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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda .f?qUg  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 #w%a m`+  
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, 5kRwSOG%'  
YI? C-,  
Nv*E .|G  
S4aHce5PXA  
  class filler a V+o\fId  
  { 2f}K #i8   
public : #buV;!_!E?  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} 5;sQ@  
} ; Jm*M7g j  
%O4}i@Fe  
rhzv^t  
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: )$Dcrrj  
d-#u/{jG)  
|R &3/bEr  
$jUS[.S_|I  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); b0zxT9  
+UpMMh q  
#sm_.?P  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 6|"!sW`%N  
="'P=Xh!8  
J6^Ct  
,:dEEL+>c  
二. 战前分析 9 z8<[>  
首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。  i?i7T`  
开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码 ?( dYW7S  
#$vhC u<I  
8KL_PwRX_f  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); SceCucT  
  /* --------------------------------------------- */ 6yl;o_6:  
vector < int *> vp( 10 ); H2FFw-xW  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); Jv4D^>yj[  
/* --------------------------------------------- */ bsk=9K2_2t  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); +=B}R  
/* --------------------------------------------- */ sP3.s_U^  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); _WjETyh [H  
  /* --------------------------------------------- */ Uf2v$Jl+Yh  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); Kn!0S<ssR  
/* --------------------------------------------- */ z kX-"}$8  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); dbq{a  
k,*#I<($  
  L@k;L  
*|,ykb>  
看了之后,我们可以思考一些问题: w;SH>Ax:  
1._1, _2是什么? |q.:hWYFpM  
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。 2dd:5L,  
2._1 = 1是在做什么? Jn <^Q7N  
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。 7)(`  
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。 V^$rH<  
v(Zi;?c  
{i%x s#0h  
三. 动工 "aCb;2Rs  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: CAo )v,f  
DP6{HR$L  
4gkV]" H!  
#Wc #fP  
template < typename T > Wru  Fp  
class assignment ?m_RU  
  { c!u}KVH  
T value; |C)UZ4A/p  
public : p,AD!~n`  
assignment( const T & v) : value(v) {} EDidg"0p  
template < typename T2 > 64 \5v?C  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } vb"dX0)<  
} ; /4B4IT  
N7I71q|  
1={Tcq\]  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 4(0t GF  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment iZq@W3GL C  
_l{ 5 'm  
R;TEtu7  
|gRgQGeB  
  class holder 3P^gP32  
  { )x:j5{>(  
public : tj^:SW.0  
template < typename T > S_ -QvG2  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const };|PFWs  
  { 5 *pN<S  
  return assignment < T > (t); ks#Z~6+3  
} /jn3'q_,  
} ; 4@mXtA  
} @fu~V/  
M+R)P +  
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: 6[h$r/GXh"  
f~"V  
  static holder _1; FvNSu"O~K1  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 v.LUK  
J_[[BJ&}x  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); nM.?Q}yO~  
而不用手动写一个函数对象。 Nj-rZ%&  
c.{&~  
h. (;GJO  
cD`O+WA2K  
四. 问题分析 Gx a.<E^k  
虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。 BfE-s<  
1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。 -J7,Nw  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 c'#J{3d  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 @Rb1)$~#  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 ,8o*!(uO2  
:6k DUFj}  
五. 问题1:一致性 u r.T YKF  
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?| y" 6~9j  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 ;1g-z]  
+j: Ld(  
struct holder _t;VE06Xjs  
  { V =aoB Z  
  // Y7V&zF{  
  template < typename T > [`-O-?=  
T &   operator ()( const T & r) const 8!%"/*P$  
  { ~W*j^+T"  
  return (T & )r; &aAo:pj  
} -%V-'X5  
} ; U9fF;[g  
;$L!`"jn  
这样的话assignment也必须相应改动: 7C?mD75j  
ODvpMt:+  
template < typename Left, typename Right > jG(~9P7  
class assignment RGA*7  
  { 5m7Ax] \  
Left l; I nK)O ';  
Right r; V\`= "  
public : XhD fI &  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} *n_4Rr  
template < typename T2 > ZUJOBjb` K  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } 2T%f~yQ^  
} ; ^?]H$e  
ftH%, /,  
同时,holder的operator=也需要改动: v_h*:c  
:;WDPRx  
template < typename T > A}Dpw[Q2@8  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const 5YH mp7c-z  
  { ;,-Vapz  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); BI^]juH-c  
} Uu:v4a  
jL%}y1m?  
