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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda G5hRx@vfrL  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 D <~UaHfk  
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, QXj#Brp  
~{DJ,(N"n  
{"jtR<{)  
@o[ZJ4>*  
  class filler m 70r'b]  
  { Z6B$\Q5Od  
public : R1JD{  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} ~v&Q\>'  
} ; B\D)21Ik}%  
}^I36$\  
o4: e1  
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: 548L^"D  
/%&5Iq\:vA  
6[t(FcS  
7 @\i5  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); p` ~=v4;b  
*X3wf`C?  
7OLHYt9  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 w[a(I} x  
5_A*I C]  
N/>:})dav  
~ !ei]UP  
二. 战前分析 "wH(t k4  
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。 x7B;\D#`i/  
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 JCxQENsVqB  
cZ%tJ(&\7X  
R|@~<*  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); idHI)6!  
  /* --------------------------------------------- */ o5/BE`VD5c  
vector < int *> vp( 10 ); I_#5gq  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); xd `MEOY  
/* --------------------------------------------- */ 3'p 1m`8  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); 3LyNi$`f  
/* --------------------------------------------- */ t=eI*M+>h  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); UZsvYy?  
  /* --------------------------------------------- */ }r18Y6  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); IqlCl>_j  
/* --------------------------------------------- */ |FFz $'8)  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); BN(=LQ2["  
1z|bQ,5  
xA^E+f:W_  
lpPPI+|4N  
看了之后,我们可以思考一些问题:  G>?kskm  
1._1, _2是什么? V~jp  
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。 , XscO7  
2._1 = 1是在做什么? N, u]2,E  
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。 {oOUIP  
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。 $+2QbEk&-  
>/RFff]Fh0  
E el*P M  
三. 动工 Z@Q/P(t  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: IAbQgBvUD  
>r X$E<B\  
FaJK R  
}.s%J\ckx  
template < typename T > ]'n4e*  
class assignment `3? HQ2n  
  { gdSqG2/&  
T value; >+<b_q|P  
public : %yc-D]P/  
assignment( const T & v) : value(v) {} ?=)lbSu K  
template < typename T2 > Y8%l)g  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } $XcH.z  
} ; AJ}m2EH  
B T}l"  
a Z)1SX`D  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 CN` ~DD{  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment 22ySMtxn  
PI$i_3N  
yX*$PNL5w  
g :B4zlKG  
  class holder }UcdkKq  
  { mc`Z;D/mt  
public : '+l"zK ]L-  
template < typename T > L1+s0g>  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const DO{otn 9<  
  { {d#sZT  
  return assignment < T > (t); I%:?f{\  
} G*_]Lz(N  
} ; FS)# v  
> jiez,  
r"K!]Vw  
由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上: DC_uh  
`e;r$Vpd_  
  static holder _1; *otgI"y\  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 H;<>uE Lie  
`z q+Xl  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); z{ M2tLNb  
而不用手动写一个函数对象。 K2Ro0  
D=%1?8K  
 %nUN  
y5*zyd  
四. 问题分析 ]8"U)fzmc.  
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。 }'}n~cA.{  
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。 %${$P+a`D  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 /Q)I5sL@E  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 `<~=6H  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 ~}{_/8'5  
PP\ bDEPy  
五. 问题1:一致性 -Op^3WWyY  
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?| jPo,mz&^  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 zp:QcL"  
7*M-?  
struct holder _UZPQ[  
  { N)D+FV29y  
  // a {x3FQ  
  template < typename T > ?zC{T*a  
T &   operator ()( const T & r) const SmDNN^GR  
  { w\D !e  
  return (T & )r; vw:GNpg'R6  
} boDD?0.|  
} ; }:0ru_F)(4  
QL7.QG  
这样的话assignment也必须相应改动: qs\Cwn!  
y]PuY \+  
template < typename Left, typename Right > ?+yM3As9_V  
class assignment N<b2xT  
  { IUEpE9_  
Left l; #^]vhnbN  
Right r; _OjZ>j<B.  
