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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda NU I|4X  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 }`h)+Im=  
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, ^3*/x%A,g  
#f\U3p  
vZhN% DfY  
nFX8:fZ$>  
  class filler  x)THeH@  
  { M=`F $  
public : /DQoM@X  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} 9_ KUUA  
} ; 1;]cYIq  
>9uDY+70I3  
hi`\3B  
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: R l^ENrv!]  
"9&6bBa  
zRL[.O9  
! Hdg $,  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); .!l#z|/x  
\_De( p  
#wk'&XsC#z  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 6EGh8H f  
zw7=:<z=  
J0C,K U(  
8e[kE>tS._  
二. 战前分析 `GqS.O}C  
首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。 t?QR27cs$  
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 ;oH%d;H  
u6awcn  
|Y0BnyGK  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); ]y2(ZTNTs  
  /* --------------------------------------------- */ R1 hb-  
vector < int *> vp( 10 ); ]Tx8ImD#)A  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); VbKky1a@  
/* --------------------------------------------- */ |A 8xy#  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); 4F??9o8}  
/* --------------------------------------------- */ 7'J}|m{7  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); 1Xu\Tm\Ux  
  /* --------------------------------------------- */ Y3mATw 3Wh  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); LXJ"ct  
/* --------------------------------------------- */ =S|SQz5%w  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); Q<;f-9q @  
f+Put  
b_W0tiyv%  
R1&(VK{  
看了之后,我们可以思考一些问题: iNT1lk  
1._1, _2是什么? IT'~.!o7/  
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。 bJx{mq  
2._1 = 1是在做什么? Tm.(gK  
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。 .B6$U>>NS^  
Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。 _^0yE_ili  
k$i76r  
|9?67-  
三. 动工 ,CA,7Mu:  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: I}kx;!*b  
oz(<e  
:@`Ll;G  
z<m,Xj4w  
template < typename T > f:KKOLm  
class assignment =xS(Er`r  
  { \T/~" w  
T value; 9V0iV5?(P  
public : A@?2qX^4  
assignment( const T & v) : value(v) {} 0>)('Kv  
template < typename T2 > B&0-~o3WP  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } =L 7scv%i  
} ; i(a2FKLy  
z5=&qo|f9l  
T]Vh]|_s  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 xD8x1-  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment g%4-QCZ,  
K9m L1[B  
V2^(qpM!  
_o8il3  
  class holder yLW iY~Fd  
  { Vx~[;*{,C9  
public : xzyV| (  
template < typename T > 5dXC  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const `2o/W]SSk  
  { c}U&!R2p{  
  return assignment < T > (t); P2_JS]>  
} lo,?mj%M  
} ; Q6`oo/  
^; Nu\c  
QNLkj`PL/  
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: vh"zYl`  
JrQd7  
  static holder _1; A%Pjg1(uX  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 vnw83a%3  
`$JPF  Z  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); R.Ao%VT  
而不用手动写一个函数对象。 8*V3g_z  
C o4QWyt:  
_ncqd,&z  
'&I.w p`^  
四. 问题分析 xm6=l".%z  
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。 Sl/[9- a)  
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。 d(jd{L4d  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 +#"CgZ]  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 'ZgrN14  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 +Tf,2?O  
Xjt/ G):L  
五. 问题1:一致性 =nh/w#  
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?| SaH0YxnY+  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 x\]%TTps  
w`bojM@e1  
struct holder nAZuA]p}S]  
  { I: P/ ?-  
  // WtN o@e'  
  template < typename T > /[#<@o  
T &   operator ()( const T & r) const 7{ (t_N >  
  { ,P3nZ  
  return (T & )r; EEEYNu/4/  
} ^%@(> :)0  
} ; ZxlQyr`~a(  
c`yLn %Of%  
这样的话assignment也必须相应改动: }oIA*:5  
[[}KCND  
template < typename Left, typename Right > 4GH?$p|LX  
class assignment 8{Bcl5]<  
  { Z!0D97^  
Left l; th}Q`vg0  
Right r; Y,RBTH  
public : I dgha9K  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} 2j9Mr  
template < typename T2 > '2vZ%C$  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } ypM0}pdvTp  
} ; x6d+`4  
`f,SY  
同时,holder的operator=也需要改动: Ob$| IH8.  
