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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda fx#Krr @  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 x4 .Y&Wq#  
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, 5U[bn=n  
7~H.\4HB  
DM[gjfMXu  
23|R $s>}i  
  class filler ?K9zTas@  
  { l NhX)D^t  
public : 079mn/8;  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} "eOFp\vPr  
} ; G~$[(Fhk  
j7u\.xu9  
hxX-iQya  
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: 1O@y >cV  
16Gp nb  
1*vt\,G  
wB0K e  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); >/eV4ma"  
EDAVU  
y%NZ(Y,v  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 =T3O;i  
@+EO3-X5  
@9ndr$t  
uu`G<n  
二. 战前分析 oD?c]}3  
首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。 }bM=)eUfX  
开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码 DI,8y"!5  
!c#~g0H+  
A!n)Fpk  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); DwBKqhu  
  /* --------------------------------------------- */ gT8%?U:  
vector < int *> vp( 10 ); b$O1I[o  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); $1< ~J  
/* --------------------------------------------- */ 8*\PWl  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); E6njm du  
/* --------------------------------------------- */ $Il:Yw_  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); ek9Y9eJ"  
  /* --------------------------------------------- */ uL1$yf'  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); ![}q9aeT  
/* --------------------------------------------- */ }_GI%+t  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); P S [ifC  
s?-J`k~q  
25m6/Y  
,{rm<M.)  
看了之后,我们可以思考一些问题: B$)&;Q  
1._1, _2是什么? |',$5!:0O  
显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。 !W?6,i-]  
2._1 = 1是在做什么? =bDy :yY}  
既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。 }2CVA.Qm!  
Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。 Th%2pwvER  
OEwKT7CX  
q\q8xF~[p  
三. 动工 .*acw  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: 8&2W^f5  
EKTn$k=  
z:a%kZQ!0  
XZ1oV?Z4  
template < typename T > W:V:Ej7 h  
class assignment aW.[3M;?v  
  { O77bm,E  
T value; -Uu65m~:{k  
public : !GL kAV  
assignment( const T & v) : value(v) {} fH6mv0  
template < typename T2 > t;2\(_A  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } s+RSAyU  
} ; M+lj g&fy  
f 3t&Bcw$  
c u:1|gt  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 Ed$;#4  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment L28DBjE)A  
64jFbbd-/  
O>)Fl42IeD  
Tu*"+*r>s  
  class holder SuuLB6{u3  
  { d> OLnG> F  
public : `L#`WC@[o  
template < typename T > !`$xN~_  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const [ _N w5_  
  { gdKn!; ,w#  
  return assignment < T > (t); [Kc"L+H\  
} QW[ gDc  
} ; I&lb5'6D  
^w1&A 3=6  
`of` uB  
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: i=mk#.j~  
m(6SiV=D9  
  static holder _1; ?9I=XTR  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 c"H59 jE  
8a}et8df:  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); )CAEqP  
而不用手动写一个函数对象。 ']]5xH*U  
sH_5.+,`  
Z&w/JP?  
` <3xi9  
四. 问题分析 /yhGc}h  
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。 Jq8CII  
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。 $MPh\T  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 KbP( ;  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 Iq%f*Zm<  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 FWu[{X;  
T|fmO<e*n  
五. 问题1:一致性 zJ9[),;7B  
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?| :#I7);ol  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 \4qw LM?E^  
~,jBm^4  
struct holder C[0*>W8o  
  { byrK``f  
  // M`jqU g  
  template < typename T > ,|u^-J@  
T &   operator ()( const T & r) const %hnv go:^g  
  { xQ{n|)i>  
  return (T & )r; "?r=n@Kv  
} 45+w)Vf!  
} ; @s[Vtw%f  
dH8^\s .F  
这样的话assignment也必须相应改动: '1u!@=.\G  
ZA>p~Zt  
template < typename Left, typename Right > Y  c]  
class assignment (}jYi*B  
  { KOqp@K$  
Left l; W:z?w2{VI(  
Right r; `5$B"p&i  
public : *RpBKm&^7  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} /xseI)y.B  
template < typename T2 > wAn}ic".b  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } WhU-^`[*  
} ; ZBX,4kxK7  
YN<:k Wu  
同时,holder的operator=也需要改动: Q;EQ8pL?"  
a9<&|L <  
template < typename T > :p6.v>s8  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const bm Hl\?  
