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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda s>`$]6wPa  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 AP.WTFf  
在C++中,STL的很多算法都要求使用者提供一个函数对象。例如for_each函数,会要求用户提供一个表明“行为”的函数对象。以vector<bool>为例,如果想使用for_each对其中的各元素全部赋值为true,一般需要这么一个函数对象, %0 (,f  
j~!0n[F  
3c] oU1GfF  
Sd?:+\bS;  
  class filler :@KU_U)\  
  { {`fhcEC  
public : 1GB$;0 W),  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} sxM0c  
} ; ]F5?>du@~  
U085qKyCw  
+T:F :X`  
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: '9cShe  
\IY)2C<e  
VyK]:n<5Q  
5sui*WH  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); 7m0sF<P{g  
5`,qKJ  
I12WOL q  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 |,CWk|G  
?,e7v.b  
i/QE)"B"q  
c/.U<  
二. 战前分析 vwQY_J8  
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。 prE~GO7Z  
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 :3F&NsgHH  
}{;m:Iia_  
J =o,: 3"  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); N'_,VB  
  /* --------------------------------------------- */ lot7SXvK  
vector < int *> vp( 10 ); ZY-UQ4_|u  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); X8l[B{|  
/* --------------------------------------------- */ j>XM+>  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); OI;0dS  
/* --------------------------------------------- */ yQb^]|XG  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); v3 4!rL  
  /* --------------------------------------------- */ 7eb^^a?  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); nWpqAb  
/* --------------------------------------------- */ /h'V1zL#  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); oLVy?M%{P  
H%NP4pK  
B$A`-  
1<a+91*=e  
看了之后,我们可以思考一些问题: 8 _0j^oh  
1._1, _2是什么? A-<\?13uW  
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。 CuRYtY@9  
2._1 = 1是在做什么? r@L19d)J  
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。 =*0<.Lo':  
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。 KK" uSC  
nxH=Ut7{  
{8D`A;KD  
三. 动工 -U;2 b_  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: uP bvN[~t  
Ut4cli&cC  
5 {cbcuG  
<i34;`)b  
template < typename T > 4Z>KrFO  
class assignment --E_s /   
  { 1~\YJEsb}d  
T value; =$3]%b}  
public : 8Z{&b,Y4L  
assignment( const T & v) : value(v) {} yVd}1bX  
template < typename T2 > z zL@3/<j  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } +O P8U]~  
} ; B-`d7c5  
o= VzVg  
(xw)pR  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 e"HA.t[A  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment j4H]HGHv  
Pe[~kog,TP  
Yt79W  
F9(*MP|  
  class holder ^(7<L<H  
  { !4zSE,1  
public : Dz$GPA   
template < typename T > V+My]9ki  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const urmx})=  
  { M.|O+K z  
  return assignment < T > (t); 71`)@y,Z,  
} "<6X=|C  
} ; {xb8H  
p^PAbCP'|3  
lA}(63j+b  
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: e]-bB#-A  
0LX;Vvo  
  static holder _1; Y?G9d6]Lk6  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 _E0XUT!rA  
?,8|K B  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); .Bxv|dji  
而不用手动写一个函数对象。 /KD KA)  
V'TBt=!=]  
(ZR+(+i,  
Do-~-d4  
四. 问题分析 Z_vIGH|1  
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。 -0[?6.(s"  
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。 297X).  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 Ax &Z=  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 j} ^?3<  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 e7X#C)  
,S(^r1R   
五. 问题1:一致性 eZpyDw C{  
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?| OxGKtnAjf  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 F)dJws7-  
bHx09F]  
struct holder r}>8FE9S'H  
  { )EQWc0iKG  
  // "b)Y5[nW  
  template < typename T > vsc)EM ]  
T &   operator ()( const T & r) const aH7i$U&  
  { nn'a` N  
  return (T & )r; !,8jB(  
} }pk)\^/w/  
} ; z|,YO6(L  
' lt5|  
这样的话assignment也必须相应改动: 2JY]$$K7  
]o}g~Xn  
template < typename Left, typename Right > :E ]Ys  
class assignment hKa<9>MI`  
  { kY d'6+m  
Left l; :iW+CD)j  
Right r; ~*aPeJ  
public : !EO*xxQ  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} f;os\8JdM  
template < typename T2 > OU2.d7  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } KVQ^-^  
} ; -!_f-Nny  
qfJi[8".  
