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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda ;ED` 7  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 t!^ j0q  
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, m5i?<Ko@  
YU >NGC]}d  
<5).(MTa  
9BW"^$  
  class filler p1}umDb%  
  { rjk{9u1a"  
public : u*n%cXY;J/  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} JK.<(=y\  
} ; $W}YXLFj?  
BF)!VnJ  
VY9o}J>,w  
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: #Y|t,x;  
Z'hHXSXM  
!q]@/<=  
{,;R\)8D  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); 2Kg-ZDK8  
$)or{Z$&  
nulLK28q  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 M/?*?B  
vca]yK<u  
b { M'aV  
faTp|T`nY  
二. 战前分析 Tj(DdR#w  
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。 _z6_mmMp  
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 ( AI gW  
Ec2?'*s   
:X+!W_xR  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 );  (zIWJJw  
  /* --------------------------------------------- */ 1s\   
vector < int *> vp( 10 ); )h0 3sv  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); B7QuSo//  
/* --------------------------------------------- */ $0[t<4K`yn  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); #{f%b,.yxt  
/* --------------------------------------------- */ bX*>Zm   
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); 58]C``u@Y  
  /* --------------------------------------------- */ bf4QW JZD  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); A!GQ4.~%  
/* --------------------------------------------- */ k[ZkVwx  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); hiT&QJB` _  
4CH/~b1 (  
.:wo ARW!  
W)~}o<a)[  
看了之后,我们可以思考一些问题: 7cMHzh k^  
1._1, _2是什么? m7 $t$/g  
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。 Gf<f#.5y ,  
2._1 = 1是在做什么? ==!k99`f,  
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。 h85 kQ^%  
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。 ov$S   
wk9qyv<  
qT153dNA&  
三. 动工 ?GT,Y5  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: b f j]Q  
V'M#."Of/  
OyG#  
*4 HogC  
template < typename T > ~~iFs ,9  
class assignment pu OAt  
  { a[ Y\5Ojm  
T value; ` zoC++hx  
public : Z%4w{T+[  
assignment( const T & v) : value(v) {} BJ*8mKi h  
template < typename T2 > G2 {R5F !  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } >{1 i8 b@  
} ; SoJ=[5W  
=zsA@UM0  
EK 8rV  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 k1_" }B5  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment N+nv#]{  
eeM$c`Y<  
YiGSFg  
LW#$%}  
  class holder A7enC,Ey  
  { ^| r6>b  
public : :k/Z|  
template < typename T > s2kom)  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const :ceT8-PBRx  
  { Va-.  
  return assignment < T > (t); Ox%.We 5  
} ]_js-+w6  
} ; 0 zn }l6OS  
J#) %{k_  
X%R)  
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: 8{B]_: -:  
$ISx0l~  
  static holder _1; f?BApm  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 N= G!r  
qA>C<NL  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); ?' /#Gt`  
而不用手动写一个函数对象。 M{)|9F  
H[[#h=r0f  
I7]qTS[vg  
Aa!#=V1d  
四. 问题分析 .T*89cEu  
虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。 j 21>\K!p  
1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。 a0)]W%F  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 u;Rm/.  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 ZOzwO6(_  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 / 0ra]}[(  
4NDT5sL  
五. 问题1:一致性 }!^`%\ %\  
首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?| t2_pwd*B  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 b{(= C 3  
pT<}n 9yB5  
struct holder ,7os3~Mk9  
  { e\95X{_'  
  // ,/Al'  
  template < typename T > s<'WTgy1i  
T &   operator ()( const T & r) const t2hI^J0y  
  { W{X5~w(  
  return (T & )r; 8dlhL8#  
} 7OdJ&Gzd  
} ; Xmv^O  
"}^}3"/.  
