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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda miB+'n"zS  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 o#QS: '|  
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, l&_PsnU  
1xDh[:6  
q+U&lw|"w  
!%(PN3*  
  class filler Ya29t 98Pk  
  { Jy P$'v~  
public : >c=-uI  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} D zdKBJT+  
} ; K)#6&\0tT  
%cl{J_}{&  
6){nu rDBG  
这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决: ,FK.8c6g  
<AN5>:k[pM  
7_~_$I~g*  
 x-s\0l  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); 'Gqo{wl  
4Cp)!Bq?/  
M&}_3  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 f/670Acv  
UgTgva>?  
9dwLkr  
.s%dP.P:i1  
二. 战前分析 i$6o>V6  
首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。 PM3fJhx  
开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码 o]aMhSol  
jGEmf<q&u  
|F49<7XB[~  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); fS]Z`U"  
  /* --------------------------------------------- */ /kV5~i<1S  
vector < int *> vp( 10 ); U"535<mR  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); ]92=PA>75  
/* --------------------------------------------- */ >rY^Un{Z  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); 3 p!t_y|SX  
/* --------------------------------------------- */ jJV1 /]TJ  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); D77s3AyHK  
  /* --------------------------------------------- */ "eIE5h  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); TGZr [  
/* --------------------------------------------- */ e3WEsD+  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); w"q^8"j!  
:_:o%  
" ""pe+Y  
XB<Q A>dLh  
看了之后,我们可以思考一些问题: N=j$~,yG  
1._1, _2是什么? o('6,D  
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。 df{6!}/(  
2._1 = 1是在做什么? ;v5Jps2^]  
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。 vlo!D9zsV3  
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。 [sl"\3)  
4U*CfdZZ  
rw#?NI:  
三. 动工 NY/-9W5T4  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: 3il/{bgM  
lz4M)pL^  
+8.1cDEH\  
~iJ@x;`  
template < typename T > #:=*n(GT  
class assignment /%AA\`: 6  
  { "QmlW2ysi  
T value; P,)\#([vc  
public : Je~`{n  
assignment( const T & v) : value(v) {} q>m[vvt"  
template < typename T2 > gT2k}5d}p  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } .$xTX'  
} ; A5~OHmeK  
nTHCb>,vM  
LZ8xh  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 K1t>5zm  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment V U~r~  
COcS w  
mW1T4rR'  
Hlz$@[$  
  class holder \J6&Z13Q  
  { r#w.y g4EX  
public : 0}q*s!  
template < typename T > *l)}o4-$  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const GriFb]ml"  
  { %JuT'7VB  
  return assignment < T > (t); W];l[D<S*  
} YXIAVSnr  
} ; -o+; e3#  
AS a)xf9  
[#2X  
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: 5>>JQ2'W  
s} oD?h:T3  
  static holder _1; _f@nUv*  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 2Zr,@LC  
is`~C  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); \vgM`32<  
而不用手动写一个函数对象。 [E0.4FLT!  