ftw\oGrS  
template < typename T > (]n^_G#-$  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const I'{-T=R-q  
  { H4ml0SS^  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); 9XImgeAs  
} NRe{0U}nO  
.>%(bH8S  
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。 ZW{pO:-  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 ^ a#Vp  
_5 Zhv-7  
return l(rhs) = r; p}$VBl$'  
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。 BUqe~E|I  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: 8<#X]I_eP+  
W-ErzX  
template < typename Tp > 5(R ./  
class constant_t 1K.i>]}>  
  { N2[EdOJT_  
  const Tp t; w#_/CU L  
public : GLrHb3@"N  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} ]|ew!N$ar=  
template < typename T > J8>y2rAi  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const DUUQz:?{J  
  { _]E H~;  
  return t; M@ILB-H  
} H3"90^|,@  
} ;  pbM~T(Y8  
1|_jV7`Mz  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 Ea#wtow|-  
下面就可以修改holder的operator=了 [LDsn]{  
7t &KKKV  
template < typename T > Hg(%g T  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const 0\*[7!`s  
  { sDA&U9;  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); ;L (dmx?  
} MwMv[];I  
lcR53X  
同时也要修改assignment的operator() Q^}6GS$  
MA1.I4dm  
template < typename T2 > ]f#1G$  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } Loo48  
现在代码看起来就很一致了。 c `C /U7j  
>|Ps23J#  
六. 问题2:链式操作 BM9J/24  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 y ,e# e`  
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。 .21[3.bp/q  
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。 !?!~8J~  
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。 P/uk]5H^  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct OIP JN8V  
]w ^9qS  
template < typename T > 8D7 = ]  
struct result_1 ',`GdfAsH  
  { Q'xZ\t  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; EF1aw2  
} ; -wJ/j~ +m+  
OE_;i}58  
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: F*Lm=^:  
RS'!>9I  
template < typename T > 1 XsB  
struct   ref 1Z-f@PoM  
  { VA{2a7]  
typedef T & reference; cYHHCaCS  
} ; x aiA2  
template < typename T > gbF^m`A>%+  
struct   ref < T &> + q@kRQY;n  
  { 4mNg(w=NF  
typedef T & reference; ~Iw7Xq E2  
} ; &+]x  
X;`XkOjk  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: 7L68voC@U  
>HMuh)  
template < typename T > ,FWC|uM"  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const AY3nQH   
  { t*X k'(v  
  return l(t) = r(t); )"SP >2}  
} _4H 9rPhf  
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。 Reci:T(_  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 cZ>h[XX[  
o9&&u1`M/  
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 hes$LH  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: ~m4{GzB  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 lU6?p")F1  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 2 VgFP3  
最后的布局是: UOh % "h  
                Add W6cA@DN$#  
              /   \ aLzRbRv  
            Divide   5 8&T6  
            /   \ 9[# 9cv  
          _1     3 #{97<sU\  
似乎一切都解决了?不。 yn&+ >{  
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。 Z :51Q  
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 Ra\  
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: 9cV;W\ Tw  
)q#1C]7m*  
template < typename Right > cO}`PD$i  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const gzdR|IBa  
Right & rt) const gr]:u4}  
  { HHd;<%q  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); Hqsj5j2i  
} <<a1a  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 rmVF88/;  
XXX指的是原来的functor的类型,picker_maker<T>是一个类型变换的trait,如果T是一个常量,那么他会返回constant_t<T>,否则返回T本身。 !=sM `(=~  
因此如果该函数声明在assignment的内部,那么就实现了连等,如果声明在的dereference(解引用)的内部,就允许(*A = B)的行为发生。 ey4RKk,  
最后,如何把这些函数塞到各个functor的声明里边呢?当然可以用宏,但是。。。大家都知道这样不好。 %p?+r  
除了宏之外还可以用的方式就是继承。我们可以写一个类叫做picker,该类实现了所有的如上的产生函数。然后让所有的functor继承自它。 )q xZHV  
且慢,也许立刻就有人跳出来说:这样的话那个XXX怎么写呢?这样不是会导致循环依赖么?这样不是会有downcast么? i n}N[  
正解,让picker做基类确实不是一个好主意。反过来,让picker继承functor却是一个不错的方法。下面是picker的声明: `` !BE"yN  
_; 7{1n  
template < class Action > #9=as Y  
class picker : public Action ib$_x:OO"  
  { lN@SfM4\  
public : ~o"VZp  
picker( const Action & act) : Action(act) {} ,LD[R1TU8  
  // all the operator overloaded 3 *0/<1f1!  
