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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda })Ix .!p  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 Z%(Df3~gmm  
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, k|)^!BdO  
[j]}$f Fe  
ZC>`ca  
+ ;{rU&  
  class filler ,=x.aX Spz  
  { ixoMccU0  
public : zSX'  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} <[*h_gE5  
} ; ;5zjd,  
pO@k@JZ  
+^o3}`  
这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决: ]a &x'  
@8T Vr2uy  
qhv4R|)  
il 8A&`%  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); !M#?kKj  
m&;zLBA;  
Ix%"4/z>  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 Phk`=:xh  
bs4fyb  
23.y3t_?  
MV:<w3!  
二. 战前分析 Z)b)v  
首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。 ?et0W|^k  
开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码 "oKj~:$  
Vf#oKPP1  
!]UU;8h~  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); NG4eEnic!a  
  /* --------------------------------------------- */ QqT6P`0u  
vector < int *> vp( 10 ); 4rGO8R  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); Hj-<{#,  
/* --------------------------------------------- */ ;RTrRh0v  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); 0|qx/xo|-  
/* --------------------------------------------- */ ]-+.lR%vd9  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); &9GR2GY  
  /* --------------------------------------------- */ ]y$V/Ij=qK  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); C>\h?<s  
/* --------------------------------------------- */ GhchfI.  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); D|8sjp4  
uH~ TugQ~  
-X6\[I:+A  
'/n%}=a=  
看了之后,我们可以思考一些问题: x1BDvTqW  
1._1, _2是什么? UlLM<33_)  
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。 JXD?a.vy^q  
2._1 = 1是在做什么? \I`=JKYT  
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。 071E%u,  
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。 NC[GtAPD3  
SFXfo1dqH  
[f0oB$  
三. 动工 )e <! =S  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: r5fz6"  
: p*ojl|  
dcc%G7w  
>(1_Dn\  
template < typename T > ^~*[~  
class assignment 0wa!pE"  
  { ,EGD8$RA]  
T value; d >wmg*J  
public : xSMp[j  
assignment( const T & v) : value(v) {} SBYMDKZ  
template < typename T2 > WEY97_@  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } p7ns(g@9  
} ; W@uH!n>k  
3Wtv+L7Br  
&>wce 5uV  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 Jr*S2 z<*  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment U{:(j5m  
Z2pN<S{5  
\w@_(4")Qb  
Rs( CrB/M  
  class holder H--*[3".  
  { ZE3ysLk m  
public : O+UV\  
template < typename T > Eg- Mm4o  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const 6pdl,5[x-  
  { Lb3K};SIV  
  return assignment < T > (t); +8@`lDnr  
} +e3WwUx  
} ; o- e,  
[C~)&2wh>  
35]G_\  
由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上: >cr_^(UW&  
>Qbc(}w  
  static holder _1; ?U9d3] W  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 p9] 7g%  
 F>oxnhp6  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); t5B|c<Hb\  
而不用手动写一个函数对象。 l!2Z`D_MD  
U(&nh ?  
'|A5a+[  
xvz5\s|b  
四. 问题分析 ; K 6Fe)  
虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。 Z!=Pc$?  