R0T{9,;[`  
fz<GPw  
@"n]v)[4  
四. 问题分析 Svm'ds7>  
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。 0A F}wz>  
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。  6Ok]E`  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 lbC9^~T+  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 /|8/C40aY  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 <X ([VZ  
z0?IQzR^T  
五. 问题1:一致性 zE?@_p1gei  
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?| 9lB$i2G>Zw  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 ;]_h")4"c  
U4h5K}j4  
struct holder '6GW.;  
  { c:2LG_mQ  
  // ;+rcT;_^/  
  template < typename T > "ed A  
T &   operator ()( const T & r) const '1b4nj|<m  
  { okH*2F(-  
  return (T & )r; VJgYXPE `  
} ?D=C8EX  
} ; #pk  
@k\npFKQm  
这样的话assignment也必须相应改动: U&gI_z[  
d8&T62Dnd4  
template < typename Left, typename Right > j5G=ZI86y  
class assignment ZC3;QKw>  
  { !_>o2  
Left l; MGH2z:  
Right r; ilwIqj  
public : unt{RVR%  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} P9 qZjBS  
template < typename T2 > m[tsG=XBN  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } SEIJ+u9XsA  
} ; yw*| HT  
*V{Y.`\  
同时,holder的operator=也需要改动: KB8_yo{y  
yo :63CPP  
template < typename T > F-GH?sfvi  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const [m(n-Mu F  
  { (PSL[P  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); w 9C?wT  
} "/d  
N 'YzCq;M  
好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。 K6N+0#  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 U|+ c&TY  
hZ-?-F?*@  
return l(rhs) = r; sU"sd7#A  
在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。 UL`% Xx  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: h}=  
ISg-?h/  
template < typename Tp > 'L C0hoV  
class constant_t ?%Gzd(YEY  
  { f s2}a  
  const Tp t; N V`=T?1[5  
public : r>J%Eu/O  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} N$M:&m3^  
template < typename T > nT=XWM  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const ~xf uq{L;  
  { =J'&.@Dwz  
  return t; Pp`[E/ qj4  
} CB`GiH/j  
} ; :]9CdkaU  
.-GC,&RO  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 dlBr2 9  
下面就可以修改holder的operator=了 N[kl3h%q  
lCGEd  3  
template < typename T > o>A']+`E u  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const t4+bRmS`_  
  { nf,Ez  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); ;Hn>Ew  
} [midNC+,  
v;d3uunqv  
同时也要修改assignment的operator() d^I:{Ii'  
),5A&qT*  
template < typename T2 > a|Wrc)UR  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } ^tI4FQ>Y  
现在代码看起来就很一致了。 x]vyt}oCmk  
Q$A;Fk}-  
六. 问题2:链式操作 YqYobL*q/  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 k\A4sj  
其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。 jfpbD /  
事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。 =1zRm >m  
比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。 |l:,EA_v|  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct /~pB_l  
p%IVWeZnx  
template < typename T > 9b)'vr*Hy7  
struct result_1 fk\hrVP  
  { {VKP&{~O  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; ksF4m_E>YB  
} ; rAS2qt  
Vn?|\3KY  
那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为: cQ(,M  
.cB>ab&  
template < typename T > S%o6cl=  
struct   ref scZ&}Ni  
  { 3 ]w a8|  
typedef T & reference; fK+[r1^  
} ; rS_pv=0S  
template < typename T > ';I(#J6  
struct   ref < T &> QsyM[;\j:  
  { m.c2y6<=  
typedef T & reference; X)S4vqf}  
} ; mX G W+  
:.SwO<j  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: C^*}*hYk$  
-+kTw06_C  
template < typename T > &;%, Axc  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const n\u3$nGL1`  
  { ~{q; - &  
  return l(t) = r(t); i7\MVI 8  
} ;TboS-Y  
可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。 56H~MnX  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 wN:vI(C  
sq+cF/jo6  
有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么 ?6 "B4%7b  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: )npvy>C'(  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 UDV6 ##$  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 fcw/l,k9  
最后的布局是: '3TfW61]  
                Add 51`*VR]`K  
              /   \ M7//*Q'?  