} ; c& &^D o  
'x'.[=;  
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。 P'wn$WE[n\  
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: PWU8 9YXp  
Rn] `_[)*~  
template < typename Right > Na6z1&wS  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const o u%Xnk~  
  { Q[5j5vry  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); TV^m1uC  
} h%2;B;p]  
L?[NXLn+  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > f9R~RRz  
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。 |ATz<"q>  
WX2:c,%:  
template < typename T >   struct picker_maker 3}U {~l!K  
  { ?ks3K-.4  
typedef picker < constant_t < T >   > result; @(k}q3b<  
} ; l^4[;%*f#l  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > g{w IdV  
  { '0x`Oh&PK  
typedef picker < T > result; V_jVVy30Ji  
} ; aCzdYv\}&  
&RP!9{F<  
下面总的结构就有了: <y1V2Np  
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。 LcCb[r  
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。 4q o4g+  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 9'F-D  
至此链式操作完美实现。 (yQ]n91Q,  
E15"AO  
%\PnsnJ9Q  
七. 问题3 .QOQqU*2I  
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。 :"? boA#L  
(UmoG  
template < typename T1, typename T2 > iOz<n z  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const yo*c& >  
  { MN\/F4Io  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); vr5 6 f1  
} JG&`l{c9  
oZ95)'L,  
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: 7><ne|%  
CK[2duf^~  
template < typename T1, typename T2 > ) ?rJKr[`  
struct result_2 Ao)hb4ex  
  { 1 Y_e1tgmm  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; RbX!^v<0f6  
} ; .{ ^4I  
0L10GJ"(  
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? [o8a(oC  
这个差事就留给了holder自己。 9i@AOU  
    x][vd^iW  
1BQTvUAA  
template < int Order > |gEA.} pY  
class holder; rm2"pfs  
template <> +4^XFPq~  
class holder < 1 > /!ZeMY:x  
  { )}L*8 LV  
public : *9)7.} uY  
template < typename T > 'Y3>+7bI  
  struct result_1 k7P~*ll$  
  { l!e8=QlJ  
  typedef T & result; l=*^FK]L`  
} ; {V%ZOdg9  
template < typename T1, typename T2 > WL-+;h@VQ  
  struct result_2 Im%|9g;P  
  { pv039~Sud  
  typedef T1 & result; q]q(zUtU  
} ; EB jiSQw  
template < typename T > p.i$[6M  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const p3O%|)yV  
  { hkSpG{;7  
  return (T & )r; ?^P#P0  
} Yf Udpa0  
template < typename T1, typename T2 > 6'ye-}vD-  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const o+{}O_r  
  { 3=~"<f l  
  return (T1 & )r1; -H~g+i*J  
} >R3~P~@30  
} ; _H^Ij  
6~GaFmW=  
template <> ;>[).fX>/  
class holder < 2 > g6 EdCG.V  
  { xG0IA 7  
public : w=\Lw+X  
template < typename T > VA.jt}YGE  
  struct result_1 GyJp! xFB  
  { I$0`U;Xd  
  typedef T & result; 5P{dey!  
} ; K !8+~[  
template < typename T1, typename T2 > 8yax.N j  
  struct result_2 >1:s.[&  
  { @8C^[fDL  
  typedef T2 & result; At%g^  
} ; JbzYr] k  
template < typename T > Taxi79cH  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const k\_>/)g  
  { W ]5kM~Q@  
  return (T & )r; _m;cX!+~_  
} XG<J'3  
template < typename T1, typename T2 > ` _()R`=  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const q:#,b0|bv  
  { -_'M *-  
  return (T2 & )r2; pr>Qu:  
} [,Ts;Hy6Q  
} ; < 'op  
JXBW0|8b  
9?gLi!rd  
新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。 m\U@L+L  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: ?nrd$,  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: ^C>i(j&  
Lcplc"C  
return l(i, j) = r(i, j); 9C[3w[G~C  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) Zp@p9][C  
Rb<aCX  
  return ( int & )i; 3s\2 9gq  
  return ( int & )j; N:0/8jmmO  
最后执行i = j; s!Y>\3rMW  
可见,参数被正确的选择了。 e{Om W  
82Nh;5T r  
r$;DA<<|<c  
.qy._C2(  
w|>:mQnU  
八. 中期总结 ?A(=%c|,g  
目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事: g63:WX-\  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 W2tIt&{  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 `>rdn*B  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor RoM'+1nP:#  
Y {Klwn   
+ }(  
"KOLRJ@  
HYLU]9aH8  
tNbCO+rZ  
九. 简化 !#3#}R.$Fl  
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。 8l>/ZZ.NXi  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 RK/SeS  
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: ma~WJ0LM\  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 y_qFXd  
  +-*/&|^等 LH]nJdq?)  