public : .Mb0++% W  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} 7BINqVS&  
template < typename T2 > F7j/Zuj  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } tw.GBR  
} ; *aS+XnT/  
jTg~]PQ^  
同时,holder的operator=也需要改动: 5_](N$$  
d^M*%az  
template < typename T > 1anh@T.  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const 479X5Cl  
  { M?My+ oT  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); 2 z#S| $  
} cNwH Y Z'  
~@6l7H6{  
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。 }[lP^Qs  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 W 2[]m>;  
- G/qfd|s/  
return l(rhs) = r; Fx.Ly]L  
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。 t_!p({  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: _[E+D0A  
1|w@f&W"  
template < typename Tp > k]$oir  
class constant_t P%Vq#5  
  { a:l-cZ/!  
  const Tp t; YU8]W%  
public : ;/Z-|+!IJt  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} 0,m]W)  
template < typename T > "@hd\w{.  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const #\=7A  
  { _A!Fp0}`  
  return t; "9c=kqkX  
} b+:J?MR;}  
} ; .QKyB>s  
w< Xwz`O  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 JttDRNZAU  
下面就可以修改holder的operator=了 [PUu9rz#  
lqMr@ :t  
template < typename T > 6i+,/vr  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const -3) jUzD  
  { [|c%<|d2  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); j-R*!i  
} y2jw3R  
 3TCRCz  
同时也要修改assignment的operator() Ic_NQ<8  
>l AtfN='  
template < typename T2 > w$9LcN  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } <,GVrVH=t"  
现在代码看起来就很一致了。 3Ji$igL  
g6lWc@]F  
六. 问题2:链式操作 AnX<\7bc}  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 QM 3DB  
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#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。 Y2 J-`o$5  
比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。 @>VVB{1@,]  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct jy2gR1~  
pk.\IKlG]  
template < typename T > ^5Lk}<utw  
struct result_1 n6WKk+  
  { 8aWEl%  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; h ':ZF  
} ; lTq"j?#E]m  
!YjxCx  
那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为: 7CuZ7!>$  
b=/'c Q  
template < typename T > f4Y)GO<R]  
struct   ref HW~-GcU-o  
  { qT(6TP  
typedef T & reference; P][jB  
} ; uz{RV_IX7  
template < typename T > RfTGTz@H  
struct   ref < T &> 7g"u)L&32  
  { ^O+(eA7E  
typedef T & reference; [F-GaaM  
} ; ;T WLo_  
3rKJ<(-2/  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: ]'(D*4  
n:`f.jG |  
template < typename T > [ C0v -  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const 7LVG0A2>7  
  { <OGG(dI  
  return l(t) = r(t); If,p!L  
} Q7XOO3<):  
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。 wTa u.Bo  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 ]n|Jc_Y  
m:?"|.]  
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 (XVBH 1p"  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: oXnaL)Rk  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 eyyME c!  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 '{jr9Vh  
最后的布局是: f2;.He  
                Add _i+@HXR &  
              /   \ 8;DDCop 8L  
            Divide   5 MHK|\Z&e7  
            /   \ y')OmR2h  
          _1     3 ,u2Qkw  
似乎一切都解决了?不。 P Y^#hC5:  
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。 ^HJ?k:u  
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。 ] c7X~y  
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: g5@g_~ g  
GcdJf/k  
template < typename Right > 2Ckx.m&  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const H TOr  
Right & rt) const &2`p#riAS  
  { (\{k-2t*^  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); /qX?ca1_4^  
} 'V]&X.=zC  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 "GK9Y  
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。 ?F AI@4  
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。 RTm/-6[N  
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。 \uJRjw+  
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。 c[,h|~K/_?  