            Divide   5 p?sFX$S  
            /   \ @[~j|YH}  
          _1     3 A{)p#K8  
似乎一切都解决了?不。 RU\MT'E>(  
你可以想象一下一个完整的Lambda库,它必然能够重载C++几乎所有的操作符。假设其重载了10个操作符,那么至少会有10个代表这些操作符的functor类。大体上来讲,每一种操作符所对应的functor都应当能够由链式操作产生别的任意一种操作符所对应的functor。(例如:*_1 = 2既是由operator*的functor产生operator=的functor)。可想而知这样一共能产生10*10=100种产生方式。这是对编码的一个大挑战。 @Op7OFY%  
如何简化这个问题呢?我们不妨假定,任意一种操作符的functor,都能够产生任意一种操作符的functor,这样,每一种操作符的functor都拥有一样的产生方案。如果某种转换确实是不合法的(例如:A/B=C无论如何也不可能合法),那么在试图产生新functor的时候会出现编译错误。幸好C++的模版是如果不使用就不编译的,因此这种编译错误不会干扰到正常的使用,这正是我们所要的。 u\u6< [>P  
OK,我们的方法呼之欲出了。既然所有的functor都具有一样的产生方案,那么不如大家都不要实现,等到最后统一的在所有的functor里面加上这么一系列的产生代码吧。例如,如果要添加从某functor XXX到operator=的functor的产生代码: ,{BF`5bn|  
wSG!.Ejc7  
template < typename Right > 6{H@VF<QY!  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const ;qaNIOo9  
Right & rt) const J['i  
  { Xe@:Aun  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); N`+@_.iBX  
} LNF|mS\+D  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 {emym$we  
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。 x, #?  
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。 -S 0dr8E  
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。 z W*Z  
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。 ,b74 m  
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? YeB)]$'?u`  
正解,让picker做基类确实不是一个好主意。反过来,让picker继承functor却是一个不错的方法。下面是picker的声明: /,JL \b  
`\Te,  
template < class Action > d#:7V%]d p  
class picker : public Action sNsWz.DLT#  
  { M ~5Ja0N~  
public : &o7"L;  
picker( const Action & act) : Action(act) {} X"S")BQ q  
  // all the operator overloaded t?h\Af4Tf  
} ; bjql<x5d  
jKp79].  
Picker<T>继承自T,唯一的作用就是给T添加上了各种操作符的重载函数。 r~PVh?  
现在所有参与行动的functor都要套上一层picker, _1被声明为 picker<holder>, 并且holder中所重载的操作符除了operator()之外全部被移到了picker内。而picker中的操作符重载的返回的functor也必须套上一个picker: N==Y]Z$G  
!0Eo9bU%@  
template < typename Right > BZk0B ?  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const @}hdMVi  
  { A<[BR*n  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); E6clVa  
} 9zlhJ7i  
@H8CU!J  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > Jv59zI  
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。 A8j$c~  
gS.,V!#t  
template < typename T >   struct picker_maker  |I s"ov  
  { y#-~L-J_R  
typedef picker < constant_t < T >   > result;  zj7?2  
} ; (RI+4V1  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > A(ZtA[G  
  { ;oVFcZSA  
typedef picker < T > result; @'JA3V}  
} ; >5j&Q#Bu  
f|&, SI?  
下面总的结构就有了: tWITr  
functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。 5.F/>?<  
picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。 #NQx(C  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 -~&T0dt~  
至此链式操作完美实现。 KdLj1T  
UI74RP  
U9x6\Iy  
七. 问题3 ;#ElJXS  
如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。 R;H>#caJ  
ApqNV  
template < typename T1, typename T2 > diD[/&k#kh  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const @hOT< Uo  
  { 8RU91H8fE  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); 7>xfQ  
} }/M`G]wT#  
?Y_!Fr3V  
很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2: bs?&;R.5  
Sv[$.^mb  
template < typename T1, typename T2 > S=g E'"LT  
struct result_2 }/}eZCaG  
  { y:,m(P  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result;  u'qc=5  
} ; jl,>0 MA  
mLH,6rO9  
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? x1`zD*{  
这个差事就留给了holder自己。 E\*M4n\!  