2. 返回引用。 g-oHu8   
  =,各种复合赋值等 *ky5SM(NR  
3. 返回固定类型。 qOZe\<.V<  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) %whPTc0P  
4. 原样返回。 5 LhFD  
  operator, ub}t3#  
5. 返回解引用的类型。 ^ft_1d[  
  operator*(单目) V.'EP  
6. 返回地址。 =4 &9!Z  
  operator&(单目) $"J+3mO  
7. 下表访问返回类型。 /4w&! $M-  
  operator[] {qx}f^WV  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 +q) ^pCC  
  operator<<和operator>> (BMFGyE3  
Cf<i"   
OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。 ~c! XQJ  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: p8[Z/]p  
[>;U1Wt  
template < typename Left > RNcHU  
struct value_return bY+Hf\A  
  { }_3<Q\j  
template < typename T > JmWN/mx  
  struct result_1 lj@c"Yrk  
  { -78 t0-lM  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; `P)atQ  
} ; &Dqg<U  
<bXfjj6YJ@  
template < typename T1, typename T2 > vNd4Fn)H  
  struct result_2 TTmNPp4q  
  { 50l=B]M  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; `t {aN|3V[  
} ; +MGEO+  
} ; +aEE(u6%E@  
pUYa1=  
MJ8z"SKnV  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait wR@fB  
+x-n,!(  
下面我们来剥离functor中的operator() 477jS6^e&  
首先operator里面的代码全是下面的形式: tE9%;8;H  
syv6" 2Z'B  
return l(t) op r(t) JDD(e_dw  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) dW,$yH_  
return op l(t) opjrU$<]N  
return op l(t1, t2) NL0X =i  
return l(t) op "npj%O<bd  
return l(t1, t2) op )<1M'2  
return l(t)[r(t)] ] 5YG*sD4  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] lk%rE  
3vHEPm]  
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: O>Xyl4U  
单目: return f(l(t), r(t)); $a(wM1S4  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); [FAoC3 k-h  
双目: return f(l(t)); +<"sC+2  
return f(l(t1, t2)); 9-Qu b+0o  
下面就是f的实现,以operator/为例 K {!eHTU  
?X]7jH<iw;  
struct meta_divide EbY%:jR  
  { [|<|a3']|  
template < typename T1, typename T2 > "DjD"?/b  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) fN?HF'7V  
  { y_Bmd   
  return t1 / t2; g(,gg1mG  
} ljlQ9wb[s  
} ; nr! kx)j  
G3OqRH  
这个工作可以让宏来做: 7 H.2]X  
0{@E=}}h  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ Hp8)-eT  
template < typename T1, typename T2 > \ SE;Jl[PgcL  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; Z[FSy-;"  
以后可以直接用 3O:Z;YP:<  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) UKZsq5Q  
来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数 {&4+W=0 n  
(ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。) R% l=NHB}  
= = cAL"Z  
e#0R9+"Ba  
下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体 /$%apci8  
]}w ~fjq  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > {Tm31f(oD  
class unary_op : public Rettype ](aXZ<,  
  { DdN{=}A  
    Left l; 0%cbno@1V  
public : `CUTb*{`  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} }RO Cj,|  
[_^K}\/+  
template < typename T > ,~hvFTJI  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const &+xNR2";  
      { p4fU/  
      return FuncType::execute(l(t)); K!).QB'  
    } H .JA)*b-  
,&Gn7[<  
    template < typename T1, typename T2 > }{n[_:[7  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const <JuP+\JAm  
      { ,l_"%xYx  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); nkG1&wiX  
    } @v2_gjRe  
} ; N*f?A$u/I  
{<v?Z_!68  
`&LPqb  
同样还可以申明一个binary_op l <Tkg9  
=d!3_IZ  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > -L NJ*?b  
class binary_op : public Rettype ?.LS _e_0  
  { .Lr;{B  
    Left l; x<>#G~-  
Right r; ]L"jt8E  
public : Xat>d>nJ]  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} &_x:+{06  
^{T]sv  
template < typename T > U,gg@!1GJo  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const D8m1:kU  
      { ~5N0=)  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); rFh!&_  
    } D. fP Hq  
%d c=Q SL  
    template < typename T1, typename T2 > +g(>]!swb  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const [d`J2^z}  
      { @>}!g9c  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); CCNrjaA  
    } E].hoq7WiB  
} ; Bk_23ygO_  
j_H9l,V  
}R=n!Y$F  
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]1N=tK  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 9{RCh 9  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) _ho9}7 >  
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。 :XC~G&HuF6  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! Cvry8B  
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。。。 UMILAoR  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 F0qpJM,  
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) 4@AY~"dq  
下面是修改过的unary_op i%_W{;e  
n0bm 'qw  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > Hz ) Xn\x  
class unary_op J: vq)G\F  
  { f~%|Iu1ob  
Left l; }F!tM"X\  
  *|{1`{8n  
public : h6Ovl  
}`ox;Q  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} Z@2^> eC  
 O{R)0&  
template < typename T > B5{ wSr  
  struct result_1 >r1cW7  
  { /'' |bIPa  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; "4NcszEN  
} ; @{P<!x <Q  
>o9tlO)  
template < typename T1, typename T2 > mE=%+:o.  