这样的话assignment也必须相应改动: \rSofn#c  
p"|0PlW  
template < typename Left, typename Right > ?F^O7\rw  
class assignment V2o1~R~  
  { 58[.]f~0  
Left l; F-GrQd:O=  
Right r; %'&_Po\  
public : Gq =i-I  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} \:Z8"~G  
template < typename T2 > owe6ge7m  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } Q60'5Wt  
} ; Q7pjF`wu  
d37|o3oC  
同时,holder的operator=也需要改动: r68d\N`.  
%mNd9 ]<  
template < typename T > XLj|y#h  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const n0vhc;d  
  { Psw<9[  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); NxrfRhaU3  
} 3Q2z+`x'  
OR<%h/ \f  
好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。 .9$ 7 +  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 "W@>lf?"  
0}wmBSl  
return l(rhs) = r; +?ilTU  
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。 +P|Z1a -jB  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: 7CSd}@71\  
( P\oLr9  
template < typename Tp > &w{: qBa  
class constant_t a]t| /Mq  
  { wvPS0]  
  const Tp t; f19'IH$n{  
public : {33B%5n"  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} IP+.L]S  
template < typename T > z c&i 4K  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const u$ a7  
  { ';KZ.D  
  return t; !Nx'4N`&l  
} I`S?2i2H  
} ; N'=b8J-fF  
R:, |xz  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 XG8UdR|  
下面就可以修改holder的operator=了 )|`w;F>  
n1)~/ >  
template < typename T > 0xzS9  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const !w{(}n2Wq  
  { YjzGF=g#  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); [KNA5(Y0  
} SxW.dT8{  
;, ^AR{+x  
同时也要修改assignment的operator() IZ&FNOSZ+4  
v 0D@`C  
template < typename T2 > a n|bzG  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } I0v4TjHH  
现在代码看起来就很一致了。 UY/qI%#L#,  
_&K>fy3t&  
六. 问题2:链式操作 !H4C5wDu  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 [=& tN)_  
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。 r@ v&~pL  
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。 ;C~:C^Q\H  
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。 MOIMW+n  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct 1aS66TS3  
Vy@0Got5=  
template < typename T > W7?f_E\>W  
struct result_1 3GM9ZPeN:  
  { Km!~zG7<  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; NzG] nsw  
} ; 6'ia^om  
Ae^ Idz  
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: P"<,@Mn  
Ag_I'   
template < typename T > %Z { 7*jtE  
struct   ref z99jW<*0  
  { I@l }%L  
typedef T & reference; \ 3FOI  
} ; M1_1(LSU  
template < typename T > P>qDQ1  
struct   ref < T &> Bw4 _hlm  
  { v<V9Z <ub  
typedef T & reference; C$7dmGjZ  
} ; LseS8F/q  
]C5/-J,F  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: 2M*84oh8P  
LNI]IITx/  
template < typename T > lJdwbuB6  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const xF7q9'/F  
  { 1wt(pkNk  
  return l(t) = r(t); >f-*D25f%  
} qTrb)95  
可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。 Ue!~|:  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 #Y<(7  
TRku(w1f  
有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么 2sYOO>  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: DH'0#  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 <a)L5<#  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 q*d@5  
最后的布局是: Nj$h/P  
                Add s#%P9A  
              /   \ /4Jm]"  
            Divide   5 N2\{h(*u  
            /   \ }o2e&.$4d  