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? 6UeYZ g  
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: R{H[< s+n  
e(? w h   
template < class Action > K@O^\  
class picker : public Action 7pyzPc#_  
  { !=YKfzE  
public : fu^W# "{  
picker( const Action & act) : Action(act) {} BHUI1y5t  
  // all the operator overloaded A#=TR_@:  
} ; <:}nd:l1  
H3D<"4Q>  
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。 XnQR(r)pR2  
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: Ku75YFO,5  
wfmM`4Y   
template < typename Right > -d\sKc  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const "r-P[EKpL  
  { :u14_^  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); #s\@fp7A  
} L"m^LyU  
QJVbt  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> >  }~/b%^  
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。 %tyo(HZQ  
4#B'pJMw9  
template < typename T >   struct picker_maker Y &C b  
  { >[fu&r1  
typedef picker < constant_t < T >   > result; ef7{D P  
} ; x=oV!x  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > 0ra'H/>Ly  
  { gw]%: WeH  
typedef picker < T > result; ;miif  
} ; Q\N*)&Sd<M  
r=H?fTY<3E  
下面总的结构就有了: ?RsrY4P  
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。 J-v1"7[2GC  
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。 XM rk2]_  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 U)/.wa>  
至此链式操作完美实现。 \Oeo"|  
B.q/}\ ?(  
Ktq4b%{  
七. 问题3 hx:q@[ +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。 Re,;$_6o  
/;*_[g5*i  
template < typename T1, typename T2 > /4&gA5BS]  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 1!<t8,W4  
  { @8|*Ndx2  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); s?w2^<P  
} 1xB}Ed*k  
[eX]x  
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: rAH!%~  
bhqSqU}6~  
template < typename T1, typename T2 > h_%q`y,  
struct result_2 .^Sgl o  
  { VeYT[Us"  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; XQ#K1Z  
} ; 0gd`W{YP  
wFJf"@/vJ  
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? 7~Y\qJ4b  
这个差事就留给了holder自己。 MCKN.f%lP  
    g#J` 7n  
PI9,*rOy  
template < int Order > {&=+lr_h?  
class holder; YB38K(  
template <> TN(Vzs%  
class holder < 1 > $UR:j8C{p$  
  { ^_WR) F'K  
public :  LR97FG  
template < typename T > e4S@ J/D  
  struct result_1 @Rr=uf G  
  { !5`MiH  
  typedef T & result; .-d'*$ yJ  
} ; xXe3E&  
template < typename T1, typename T2 > mZ+!8$1X  
  struct result_2 @ ^{`!>Vt  
  { Xs0)4U  
  typedef T1 & result; mUBy*.  
} ; 2q~ .,vpP  
template < typename T > \SWTP1  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const XF!L.'zH  
  { JrzPDb`m  
  return (T & )r; PCviQ!X  
} #e' >9T  
template < typename T1, typename T2 > m$T5lKn}U?  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const gHg=G+Q@  
  {  %?ElC  
  return (T1 & )r1; \|HEe{nA  
} *~#I5s\s!  
} ; %HUex 6!  
aAg Qv*  
template <> 7Ak<e tHD  
class holder < 2 > [o)K1>>7  
  { F@BpAl  
public : }`uyOgGg*  
template < typename T > nK>CPqB^(  
  struct result_1 yHeL&H  
  { J p'^!  
  typedef T & result; {L-^J`> G  
} ; &<A,\ M  
template < typename T1, typename T2 > C[J9 =!t  
  struct result_2 -D`1z?zHra  
  { qSY\a\.<  
  typedef T2 & result; /<rvaR  
} ; J"`VA_[  
template < typename T > @<\oM]jX  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const bMO^}qR`  
  { gv*b`cl  
  return (T & )r; OoB|Eh|),  
} eZ'8JU]  
template < typename T1, typename T2 > IW~R{ ]6  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const TM)INo^  
  { 6/UOz V,[  
  return (T2 & )r2; `Fd \dn  
} GA^hev  
} ; ? i{?Q,  
R"B{IWQi  
TRhMxH  
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> >。 ,P eR}E;c  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: ~y<0Cc3Vs  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: thjr1y.e  
Z)@vJZ*7(  
return l(i, j) = r(i, j); on_h'?2  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) 3#7V1  
r2-iISxg+  
  return ( int & )i; nBy-/BU&  
  return ( int & )j; E'08'8y  
最后执行i = j; )U&9d  
可见,参数被正确的选择了。 67j kU!  
j~q 7v `":  
yXNr[ 7  
Q]WBH_j  
:?M_U;;z2+  
八. 中期总结 DQG%`-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: \c_g9Iqa  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 qc8Ge\3s  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 x3+ -wv  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor =o#Z?Bn5  
\s=r[0tj!  