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。 A%czhF  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 bCx1g/   
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 j7HlvoZV  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 ~RLx;  
))+9 8iU1s  
五. 问题1:一致性 TWR#MVMI  
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?| w)y9!li  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。  _I}L$  
gBiQIhz  
struct holder r(2'0JQ  
  { : R*^Izs=  
  // UE$[;Zg  
  template < typename T > !7a^8   
T &   operator ()( const T & r) const &)f++(i  
  { /KvPiQ%  
  return (T & )r; ZT6X4 Z  
} s2v#evI`+  
} ; sq (063l  
en#g<on  
这样的话assignment也必须相应改动: <B{VL8IA>  
Wv*BwiQ  
template < typename Left, typename Right > $^D(%  
class assignment (>5VS  
  {  yLIj4bf  
Left l; D>#v 6XI  
Right r; F@(}=w^(A  
public : w wRT$-!  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} ![D,8]GD  
template < typename T2 > LsD9hb7  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } #vZ]2Ud= 2  
} ; j[Zni D  
=O:ek#Bp  
同时,holder的operator=也需要改动: 6l]?%0[*  
Jz3<yQ-  
template < typename T > x^#{2}4u  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const PdN\0B `  
  { a.U:B [v`  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); Gv nclnG  
} V7'x? pt  
r ~!%w(N|M  
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。 pmD-]0  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 |b@A:8ss  
B+$Q"  
return l(rhs) = r; >sS:x,-  
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。 l \n:"*To  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: MdboWE5i  
M|kDys  
template < typename Tp > b|@op>UZ  
class constant_t f I-"8f0_  
  { #_L&  
  const Tp t; pC. 4AkEO  
public : N4(VRA  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} :yFCp@&  
template < typename T > >s?;2T2"yx  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const 1Kf t?g  
  { lGBdQc]IL  
  return t; i-vJ&}}  
} tsC|R~wW  
} ; eKti+n.  
2DqHqq9m  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 SK}g(X7IWH  
下面就可以修改holder的operator=了 kQ'xs%Fw  
? /X6x1PN  
template < typename T > MC)W?  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const @O0 vh$3t0  
  { Nv]/L +i  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); 19{?w6G<k  
} Kf<_A{s  
CIvT5^}  
同时也要修改assignment的operator() 4xn^`xf9  
'n.9qxY;  
template < typename T2 > =0fx6V  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } F(fr,m3  
现在代码看起来就很一致了。 H0NyxG<  
dY` J,s  
六. 问题2:链式操作 Ijro;rsEKM  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 (lsod#wEMg  
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。 7TY"{? ~O5  
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。 #l% \}OC  
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。 ouZ9oy(}a  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct VOOThdR  
:@A;!'zpL  
template < typename T > OWfj<#}t+  
struct result_1 ?+tZP3'  
  { 7+r5?h|  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; YVp0}m  
} ; ^S2} 0N f  
RtQfE+  
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: e1}0f8%  
FdHWF|D  
template < typename T > ]J]p:Y>NL  
struct   ref 9Bw5 t@  
  { pra&A2Y\  
typedef T & reference; +mv%z3"j;  
} ; b#j5fEY  
template < typename T > #T`+~tW'|  
struct   ref < T &> [M>_(u6  
  { [+7X&B  
typedef T & reference; [kkcV5I-  
} ; n}kz&,  
D|#(zjl@  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: &g>+tkC  
'2{o_<m  
template < typename T > F4gc_>{|  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const !qve1H4d2  
  { }}R!Y)  
  return l(t) = r(t); <u/({SZ&  
} Md{f,,E'^@  
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。 M_I\:Q  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 M)Q+_c2*  
 Vp4]  