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。 5_C#_=E  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 *=9#tYn~  
;GT)sI   
return l(rhs) = r; Jb.u^3R@  
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。 UYrzsUjg&  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: C$ `Y[w  
3 DHA^9<q  
template < typename Tp > N_Ld,J%g  
class constant_t OwIy(ukTI  
  { 9Zsb1 M!n>  
  const Tp t; XK-x*|  
public : ,wo"(E!4e  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} hsO.521g  
template < typename T > ;L%~c4`l~m  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const vGHYB1=~  
  { A y[L{!)2{  
  return t; KmOa^vY1.T  
} xLK0~|_#!  
} ; P2JRsZ.  
6jo&i  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 B]F7t4Y!  
下面就可以修改holder的operator=了 k[)@I;m  
l{o{=]x1  
template < typename T > Vot+gCZ  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const %ys}Q!gR  
  { kD7(}N8YR  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); ld?.o/  
} Z|S7 " ,  
32P]0&_O  
同时也要修改assignment的operator() gK\7^95  
yZ0ZP  
template < typename T2 > ~RAH -]  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } Y mjS!H  
现在代码看起来就很一致了。 mM{v>Em2K#  
~Fb?h%w  
六. 问题2:链式操作 ;O|63  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 2B dr#qr  
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。 HWOH8q{f!  
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。 K61os&K  
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。 " z'!il#  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct >! .9g  
mxA )r5sx  
template < typename T > <XrGr5=BV  
struct result_1 wx5*!^&j  
  { }c5`~ LLK  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; rXPx* /C  
} ; #e>MNc 'z  
dKpa5f7  
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$Ru NF  
a\_,_psK  
template < typename T > |raQ]b@t&  
struct   ref JHH&@Cn  
  { T=dvc}  
typedef T & reference; 1u+ (rVQN  
} ; ScoHtX3  
template < typename T > oz@6%3+  
struct   ref < T &> Pp hQa!F$  
  { gjLgeyyWC  
typedef T & reference; nW'x#0-  
} ; _u2  
S]/ +n>  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: C~V$G}mM  
m kf{_!TK  
template < typename T > PzDgl6C  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const 5K~6`  
  { Ib2pV2`h(  
  return l(t) = r(t); |R/50axI  
} AB\4+ CLV  
可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。 n5>N9lc  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 ZS_f',kE  
Z"+!ayA7D  
有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么 lXKZNCL  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: #K w\r50  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 V7_??L%Ct`  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 6E]rxps}"  
最后的布局是: zAUfd[g  
                Add TeqsP1{?  
              /   \  |?A-?-  
            Divide   5 0+pJv0u  
            /   \ .9Fm>e+!C  
          _1     3 ZE` {J =,  
似乎一切都解决了?不。 Ngnjr7Q={T  
你可以想象一下一个完整的Lambda库,它必然能够重载C++几乎所有的操作符。假设其重载了10个操作符,那么至少会有10个代表这些操作符的functor类。大体上来讲,每一种操作符所对应的functor都应当能够由链式操作产生别的任意一种操作符所对应的functor。(例如:*_1 = 2既是由operator*的functor产生operator=的functor)。可想而知这样一共能产生10*10=100种产生方式。这是对编码的一个大挑战。 1hij4m$b  
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。 a"aV&t  
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: `,d7_#9'  
sf0U(XYQ^  
template < typename Right > |3m%d2V*hF  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const >k|[U[@  
Right & rt) const }}_l@5  
  { y{JkY\g  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); ]mA?TwD  
} %>TdTt  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 `l#g`~L  
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。 )3sb 2 #  
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。 <!^Z|E  
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。 ^ZG1  
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。 NY x4& *le  