          _1     3 +~!\;71:f  
似乎一切都解决了?不。 M}qrF~   
你可以想象一下一个完整的Lambda库,它必然能够重载C++几乎所有的操作符。假设其重载了10个操作符,那么至少会有10个代表这些操作符的functor类。大体上来讲,每一种操作符所对应的functor都应当能够由链式操作产生别的任意一种操作符所对应的functor。(例如:*_1 = 2既是由operator*的functor产生operator=的functor)。可想而知这样一共能产生10*10=100种产生方式。这是对编码的一个大挑战。 d D;r35h=  
如何简化这个问题呢?我们不妨假定,任意一种操作符的functor,都能够产生任意一种操作符的functor,这样,每一种操作符的functor都拥有一样的产生方案。如果某种转换确实是不合法的(例如:A/B=C无论如何也不可能合法),那么在试图产生新functor的时候会出现编译错误。幸好C++的模版是如果不使用就不编译的,因此这种编译错误不会干扰到正常的使用,这正是我们所要的。 :y3e-lr  
OK,我们的方法呼之欲出了。既然所有的functor都具有一样的产生方案,那么不如大家都不要实现,等到最后统一的在所有的functor里面加上这么一系列的产生代码吧。例如,如果要添加从某functor XXX到operator=的functor的产生代码: ILMXWw  
7N}==T89[  
template < typename Right > [hXnw'Im/  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const )=6o  ,  
Right & rt) const #({ 9M  
  { Gu5%Pou  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); Z{rD4S @^  
} ,Ep41v;T%`  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 LRKl3"M  
XXX指的是原来的functor的类型,picker_maker<T>是一个类型变换的trait,如果T是一个常量,那么他会返回constant_t<T>,否则返回T本身。 CINC1Ll_24  
因此如果该函数声明在assignment的内部,那么就实现了连等,如果声明在的dereference(解引用)的内部,就允许(*A = B)的行为发生。 6/l{e)rX2o  
最后,如何把这些函数塞到各个functor的声明里边呢?当然可以用宏,但是。。。大家都知道这样不好。 w6@8cNXK  
除了宏之外还可以用的方式就是继承。我们可以写一个类叫做picker,该类实现了所有的如上的产生函数。然后让所有的functor继承自它。 N^xk.O_TO  
且慢,也许立刻就有人跳出来说:这样的话那个XXX怎么写呢?这样不是会导致循环依赖么?这样不是会有downcast么? AlhPT (  
正解,让picker做基类确实不是一个好主意。反过来,让picker继承functor却是一个不错的方法。下面是picker的声明: } DQ KfS  
P= nu&$;  
template < class Action > ^^{7`X u  
class picker : public Action v8NoD_  
  { CK#SD|~:  
public : 7$|L%Sk  
picker( const Action & act) : Action(act) {} W B7gY\Y&M  
  // all the operator overloaded M\)(_I)V=  
} ; ;ep@ )Y  
wH0Ks5  
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。 2qe]1B;  
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: a@niig  
|!\5nix3A>  
template < typename Right > z3(:a'  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const ,R5z`O  
  { 'o% .Q x  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); *?s"~ XVs  
} 0)nY- f0  
xI,7ld~  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > #S*cFnd  
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。 KdU&q+C^  
6qq{JbK  
template < typename T >   struct picker_maker 0 \}%~e  
  { O cJ(i#Q~<  
typedef picker < constant_t < T >   > result; ;vLg4k  
} ; 4j VFzO%.  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > PYJ8\XZ1_N  
  { 5`O af\S  
typedef picker < T > result; v]e6CZwo  
} ; >TB Rp,;r  
m8C scC Z}  
下面总的结构就有了: Mi2l BEu,  
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。 uZkh.0yB  
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。 _MST8  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 p!RyxB1.|  
至此链式操作完美实现。 $hE,BeQ  
4}MZB*);0  
NI33lp$V  
七. 问题3 z2DjYTm[~  
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。 -:NFF'  
|"o/GUI~  
template < typename T1, typename T2 > Ld$e  -dB  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ?^3Q5ye  
  { a+#Aitd  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); yjB.-o('  
} DqbU$jt`  
+y\mlfJ.-b  
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: CZ.XEMN\  
YpwMfl4  
template < typename T1, typename T2 > LG> lj$hO  
struct result_2 mCQn '{)  
  { <[w>Mbqj_  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; n1 kh8,  
} ; <Q|(dFr`v  
?VP07 dQTe  
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? H;=++Dh  
这个差事就留给了holder自己。 QZ^P2==x  
    N9jSiRJ  
Q]"u?Q]  
template < int Order > h Lv_ER?  