&jDN6n3z  
A8% e _XA  
lc,k-}n  
m?e/MQr  
九. 简化 ~74Sq'j9Wt  
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。 25X|N=}   
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 7-744wV}Z  
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: (\6E.Z#  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 K9N31'  
  +-*/&|^等 _^iY;&  
2. 返回引用。 %1?t)Bg  
  =,各种复合赋值等 Z(MZbzY7Hq  
3. 返回固定类型。 CFpBosoFt^  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) j.=:S;  
4. 原样返回。 9Yt|Wj  
  operator, '2lV(>"  
5. 返回解引用的类型。 pDS[ecx  
  operator*(单目) iw)gNQ%z4  
6. 返回地址。 !>48`o ^  
  operator&(单目) 6z\!lOVjb  
7. 下表访问返回类型。 Cl0kR3Y  
  operator[] MCE@EFD`\  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 q{w|`vIb  
  operator<<和operator>> |"*P`C=  
\K$\-]N+  
OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。 ;\pr05  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: ;[y( 14g  
gj^)T_E_  
template < typename Left > F_@B ` ,  
struct value_return e{x>u(  
  { nCYz ];".  
template < typename T > =xk>yw!O)  
  struct result_1 FGVw=G{r  
  { |4+'YgO  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; Ag8/%a~(  
} ;  Xu-~j!  
 [N,+mX  
template < typename T1, typename T2 > 7$*E0  
  struct result_2 Tvv>9gS  
  { r_+Vb*|Y  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; =%U &$d|@G  
} ; "51/,D  
} ; 6ALjM-t=V  
bB<S4@jF8z  
6,q0F*q  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait \&F4Wl>`  
[RBSUOF  
下面我们来剥离functor中的operator() "(=g7,I4  
首先operator里面的代码全是下面的形式: pA8bFtt  
CR [>5/:M  
return l(t) op r(t) I~l qg  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) sc*R:"  
return op l(t) rWr'+v?  
return op l(t1, t2) `l45T~`]$  
return l(t) op -r *|N.5c  
return l(t1, t2) op [8'?G5/n  
return l(t)[r(t)] -mO#HZIq  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] q^xG%YdPz+  
"M/c0`>C!i  
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: {IOc'W-C#2  
单目: return f(l(t), r(t)); -nGcm"'6F  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); =-^A;AO(  
双目: return f(l(t)); x-i,v"8  
return f(l(t1, t2)); S(.J  
下面就是f的实现,以operator/为例 nmpc<&<<  
P5my]4|x  
struct meta_divide "G%S m")  
  { %oiF} >  
template < typename T1, typename T2 > oG)T>L[&  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) %U{6 `m  
  { +2MF#{ tS  
  return t1 / t2; EMnz;/dMt  
} l~$)>?ZD  
} ; ;bwBd:Y  
nc1~5eo  
这个工作可以让宏来做: <VZ43I  
0[UI'2  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ n[>hJ6  
template < typename T1, typename T2 > \ zU1D@  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; > %KEMlKZ  
以后可以直接用 "E+;O,N-  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) w6Gez~ 8  
来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数 /T6bc^nOW  
(ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。) *Xnf}Ozx  
X>$Wf3  
$6m@gW]N  
下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体 vyS>3(NZ  
= cRmaD  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > 5& %M L  
class unary_op : public Rettype d5-Q}D,P  
  { PxYK)n9&  
    Left l; h GA2.{  
public : rn . qs  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} @7}XBg[pI  
0d2RB^"i  
template < typename T > Rir0^XqG  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const >V8!OaY5n  
      { -aBhN~  
      return FuncType::execute(l(t)); mh4 VQ9  
    }  dF `7]  
OGcdv{ ,P  
    template < typename T1, typename T2 > qGq]E `O  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const A< .5=E,/  
      { L:C/PnIV  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); d"5_x]Z;  
    }  IZrcn  
} ; Ch{6=k bK  
&n,v@ gt  
0`zdj  
同样还可以申明一个binary_op oi`L ;w|]  
,R=!ts[qi  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > -W6@[5c  
class binary_op : public Rettype sDs.da#*2  
  { ac\aH#J_nC  
    Left l; hqeknTGsIn  
Right r; +6>2= ,?Z  
public : r1F5'?NZ(0  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} G\tN(%.f  
mNC?kp  
template < typename T > @5&57R3>  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const gGE{r}$  
      { W/A@qo"  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); sT=|"H?  