同时,holder的operator=也需要改动: ./SDZ:5/  
\VQv "wid  
template < typename T > PeD>mCvL"  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const  J+hiz3N  
  { 04;E^,V  
  return assignment < holder, T > ( * this , t);  UZJ^ e$N  
} L'1!vu *Rg  
s2SxMFDP  
好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。 q [}<LU  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 *`D}voU  
IXjFK  
return l(rhs) = r; S87E$k  
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。 ;U+4!N  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: QT\||0V~p  
Ag[Zs%X  
template < typename Tp > Kkfza  
class constant_t *u J0ZO9  
  { {owXyQ2mK  
  const Tp t; rlUo#  
public : q<Tx'Ya  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} #bI ,;]T  
template < typename T > 6z-ZJ|?  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const NUSb7<s,&Y  
  { D\13fjjHlu  
  return t; V\1pn7~V  
} dnEIR5%+.  
} ; =@e3I)D#?i  
qr$h51C&  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 Os)jfKn2  
下面就可以修改holder的operator=了 2A>s a3\  
SSr#MIS?  
template < typename T > &A/k{(.XP  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const 4F[4H\>'  
  { 7'IcgTWDZy  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); =()Vrk|uK  
} 7+(on  
`kE ;V!n?  
同时也要修改assignment的operator() <8J_[ S  
CjRU3 (Q  
template < typename T2 > N.~zQVO#R  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } -hd@<+;E  
现在代码看起来就很一致了。 #BLx +mLq  
L0lqm0h  
六. 问题2:链式操作 ( *&E~ g  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 t,bQ@x{zVC  
其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。 >O;V[H2[  
事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。 X }V}%  
比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。 9~7s*3zI  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct .}n-N #  
G'#f*) f  
template < typename T > 7\0}te  
struct result_1 )6!ji]c N  
  { 5%r:hO @S  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; 7.mYzl-F(  
} ; *JD-|m K  
If>bE!_BO  
那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为: Mg"e$m  
,1K`w:uhS  
template < typename T > _O,k0O   
struct   ref <%Al(Lm0  
  { gJ=y7yX  
typedef T & reference; ur$=%3vM  
} ; (IXUT6|  
template < typename T > VY#nSF`  
struct   ref < T &> ?zk#}Ex1  
  { E4QLXx6Wa&  
typedef T & reference; y2`},  
} ; .Qv H7  
7 :C_{\(  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: 6 l,8ev  
-I0J-~#  
template < typename T > %&iodo,EP'  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const S+ 3l X7  
  { Q\W?qB_  
  return l(t) = r(t); {*PbD;/f  
} WGwIc7  
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。 1IPRI<1U  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 '< .gKo  
9)?_[|2  
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 ~T^,5Tz1j  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: 31GqWN`>$  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 M!Ua/g=u  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 \=qZ),bU@  
最后的布局是: 1c\KRK4  
                Add vojXo|c  
              /   \ e"(SlR  
            Divide   5 c5em*qCw$  
            /   \ y*#YIS56I  
          _1     3 71+ bn  
似乎一切都解决了?不。 =]fOQN`  
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。 $TX]*hNn  
如何简化这个问题呢?我们不妨假定,任意一种操作符的functor,都能够产生任意一种操作符的functor,这样,每一种操作符的functor都拥有一样的产生方案。如果某种转换确实是不合法的(例如:A/B=C无论如何也不可能合法),那么在试图产生新functor的时候会出现编译错误。幸好C++的模版是如果不使用就不编译的,因此这种编译错误不会干扰到正常的使用,这正是我们所要的。 mHyT1e  
OK,我们的方法呼之欲出了。既然所有的functor都具有一样的产生方案,那么不如大家都不要实现,等到最后统一的在所有的functor里面加上这么一系列的产生代码吧。例如,如果要添加从某functor XXX到operator=的functor的产生代码: >bFrJz}  
kXroFLrY  
template < typename Right > (V x2*Aw]  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const OLZs}N+;]  
Right & rt) const h(K}N5`  
  { G' '9eV$  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); B#;6z%WK  
} ?={S"qK(q  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 ]iY O}JuX  
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。 o~{rZ~  
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。 Bra}HjHO  
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。 _iF*BnmN  
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。 .% 79(r^  
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? TE9Iyl|=  
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: -A,UqEt  
u[ E0jI  
template < class Action > / # d^  
class picker : public Action w m|WER*.  