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 swbD q  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: YHAg4 eb8  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 $>m<+nai'  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 ?,>y`Qf*|  
最后的布局是: e 3oIoj4o  
                Add VH65=9z  
              /   \ KphEw[4/  
            Divide   5 {u3u%^E;R  
            /   \ r{&"]'/X  
          _1     3 "// 8^e%Xo  
似乎一切都解决了?不。 +-V?3fQ  
你可以想象一下一个完整的Lambda库,它必然能够重载C++几乎所有的操作符。假设其重载了10个操作符,那么至少会有10个代表这些操作符的functor类。大体上来讲,每一种操作符所对应的functor都应当能够由链式操作产生别的任意一种操作符所对应的functor。(例如:*_1 = 2既是由operator*的functor产生operator=的functor)。可想而知这样一共能产生10*10=100种产生方式。这是对编码的一个大挑战。 ;r}<o?'RM  
如何简化这个问题呢?我们不妨假定,任意一种操作符的functor,都能够产生任意一种操作符的functor,这样,每一种操作符的functor都拥有一样的产生方案。如果某种转换确实是不合法的(例如:A/B=C无论如何也不可能合法),那么在试图产生新functor的时候会出现编译错误。幸好C++的模版是如果不使用就不编译的,因此这种编译错误不会干扰到正常的使用,这正是我们所要的。 xc3Q7u!|  
OK,我们的方法呼之欲出了。既然所有的functor都具有一样的产生方案,那么不如大家都不要实现,等到最后统一的在所有的functor里面加上这么一系列的产生代码吧。例如,如果要添加从某functor XXX到operator=的functor的产生代码: mn` Ae=  
HEN9D/O=  
template < typename Right > U %l{>*q  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const . C?gnOq  
Right & rt) const I ]1fH  
  { \ziF(xTvqG  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);  JwcP[w2  
} !1R  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 <{uIB;P  
XXX指的是原来的functor的类型,picker_maker<T>是一个类型变换的trait,如果T是一个常量,那么他会返回constant_t<T>,否则返回T本身。 YdaJ&  
因此如果该函数声明在assignment的内部,那么就实现了连等,如果声明在的dereference(解引用)的内部,就允许(*A = B)的行为发生。 Vtri"G8 aB  
最后,如何把这些函数塞到各个functor的声明里边呢?当然可以用宏,但是。。。大家都知道这样不好。 (#k#0T kE  
除了宏之外还可以用的方式就是继承。我们可以写一个类叫做picker,该类实现了所有的如上的产生函数。然后让所有的functor继承自它。 Pw{+7b$  
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? nfB9M1Svn  
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: hi uPvi}  
R5zV= N  
template < class Action > 1tc9STYR}  
class picker : public Action frt?*|:  
  { =Ao;[j)*!  
public : I~I%z'"RQd  
picker( const Action & act) : Action(act) {} F 7=-k/k  
  // all the operator overloaded -uZ^UG!K  
} ; ~+F: QrXcI  
{mDaK&]Oh  
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。 5V0=-K  
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: V4>P8cE  
c/u;v69r  
template < typename Right > T>?~eYHXs  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const KME #5=~  
  { ;S7xJ 'H  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); ntT| G0E  
} +J} 41  
 E9i WGSE  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > x9=lN^/4  
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。 -:QyWw/d  
`#V"@Go  
template < typename T >   struct picker_maker *VU Xw@  
  {  <KpQu%2(  
typedef picker < constant_t < T >   > result; y.Py>GJJ1S  
} ; C{D2mSS  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > 4}CRM# W2  
  { .&Z Vy{uP  
typedef picker < T > result; {:Q2Itsy  
} ; |Yx8Ez  
ra3WLK  
下面总的结构就有了: eIO}/npT]Q  
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。 \?o%<c5{  
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。 gDv]n^&  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 ;WhB2/5v  
至此链式操作完美实现。 v#6.VUAw  
\yqiv"'  
;Cwn1N9S  
七. 问题3 gOkO8P6P8  
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。 1;h>^NOq  
l @Ki`if  
template < typename T1, typename T2 > YW5E |z  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const /\9Kr;@vk  
  { kK(633s  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); M;E&@[5  
} I9MI}0}7  
%nIjRmqM~  
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: oeIS&O.K  
M]W4S4&Y=  
template < typename T1, typename T2 > YcI]_[  
struct result_2 5Ql6?U HD  
  { ]Cj&C/(  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result;  4@5<B  
} ; X>CYKRtb  
DFiexOb  
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? 5u&jNU5m_  
这个差事就留给了holder自己。 4ldN0 _T5  
    R[Rs2eS_  
,To ED  
template < int Order > Mk?9`?g.  
class holder; zh6so.  