  { +2WvGRC  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); H/Wo~$  
} I<v:x Tor  
V/; / &  
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。 } eL*gy  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 _ U%fD|t  
:j=/>d],%  
return l(rhs) = r; /`)>W :  
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。 'i5V6yB  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: #4Z]/D2G  
kCoTz"Z-  
template < typename Tp > N4z(2.  
class constant_t K;fRDE) {  
  { UCv9G/$  
  const Tp t; XX@@tzN  
public : NjL^FqA[  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} )X dpzWod  
template < typename T > }>|!Mf]W?R  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const beN(7jo  
  { Q8^fgI|  
  return t; _#2AdhCu  
} Q, 1TD 2)h  
} ; x<-n}VK\  
equTKM  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 8T2iqqG/1  
下面就可以修改holder的operator=了 kS@6'5U  
_r6aLm2n  
template < typename T > S9'8rn!_  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const $cUTe  
  { /N'|Vs,X  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); l_`DQ8L`  
} >#j f Z5t  
R"0fZENTG  
同时也要修改assignment的operator() 9*"Ae0ok1  
YH%aPsi  
template < typename T2 > #UO#kC<2(B  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } Ig*qn# Dd  
现在代码看起来就很一致了。 @fML.AT  
-5_[m@Vr  
六. 问题2:链式操作 |KM<\v(A{  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 p? q~.YY  
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。 T{VdlgL  
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。 E(l'\q'.  
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。 ELlTR/NW  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct GG KD8'j]  
pjh o#yP  
template < typename T > Tn'_{@E;  
struct result_1 Gxj3/&]^Y  
  { gp/_# QVWC  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; 8LH"j(H  
} ; kN99(  
BWd{xP y  
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: PN$vBFjm  
lM<SoC;[  
template < typename T > 0d%p<c  
struct   ref tk"+PTGJT  
  { 4IW7^Pq`P  
typedef T & reference; }E}b/ulg1  
} ; pu"`*NL  
template < typename T > 3O W) %  
struct   ref < T &> (zm5 4 Vm  
  { >*5+{~k~4  
typedef T & reference; RH+'"f  
} ; b.<>CG'  
ns{BU->f  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: ;T6x$e  
j#`d%eQ~J  
template < typename T > @L)=epC  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const e>:bV7h j~  
  { 0^27grU>   
  return l(t) = r(t); ^YpA@`n  
} 2I 2#o9(Ar  
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。 `?X=@  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 )AX0x1I|E  
PhS`,I^Z  
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 NVTNjDF%s  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: cvf@B_iN9  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 <N Lor55.]  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 #..-!>lY  
最后的布局是: ]T3dZ`-(  
                Add 0S{dnp  
              /   \ J5J$qCJq  
            Divide   5 fCA/   
            /   \ *=-o0c  
          _1     3 gD[Fkq$]  
似乎一切都解决了?不。 E>BP b  
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。 _Gpq=(q)  
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。 4|&7j7<u  
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: }WN0L?h.E  
i&r56m<  
template < typename Right > 3E!#?N|v  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const XYKWOrkQqa  
Right & rt) const X>n\@rTo  
  { 2^Tj@P7  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); 2 us-s  
} &*I\~;1  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 suh@  
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。 n.[0#Ur&}  
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。 {L!w/IeX  
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。 j4au Zl]NF  
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。 q+MV@8w  
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? g[rxK n\Z  
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: 'wo[iNy[  
reyN5n~4U  
template < class Action > {\OIowa  
class picker : public Action @$5GxIw<l  
  { e$k ]z HlQ  
public : >bf29tr  
picker( const Action & act) : Action(act) {} 0L34)W  
  // all the operator overloaded hrwQh2sm  
} ; YU89m7cc'  
{[~ !6&2(k  
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。 +fgF &.  
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: X7I"WC1ncz  
C] <K s  
template < typename Right > VQm)32'  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const C-;y#a)  
  { \iQD\=o  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); p0KkPE">p4  
} 2V}tDN7c  
q;T3bxp+  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > |g5B==KI  
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。 ;;zKHS  
U&fOsx?"  
template < typename T >   struct picker_maker U/ncD F%C  
  { cxTP4\T\E  
typedef picker < constant_t < T >   > result; rz]0i@ehv'  
} ; &^ sgR$m  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > >K{/Jx&  
  {  +X i#y}%  
typedef picker < T > result; apxZ}  
} ; zMfr`&%e  
`laaT5G\y  
下面总的结构就有了: <a-I-~  
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。 or_x0Q  
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。 1cE3uA7  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 pV#~$e  
至此链式操作完美实现。 ?_e2)+q8YG  
Y[AL!h  
Hno:"k?  