  { d{Cg3v`Rd  
public : Oz4vV_a&'  
picker( const Action & act) : Action(act) {} 0j :u.x  
  // all the operator overloaded 6rMXv0)  
} ; TWM^5 L:U  
W#@6e')d  
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。 j#jwK(:]  
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: 7?;ZE:  
P0/Ctke;  
template < typename Right > Urz9S3#\  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const jf.WmiDC  
  { GOsOFs"I  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); #p<(2wN  
} _fdD4-2U  
jmG)p|6  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > }` YtXD-o  
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。 R; ui 4wg6  
C]Q`!e  
template < typename T >   struct picker_maker t$&'mJ_-w  
  { zZW5M^z8  
typedef picker < constant_t < T >   > result; 0g2rajS  
} ; \UP=pT@  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > 2fgYcQ8`  
  { u2S8D uJ  
typedef picker < T > result; >K<cc#Aa  
} ; >0UY,2d  
9PUobV_^Wo  
下面总的结构就有了: ^-Rqlr,F;  
functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。 ^3ai}Ei3  
picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。 ^#t6/fY.#  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 #^}s1 4n  
至此链式操作完美实现。 h[;DRD!Z  
)KY4BBc  
M.\XG}RR  
七. 问题3 Y!`  pF  
如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。 AyNpY_B0c  
v|KGzQx$.*  
template < typename T1, typename T2 >  nvCp-Z$  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const <=Saf.  
  { 'jXJ!GFw  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); f _Hh"Vh  
} `An p;el  
!+z&] S3s  
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: kCALJRf~d  
"=ki_1/P  
template < typename T1, typename T2 > V|TD+7.`QB  
struct result_2 jNI9 .45y  
  { w9StW9 4p  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; DL#y_;#3_  
} ; 1*e7NJ/.,  
}; R2M  
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? WL|<xNL  
这个差事就留给了holder自己。 OnH3Ss$  
    )gD2wk(  
K_n GZ/`[  
template < int Order >  9I:3  
class holder; 3mHP=)  
template <> G?,"AA;  
class holder < 1 > !*3]PZ25a(  
  { AV4fN@BX  
public : XSCcumde!  
template < typename T > @ M4m!;rM  
  struct result_1 f1S% p  
  { (Y*9 [hm  
  typedef T & result; -Mf-8zw8G  
} ; ^oYRB EIJH  
template < typename T1, typename T2 > 6XHM`S  
  struct result_2 LqXVi80  
  { 3<l}gB'S[  
  typedef T1 & result; K,6{c^qf  
} ; v0TbQ  
template < typename T > >oN Wf  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const }]M'f:%b  
  { \=P(?!v  
  return (T & )r; V(XZ7<& {  
} ^G 'n z  
template < typename T1, typename T2 > *8+HQ[[#  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const "bB0$>0,  
  { %QQ 2u$  
  return (T1 & )r1; >4q6  
} `EfFyhG$  
} ; u9(42jj[$U  
$=X>5B  
template <> .'.bokl/  
class holder < 2 > JIjo^zOXsc  
  { ?~IdPSY  
public : ujl ?!  
template < typename T > yJ `{\7Uqg  
  struct result_1 5wdKu,nq  
  { P_b!^sq9  
  typedef T & result; w ~"%&SNN  
} ; :P ]D`b6p  
template < typename T1, typename T2 > \3] O?'  
  struct result_2 1M 6^Brx  
  { =HB(N|9_d  
  typedef T2 & result; EiaP1o  
} ; i`Qa7  
template < typename T > IlwHHt;njp  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const <o[3*59  
  { W'=}2Y$]u  
  return (T & )r; azNv(|eeJL  
} >y,. `ECn  
template < typename T1, typename T2 > ~g%Ht# <  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const l^KCsea#  
  { j6};K ~N`  
  return (T2 & )r2; $RB p!7  
} @nMVs6  
} ; SSbx[<E3  
^7*7^<  
MslgQmlM  
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> >。 Q, "8Ty  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: pr1bsrMuL  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: )pe17T1|  
$pKegK;'z  
return l(i, j) = r(i, j); xX9snSGz  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) dz>Jl},`k  
X 5X D1[  
  return ( int & )i; |H]0pbC)w  
  return ( int & )j; 1G67#L)USq  
最后执行i = j; #0Uz1[  
可见,参数被正确的选择了。 *-(o. !#1  
Ycx}FYTY  
xt IF)M  
#_`q bIOAj  
eMdf [eS  
八. 中期总结 `iN\@)E  
目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事: Jf0i$  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 |:Maa6(W  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 0*9xau{(  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor ho B[L}<c  
ms!|a_H7 r  
@|sBnerE  
,!LY:pMK  
Mu-kvgO`L  
Owgy<@C  
九. 简化 w El-  
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。 CEBG9[|  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 |W$|og'wC  
首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种: 61_-G#W  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 c53:E'g  
  +-*/&|^等 cH4 PrMm&  
2. 返回引用。 C^5 V  
  =,各种复合赋值等 OB\ZT@l  
3. 返回固定类型。 lN8l71N^  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) 1 ?Zw  
4. 原样返回。 kM1N4N7  
  operator, Cz$q"U  
5. 返回解引用的类型。 Lfdg5D5.P  
  operator*(单目) ,nCvA%B!  