template <> ~q/`Z)(yc  
class holder < 1 > *cd9[ ~  
  { 5mV'k"Om#"  
public : ;8A_- $  
template < typename T > H$;\TG@,  
  struct result_1 ,"/_G  
  { ] =D+a&  
  typedef T & result; /; _"A)0  
} ; !>+ 0/   
template < typename T1, typename T2 > e0q a ~5  
  struct result_2 :sn}D~  
  { `S VR_  
  typedef T1 & result; /v8qT'$^  
} ; FUH1Z+9  
template < typename T > ^b%AwzHH}  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const 1/gh\9h  
  { us]ah~U6A  
  return (T & )r; xj}N;FWo  
} aCMcu\rd  
template < typename T1, typename T2 > $lv  g.u  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const V}(%2W5X+  
  { *f[`Yv  
  return (T1 & )r1; <sTa Xaq?  
} ;9^B# aTM  
} ; r8 xH A  
!b 7H  
template <> ^a(q7ZfY  
class holder < 2 > u]}Xq{ZN  
  { W=DQ6.   
public : &O'yhAP] j  
template < typename T > iCH Z{<k  
  struct result_1 #*~ (  
  { 0+L5k!1D  
  typedef T & result; K)k!`du!6  
} ; YziQU_  
template < typename T1, typename T2 > cx$Oh`-Car  
  struct result_2 vb%\q sf  
  { Ywni2-)<  
  typedef T2 & result; 3w-0v"j U  
} ; mF_/Rhu  
template < typename T > MF1u8Yl:0  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const WcdU fv(>  
  { PCES&|*rf  
  return (T & )r; w90y-^p%  
} "?Y0Ng[  
template < typename T1, typename T2 > S`-z$ph}  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const A(C3kISM  
  { |.,y M|  
  return (T2 & )r2; o(a*Fk$  
} I5e!vCG)  
} ; !~RD>N&n  
bi_R.sfK&  
J/mLB7^R  
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> >。 IXH;QwR:  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: /E*P0y~KTW  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: )~Q$ tM`  
s^AYPmR6  
return l(i, j) = r(i, j); ,7'l$-rl  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) 4b (iGLrt0  
H<qR^a  
  return ( int & )i; RpreW7B_Q*  
  return ( int & )j; ]\GGC]:\@  
最后执行i = j; ]s u\[?l  
可见,参数被正确的选择了。 ^awl-CG  
T"2ye9a  
'r-a:8:t^  
kAAz|dhL-  
h\yYg'CC  
八. 中期总结 ^EB}e15"  
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: 5tf/VT   
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 m7eO T  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 aB$Y5  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor 2. |Y  
*z(.D\{%  
3Y=S^*ztd  
Obw uyhjQ  
=]D##R  
`T mIrc  
九. 简化 wp@c;gK7  
很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。 c~>M7e(  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 }wiq?dr  
首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种: F'Wef11Yz  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 {}.c.W+  
  +-*/&|^等 Z{e5 OJ  
2. 返回引用。 'SuYNA)  
  =,各种复合赋值等 8]0R[kjD  
3. 返回固定类型。 ,C CIg9Pt  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) M#:Mwa$  
4. 原样返回。 3fGy  
  operator, ?.4u'Dkn=  
5. 返回解引用的类型。 O /GD[9$i  
  operator*(单目) #$A6s~`B  
6. 返回地址。 8sL7p4  
  operator&(单目) F35e/YfG  
7. 下表访问返回类型。 \tQRyj\|  
  operator[] &"d4J?io`  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 LDbo  
  operator<<和operator>> ]ao]?=q C  
\ii^F?+b  
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。 x*_c'\F|  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: )EO$JwQ  
D L$P  
template < typename Left > ."MBKyg6  
struct value_return ] qrO"X=  
  { )[/+j"F   
template < typename T > [jafPi(#g  
  struct result_1 c|I{U[(U  
  { xOS4J+'s@  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; LEk W^Mv  
} ; ^*Ca+22xO  
af> i  
template < typename T1, typename T2 > b|4h2iuM  
  struct result_2 H1q>UU:  
  { T6{IuQjXs  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; 9g>ay-W[(  
} ; Q~`]0R159e  
} ; (}}BZ S&.  