七. 问题3 :X>%6Xj?RV  
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。 Zho d%n3  
mPNT*pAO  
template < typename T1, typename T2 > f>)k<-<yj  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 6V=69}  
  { Q 'R@'W9  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); :t\pi. uWt  
} K~A$>0c  
"5mdq-h(  
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: c9\jELO  
zcGeXX}V?  
template < typename T1, typename T2 > k zhek >  
struct result_2 x+zz:^yHYf  
  { esH>NH_  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; nXDU8|"  
} ; ^l#Z*0@><~  
#vi `2F  
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? RVv@x5  
这个差事就留给了holder自己。 qp*C%U  
    y4aSf2   
LL5n{#)N  
template < int Order > I_mnXd;n  
class holder; j]EeL=H<P  
template <> ':8yp|A|  
class holder < 1 > >Vr+\c  
  { zbdmz  
public : #C1u~db  
template < typename T > }EmNSs`$r  
  struct result_1 'AN3{  
  { Hm|8ydNs  
  typedef T & result; 6[kp#  
} ; Z 6^AO=3  
template < typename T1, typename T2 > =[!&&,c=  
  struct result_2 \2#>@6Sqrl  
  { +Zu*9&Cx  
  typedef T1 & result; `}gjfu -'\  
} ; vn@9Sqk  
template < typename T > SMVn2H@  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const +E7s[9/r  
  { -QL_a8NL  
  return (T & )r; {D1"bDZ  
}  4l+"J:,  
template < typename T1, typename T2 > `_C4L=q"  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const q/,>UtRr  
  { 9L;fT5Tp7  
  return (T1 & )r1; C-/<5D j  
} +]-~UsM  
} ; bCY8CIF  
tz-, |n0  
template <> ec/1Z8}p  
class holder < 2 > =$6z1] ;3  
  { (]0JI1 d  
public : 8^CdE*a  
template < typename T > 8KRm>-H)  
  struct result_1 {)]5o| Hx  
  { GGcN aW'  
  typedef T & result; !6hUTjhW7z  
} ; _,:gSDW|  
template < typename T1, typename T2 > VSa\X~  
  struct result_2 ?sV0T)uk  
  { )IQa]A  
  typedef T2 & result; W'w;cy:H  
} ; 1w}%>e-S  
template < typename T > eO#Kn'5  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const 6m_ fEkS[  
  { ].=&^0cg  
  return (T & )r; Dbt"}#uit;  
} 2Z 4Ekq0@  
template < typename T1, typename T2 > OnE#8*8  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const iB1"aE3  
  { 6qQdTp{i  
  return (T2 & )r2; [+EmV>Y  
} n}(/>?/  
} ; (055>D6  
<&:OSd:%  
#?8dInu>  
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> >。 _]btsv\)f  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: c8!q_H~  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: T:&  
{/SUfXq  
return l(i, j) = r(i, j); 5[3vu p?  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) a"gZw9m@  
H1iewsfzH  
  return ( int & )i; {2Jo|z  
  return ( int & )j; rnW(<t"  
最后执行i = j; rM/Ona2x  
可见,参数被正确的选择了。 -0rc4<};h  
+~b@W{  
? S^ U-.`  
rEEoR'c6  
(D5 dN\  
八. 中期总结 8."B  
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: rw(EI,G  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 EaaLN<i@0  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 : p# 5nYi  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor D4nYyj1O3  
8,unq3  
8D3|}z?  