6. 返回地址。 CWRB/WH:  
  operator&(单目)  +Mhk<A[s  
7. 下表访问返回类型。 %W2U$I5  
  operator[] "vQ%` Q  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 RLL%l  
  operator<<和operator>> A%7f;&x!  
LH=^3Gw  
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。 diVg|Z3T  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: H?a $o(  
"frioi`a2  
template < typename Left > -^(KGu&L&u  
struct value_return 2K o]Q_,~  
  { z}.6yHS  
template < typename T > } XhL`%  
  struct result_1 Q-F$Ryj^  
  { *h=>*t?I2  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; q86}'dFw{  
} ; z$}9f*W}B  
zK1]o-wSAT  
template < typename T1, typename T2 > ~e]B[>PT  
  struct result_2 }&v-<qC^  
  { HwZl"!;Mry  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; HC1<zW[  
} ; nCp_RJu  
} ; e57R6g)4  
<|?)^;R5!  
surNJ,)  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait Ovj^ 7r:<s  
/DyeMCY-  
下面我们来剥离functor中的operator() V=th-o3[  
首先operator里面的代码全是下面的形式: FE^/us7r  
GG<0k\RN  
return l(t) op r(t) U{bv|vF  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) IbL'Z   
return op l(t) *| W*Mu  
return op l(t1, t2) +F8K%.Q_  
return l(t) op kaiK1/W0;  
return l(t1, t2) op njZ vi}m~  
return l(t)[r(t)] TU2oQ1  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] _KkaseR  
W2fcY;HZ  
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: =3A4.nW  
单目: return f(l(t), r(t)); c2,g %(  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); v_pe=LC{-e  
双目: return f(l(t)); n}e%c B  
return f(l(t1, t2)); Im!b-1  
下面就是f的实现,以operator/为例 @>.aQE  
!L q'o ?  
struct meta_divide "\`Fu  
  { V_D wHq2  
template < typename T1, typename T2 > DTM(SN8R+n  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) Lk@+iHf  
  { frW\!r{LT  
  return t1 / t2; ts@Z5Yw*!  
} 83 R_8  
} ; ZWGX*F#}P  
(VI(Nv:o@  
这个工作可以让宏来做: Jr;w>8B),  
)\VuN-d  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ n'{jc 6&|  
template < typename T1, typename T2 > \ x=L"qC9f/  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; /wJ4hHY  
以后可以直接用 $ BgaLJs/O  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) 3)LS#=  
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 a9.255  
(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。。。) XOQ0(e6  
f(eXny@Y  
rP2h9Cb  
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 X[H.t$w5A  
7-n HPDp'  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > V9}\0joM  
class unary_op : public Rettype eq8faC5  
  { km5gO|V>m  
    Left l; SqRM*Cf=  
public : 8v8-5N  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} -!qjBK,`X  
"=C~I W  
template < typename T > :AFU5mR4&  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const T ,!CDm$=  
      { u,`3_I^  
      return FuncType::execute(l(t)); 2)\MxvfOh  
    } { pQJ.QI  
Qt{V&Z7  
    template < typename T1, typename T2 > Mt`LOdiC_  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const eN </H.bm]  
      { "eOl(TSu/  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); ^E\n^D-RV  
    } }vOg9/[{  
} ; :@P6ibcX  
xoj,>[7 D  
QGV#AID3XW  
同样还可以申明一个binary_op Xf#;`*5  
:E|Jqi\  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > "nfi :A1  
class binary_op : public Rettype ,X:3w3nr^  
  { xg^%8Ls^  
    Left l; SSla^,MHef  
Right r; 2dKt}o>   
public : O43"-  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} R[m{"2|,Lc  
w6h83m 3  
template < typename T > qN' 3{jiPL  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const H Q[  
      { <oT1&C{  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); B6TE9IoSb8  
    } 5{+2#-  
}:{ @nP  
    template < typename T1, typename T2 > _K{- 1ZYsi  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const v?6*n >R  
      { KaOXqFT=  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); $|&<cenMT  
    } O/ItN5B ;  
} ; "s]  
XRQ1Uh6  
O gQ8yKfDB  
很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮 i%<NKE;v7m  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 0QPY+6  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) nHDKe )V  
那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。 ~8(Xn2  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! ;8K> ]T)  
如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。 'q~<ZO  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 Wf5;~RJC?  