class holder; ,!'L~{  
template <> iQj2aK Gs  
class holder < 1 > M@?,nzs K  
  { ?K/N{GK%{  
public : ITf, )?|]Y  
template < typename T > H<wrusRg  
  struct result_1 %.`<ud  
  { sUTh}.[5  
  typedef T & result; |T;NoWO+  
} ; DP<[Uz&  
template < typename T1, typename T2 > ts=KAdcJ  
  struct result_2 A57e]2_  
  { DC6xet{  
  typedef T1 & result; ._5"FUg  
} ; ^,WXvOy  
template < typename T > &R~)/y0]  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const \CDzVO0^  
  { t9(sSl  
  return (T & )r; ^DWhIxBh  
} /O/pAu>  
template < typename T1, typename T2 > -&3mOn& (1  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const =abBD   
  { NNM+Z:  
  return (T1 & )r1; *^_ywqp  
} DgiMMmpE  
} ; #mvOhu  
,[t>N>10TH  
template <> v#WD$9QWs  
class holder < 2 > T>\ r}p  
  { Sm(t"#dp  
public : Al1BnFB  
template < typename T > *&A/0]w  
  struct result_1 mw,\try  
  { ,oS<9kC68  
  typedef T & result; 2\, h "W(  
} ; lhRo+X#G  
template < typename T1, typename T2 > w=MiJr#3^  
  struct result_2 Q@HW`@i  
  { U{%N.4:   
  typedef T2 & result; wdzZ41y1  
} ; Y]-7T-*+t  
template < typename T > +rcDA|  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const U~1jmxE  
  { lIDGL05f'  
  return (T & )r; Pe<}kS m4  
} g (:%E  
template < typename T1, typename T2 > c[RkiV3  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const _(.,<R5  
  { >L{s[pLJ  
  return (T2 & )r2; 8R;A5o,  
}  J0Ik@  
} ; vE=)qn=a  
~|t 7  
^N`bA8  
新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。 ZlxJY%o eu  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: s1| +LT ,D  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: 3duWk sERC  
Z+?V10$  
return l(i, j) = r(i, j); cm!|A)~  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) @M!Wos Rk  
~DJ>)pp  
  return ( int & )i; Ebk_(Py\  
  return ( int & )j; )of?!>'S[  
最后执行i = j; E"{2R>mU~  
可见,参数被正确的选择了。 f#3U,n8:  
L@t}UC  
2A^>>Q/,u  
!J@!P?0. C  
KNZN2N)wR  
八. 中期总结 43p0k&;-7  
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: 8H})Dq%d7  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 /^F$cQX(  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 !0+!%Nr>J  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor 6I yD7PQ  
`*`@ro  
2G9sKg,kL  
a?]"|tQ'  
ARt+"[.*p  
M],}.l  
九. 简化 >,V~-Tp  
很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。 K4V\Jj1l  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 f 4Yn=D=_  
首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种: Q#} 0pq  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 Cb5Rr +K=  
  +-*/&|^等 C ~&~Ano,  
2. 返回引用。 wgeR%#DW  
  =,各种复合赋值等 qek[p_7  
3. 返回固定类型。 4Sq[I  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) & 1:_+  
4. 原样返回。 4)i(`/U  
  operator, :XP/`%:  
5. 返回解引用的类型。 M-Tjp'=*  
  operator*(单目) kkz{;OW  
6. 返回地址。 [-$:XOO  
  operator&(单目) 37S  bF,G  
7. 下表访问返回类型。 'p{N5eM  
  operator[] {d%% nK~  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 H(~:Ajj+zQ  
  operator<<和operator>> ?^< E#2a  
c[I4'x  
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。 FYs-vW{  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: \UF/_'=K  
}eO{+{D +  
template < typename Left > Z"T#"FDIr  
struct value_return yG`J3++ S  
  { `<z"BGQ  
template < typename T > Wt%+q{  
  struct result_1 *h `P+_Q7  
  { 88GS Bg:YH  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; z!<X{& e  
} ; 0"vI6Lm  
%}nNwuJ  
template < typename T1, typename T2 > A=(<g";m  
  struct result_2 'fqX^v5n  
  { *x;&fyR  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; +@ FM~q  
} ; ]hPu  
} ; *&d>Vk."]  