  struct result_2 mhVdsa  
  { [1nfSW  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; $ @g\wz  
} ; He vZ}.  
a> qB k})  
template < typename T1, typename T2 > (yA`h@@WS  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const c|m*< i  
  { NXo$rf:  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); 4zKmoYt  
} v+Mi"ZAd  
hGh91c;4  
template < typename T > l7 Pn5c  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 2T 3tKX  
  { pse$S=  
  return OpClass::execute(lt(t)); 0Lb:N]5m8  
} o|(Ivt7jk  
Vl'Gi44)3"  
} ; %])U(  
w_qX~d/  
V1di#i:  
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 o-i9 :AHs  
好啦,现在才真正完美了。 .3>`yL  
现在在picker里面就可以这么添加了: iOY: a  
uJ-Q]yQ  
template < typename Right > A\ARjSdb  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const '^B[Krs'Z`  
  { >vQ8~*xd  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); .JCd:'-  
} L7\V^f%yCm  
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。 Rtpk_ND!  
Fi)(~ji:  
RK )1@Tz7!  
<ks+JkW_  
Hq$&rNnq\  
十. bind {$qE>ic  
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。 M/?eDW/  
先来分析一下一段例子 &~=FX e0S  
_cvA1Q"  
tVQq,_9C  
int foo( int x, int y) { return x - y;} jRiXN %  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 #No3}O;"g  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 8=!uQQ  
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。 x994B@\j+  
我们来写个简单的。 .>#X*u  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: $Mg[e*ct  
对于函数对象类的版本: E<RPMd @a  
fofYe0z  
template < typename Func > MHj RPh  
struct functor_trait {ooztC   
  { GHNw.<`l?  
typedef typename Func::result_type result_type; }fO+b5U  
} ; r)S:-wP  
对于无参数函数的版本: PH.g+u=v  
H^ 'As;R  
template < typename Ret > n)|{tb^  
struct functor_trait < Ret ( * )() > V82HO{ D  
  { S5o,\wT  
typedef Ret result_type; eWWqK9B.-  
} ; x" lcE@(  
对于单参数函数的版本: qP{Fwn  
7+9o<j@@o  
template < typename Ret, typename V1 > HK NT. a  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > gFpub_  
  { "?%2`*\  
typedef Ret result_type; TB}6iIe  
} ; 'uC=xG.*}  
对于双参数函数的版本: fn#qcZv?  
p0rmcP1Ln  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 >  LXoZ.3S  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > mq}V @H5  
  { n g%~mt  
typedef Ret result_type; E/V_gci  
} ; @AtJO>w  
等等。。。 (^oN, 7  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy `=V p 0tPI  
k?Kt*T  
template < typename Func > /q,vQ[ R/  
struct func_return D%}rQ,*  
  { t!-\:8n  
template < typename T > {o SdVRI  
  struct result_1 6l'J!4*qY  
  { U ,NGV0  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; YdDP;, DA  
} ;  VBUrtx:  
iGPrWe@.  