这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan) V6_":L"!  
下面是修改过的unary_op :eD-'#@$u  
 q"T?  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType >  >Z3>  
class unary_op -Q5UT=^  
  { 2_3os P\Z  
Left l; ._A4 :  
  &J|I&p   
public : 2-ksr}:  
|Rx+2`6Dp  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} g{sp<w0  
4Hb"yp$  
template < typename T > cmU0=js.  
  struct result_1 BQ[R)o  
  { `W_&^>yl  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; 9ei'oZ  
} ; !ii( 2U  
\}kR'l  
template < typename T1, typename T2 > gpzFY"MS=  
  struct result_2 {jR3D!hK  
  { j r .{M  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; d_&pxy? >  
} ; rwW"B  
%`$:/3P$U  
template < typename T1, typename T2 > zd- *UF i  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const qB K68B)  
  { 2G5|J{4w  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); =N\$$3m?  
} NYg&8s.  
L>WxAeyu1K  
template < typename T > o%z^@Cq  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const LX&O"YY  
  { qRcg|']R  
  return OpClass::execute(lt(t)); }2*qv4},!  
} tBZ?UAe;  
{2 T:4i5  
} ; lB/ ^  
<jYyA]Zy5  
- "2 t^ Q  
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 oG<2i F  
好啦,现在才真正完美了。 ,aP5)ZN-  
现在在picker里面就可以这么添加了: be_h uZ  
U61 LMH  
template < typename Right > 7.2!g}E  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const wouk~>Jft  
  { 47*2QL^zj  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); (;9fkqm%m  
} ?/hS1yD;  
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。 "W4|}plnu  
A~k: m0MX  
^c.pvC"4j  
(M{wkQTO  
=c#mR" 1  
十. bind !{(crfXB  
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。 =Y!.0)t;*  
先来分析一下一段例子 `O.pT{Lf  
N~`r;E  
l9+CJAmq  
int foo( int x, int y) { return x - y;} V8o, e  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 .ty2! .  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 O)&ME  
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。 ]0%{ IgB  
我们来写个简单的。 }lJ|nl`c  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: `2V{]F  
对于函数对象类的版本: 8<Yv:8%B6  
> 9z-/e  
template < typename Func > vKdS1Dn1  
struct functor_trait ix?Z:pIS0  
  { rXTdhw?+  
typedef typename Func::result_type result_type; "av/a   
} ; e9S*^2;  
对于无参数函数的版本: ;r]! qv:  
_x!/40^G  
template < typename Ret > /Q#eP m  
struct functor_trait < Ret ( * )() > -(%Xq{  
  { >oEFuwE  
typedef Ret result_type; l#>A.-R*`  
} ; Sw[*1C8  
对于单参数函数的版本: +Bt%W%_X  
Sv>CVp*  
template < typename Ret, typename V1 > PIQd=%?'  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > Y1qbu~!  
  { `r\/5|M  
typedef Ret result_type; +8|Xj!!*}  
} ; !l .^]|  
对于双参数函数的版本: Ln\Gv/)  
i#4E*B_-  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > Xo.3OER  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > vZ=dlu_t  
  { u^VQwu6?G  
typedef Ret result_type; d] E.F64{  
} ; 76c:* bZ  
等等。。。 we*E}U4  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy >w\3.6A  
}ri7@HCY4  
template < typename Func > Yc5) ^v  
struct func_return EF 8rh  
  { w5Ucj*A\  
template < typename T > j \ #y  
  struct result_1 w/(2fU(  
  { 4}YHg&@\d%  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; O=!EqaExW  
} ; LR"7e  
&oK&vgcj  
template < typename T1, typename T2 > jcxeXp|00  
  struct result_2 su8()]|0x  
  { [e:ccm  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; Wp^ |=  
} ; 6-{wo)p  
} ; {;JFoe+  
*tDxwD7  
 .^rs VNG  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 =`V9{$i  
akgvV~5  
template < typename Func, typename aPicker > +~lPf.  