Nzo;j0 [  
%)|pUa&  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait ey~5DY7  
Lcx)wof  
下面我们来剥离functor中的operator() j<HBzqP%6  
首先operator里面的代码全是下面的形式: oVK3=m@ {  
);]9M~$  
return l(t) op r(t) |\lsTY&2  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) fnwhkL#8  
return op l(t) ~q.a<B`,t  
return op l(t1, t2) 9uNkd2 #  
return l(t) op Qrnc;H9)  
return l(t1, t2) op !Rq.L  
return l(t)[r(t)] 1TagQ  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] <yw6Om:n<  
 <:,m  
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: ^{IF2_h"  
单目: return f(l(t), r(t)); 3($cBC  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); $E j;CN59  
双目: return f(l(t)); $mV1K)ege  
return f(l(t1, t2)); 907N;r  
下面就是f的实现,以operator/为例 VDyQv^=#  
vSOO[.=  
struct meta_divide NM`5hd{  
  { :oYz=c  
template < typename T1, typename T2 > -/y]'_a  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) v `a:Lj  
  { X#|B*t34  
  return t1 / t2; 7<T1#~w4L  
} Q=,6W:j  
} ; $y0[AB|V  
vG{+}o#  
这个工作可以让宏来做: ,u:J"epM  
e6 R<V]g  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ !>,\KxnM  
template < typename T1, typename T2 > \ /f5*KRM  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; 4Pbuv6`RK  
以后可以直接用 t==CdCl  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) Xiy9Oeq2uh  
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 <? Z[X{  
(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。。。) \ r^#a  
*[P"2b#  
zA ; 7Nv$3  
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 \I@hDMqv  
+PlA#DZu  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >  $:7 T  
class unary_op : public Rettype i1(}E#  
  { ,v#F6xv8  
    Left l; X\ -IAv  
public : _V jfH2Y  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} )2tDX=D  
#K:!s<_"  
template < typename T > WS!:w'rzr  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const fI_I0dc.p  
      { z f rEM  
      return FuncType::execute(l(t)); %M=Ob k  
    } L[|($vQ"  
/#lqv)s'  
    template < typename T1, typename T2 > StuQ}  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const y.xyr"-Q  
      { QgR3kc^7/  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); )g()b"Z #>  
    } SH009@l_8  
} ; F&Bh\C)]  
Z~?1xJ&  
]#7{ x  
同样还可以申明一个binary_op QGR}`n2D  
0Z m^6T  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > gXNlnh%?S  
class binary_op : public Rettype \W,,@ -  
  { bPlqS+ai_  
    Left l; >l0y ss)I  
Right r; ;ewqGDe'3  
public : I)JqaM  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} dHzQAqb8J  
pZ@)9c  
template < typename T > |g$n-t  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const yDE0qUO  
      { |#>:@{X<  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); Xxz_h*  
    } pL& Zcpx  
xy^t_];X  
    template < typename T1, typename T2 > LA837P  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const mm l`,t8  
      { N<$dbqoT|  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); ?ZqvR^  
    } A"V($:>U  
} ; "CX@a"  
uZg[PS=@!X  
~l^Q~W-+  
很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮 mB.j?@Y%  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 MXsCm(  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) mBrH`!  
那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。 j& H4L  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! v!>(1ROQ.=  
如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。 9tMaOm  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 ^%qe&Pe2  
这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan) ~ \{a<-R  
下面是修改过的unary_op ki8;:m4  
fK0VFN8<I  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > JZo18^aD"'  
class unary_op [J{M'+a  
  { x(tf0[g  
Left l; Hdn%r<+c  
  ev{;}2~V  
public : k(]R;`f$W  
mnG\qsKNLK  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} BQ;F`!Hx?  