&`+tWL6L  
+?r,Nn  
,MH/lQq%  
九. 简化 ~JhH ,E  
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。 6v(?Lr`D  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 Aw#@}TGT  
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: )5n*4A  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 9yla &XTD  
  +-*/&|^等 [XK^3pT_  
2. 返回引用。 4mYJi#e6x  
  =,各种复合赋值等 h"R{{y f2  
3. 返回固定类型。 4yy9m8/  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) /G*]3=cSe  
4. 原样返回。 h=:Ls]ZU  
  operator, _{$eOwB  
5. 返回解引用的类型。 9R$0[HbI3  
  operator*(单目) ux>wa+XFa  
6. 返回地址。 W}^X;f  
  operator&(单目) )wT @`p"4  
7. 下表访问返回类型。 4Wsp PHj  
  operator[] E~]37!,\\9  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 -d'swx2aZ!  
  operator<<和operator>> {,;R\)8D  
N{kp^Byim0  
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。 ^HiI   
例如针对第一条,我们实现一个policy类: vca]yK<u  
qXF#qS-28  
template < typename Left > ]*/%5ZOI&  
struct value_return dMw7UJ  
  { 8&q[jxI@8  
template < typename T > 5N~JRq\  
  struct result_1 qnO>F^itF  
  { W=-:<3XL  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; )\O;Rt(  
} ; I \Luw*:  
|[+/ ]Y  
template < typename T1, typename T2 > 1@}s:  
  struct result_2 `J l/@bE=  
  { yq6Gyoi<  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; b=$(`y  
} ; 2=]Xe#5J=  
} ; Ns2<wl-  
/^M|$JRI  
qT153dNA&  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait %3kS;AaA  
n[E/O}3& /  
下面我们来剥离functor中的operator() fk5$z0/  
首先operator里面的代码全是下面的形式: k]"DsN$  
W ])Lc3X  
return l(t) op r(t) bCfw,V{sce  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) UlD]!5NO  
return op l(t) P9yg  
return op l(t1, t2) jt?DogYx  
return l(t) op `z1E]{A  
return l(t1, t2) op 1}/37\  
return l(t)[r(t)] %=*nJvYS  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] @9AK!I8f  
:jHDeF.A  
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: yM PZ}  
单目: return f(l(t), r(t)); han S8  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); bAwFC2jO[  
双目: return f(l(t)); E'^$~h$  
return f(l(t1, t2)); 9D`p2cO  
下面就是f的实现,以operator/为例 0 zn }l6OS  
v/G)E_  
struct meta_divide Vjqs\  
  { $ISx0l~  
template < typename T1, typename T2 > g;-6Hg'  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) f=cj5T:[  
  { M{)|9F  
  return t1 / t2; Mh@RO|F  
} FCIA8^}s  
} ; :=oIvSnh  
e13' dCG  
这个工作可以让宏来做: ;=lQMKx0  
s$ZKd  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ t2_pwd*B  
template < typename T1, typename T2 > \ )\m%&EXG{  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; 5J2tR6u-(  
以后可以直接用 ojbms>a  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) |y DaFv  
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 9R3YUW}s  
(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。。。) _)a!g-Do7  
VpyqVbx1  
qk_YFR?R  
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 $TY 1'#1U;  
(Y~gItej  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > Lt2<3DB  
class unary_op : public Rettype M d.^r5r  
  { 8c<OX!  
    Left l;  I#U)  
public : V7)<MY  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} 0NMmN_Lr  
I;UCKoFT  
template < typename T > XLj|y#h  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const k.?@qCs[  
      { WVdF/H  
      return FuncType::execute(l(t)); TQ69O +  
    } HImQ.y!B  
UE 1tm  
    template < typename T1, typename T2 > +P|Z1a -jB  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 6fV;V:1{  
      { qMmhVUx  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); SGUZ'}  
    } +qee8QH  
} ; wj-z;YCV  
dw3H9(-lp  
iu'At7  
同样还可以申明一个binary_op OYj~"-3y)  
_\u?]YTv  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > 66l+cb  
class binary_op : public Rettype q4]Qvf>  
  { R@lA5w  
    Left l; qU+q Y2S:  
Right r; L%31>)8  
public : 2<TpNGXM_  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} \PM5B"MDZ  
FSHC\8siS  
template < typename T > VdF<#(X+  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 2'7)D}p  