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? t/|^Nt@XT  
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: l1WVt}  
>kYyR.p.b  
template < class Action > Je,8{J|e  
class picker : public Action 4NV1v&"  
  { S# #W_OlrI  
public : )A%Y wI$  
picker( const Action & act) : Action(act) {} G>x0}c  
  // all the operator overloaded ~55>uw<  
} ; 'oG'`ED"  
Bx F  
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。 dp_q:P4; B  
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: soF^G21N  
g 7X>i:  
template < typename Right > |:z%7J3wP  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const Yo:&\a K[  
  { l<0V0R(  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); > R=YF*t  
} 7[L C*nrr  
h 8s*FI  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > t At+5H  
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。 J++D\x#@  
)Pq.kn{Sp  
template < typename T >   struct picker_maker K4BMa]/U  
  { X*KT=q^?n  
typedef picker < constant_t < T >   > result; |4vk@0L  
} ; P; Ox|  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > ]7;;uhn`  
  { ']Z8C)tK  
typedef picker < T > result; G1rgp>m  
} ; dkjL;1  
Jp- hFD  
下面总的结构就有了: }R^{<{KVJ  
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。 {`VQL6(i  
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。 h.nzkp5  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 !?{5ET,gtN  
至此链式操作完美实现。 I8y\D,  
\GWC5R7Q0j  
a'BBp6  
七. 问题3 ("Zi,3"+  
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。 L6T_&AiL$  
eW/Hn  
template < typename T1, typename T2 > A Ho<E"R\  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const <$E8T>U  
  { M5]w U   
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); R-ci?7dt3  
} /-T%yuU  
lI9 3{!+>  
很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2: y03l_E,  
HM/ q B^  
template < typename T1, typename T2 > 7DD ot_qb  
struct result_2 kDsUKO p  
  { rAWBuEU;!  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; i> ;G4  
} ; 9 wc=B(a|  
%llG/]q#  
显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢? l<5!R;?$  
这个差事就留给了holder自己。 j2+&B9 (  
    Z\x6  
3jeR;N]x  
template < int Order > xfb%bkr  
class holder; J#\/znT  
template <> ?G@%haqn6  
class holder < 1 > ;Bm{_$hf=  
  { [30e>bSf`  
public : ,Fb#%r%  
template < typename T > R0Qp*&AL  
  struct result_1 0/c4%+ Ln  
  { !|D,cs  
  typedef T & result; $/Mk.(3'P  
} ; ~34$D],D  
template < typename T1, typename T2 > gN*8 zui  
  struct result_2 g& {YHq^+  
  { !)GPI?{^5  
  typedef T1 & result; DGcd|>q  
} ; =Oy,SX  
template < typename T > .*ZNZ|g_  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const B$)KZR(u  
  { `+U-oqs  
  return (T & )r; t;'__">:q  
} _v-sb(* J  
template < typename T1, typename T2 > YPN|qn(  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const `|gCbs95  
  { GFvOrRlP\  
  return (T1 & )r1; s;bqUY?LD  
}  BzDS  
} ; _b+3;Dy  
t<4+CC2H  
template <> K~uoZ~_gA  
class holder < 2 > *Nv<,Br,F  
  { Xh ?{%?2  
public : !$j'F?2 >  
template < typename T > \!_ >ul  
  struct result_1 MD%86m{Sg=  
  { NS\'o )J  
  typedef T & result; kM.zX|_  
} ; !+i  
template < typename T1, typename T2 > {9(N?\S1`a  
  struct result_2 o^Ms(?K%t  
  { 44!bwXz8  
  typedef T2 & result; E]bjI$j  
} ; 8$1<N  
template < typename T > ]1X];x&e  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const V4|pZ]  
  { oC[$PPqX#  
  return (T & )r; 'Ic$p>  
} 'C(YUlT2?P  
template < typename T1, typename T2 > X4jtti  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const #U^@)g6  
  { Rt+s\MC^r  
  return (T2 & )r2; <=WQs2  
} )AnX[:y  
} ; F*QGzbv)  
By" =]|Q  
}_K7}] 1  
新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。 JD.WH|sZ5  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: ?>2k>~xlQ  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: hW(Mf  
m!g f!  