X3'z'5  
R(Z2DEt</  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait 398%16}  
R|Ykez!D  
下面我们来剥离functor中的operator() z<)?8tAgq  
首先operator里面的代码全是下面的形式: TG'A'wXxy  
;N i+TS  
return l(t) op r(t) b`1P%OjC  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) h v9s  
return op l(t) E4WoKuE1$  
return op l(t1, t2) 1z{Azp MZ  
return l(t) op )82x)c<e  
return l(t1, t2) op {Rbc  
return l(t)[r(t)] * \f(E#wa  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] ;@Ls "+g  
uI+h9j$vS  
很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式: ][D<J0  
单目: return f(l(t), r(t)); "bRck88V  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); /SZsXaC '  
双目: return f(l(t)); F%L^k.y$  
return f(l(t1, t2)); b PiJCX0d  
下面就是f的实现,以operator/为例 tz2`X V{  
='YR;  
struct meta_divide Z~$fTW6g  
  { zX|CW;  
template < typename T1, typename T2 > F!N;4J5u  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) e PlEd'Z  
  { )(y&U  
  return t1 / t2; bp;)*  
} ~,dj)x 3M  
} ; IaN|S|n~  
LkNC8V  
这个工作可以让宏来做: $Nnz |y  
:Bda]]Y=  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ ]#_,?d  
template < typename T1, typename T2 > \ O /aC%%  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; spgY &OI;  
以后可以直接用 :MpIx&  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) ]"aC wr  
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 L1M]ya!l  
(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。。。) lshO'I+)*  
BpRQG]L  
389T6sP]  
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 8!E$0^)c|  
8%2*RKj  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > /1t(e._  
class unary_op : public Rettype v?5Xx{ym  
  { qH$G_R#)8B  
    Left l; ' ^n2]<  
public : ^uC1\!Q1  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} ZA+$ZU^  
7G!SlC X}W  
template < typename T > $d4eGL2S  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ^[lg1uMW  
      { 61b,+'-  
      return FuncType::execute(l(t)); ,.G6c=pZ  
    } `dMl5b  
cKdy)T%;  
    template < typename T1, typename T2 > hAKyT~[n0  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const >\%44ba6  
      { lzw3 x  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); PUF"^9v  
    } G23Mr9m5O  
} ; (\>_{"*=  
j=M_>  
0g~WM  
同样还可以申明一个binary_op ^=}~  
T&6{|IfM_  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > :>;-uve8'  
class binary_op : public Rettype /w`{]Ntgu  
  { C KBLM2 D  
    Left l; pu,/GBG_  
Right r; uXyNj2(d.  
public : G{$9e}#  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} R84 g<  
2-. g>'W  
template < typename T > }mk9-7  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const fw'$HV76  
      { B$_F)2%m;  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); l&^9<th  
    } DTI+VY .W^  
,bKA]#(2  
    template < typename T1, typename T2 > :$j!e#?=  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const &> p2N  
      { +);o{wfW  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); "-90:"W  
    } }ZlJ  
} ; YLJH?=2@  
O"nY4  
(;+ JM*c2N  
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 [p_R?2uT  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 $BwWhR  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) lTDF5.aE  
那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。 \$<kJ|| lS  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! 3JWHyo  
如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。 L5]*ZCDv  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 (<=qW_iW  
这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan) ZZ)bTLu  
下面是修改过的unary_op #$e~ o}(r  
*Iyv${  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > 8pg?g'A~}  
class unary_op e}-uU7O  
  { Wi'BX#xCB  
Left l; W9ZT=#>)[  
  qL,QsRwN  
public : (3&@c!E  
tlA4oVII  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} N"2P&Ho]  
hm&{l|u{RU  
template < typename T > kS8srT /H  
  struct result_1 vWXj6}  
  { sO~N2  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; ^-f5;B`\i  
} ; x\3tSP7Vp  
|Gzd|$%Oq  
template < typename T1, typename T2 > |bVNlL"xN  
  struct result_2 nZ$,Bjb  
  { iEsI  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; 8n,i5>!d  
} ; (IAl$IP63s  
k'xnl"q  
template < typename T1, typename T2 > <xOpm8  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 8L|rj4z<#  
  { x EOR\(Z^  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); 6Bo~7gnc  
} DOw< XlvC  
_2<|0lvh  
template < typename T > {(7Dz*0  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const psta&u\ q  
  { \@:pWe  
  return OpClass::execute(lt(t)); Q{Jz;6"  
} v'Tk Kwl  
fu?>O /Gn/  
} ;  /e!/  
UFyGp>/06  
_r+9S.z  
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 Qo0okir  
好啦,现在才真正完美了。 o%+K S5v!  
