe *  
对于双参数函数的版本: Fx5d@WNa>  
qO{ ZZ*  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > 3n(gfQo-o  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) >  F'FZ?*a  
  { ,,%:vK+V  
typedef Ret result_type; \&&(ytL  
} ; QhQ"OVFr#  
等等。。。 9+ l3 $  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy : 5<9/  
wZ8 MhE  
template < typename Func > V< ApHb  
struct func_return &4&33D  
  { 8<g#$(a_E  
template < typename T > rn:zKTyhw  
  struct result_1 o 7W Kh=  
  { ?4[Oh/]R  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; RB7AI !'a?  
} ; dIpW!Pj^  
Yz-JI=  
template < typename T1, typename T2 > 6$s0-{^  
  struct result_2 IAF;mv}'  
  { 7k=F6k0)  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; ^M"z1B]  
} ; q7f;ZK=f  
} ; 6QLQ1k`  
1i/::4=  
)w2K&Zr0  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 0w(T^G hZ  
\D U^idp#  
template < typename Func, typename aPicker > Afy .3T @)  
class binder_1 zf3:<CRX5  
  { MATgJ`lsy  
Func fn; X')Zm+  
aPicker pk; .3&a{IxM]  
public : o4 %Vt} K  
mw(c[.*%  
template < typename T > 9#&W!f*qO|  
  struct result_1 l^ 0_> R  
  { hzQ+9-qA  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; /}$T38  
} ; tpa^k  
hB7pR"P  
template < typename T1, typename T2 > ^0~c 7`k`V  
  struct result_2 !/6\m!e|1R  
  { TD{=L*{+  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; 2:iYYRrg  
} ; w=D%D8 r2  
UV']NH h  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} lH)em.#  
#~4{`]W6  
template < typename T > Ln=>@  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const %l:|2s:  
  { M U?{?5  
  return fn(pk(t)); xaWGa1V'z  
} h41$|lonU%  
template < typename T1, typename T2 > qcTmsMpj  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const c.(Ud`jc  
  { ZD)0P=%  
  return fn(pk(t1, t2)); ,](v?v.[4  
} XLZ j  
} ; B:?#l=FL  
df4sOqU  
U=F-] lD  
一目了然不是么? 4|6&59?pnc  
最后实现bind tE]5@b,R  
uNe}"hs  
NtY*sUKRD  
template < typename Func, typename aPicker > 9fP) Fwih  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) qRPc %"  
  { /&]-I$G@  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); Gefnk!;;  
} {_zV5 V  
[`.3f'")j  
2个以上参数的bind可以同理实现。 S<eZd./p6  
另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。 @PQrmn6w  
5S%C~iB  
十一. phoenix D3S+LV  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: -9OMn}w/*  
(Qk&g"I  
for_each(v.begin(), v.end(), -DP8NTl"  
( G la@l<  
do_ pbDw Lo]  
[ xH<'GB)  
  cout << _1 <<   " , " +{xMIl_  
] / R_ u\?k(  
.while_( -- _1), ;TL(w7vK  
cout << var( " \n " ) 0)d?Y  
) ^\M dl  
); ,`<^F:xl  
\|2t TvW,0  
是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧: \6 \hnP  
首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor K2cq97k,d  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 8jy-z"jc  
那么我们就照着这个思路来实现吧: e0f":Vct  
>ik1]!j]Lv  
]3L@$`ys  
template < typename Cond, typename Actor > (8CCesy&  
class do_while V@vhj R4r\  
  { eo1&.FQu  
Cond cd; XzT78  
Actor act; b fp,zs  
public : \ Y*h  
template < typename T > },DyU  
  struct result_1 bh6d./  
  { >0PUWr$8  
  typedef int result_type; &/s~? Iq  
} ; \ V6   
)xB$LJM8  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} dh&W;zs  
2m_'z  
template < typename T > 1"}B]5!  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const br0u@G  
  { Bul.RCP'  
  do aXe{U}eow  
    { ~|&="K4,:  
  act(t); PzjaCp'  
  } FZiZg;  
  while (cd(t)); (%[Tk[  
  return   0 ; bxAsV/j  
} ZB828T3  
} ; ZA0i)(j*Mn  
5U%MoH  
"H>.':c"+3  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). hG= k1T%=  
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。 eSl]8BX_  
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。 9C_*3?6  
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。 eGLO!DdxZ  
下面就是产生这个functor的类: U,PZMz`2j  
k, f)2<  
<EtUnj:qK8  
template < typename Actor >  ]nUR;8  
class do_while_actor cTM$ZNin  
  { vYDSu.C@a  
Actor act; &vCeLh:s  
public : ]/Vh{d|I&  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} )s7bJjT0=X  
V1<ow'^i  
template < typename Cond > %`#G92Z_  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; C\ vC?(n  
} ; QU.0Elw  
OB~C}'^$  
P/ci/y_1  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 D?^540,b  
最后,是那个do_ wa!zv^;N*  
P+h6!=nD7  
XYjcJ  
class do_while_invoker tQrS3Hz'nA  
  { Jen%}\  
public : PWvSbn6  
template < typename Actor > Vvyj  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const QC{u|  
  { |8H_-n  
  return do_while_actor < Actor > (act); U;g S[8,p  
} Sk\n;mL:  
} do_; ahA{B1M)n  
-0$:|p?@^  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? 'w(y J  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 ^ Hg/P8q  
最后来说说怎么处理break和continue eIg+PuQD]  
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。 f])M04<  
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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