return l(i, j) = r(i, j); lOql(ZH`w  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) Y6+nfh_  
hS<+=3 <M  
  return ( int & )i; 8xLvpgcZ  
  return ( int & )j; leiP/D6s  
最后执行i = j; tv5SQ+AI3  
可见,参数被正确的选择了。 L.>`;`dmY  
ZZ#S\*  
g^=p)h3  
[^#6.xH  
 IS!sJc  
八. 中期总结 60Y&)UR  
目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事: QDs]{F#  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 ~i(X{ ^,3  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 TC'tui  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor Q 1g@FsW&U  
M*|x,K=U  
WJ8i,7  
VGkwrS;+I  
t=5 K#SX}  
7&E3d P  
九. 简化 Ao(Xz$cQfW  
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。 YHl6M&*@  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 OQA}+XO  
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: Fe}Dnv)}Z  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 !M6*A1g5  
  +-*/&|^等 %+qD-{&  
2. 返回引用。 "d9"Md0k  
  =,各种复合赋值等 LJ9^:U  
3. 返回固定类型。 }5\F<b^@Y  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) (z#qkKL{^  
4. 原样返回。 y^?7de}  
  operator, Z%k)'%_   
5. 返回解引用的类型。 )bXiw3'A  
  operator*(单目) Bi9 S1 p  
6. 返回地址。 ,..&j+m  
  operator&(单目) a?_N8|k[  
7. 下表访问返回类型。 6|L<? X  
  operator[] >2TDYB|;  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 DR;rK[f  
  operator<<和operator>> NZ7g}+GTG  
m\RU |Z  
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。 hvkLcpE  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: @h$cHZ  
%N04k8z  
template < typename Left > QOB>Tv E  
struct value_return h@&& .S`B  
  { ^fa+3`>  
template < typename T > 7E 6gXf.  
  struct result_1 x=(Q$Hl5  
  { 'gI q_t|^  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; CNwIM6t  
} ; ;N#d'E\  
*F[@lY\p  
template < typename T1, typename T2 >  R5(<:]  
  struct result_2 QX-%<@  
  { ?#da4W  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; {1Z8cV   
} ; Dyyf%'\M  
} ; Wxx? iW ,  
{26/SY  
Bvb.N$G  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait E<y0;l?H<  
u_shC"X:  
下面我们来剥离functor中的operator() B&3oo   
首先operator里面的代码全是下面的形式: Iy% fg',%  
L )p*D(  
return l(t) op r(t) MOi.bHCQJP  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) .SzP ig  
return op l(t) ',$Uw|N  
return op l(t1, t2) -PPH]?],  
return l(t) op t"4RGO)jh  
return l(t1, t2) op yhxen  
return l(t)[r(t)] V(u#8M  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] a\;Vly;  
GgwO>[T  
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: Sc#B -4m  
单目: return f(l(t), r(t)); kK\G+{z?  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); QQ;<L"VW  
双目: return f(l(t)); E{'{fo!#)  
return f(l(t1, t2)); '#pY/,hVB  
下面就是f的实现,以operator/为例 Myaj81  
o_R<7o/d|  
struct meta_divide $R6iG\V5  
  { ++1<A& a  
template < typename T1, typename T2 > ?tx%K U\3  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) >U .  
  { Ad$CHx-  
  return t1 / t2; 7/C,<$Ep  
} /Y| y0iK  
} ; 4IfOvAN%  
RrB)u?  
这个工作可以让宏来做: "x~VXU%xU  
trlZ^K  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ {EU?{ #  
template < typename T1, typename T2 > \ '9d<vW g  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; 2w"Xv,*.'i  
以后可以直接用 G4O $gg  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) B6qM0QW  
来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数 dAg<BK/  
(ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。) o\<m99Ub  
*WTmS2?'h  
*XN|ZGl/  
下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体 [ =/Yo1:v  
9NzK1V0X  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > b~$B 0o)  
class unary_op : public Rettype $r>$ u  
  { 0 ]K\G55  
    Left l; "$P|!k45(  
public : gbf2ty  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} ,yPs4',d  
Z!#n55 |  
template < typename T > zt,Tda4Y  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const %*:X FB  
      { tFj[>_d7  
      return FuncType::execute(l(t)); (p6$Vgdt  
    } [k<"@[8)  
V/N:Of:\R  
    template < typename T1, typename T2 > m 0jm$> :Z  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ''. P=  
      { Q#gzk%jL@  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); '2LK(uaU  
    } 0 $Ygt0d  
} ; "p Rr>Fa  
`3wzOMgJ  
t?&@bs5~g  
同样还可以申明一个binary_op Xgb ~ED]  
sWtT"7>x  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > q!fdiv`  
class binary_op : public Rettype /i !3Fr"  
  { Uw`YlUT\  
    Left l; J)kH$!csi  
Right r; yLFZo"r  
public : $RAS pM  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} $nf5bo/;  
g#W/WKvM  
template < typename T > XEX ."y  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const (v/mKGyg  
      { &Hl*Eg f  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); yW@0Q:  
    } 5Yxs_t4  
C4,;l^?=%  
    template < typename T1, typename T2 > 44r@8HO1  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const JyiP3whW  
      { W'98ues%  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); |$>ZGs#  
    } M'(4{4rC  
} ; mK Ta.  