      { #8i9@w  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); B<!WAw+  
    } wG",Obja  
p.x!dt\1kC  
    template < typename T1, typename T2 > sg8j}^VI  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const "q3W& @  
      { 04@?Jb1*  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); Y%#r&de  
    } Ae^ Idz  
} ; Ht&%`\9s  
3$h yV{  
N5Ih+8zT  
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 c-=z<:Kf  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 cp L'  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) C$7dmGjZ  
那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。 C#:L.qK  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! {]3Rk  
如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。 [Q:mLc  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 *L=F2wW  
这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan) xL\R-H^c]  
下面是修改过的unary_op A)641"[  
G\/7V L  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > iU"{8K,  
class unary_op UCI !>G  
  { 9q>rUoK^  
Left l; _>(qQ-Px  
  H@V+Q}  
public : NG\^>.8  
xL} ~R7  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} N)o/}@]6  
~.&2N Ur  
template < typename T > qN(,8P\90  
  struct result_1 Z{rD4S @^  
  { V8+8?5'l  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; ?b3({P  
} ; =SpD6 9-H  
Y(Q!OeC  
template < typename T1, typename T2 > } DQ KfS  
  struct result_2 \Zmn!Gg  
  { J6J|&Z~UT,  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; hp!. P1b  
} ; [FN4_  
f1 TYQ?e  
template < typename T1, typename T2 > 3FhkK/@  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ;SVAar4r  
  { T;Zv^:]0  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); x5"F`T>Y  
} ^>tqg^  
#S*cFnd  
template < typename T > HG:9yP<,o  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const dXewS_7  
  { )R5=GHmL  
  return OpClass::execute(lt(t)); oC >l|?h,  
} P h/!a6y  
r E<Ou"  
} ; lMRy6fzI  
+Qo]'xKr  
- A)XYz  
该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug Nx^r&pr  
好啦,现在才真正完美了。 3,$G?auW  
现在在picker里面就可以这么添加了: SVj4K \F  
HYWKx><   
template < typename Right > _1U7@v:<@  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const 5dem~YY5  
  { 3*;S%1C^  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); *7:HO{P>Y  
} GK\`8xWE  
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。 q:X&)f  
t?6_^ 08  
XX;MoE~MM  
PAHkF&  
<Q|(dFr`v  
十. bind A.>TD=Nz  
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。 QZ^P2==x  
先来分析一下一段例子 c</u]TD  
NAt; r  
iQj2aK Gs  
int foo( int x, int y) { return x - y;} )Ept yH  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 "Z70 jkW[  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 Md(h-wYr  
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。 7PG|e#  
我们来写个简单的。 t,>j{SK~  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: ?84B0K2N s  
对于函数对象类的版本: >p,FAz>  
"[M k5tM  
template < typename Func > l7M![Ur  
struct functor_trait %jRqrICd  
  { _q /UDf1  
typedef typename Func::result_type result_type;  ZXL  
} ; .Bb86Y=3  
对于无参数函数的版本: #mvOhu  
Q\k|pg?  
template < typename Ret > JC}oc M j0  
struct functor_trait < Ret ( * )() > -|aNHZr  
  { gHe%N? '  
typedef Ret result_type; ,oS<9kC68  
} ; syR +;  
对于单参数函数的版本: i!+Wv-  
U{%N.4:   
template < typename Ret, typename V1 > ZuIw4u(9  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > O2 sAt3'  
  { \yNe5  
typedef Ret result_type; oGa8#>  
} ; 1`z^Xk8vt  
对于双参数函数的版本: oM4Q_An  
C. rLog#  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > 5(V'<  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > e"]*^Q  
  { [sF z ;Py]  
typedef Ret result_type; 1p|}=R  
} ; dX8N7{"[  
等等。。。 T~" T%r  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy 9u&q{I  
yw3E$~k  
template < typename Func > Fs|aH-9\  
struct func_return d5z?QI  
  { FsdxLMwk1  
template < typename T > *4<Kz{NF  
  struct result_1 aO'lk  
  { K9 tuiD+j  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; 7[}K 2.W.  
} ; Z F&aV?  