    } #}fvjJ{  
@|;[ ;:h@  
    template < typename T1, typename T2 > n7i~^nf>  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ]*]*O|w  
      { ;Qy Ew5  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); ;Mq'+4$  
    } Fep@VkN  
} ; lI46 f  
7kD?xHpe  
>/Z*\6|Zx#  
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 #&uajo  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 =oXlJ[)h  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) XR8`,qH>  
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。 hgYFR6VH  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! `6-flc0r  
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。。。 BO}IN#  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 EO(l?Fgw]$  
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) }+lK'6  
下面是修改过的unary_op \_u{ EB'b  
rhzI*nwOT  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > N6kMl  
class unary_op O<wH+k[  
  { xK0;saG#  
Left l; [Cd#<Te3  
  RPMz&/k  
public : 8yYag[m8  
qPi $kecx  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} p]X+#I<  
D*46,>Tv  
template < typename T > ~{g/  
  struct result_1 %;]/Z%!  
  { rc:UG "[  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; zt]8F)l@  
} ; 9'Z{uHi%  
E\Wd*,/v)  
template < typename T1, typename T2 > _`C|K>:  
  struct result_2 3\{acm  
  { Z 9cb  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; *fd:(dN|  
} ; ?r]0%W^  
"=%YyH~WY  
template < typename T1, typename T2 > IecD41%  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 8WLh7[  
  { y+wy<[u  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); g<F+Ldgj  
} I|bX;l  
Gn6\n'r0  
template < typename T > .@r{Tq,%q8  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const [GM!@6U  
  {  ZJ)>gV  
  return OpClass::execute(lt(t)); 1IgTJ" \  
} CNj |vYj  
F*z>B >{)  
} ; {a>JQW5=  
>f9Q&c$R  
?3LV$S)U  
该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug uFuH/(}K[  
好啦,现在才真正完美了。 Pvv7|AV   
现在在picker里面就可以这么添加了: mGwJ>'+d  
`nII@ !  
template < typename Right > K\RMX?YsP  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const \\Zsxya1  
  { U1yspHiZ  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); %;_EWs/z8  
} i5WO)9Us  
有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。 dqU)(T=C  
a{;+_J3S  
!}`[s2ji  
V LeYO5'L  
}!*|VdL0  
十. bind nR Hl Hu  
既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。 &f A1kG%  
先来分析一下一段例子 lZ"C~B}9:I  
yWN'va1+$  
5^qs>k[mN  
int foo( int x, int y) { return x - y;} S=L#8CID  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 BB/c5?V  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 A[Ce3m  
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。 .ezko\nU  
我们来写个简单的。 b V_<5PHP  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: rCGKE`H  
对于函数对象类的版本: Q[!?SSX%  
v!S(T];)  
template < typename Func > F_}y[Yn^  
struct functor_trait } ?+0s=Z  
  { _+~jZ]o N  
typedef typename Func::result_type result_type; CJ3/8*;w  
} ; Mu" vj*F  
对于无参数函数的版本: X)TZ  S  
8BY`~TZO$q  
template < typename Ret > E9.1~ )  
struct functor_trait < Ret ( * )() > 2:[<E2z  
  { ,ueA'GZ  
typedef Ret result_type; j9%vw.3b  
} ; H?=[9?1wI5  
对于单参数函数的版本: L]X Lv9J0  
][\ uH|  
template < typename Ret, typename V1 > Nhjz~S<o  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > VzM (u _)  
  { ldKLTO*&  
typedef Ret result_type; 'o8,XBv-  
} ; ARJtE@s6Y  
对于双参数函数的版本: +,ld;NM{  
ye {y[$#3  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > +miL naO~L  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > '7]9q#{su  
  { 5"x1Pln  
typedef Ret result_type; >G0ihhVt  
} ; ]VN1Y)  
等等。。。 =*?XZA)c  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy nwDW<J{f|U  
Nw1 .x  
template < typename Func > *z'Rl'j9[  
struct func_return hz2f7g  
  { 4l{La}Aj  
template < typename T > fhHTp_u)2  
  struct result_1 P6'0:M@5  
  { =lh&oPc1  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; JS >"j d#  
} ; ~W gO{@Mw  
r_V^sX  
template < typename T1, typename T2 > Ys5I qj=mp  
  struct result_2 gFM~M(  
  { >ZAn2s  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; {mHxlG)  
} ; 57N<OQWf  
} ; @<1T&X{Z!  