    @_Es|(4  
& eWnS~hJ  
template < int Order > #EIcP=1m4  
class holder; fU ^5Dl  
template <> zI.:1(,  
class holder < 1 > =iE)vY,?"}  
  { Gw?ueui<  
public : -[ xbGSj{  
template < typename T > /gq\.+'{  
  struct result_1 tiTh7qYi9  
  { yI.hN  
  typedef T & result; Nuc2CB)J  
} ; UOkVU*{  
template < typename T1, typename T2 > +p0Y*.  
  struct result_2 W>J1JaO  
  { osI0m7ws:  
  typedef T1 & result; QHw{@*  
} ; bipA{VU  
template < typename T > |jyD@Q,4  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const %QFeQ(b/(  
  { BD&AtOj[,  
  return (T & )r; Fz^5cxmw  
} V5S6?V \  
template < typename T1, typename T2 > !b'!7p  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const (]sk3 A  
  { R/kfbV-b  
  return (T1 & )r1; `{'h+v`  
} *2r(!fJP=^  
} ; tS6r4d%~=  
F{FSmUxzK  
template <> JwcC9 O  
class holder < 2 > RgLkAHA  
  { JeU1r-i  
public : b%|6y  
template < typename T > Pt?d+aBtV  
  struct result_1 $QJ,V~  
  { ~Ut?'}L( d  
  typedef T & result; 9DaoM OPEI  
} ; hXQo>t-$  
template < typename T1, typename T2 > |k=5`WG  
  struct result_2 Lr<?eWdCwJ  
  { !-s6B  
  typedef T2 & result; uEDvdd#V.  
} ; l8RKwECdPn  
template < typename T > I0(nRu<  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const `;z;=A*  
  { Zie t-@}  
  return (T & )r; G|)fZQ1nS  
} ./Wi(p{F  
template < typename T1, typename T2 > <*5`TE0J  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const yI8 /m|  
  { Tizjh&*^  
  return (T2 & )r2; 3Qu Ft~@@  
} jn#Ok@tZ  
} ; n /Dk~Q)  
`g:bvIV5x>  
8|-064i>  
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> >。 95 oh}c  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: <(B: "wI  
首先 assignment::operator(int, int)被调用:  f%c-  
"Sd2VSLg  
return l(i, j) = r(i, j); *" ,"u;&  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) Mx=L lC)  
:1e'22[=.  
  return ( int & )i; 6Y/TqI[   
  return ( int & )j; 6|ENDd[  
最后执行i = j; l&6+ykQ  
可见,参数被正确的选择了。 tk'3Q1L  
G?v]|wdI  
BH^8!7dkT  
e7JZk6GP#9  
s78V\Vw3  
八. 中期总结 y<n<uZ;  
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: yNN_}9  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义  y jY}o  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 k"J=CDP\  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor =\)qUs\z  
#(d /A<  
j8{,u6w)-  
CO.e.:h  
LKI2R_|n  
M;1B}x@  
九. 简化 Ub<^;Du5  
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。 ;Ak 6*Sr  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 6%2\bI.#  
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: )}5f'TK  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 O - N> X  
  +-*/&|^等 .DZ8kKY  
2. 返回引用。 y2NVx!?n  
  =,各种复合赋值等 7g&<ZZo  
3. 返回固定类型。 0} Lx}2  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) >d#Ks0\&  
4. 原样返回。 (S k+nD  
  operator, _-bEnF+/0  
5. 返回解引用的类型。 jGKasI`  
  operator*(单目) $ Y_v X 2  
6. 返回地址。 ulxy 4] h  
  operator&(单目) p/.[ cH  
7. 下表访问返回类型。 Vh;P,no#  
  operator[] p_Y U!j_VE  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 8cv[|`<  
  operator<<和operator>> fDIKR[B  
_#rE6./@q  
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。 =9'px3:'WR  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: T1c.ER}17  
 |_ `wC  
template < typename Left > 6o^sQ(]  
struct value_return e-/+e64Q@  
  { o5 |P5h  
template < typename T > ECEDNib  
  struct result_1 `#w`-  
  { {[Vkht}  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; }_"<2|~_  
} ; 0R[onPU_vZ  
@F,8M  
template < typename T1, typename T2 > 'Xw> ?[BB  
  struct result_2 (&t8.7O  
  { @-F[3`HeA  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; ~G*eJc0S:  
} ; 8{ iFxTz  
} ; 3D/<R|p  
U6Ws#e  
L:3  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait a}#Jcy!e  
KOM]7%ys1H  
下面我们来剥离functor中的operator() #:6gFfk0<  
首先operator里面的代码全是下面的形式: 1l*O;J9By  
=ijVT_|u0  
return l(t) op r(t) o(_~ st<  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) ); <Le6  
return op l(t) QN$Ac.F  
return op l(t1, t2) `tb@x ^  
return l(t) op rAZsVnk?  