>, 9R :X(  
template < typename T > tQ@%3`  
  struct result_1 _oILZ,  
  { <TDp8t9bU  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; -5 Q gJ  
} ; B&M-em=  
Jn#05Z  
template < typename T1, typename T2 > Z)7|m  
  struct result_2 C3]"y7  
  { YAc~,N   
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; dPm_jX  
} ; G2[? b2)8  
)@Vz,f\}  
template < typename T1, typename T2 > \{@n >Mh  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const Gkr]8J  
  { nj (\+l5  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); I&Z4?K  
} )&") J}@  
-Gyj]v5y`c  
template < typename T > Cd7imj  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const YjR`}rdwo  
  { {tDH !sX  
  return OpClass::execute(lt(t)); \Qgc7ev  
} ;k=&ZV  
c{,VU.5/  
} ; Jqp;8DV}  
v] ?zG&Jh  
"G[yV>pxv  
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 %`# HGji)  
好啦,现在才真正完美了。 ]Uu:t  
现在在picker里面就可以这么添加了: 9sI&&Jg  
i[#XYX'\  
template < typename Right > |b+ZKRW  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const !!\x]$v  
  { 8{f~tPY  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); 9 \lSN5W  
} (oxMBd+n1  
有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。 "T4buTXJ  
i>aIuQ`pe  
xe&w.aBI>  
t9\}!{<s  
N fBH  
十. bind 2N}UB=J  
既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。 !j8 DCVb  
先来分析一下一段例子 LZI[5tA"  
]=28s *@  
iU/v; T(  
int foo( int x, int y) { return x - y;} f =MP1q[  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 O,[9E  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 >oGs0mej  
可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。 =A]*r9  
我们来写个简单的。 sd,KB+)  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: WcOnv'l,  
对于函数对象类的版本: +.2O Z3(  
Q ^{XM  
template < typename Func > 7@NV|Idtd  
struct functor_trait /Pyj|!C3`q  
  { qGXY  
typedef typename Func::result_type result_type; >|1$Pv?  
} ; r?$ V;Z  
对于无参数函数的版本: QnTKo&|9  
4Nl3"@<$  
template < typename Ret > "sUjJ|  
struct functor_trait < Ret ( * )() > *Tum(wWZ  
  { Iy#=Nq=  
typedef Ret result_type; 5XzN%<_h9  
} ; dI?x&#(vw  
对于单参数函数的版本: =3dR-3  
*w`_(X f  
template < typename Ret, typename V1 > s|[CvjL#0  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > w\zNn4B})A  
  { *w OU=1+  
typedef Ret result_type; EGysA{o"X  
} ; Ow50M;E  
对于双参数函数的版本: WI6h G  
X8\UTHT& 0  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > !I jU*c@  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > Qv}TUX4  
  { $e, N5/O  
typedef Ret result_type; fda)t1u\8  
} ; C7=N`s}  
等等。。。 ,.z?=]'en  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy NA!?.zn  
;-Ki`x.oJ  
template < typename Func > ~Z:)Y*  
struct func_return ufn% sA  
  { N#p%^GH  
template < typename T > CxD=8X9m  
  struct result_1 fl}! V4  
  { ZKTY1JW_  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; 8.zYa(< 2  
} ; }Y!v"DO#Q*  
.(%]RSBY  
template < typename T1, typename T2 > | r,{#EE  
  struct result_2 D%*Ryg  
  { < #zd]t  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; u10;qYfL8o  
} ; 2(2UAB"u  
} ; TZ#^AV=ae  
EYRg,U&'  
q|sT4} =  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 T"/dn%21  
] B?NDxU  
template < typename Func, typename aPicker > GDQQ4-|O  
class binder_1 ) W/_2Q.  