template < typename T1, typename T2 > OxQ5P;O  
  struct result_2 &V| kv"Wwj  
  { .Hnhd/ c  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; d.|*sZ&3p  
} ; dbJ3E)rF  
} ; Q.?(h! )9  
J}NMF#w/;  
e"y-A&|  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 >?O?U=:<  
QJ&]4*>a  
template < typename Func, typename aPicker > STl8h}C  
class binder_1 -Ew>3Q  
  { L{&>,ww  
Func fn; AJ+\Qs(0  
aPicker pk; wBDHhXi0  
public : 0!-'4+"  
ebn3r:IU-  
template < typename T > E{0e5.{  
  struct result_1 in K]+H]{  
  { + -uQ] ^n  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; 0W0GSDx  
} ; D6~KLSKm  
Wv|CJN;4  
template < typename T1, typename T2 > LC4VlfU  
  struct result_2 r?itd)WC<X  
  { o}DR p4;Ka  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; _dELVs7OL  
} ; xax[# Vl4  
3-btaG'P  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} +`bnQn]x+  
 v%$l(  
template < typename T > wz1nV}  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const zMRa <G7  
  { N5{v;~Cm}V  
  return fn(pk(t)); tm/=Oc1p  
} Td ade+  
template < typename T1, typename T2 > veuX />!  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const Ni8%K6]z  
  { (/At+MF3E  
  return fn(pk(t1, t2)); ^vxx]Hji  
} *^%+PQ  
} ; ]0&X[?  
m.rV1#AI  
i}:hmy'  
一目了然不是么? Q7<Y5+  
最后实现bind oi]XSh[_s  
gzlxkv-F{  
,ss"s3  
template < typename Func, typename aPicker > c(uD kX  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) }W@refS  
  { Td,d9M  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); :2H]DDg(  
} /Yb8= eM  
tmOy"mq67  
2个以上参数的bind可以同理实现。 !KJA)znx;(  
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。 Y(t /=3c[  
}]H7uC!t   
十一. phoenix TE;f*!  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: KTt+}-vP^  
Zr1"'+-  
for_each(v.begin(), v.end(), (u ^8=#  
( r&Nh>6<&/  
do_ YO-B|f  
[ e,{k!BXU#'  
  cout << _1 <<   " , " ysZ(*K n(?  
] q_6lD~~q^  
.while_( -- _1), sZ~03QvkT  
cout << var( " \n " ) |||m5(`S  
) VXiU5n^  
); )sW!s3>S>  
m_Pk$Vwx  
是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧: z:Tj0< A'  
首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor n-2!<`UFX  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 tH&eKM4G  
那么我们就照着这个思路来实现吧: [<5/s$,i  
yZ 7)|j  
b1>]?.  
template < typename Cond, typename Actor > .rG~\Ws  
class do_while w_o+;B|I  
  { bl&9O  
Cond cd; hxj\  
Actor act; &"W gO!pzD  
public : >]anTF`d  
template < typename T > nBd]rak'  
  struct result_1 $W=)-X\>  
  { -<k)|]8  
  typedef int result_type; %E/#h8oN{  
} ; +,,dsL  
xOPQ~J|z  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} ;~DrsQb  
GApvRR+Z  
template < typename T > ]KEE+o  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const Ky7.&6\n  
  { Q|P M6ta  
  do %,1TAmJfHa  
    { PY C  
  act(t); )Nx*T9!Q  
  } wh8;:<|  
  while (cd(t)); @67GVPcxl  
  return   0 ; *J]p/<> {  
} 7XT(n v  
} ; %]Nm'"Y`U  
-fV\JJ  
%z.V$2  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). <m^a ?q^  
代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。 w)* H&8h@  
其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。 0FE_><e  
因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。 7[='m{{=C  
下面就是产生这个functor的类: `jR8RDD  
4OLYB9HP_  
j:uq85 s  
template < typename Actor > Gh.?6kuh  
class do_while_actor AcEz$wy  
  { Tc!n@!RA|  
Actor act; *~4<CP+"0  
public : o/ 51 RH  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {}  AV|:v3  
{X2uFw Gi  
template < typename Cond > {>vgtkJ  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; @aN~97 H\  
} ; F'>yBDm*OM  
%).I &)i  
AX&Emz-  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 #g@4c3um|  
最后,是那个do_ >TM{2b,(p  
[O'aka Q  
Y@k=m )zE  
class do_while_invoker 3N!v"2!#  
  { \!jz1`]&{  
public : =jh^mD&'  
template < typename Actor > Mv/ SU">F  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const sr[[xzL  
  { ?D7zty+}^  
  return do_while_actor < Actor > (act); q)o;iR  
} K@DFu5  
} do_; |OAiHSW"V  
6AdUlPM  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? J!RRG~  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 }@jJv||  
最后来说说怎么处理break和continue qhG2j;  
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。 ReD]M@;  
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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