return l(t1, t2) op ubvXpK:.  
return l(t)[r(t)] 4RXF.kJ3=  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] 3"XS#~l%  
g =)djXW  
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: |?KdQeL  
单目: return f(l(t), r(t)); d/4kF  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); wmf#3"n  
双目: return f(l(t)); M~/R1\'&j  
return f(l(t1, t2)); `aw5"ns^V  
下面就是f的实现,以operator/为例 _g#v*7o2@  
A_vf3 *q  
struct meta_divide IhYTK%^96  
  { N=X(G(  
template < typename T1, typename T2 > Q:4euhz*  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) MJ+]\(  
  { ~ [4oA$[a|  
  return t1 / t2; IT~pp _6g  
} #*|0WaC  
} ; kj4t![o+  
2]f"(X4jp  
这个工作可以让宏来做: H!+T2<F9R  
b&$sY!iU  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ *7yu&a8  
template < typename T1, typename T2 > \ %`~? w'  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; cI Byv I-  
以后可以直接用 QE8aYPSFf  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) u9 yXHf  
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 jPjFp35;zb  
(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。。。) z^q ~|7  
JN Ur?+g  
A]FjV~PB  
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 G2{.Ew  
=n}+p>\s  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > ?_+h+{/@B  
class unary_op : public Rettype l{7q(  
  { 6tBh`nYB=  
    Left l; }gr6naz  
public : y^SDt3Am  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} xfE:r:  
a_pNFe  
template < typename T > 1gZW~6a}  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const zoU-*Rs6  
      { }4; \sY  
      return FuncType::execute(l(t)); $g?`yE(K  
    } v/Z!Wp1LV  
LJ+fZ N  
    template < typename T1, typename T2 > lAM"l)Ij  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const Wn9b</ tf  
      { k3 65.nc  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); ^_cR  
    } t&r-;sH^[  
} ; m),3J4(q  
*W#_W]Tu  
V ?10O  
同样还可以申明一个binary_op zdwr5k  
C>?`1d@  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > UY_'F5X  
class binary_op : public Rettype 5F8sigr/h  
  { M=57 d7  
    Left l; Z"# /,?|3@  
Right r; X\I"%6$  
public : BtyBZ8P;e  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} qw!_/Z3[  
5df~] -=0Y  
template < typename T > >lo,0oG  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const v$O%U[e<  
      { &J\V !uVo  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); f2sv$#'  
    } L y!!+UM\  
+,xl_,Z6  
    template < typename T1, typename T2 > .{-&3++WZ  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const a8#6}`|C?  
      { o*OaYF'8  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); fE\;Cbi  
    } 24TQl<H{  
} ; PQmgv&!DP  
>g+ogwZ  
g,5r)FU`  
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 dv+)U9at  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 ~*|0yPFg  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) pZu2[  
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。 \\F@_nB,b  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! o%+8.Tx6wT  
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。。。 k{/2vV[`]  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 MCOz-8@|Y  
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) p/|": (U  
下面是修改过的unary_op +H[G D!  