xY_<D+ OV  
$4Vpl  
很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮 4hQ.RO  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 JkfVsmc<{h  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) j:Y1  
那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。 N'5AU (  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! @gc|Z]CV  
如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。 G d%X> ~  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 B)L=)N  
这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan) &gv{LJd5b  
下面是修改过的unary_op %)t9b@c!}  
J 7/)XS  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > Q$`u=-h|  
class unary_op \gU=B|W  
  {  sJ3O ]  
Left l; xPcH]Gs^b  
  J$+K't5BZ  
public : U??T>  
=!R+0  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} arQEi  
vG2&qjY1  
template < typename T > :c?}~a~JO(  
  struct result_1 7^hwRZJ{  
  { Y%GIKtP  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; fR^aFT  
} ; :nLhg$wMs  
Yw!(]8PYdU  
template < typename T1, typename T2 > >}I BPC  
  struct result_2 Ho^rYz  
  { 2a,l;o$2&  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; n){F FM  
} ; bMCy=5  
^Gt9.  
template < typename T1, typename T2 > _+0Q Q{'N  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const kv8 /UW  
  { jI%g!  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); {=Y3[  
} 'P`L?/_3  
wI{ED  
template < typename T > 6 @X j  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const O_~vl m<#  
  { C)H1<Br7  
  return OpClass::execute(lt(t)); +\D?H.P  
} $LXz Q>w9  
BIK^<_?+ZU  
} ; ;zpSyyp@  
13f@Ox$  
_?m%i]~o  
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 7[/1uI9U8K  
好啦,现在才真正完美了。 '*d);{D8  
现在在picker里面就可以这么添加了: CHGV1X,  
xlHC?d0}  
template < typename Right > 3[T<pAZ  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const ?c7} v  
  { ^6?)EM#  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); J|gRG0O9Ya  
} }$wWX}@  
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。 >P_/a,O8  
[m+):q^  
QKAt%"1&  
?*K{1Ghf  
4\rwJD<  
十. bind M#'j7EMu  
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。 MmL)CT  
先来分析一下一段例子 m .':5  
uB*Y}"Fn  
),%(A~\  
int foo( int x, int y) { return x - y;} -0G/a&ss  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 $ KAOJc4<  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 loR,f&80=O  
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。 -V\$oVS0S  
我们来写个简单的。 JsY|Fv  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: !o{>[  
对于函数对象类的版本: (;(P3h  
g=q1@)  
template < typename Func >  ]$=\zL  
struct functor_trait gq`S`  
  { kaUEv\T   
typedef typename Func::result_type result_type; BJ$\Mb##3@  
} ; %@Ow.7zh  
对于无参数函数的版本: +T,Yf/^Fn  
.kT}E5  
template < typename Ret > K4`)srd  
struct functor_trait < Ret ( * )() > nS$_VJ]~  
  { `(Eiu$h6V-  
typedef Ret result_type; {OBV+}#  
} ; ']'V?@H]4  
对于单参数函数的版本: $T-Pl57  
9cMQ51k)E  
template < typename Ret, typename V1 > hALg5.E{T  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > Zk .V   
  { +Dwq>3AH  
typedef Ret result_type; 8gK  <xp  
} ; B*c@w~E  
对于双参数函数的版本: BJ,D1E  
I%#&@  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > y2=`NG=  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > s(u,mtG  
  { k  __MYb  
typedef Ret result_type; NB@TyU  
} ; #eZm)KFQg  
等等。。。 [i 7^a/e  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy Zp'q;h_  
K>_~zWnc  
template < typename Func >  |tVWmm^m  
struct func_return c1>:|D7w  
  { eCfy'US;@3  
template < typename T > iI 4XM>`a  
  struct result_1 ^h^\kW'#  
  { [)S7`K;  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; kE` V@F  
} ; D&C83^m  
\:[J-ySJ  
template < typename T1, typename T2 >  8-.jf  
  struct result_2 "u=U@1 ^  
  { b>_eD-  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; -z6{!  