?`SB GN;  
y0t-e   
最后一个单参数binder就很容易写出来了 Je#3   
lb)i0`AN+  
template < typename Func, typename aPicker > eA9r M:  
class binder_1 @^Kw\s  
  { QSo48OFs  
Func fn; [!#;QQ&M  
aPicker pk; U,`F2yD/!  
public : BQ~\p\  
 ZN;fDv  
template < typename T > ;Ac!"_N?7  
  struct result_1 zL+M-2hV  
  { yA<\?Ps  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; I]~UOl  
} ; !;U}ax;AF  
I"jub kI=Z  
template < typename T1, typename T2 > WODgG@w  
  struct result_2 VBu6,6  
  { 0mT.J~}1v  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; qUNXT  
} ; p#dYNed]'  
Or()AzwE@  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} kPp7;U2A  
6)3pnhG9  
template < typename T > 2CPh'7|l  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const o l+*Oe  
  { Oyjhc<6  
  return fn(pk(t)); eKqo6P:#f  
} s9?H#^Y5u  
template < typename T1, typename T2 > \z=!It]f.  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ,NU`aG-  
  { *i7|~q/u  
  return fn(pk(t1, t2)); K&iU+  
} R?kyJ4S  
} ; Qb1hk*$=  
xNxSgvco ,  
Z uO 7 N  
一目了然不是么? $,7Yo nc  
最后实现bind /. @"wAw:  
T C._kAm  
;[j)g,7{  
template < typename Func, typename aPicker > ]A:G>K  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) 5SHZRF(. 2  
  { 5q.)K f+  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); zAd%dbU|  
} xR5zm %\  
G+Zm  
2个以上参数的bind可以同理实现。 k!wEPi]  
另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。 ~@VyJT%  
1:q5h*  
十一. phoenix ~0gHh  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: e:WKb9nT  
Ne2eBmY}(  
for_each(v.begin(), v.end(), s ` +cQ  
( Q2xzux~T  
do_ <8 25?W|  
[ USyOHHPW@  
  cout << _1 <<   " , " 69{q*qCW  
] vHx[:vuq:  
.while_( -- _1), ]hi5 nA  
cout << var( " \n " ) XRWy#Pj  
) agPTY{;  
); 10e~Yc  
1ihdH1rg[  
是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧: [-JU(:Rh  
首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor zM|Y X<  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 sb*)K,U  
那么我们就照着这个思路来实现吧: =E-V-?N\  
]9NA3U7F  
`KmM*_a  
template < typename Cond, typename Actor > ~~3 BV,  
class do_while xEqr3(  
  { R"qxT.P(  
Cond cd; `"qSr%|  
Actor act; nHF%PH#|o  
public : IkJ-*vI6  
template < typename T > 2umgF  
  struct result_1 O3["5  
  { 4oRDvn7f&  
  typedef int result_type; !"QvV6Lq\  
} ; Xg1QF^  
aO$I|!tl  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} '@,M 'H{  
4:Id8r zz  
template < typename T > ?=0BU}  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const Bh<6J&<n  
  { 0ZJt  
  do OS$^>1f"  
    { phqmr5s^H  
  act(t); QlK]2r9  
  } ~-o[v-\  
  while (cd(t)); 78/,rp#'_  
  return   0 ; 0}I aWd^4  
} O p,_d^  
} ; ~~X-$rtU  
i5jsM\1j  
2N[/Cc2Tg/  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). q2~@z-q)b  
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。 Al pk5o5B  
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。 =' <789wT  
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。 QNm8`1  
下面就是产生这个functor的类: 3DS&-rN  
Iju9#b6  
F!&$Z .  
template < typename Actor > |WDMyKf6J  
class do_while_actor D $3Mg  
  { 6$A>%Jtwe  
Actor act; " TP^:Ln  
public : GEUC<bL+  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} S<UWv@`U"  
0;2"X [e  
template < typename Cond > Y2Y)|<FH  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; %,Lv},%Y  
} ; |58xR.S'g  
20A`]-D  
/m CE=  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 i-gN< 8\v  
最后,是那个do_ =WM^i86  
5V@c~1\  
'j(F=9)  
class do_while_invoker 'Uu!K!  
  { )4e?-?bK!  
public : AS'%Md&I  
template < typename Actor > Ws*UhJY<GS  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const =a^}]k}  
  { ME.a * v  
  return do_while_actor < Actor > (act); 6,a:s:$>}R  
} dh S7}n  
} do_; xY>@GSO1  
rc`}QoB)R  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? _UGR+0'Q\  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 z~(3S8$  
最后来说说怎么处理break和continue H?_>wQj&  
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。 |Q?^Ba  
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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