]%yph3C  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > TSQ/{=r  
class unary_op :V>M{vd  
  { By|y:  
Left l; kI>Iq Q-h  
  =?U"#a  
public : o2cZ  
E\5cb[Y  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} ~.;S>o[  
-5Qsc/ s&  
template < typename T > f)xHSF"  
  struct result_1 7l"N%e  
  { wl1JKiodg  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; 2k,!P6fgl  
} ; 6e1/h@p\7  
~/hyf]*j  
template < typename T1, typename T2 > M@e&uz!Rx  
  struct result_2 LQ5WS  
  { k T$yHB #  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; hjB G`S#  
} ; 4}:a"1P"  
t_@xzt10y  
template < typename T1, typename T2 > 'H0b1t1S%  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const Pdc- 3  
  { p?OwcMT]M  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); WN?1J4H  
} >b>3M'  
<(Ub(  
template < typename T > ,nqG* o  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const RW!D! ~  
  { +kF$I7LN  
  return OpClass::execute(lt(t)); ~Uw **PT3M  
}  Py$*c  
2| u'J  
} ; eWvL(2`Tx  
[gZd$9a  
[4:_6vd7X  
该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug -Dw qoWZ  
好啦,现在才真正完美了。 :]%z8,6k  
现在在picker里面就可以这么添加了: &:g5+([<  
SRq0y,d  
template < typename Right > KDP7u  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const lc/q0  
  { ,5" vzGLJ  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); 0Zkb}F2-  
} K9co_n_L  
有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。 BJDe1W3;'  
[m7jZOEu  
{l= !  
yyJ4r}TE  
Pb$ep|`u  
十. bind '`^<*;w  
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。 ,o-BJ 069  
先来分析一下一段例子 'ypJGm  
K1O0/2O  
1P&XG@  
int foo( int x, int y) { return x - y;} L- [<C/`;t  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 TCJH^gDt  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 O#Ab1FQn  
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。 9,y*kC  
我们来写个简单的。 *Got  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: "FI]l<G&  
对于函数对象类的版本: #imMkvx?  
 Z+ [Nco  
template < typename Func > H)1< ;{:  
struct functor_trait /)?]vKMiI  
  { :%qJAjR&  
typedef typename Func::result_type result_type; d V#h~  
} ; H"f%\'  
对于无参数函数的版本: 2bU 3*m^M  
l=%v  
template < typename Ret > }./__gJ  
struct functor_trait < Ret ( * )() > Kxb_9y0`r  
  { Ro`Hm8o/  
typedef Ret result_type; jI0gQ [  
} ; p%5RE%u  
对于单参数函数的版本:  qJ!&H  
s)W^P4<  
template < typename Ret, typename V1 > XEM i~L+  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > y)?Sn  
  { DWZ!B7Ts  
typedef Ret result_type; YuXq   
} ; O7bTu<h=  
对于双参数函数的版本: mjG-A8y  
4Y8/>uL  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > \'6hv>W@  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > he;;p="!*  
  { &^^zm9{  
typedef Ret result_type; 9.f/d4  
} ; n8#iL  
等等。。。 -4{sr| lm  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy jV`xRjh  
4M'y9(  
template < typename Func > Au08k}h<G  
struct func_return !_)*L+7f_  
  { xpt*S~  
template < typename T > l[mXbQd  
  struct result_1 Hzh?w!Ow  
  { ,-#8/9ts  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; B$"CoLC7+  
} ; F ?xbVN  
Fu:VRul=5$  
template < typename T1, typename T2 > h^ea V,x>=  
  struct result_2 lAz.I  
  { i/`N~r   
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; &wr0HrE\  
} ; 0q(}nv  
} ; JlJy3L8L  
3 4CqLPg8  
~]P_Yd-|  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 -v#0.3zm  
^=@L(;Y  
template < typename Func, typename aPicker > #@Yw]@5M  
class binder_1 &u0JzK  
  { ^w'y>uFM  
Func fn; u*0Ck*pZ  
aPicker pk; M q;m+{B  
public : [=imF^=3Vb  
(<!Yw|~  
template < typename T > YNV4w{>FD  
  struct result_1 #]pFE.o  
  { eSNi6RvE  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; GF[onfQY7  