} ; e4rhB"qQdn  
} ; 3{"MN=  
K H&o`U(}  
R'e>YDC  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 )/4xR]  
C#3K.0a  
template < typename Func, typename aPicker > YuVg/ '=  
class binder_1 23|R $s>}i  
  { |w)S &+  
Func fn; 2n3g!M6~  
aPicker pk; [e.@Yx_}  
public : rfwX:R6,g  
k'b'Ay(<  
template < typename T > TLWU7aj&!  
  struct result_1 IJzPWs5W:  
  { 16Gp nb  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; }g]O_fN7~  
} ; wB0K e  
>/eV4ma"  
template < typename T1, typename T2 > EDAVU  
  struct result_2 y%NZ(Y,v  
  { =T3O;i  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; @+EO3-X5  
} ; PYPDK*Ie  
uu`G<n  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} oD?c]}3  
}bM=)eUfX  
template < typename T > Pko2fJt1  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const _G1C5nkDl4  
  { *\4u:1Cu  
  return fn(pk(t)); 2Ysl|xRo  
} ZBcT@hxm  
template < typename T1, typename T2 > @b2JR^  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const -ZKo/ N>6}  
  { `j1(GQt  
  return fn(pk(t1, t2)); ?V >{3  
} ;c;5O@R}3  
} ; ouO<un  
AC& }8w[>u  
1 ^q~NYTK  
一目了然不是么? trAIh}Dj  
最后实现bind KH_~DZU*5  
~Q36lR  
C;BC@OE  
template < typename Func, typename aPicker > $EUlh^  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) !y 7SCz g  
  { m c q!_#{y  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); `Ir{ax&H.e  
} sPoH12?AL  
=bDy :yY}  
2个以上参数的bind可以同理实现。 }2CVA.Qm!  
另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。 Th%2pwvER  
OEwKT7CX  
十一. phoenix q\q8xF~[p  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: 6 OLp x)fG  
x+B7r& #:  
for_each(v.begin(), v.end(), )xPfz  
( f.X<Mo   
do_ v$_YZm{!<  
[ :3$$PdZ  
  cout << _1 <<   " , " ,MRAEa2  
] fBZAO  
.while_( -- _1), <~ 9a3c?  
cout << var( " \n " ) nPh| rW=  
) ER4j=O#  
); `:&jbd4H  
B^yA+&3HI  
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: Cg4l*"_  
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 hantGw |  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 0Xx&Z8E  
那么我们就照着这个思路来实现吧: xfsf  
kH9P(`;Vq  
.*_uXQ  
template < typename Cond, typename Actor > B!X;T9^d  
class do_while F\U^-/0,  
  { ,ag:w<km  
Cond cd; CpG]g>]L&[  
Actor act; ` 0}z ;&:  
public : ;kv/(veQ1<  
template < typename T > [n!5!/g>j  
  struct result_1 XI"8d.VR  
  { K[/sVaPZ  
  typedef int result_type; &]xOjv/?  
} ; U`w `Cr  
6^vseVx  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} Yj-JB  
5:W 5@e{  
template < typename T >  WPnw  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ay-M.J  
  { Rz\:)<G  
  do {~u#.(  
    { m?4L>'  
  act(t); THcK,`lX@  
  } |'?./  
  while (cd(t)); F\lnG  
  return   0 ; o:x,zfW  
} Y(D&JKx  
} ; _RI!Z   
07FS|>DM'Z  
C 7e  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). |:jka  
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。 Rx\.x? &  
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。 7%x 3o#&  
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。 GiH<6<=  
下面就是产生这个functor的类: 5&QDZnsl  
(^)" qs B  
B<}0r 4T}  
template < typename Actor > ,KO_h{mI<  
class do_while_actor +&j&es  
  { wEu"X  
Actor act; ML9nfB^z!  
public : 8:QnxrODP  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} m5w ZS>@  
w4UaWT1J  
template < typename Cond > Q+ tUxa+  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; J/ ! Mt  
} ; %DqPRl.Gu  
 I0v$3BQ4  
.>A`FqV$~+  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 d@u)'AY%/  
最后,是那个do_ +dB/SC-^U  
=!pfgE  
7=e!k-G  
class do_while_invoker yi-S^  
  { =:~%$5[[  
public : }g@5%DI]  
template < typename Actor > PRo;NE  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const Uw:gJ 9  
  { SmR"gu  
  return do_while_actor < Actor > (act); <ic%c/mN  
} f:)%+)U<Xm  
} do_; h9J%NH  
Ny oRp  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? F9Y/Z5 Ea  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 h%0hryGB  
最后来说说怎么处理break和continue O,>`#?  
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。 /ZcqKC  
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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