class binder_1 MP Q?Q]'  
  { L N'})CI8m  
Func fn; WO+>W+|N  
aPicker pk; (|y@ ftr@  
public : `n e9&+  
/9-kG  
template < typename T > DPl&e-`  
  struct result_1 _]+ \ B  
  { }.<]A  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; s8r[U, }(  
} ; }\ya6Gi8  
N&Uqzt*  
template < typename T1, typename T2 > 5VLC\QgK^  
  struct result_2 6:G ::"ew  
  { 7zXX& S  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; h~&5;  
} ; DwXSlsN3v  
(xBWxeL~  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} k]A$?C0Q<%  
{r?Ly15  
template < typename T > emS7q|^  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const &=-{adm  
  { $\nAGmp@  
  return fn(pk(t)); \!r,>P   
} o{K#LP  
template < typename T1, typename T2 > rPJbbV",+^  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const "Za'K+4  
  { 2wYY0=k2  
  return fn(pk(t1, t2)); D}pN sQ  
} gBy7 q09r  
} ; &[-b #&y  
t hQ)J|1  
T`Qg+Q$  
一目了然不是么? R"JT+m  
最后实现bind io4/M<6<  
SRyot:l   
Q$^Kf]pD  
template < typename Func, typename aPicker > fq[,9lK  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) 9m2Yrj93  
  { )^Md ^\?  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); /2]=.bLwz  
} SBG.t:  
Lq5Eu$;r  
2个以上参数的bind可以同理实现。 zT _[pa)O`  
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。 77zDHq=  
4jz2x #T  
十一. phoenix X>s'_F?  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: ! d" i  
:*E#w"$,j  
for_each(v.begin(), v.end(), !K_ ke h  
( 7|pF (sb0  
do_ jb!15Vlt"  
[ @ u2 P&|:{  
  cout << _1 <<   " , " |(UkI?V  
] !XrnD#  
.while_( -- _1), fGDjX!3-S  
cout << var( " \n " ) L t.Vo  
) /AUXO]  
); `F' >NNY  
+Zi@+|"BCN  
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: |),3`*N  
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 pU5t,  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 /m+\oZ ]d  
那么我们就照着这个思路来实现吧: PQ`~qM:3st  
N:7;c}~  
mM;p 7 sJ  
template < typename Cond, typename Actor > dIRSgJ`  
class do_while xrC b29{  
  { H83/X,"!w  
Cond cd; H{fOAv1*  
Actor act; W*NK-F[  
public : ojy[<  
template < typename T > $+Vp>  
  struct result_1 pe7R1{2Q_s  
  { 4l"oq"uc  
  typedef int result_type; hG%J:}  
} ; }SF<. A  
I?IAZa)  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} m}>#s3KPA  
zD}2Zh]  
template < typename T > i slg5  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const {qjw  S1v  
  { '6W|,  
  do '"<h;|  
    { *[O)VkL\%i  
  act(t); w%Tjn^d  
  } xr'gi(.o  
  while (cd(t)); fp2.2 @[  
  return   0 ; I2<t?c:Pn<  
} 0!!z'm3  
} ; v d}Y$X  
I~P]_D mM  
BjyGk+A   
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). 1me16 5y<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。 *wVWyC  
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。 f6-OR]R5  
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。 ,Z6\%:/  
下面就是产生这个functor的类: @{y[2M} %]  
NT<> LWo  
is [p7-  
template < typename Actor > A5LTgGzaW  
class do_while_actor g4 G?hv`R  
  { C Nt  
Actor act; %nkP?gn"a  
public : h TY7`m">  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} aR}L- -m  
A ^wIsAxT  
template < typename Cond >  b"C1  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; ?#rejA:  
} ; mU3 @|a/@0  
,8MUTXd@ V  
LU7d\Ch  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 \9}RAr#2]N  
最后,是那个do_ yG<`7v  
Ps!~miN|>  
eL7\})!W  
class do_while_invoker +Tug.[A  
  { pN ^^U[  
public : pAd 8-a  
template < typename Actor > #.kDin~!  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const )$_b?  
  { u= u#6%  
  return do_while_actor < Actor > (act); ^dF?MQA<@  
} eURj'8o),  
} do_; :_y}8am;H~  
bW9a_myE  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? vw/L|b7G  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 > R5<D'cEN  
最后来说说怎么处理break和continue :6r)HJ5sg  
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。 jR CG}'  
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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