} ; Xi`K`Cu+  
X}C }  
template < typename T1, typename T2 > z/yNFY]i  
  struct result_2 gwwYz]'d>r  
  { JG-\~'9  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; 9M{z@H/  
} ; X;/~d>@  
R@_i$Df|  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} 7kJ =C  
j}~3m$  
template < typename T > *mH++3h  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 4,kdP)Md$  
  { *m$P17/C  
  return fn(pk(t)); Bbk=0+ ^8I  
} w+c%Y\:  
template < typename T1, typename T2 > ,kiyx h^  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ^)|8N44O  
  { NVqJN$z  
  return fn(pk(t1, t2)); b7&5>Q/ g  
} ^i>Tm9vM  
} ; q5<'pi   
>S\D+1PV  
hfzmv~*  
一目了然不是么? K]5@bm  
最后实现bind }',/~T6  
vhe[:`=a  
?J[m)Uo/ K  
template < typename Func, typename aPicker > x,)|;HXm  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) ;A^Ii>`  
  { x z5 V.  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); 6@ B_3y  
} BllS3I}V  
1?k{jt~  
2个以上参数的bind可以同理实现。 @APv?>$)  
另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。 #6w\r&R6  
-qv*%O@  
十一. phoenix .;),e#  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: ']]C zze  
N$cm;G=]  
for_each(v.begin(), v.end(), :zN{>,sC  
( XEK%\o}  
do_ S.G"*'N  
[ K9\p=H^T7  
  cout << _1 <<   " , " }.+{M.[}  
] $Sz@u"ig%  
.while_( -- _1), t}$WP&XRG<  
cout << var( " \n " ) oll J#i9  
) O{YT6&.S0  
); -|Z[GN:  
#j!RbW  
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: E]T>m!6  
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 {, +,:w7  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 6M sVV_/  
那么我们就照着这个思路来实现吧: <]{$XcNm  
e,*E`ol  
_c[Bjip  
template < typename Cond, typename Actor > Wd9y8z;  
class do_while OPi><8x  
  { 2L\}  
Cond cd; $q}zW%  
Actor act; =t@8Y`9w  
public : )Q:.1Hgl  
template < typename T > e u{  
  struct result_1 L$T23*9XY  
  { Tf0"9  
  typedef int result_type; H rMH  
} ; Gcu[G]D  
p]z< 43O$  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} HhZlHL  
QkY]z~P4  
template < typename T > ,drbj.0-  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const #RfNk;kaA  
  { cJp:0'd  
  do 2kG(\+\  
    { '+ %<\.$  
  act(t); G&2UXr3  
  } ,Z_aZD4  
  while (cd(t)); h\]D:S  
  return   0 ; k4@$vxy0  
} yaDK_fk  
} ; kK62yz,  
<in#_Of {E  
whoM$  &  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). ( L{>la!  
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。 )R~l@QBN  
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。 7IEG%FY T  
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。 $ G\IzK  
下面就是产生这个functor的类: Nj p?/r  
O1C| { M  
NA=I7I@  
template < typename Actor > !PAuMj)P  
class do_while_actor 6!QY)H^j9,  
  { /=y _ #l  
Actor act; seNJ6p=`  
public : +1uAzm4SL  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} \E}YtN#  
[unK5l4_!  
template < typename Cond > QGC%, F"+  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; Un~ }M/  
} ; 6}q8%[l|  
6ct'O**k*&  
'MWu2L!F  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 7{"urs7 T  
最后,是那个do_ 3zr95$Mt  
t9C.|6X  
XA1gV>SJ  
class do_while_invoker ~4T:v _Q7g  
  { N*B_ or  
public : m|/q o  
template < typename Actor > #8{U0 7]"  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const cN?}s0  
  { T_=IH~"  
  return do_while_actor < Actor > (act); SJ ay  
} t_Q\uo}  
} do_; ~_XK<}SK  
^yl)c \`  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? z\kiYQ6kA  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 eH0^d5bH  
最后来说说怎么处理break和continue N(7UlS,u'  
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。 %}`zq8Q;  
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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