  { Gzc`5n{"  
Func fn; V<ii  
aPicker pk; ^6QzaC3  
public : "BZL*hHq  
ENy$sS6[D  
template < typename T > jx#9  
  struct result_1 L0;XzZ S  
  { ~5o2jTNy`p  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; F<4>g+Ag  
} ; 5VSc5*[  
1T}jK^"  
template < typename T1, typename T2 > NpH9}, 1i  
  struct result_2 2 b80b50  
  { ny}_^3  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; :7?n)=Tx  
} ; H5(: 1  
](^FGz  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} &S39SV  
I23"DBR3  
template < typename T > A_Y5{6@  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const Fh4Exl@6  
  { Z^c\M\`7  
  return fn(pk(t)); O4cBn{Dq9  
} sD$K<nyz  
template < typename T1, typename T2 > `LNKbTc[m  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const b$sT`+4q  
  { |j4p  
  return fn(pk(t1, t2)); i3cMRcS;  
} K!8l!FFl  
} ; pf&U$oR4  
\c1>15  
bPIo9clq  
一目了然不是么? 9 ^=kt 2[  
最后实现bind QJSi|&Rx&?  
 K{9  
+k V$ @qH  
template < typename Func, typename aPicker > %<|cWYM="z  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) s_3a#I  
  { !p Q*m`Xo  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); 9&zQ 5L>  
} sJMpF8   
WidLUv   
2个以上参数的bind可以同理实现。 VAp 1{  
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。 j_.tg7X  
R5xV_;wD  
十一. phoenix MeYu  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: %I;uqf  
?:6w6GwAA  
for_each(v.begin(), v.end(), yQ !keGj  
( N|%X/UjZ2.  
do_  `7oYXk  
[ )"]( ?V  
  cout << _1 <<   " , " a1EQ.u  
] :o:Z   
.while_( -- _1), H`,t"I  
cout << var( " \n " ) f?TS#jG4}  
) <B'PB"R3y  
); +U iJWO  
8\G"I  
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: U,lO{J[T  
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 +1r><do;  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 TAq[g|N-;  
那么我们就照着这个思路来实现吧: g>g*1oS  
)2 b-3lz  
So= BcX-  
template < typename Cond, typename Actor > vGOO"r(xL  
class do_while X<H{  
  { DT_%Rz~<  
Cond cd; @+a}O  
Actor act; -;Te+E_  
public : )x35  
template < typename T > u $B24Cy.  
  struct result_1 :m36{#  
  { !$#5E1:\  
  typedef int result_type; 1k`gr&S  
} ; 1Beh&pl^  
53?Ati\Y)  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} 5=b6B=\*~  
gGx<k3W^  
template < typename T > ND/oKM+?  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const h gu\~}kD  
  { wYDdy gS  
  do Lt i2KY}/%  
    { |{RCvm  
  act(t); 9v1Snr  
  } {;O j  
  while (cd(t)); ZZ/k7(8  
  return   0 ; Ua4P@#cU  
} :  @$5M  
} ; $LG.rJ/*  
ENI|e,'[  
|XMWi/p  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). ,!X:wY}dW  
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。 ["e;8H[K)%  
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。 umt`0m. :  
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。 ,(]k)ym/  
下面就是产生这个functor的类: .KtK<Ps[S  
wL}X~Xa3i  
~qX wQ@  
template < typename Actor > )\7Cp-E-W  
class do_while_actor h,6> ^A  
  { w ~^{V4V  
Actor act; or bz`IQc  
public : JSx[V<7m  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} 7PwH&rI  
Ocz21gl-?`  
template < typename Cond > *_]fe&s=%  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; $.31<@T7  
} ; 'v=BAY=Ef  
ap,zC)[  
MZqHL4<|  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 ,XI=e=  
最后,是那个do_ g4{0  
F~~9/#  
F%4N/e'L  
class do_while_invoker %Aa_Bumf*:  
  { )6eFYt%c  
public : K92M9=>  
template < typename Actor > @, AB 2D  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const rv<qze;?|  
  { Kzy9i/bL  
  return do_while_actor < Actor > (act); tK `A_hC  
} R]RLy#j  
} do_; SR`A]EC(V  
d*=qqe H  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? #WGyQ u  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 C%j@s|  
最后来说说怎么处理break和continue ad52a3deR  
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。 OL^DuoB4q  
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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