现在在picker里面就可以这么添加了: pr>K#@^  
n,9 *!1y  
template < typename Right > Z>7Oez>  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const OV;Ho  
  { CDO _A\  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); pW:U|m1dS  
} FwBktuS  
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。 }V ;PaX  
+`yDWN?7  
'i%Azzv  
13}=;4O  
~g;(` g  
十. bind t/u$Ts  
既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。 Bb}JyT  
先来分析一下一段例子 Rl=NVo  
Rqa#;wb!(  
6K[s),rdv  
int foo( int x, int y) { return x - y;} Yc"G="XP;  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 u)t1t69T\g  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 #ie{!Mh  
可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。 Y\%R6/Gj|u  
我们来写个简单的。 &+J5GHt@  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: F<Z"W}I+6  
对于函数对象类的版本: o//N"S.)  
) ok_"wB  
template < typename Func > tJ&S&[}  
struct functor_trait H_o<!YxK  
  { Oa$ ew'  
typedef typename Func::result_type result_type; IgLP=mqcWK  
} ; gA`/t e  
对于无参数函数的版本: ?F(t`0=  
Ud*.[GRD~  
template < typename Ret > c42p>}P[  
struct functor_trait < Ret ( * )() > JLT':e~PX  
  { "3Ag+>tuRW  
typedef Ret result_type; &rq7;X  
} ; r&o%n5B  
对于单参数函数的版本: OJbY\U  
UDt.w82  
template < typename Ret, typename V1 > rw ^^12)  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > :uu\q7@'  
  { 1k-^LdDj  
typedef Ret result_type; %Kw5 b ;  
} ; ?N,a {#w  
对于双参数函数的版本: 2a (w7/W:  
.^,fw=T|1  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > 6$%]p1"!K  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > SXwgn >  
  { zblh_6  
typedef Ret result_type; \7$m[h {l  
} ; ucJR #14  
等等。。。 29,`2fFr  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy [LjYLm%<  
v9x $`  
template < typename Func > QI0ARdS  
struct func_return 9/~m837x  
  { ^Ac0#oX]M  
template < typename T > pZlBpGQf  
  struct result_1 QbV)+7II=  
  { l.;y`cs  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; lU:z>gC  
} ; uQ5NN*C=  
wrK$ZO]  
template < typename T1, typename T2 > H1s{JJAM>i  
  struct result_2 )WwysGkqol  
  { p%xo@v(  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; {|%5}\%  
} ; [|ky~sRr  
} ; I@pnZ-5  
c ?V,a`6  
44kY[jhf  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 feQ_dA q  
o! sxfJKl  
template < typename Func, typename aPicker > rYJt;/RtR}  
class binder_1 jcXb@FE6  
  { L7X._XBO[  
Func fn; q>]v~  
aPicker pk; ` *$^rQS  
public : y?_tSnDK  
9oKRu6]D-  
template < typename T > *>$'aQ  
  struct result_1 sFC1PdSk4T  
  { A>R ^iu  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; 43,- t_jV  
} ; K*7*`6iU  
5\:#-IYJ  
template < typename T1, typename T2 > ,(OA5%A9zK  
  struct result_2 +\"@2mOH{+  
  { WuSRA<{P  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; dWI/X  
} ; 4w2V["?X1  
f>#\'+l'  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} A5ktbj&gy<  
>+#TsX{  
template < typename T > N^%[ B9D  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const Fe"0Hp+  
  { n." j0kc7=  
  return fn(pk(t)); S9U9;>g  
} }gag?yQ.^  
template < typename T1, typename T2 > Y($"i<rN  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const %+o]1R  
  { pC_2_,6$  
  return fn(pk(t1, t2)); n)$ q*IN"  
} 8eWb{n uJ>  
} ; w2/%e$D!9  
J\m7U  
m[ifcDZ(e  
一目了然不是么? ;,Lq*x2s  
最后实现bind s8 .oS);`  
YHvmo@  
!6f#OAP\  
template < typename Func, typename aPicker > sAnStS=>  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) J[VQ6fD%  
  { |\~cjPX(  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); P/M*XUG.  