(g>>   
template < typename T1, typename T2 > `NNr]__  
  struct result_2 u_~*)w+mS@  
  { ]IZn#gnM  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; {vL4:K  
} ; vUa&9Y  
} ; 4?3*%_bDJ,  
9N kr=/I"P  
A^9RGz4=  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 yS)73s/MrY  
@! gJOy  
template < typename Func, typename aPicker > wh~g{(Xvq  
class binder_1 cJ> #jl&  
  { 7@@,4_q E  
Func fn; viP.G/(\]  
aPicker pk; L-}6}5[  
public : & 1:_+  
j~)GZV  
template < typename T > \k69 S/O  
  struct result_1 `- \J/I  
  {  3~mi  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; GQP2-cSZ  
} ; 4%(\y"T  
y]veqa  
template < typename T1, typename T2 > .P|_C.3- l  
  struct result_2 T|{1,wP  
  { D V  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; /7)l22<  
} ; >4.K>U?0FC  
s?irT;=  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} l|z0aF;z  
7t@r}rC,K  
template < typename T > v%=@_`Ht  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const XmK2Xi;=b  
  { mYy{G s7  
  return fn(pk(t)); [vJLj>@  
} w4m)lQM  
template < typename T1, typename T2 > )5479Eb_  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 8{t^< j$n  
  { jOYa}jm?  
  return fn(pk(t1, t2)); m~#f L  
} kma)DW  
} ; !m* YPY31  
R8*z}xy{  
7H+IW4Ma  
一目了然不是么? R0l5"l*@+  
最后实现bind +4N7 _Y  
nkp,  
]r^/:M  
template < typename Func, typename aPicker > NM`5hd{  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) X4c|*U=4  
  { [%);N\o2Y  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); _DlX F  
} a+U^mPe  
T ke3X\|  
2个以上参数的bind可以同理实现。 JBYmy_Su  
另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。 g?e$B}%  
t==CdCl  
十一. phoenix 1kd\Fq^z$  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧:  rk F>c  
b.LMJ'1  
for_each(v.begin(), v.end(), s#8mD !T|  
( W7F1o[  
do_ p>g5WebBN  
[ _6tir'z  
  cout << _1 <<   " , " r~q(m>Ct6  
] xzZ2?z Wi  
.while_( -- _1), %`M IGi#  
cout << var( " \n " ) /tG0"1{  
) _V.MmA  
); !iys\ AV  
u%o]r9xl'  
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: Q.]$t 2J  
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 ho'Ihep,L  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 Qb.Ve7c  
那么我们就照着这个思路来实现吧: y:m ;_U,%c  
FyF./  
[1LlzCAFBw  
template < typename Cond, typename Actor > >l0y ss)I  
class do_while V!{}%;f  
  { vj_[LFE  
Cond cd; tFi'RRZ  
Actor act; 3Uy48ue  
public : Z8Jrt3l{2  
template < typename T > xy^t_];X  
  struct result_1 KBe\)Vs  
  { K&\ q6bU  
  typedef int result_type; |[ )e5Xhd  
} ; yx@%x?B  
InAx;2'A:  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} I*SrK Zb  
F3%8E<QZd;  
template < typename T > tbH` VD"u  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 5Al1u|;HB  
  { 9tMaOm  
  do 6XFLWN-)  
    { H,{WrWA  
  act(t); !jySID?q  
  } x @a3STKT  
  while (cd(t)); mr 6~8 I  
  return   0 ; Z]QpH<Z  
} 4eRV?tE9  
} ; <27:O,I  
- K@mjN  
VqIzDs  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). Nueb xd  
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。 DO^ J=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。 C3]"y7  
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。 &>xd6-  
下面就是产生这个functor的类: ZHN@&Gg6)  
0p31C7!  
$!ATj`}kb  
template < typename Actor > moOc G3=9  
class do_while_actor \ ";^nk*  
  { -Gyj]v5y`c  
Actor act; ,bGYixIfYZ  
public : 6z'3e\x  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} ;k=&ZV  
HPus/#j'+  
template < typename Cond > 0XWhSrHM  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; %`# HGji)  
} ; mWP1mc:M(  
LK}*k/eG  
$SbgdbX  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 (X3}&aLF  
最后,是那个do_ hRFm]q  
#1z/rUh`Cr  
|lG7/\A  
class do_while_invoker `mE>h4  
  { *I6W6y;E=  
public : ?nCo?A  
template < typename Actor > QE Q/  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const QUO'{;,  
  { ?heg_ ~P  
  return do_while_actor < Actor > (act); O,[9E  
} {u (( y D  
} do_; _wp_y-"  
k E},>+W+  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? :AYhBhitC  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 /Pyj|!C3`q  
最后来说说怎么处理break和continue M?ObK#l!_  
显然break的语义超出了我们的能力范围,然而却是有一个东西很适合模拟其行为,那就是异常。 r?$ V;Z  
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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