} i+21tG$  
*AZC{jP  
2个以上参数的bind可以同理实现。 :S~XE  
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。 @HIC i]  
j><.tA~i  
十一. phoenix li/IKS)e$  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: _wZ(%(^I  
/x0zZ+}V  
for_each(v.begin(), v.end(), ]7h&ZF  
( A n/)|B4  
do_ ZLE4 XB]  
[ s49 AF  
  cout << _1 <<   " , " w y:USS?  
] pBK[j ([  
.while_( -- _1), L_ 8C=MS  
cout << var( " \n " ) 5#QB&A>  
) 4V43(G  
); 0BxO75m}o  
xjR/K&[m  
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: L|!9%X0.  
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 ZiVTc/b  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 = 1`  
那么我们就照着这个思路来实现吧: JGGss5  
(8=Zr0He  
cN&b$ 8O=%  
template < typename Cond, typename Actor > y$4,r4cmR|  
class do_while ]C5JP~ #z  
  { O23f\pm&  
Cond cd; I#uJdV|x  
Actor act; 5-=mtvA:  
public : Fc 5g~T  
template < typename T > uysGOyi<u  
  struct result_1 m(*CuM[E  
  { .hETqE`E  
  typedef int result_type; A g/z\kX  
} ; 9FJU'$FN  
h +N75  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} c @2s!bs  
l$zo3[  
template < typename T > LR-op?W  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const LL kAA?P  
  { B1*%pjy  
  do "xnek8F  
    { a&PoUwG  
  act(t); (Ozb+W?  
  } L7a+ #mGE  
  while (cd(t)); H'Z[3e  
  return   0 ; jr~76  
} !C#q  
} ; 8h;1(S)*Z  
=0x[Sa$&,  
)0qXZ gs  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). VPtA %1  
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。 ;uR8pz e  
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。 Yx XDRb\kW  
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。 78}iNGf  
下面就是产生这个functor的类: 7<-D_$SrU  
b$.N8W%  
RFQa9Rxk  
template < typename Actor > HZfcLDrO  
class do_while_actor YBHmd  
  { ]2K>#sn-]  
Actor act; `,\WhJ?9  
public : p]=8=pE<  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} 9dy"Y~c  
|l7e*$j  
template < typename Cond > )h>Cp,|{  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; [x-Z)Q. 5  
} ; -$[=AqJXp;  
"+saI@G  
%"+FN2nbm  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 MJ &6 Z*  
最后,是那个do_ ?Mji'ZW}  
F!^ Y!Y@H  
jG{xFz>x  
class do_while_invoker pwU]r  
  { Y @pkfH  
public : 7m@pdq5Ub  
template < typename Actor > "+Xwc+v^  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const ad i5h  
  { s~M!yuH  
  return do_while_actor < Actor > (act); K6!`b( v#  
} &$vDC M4  
} do_; }Ct_i'Ow  
B3XVhUP  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? %Ljc#AVg  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 CF =#?+x  
最后来说说怎么处理break和continue *!l q1h  
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。 r`28fC  
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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