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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda 6xDk3   
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 336ETrG^0  
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, s)WA9PiC  
~\am%r>  
CU|E-XPW  
?>;b,^4  
  class filler [!)HWgx  
  { ChK-L6  
public : (xo`*Q,+  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} LAC&W;pJ"  
} ; !yv>e7g^  
cAN!5?D\  
:E-$:\V0}k  
这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决: H4ie$/[$8  
$IQPB_:  
*6yY>LW  
fnq 3ic"V  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); ZiZ@3O6  
3t<a3"{9  
e%e.|+  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 yBy7d!@2  
cg{5\ Vl  
CT'4.  
dU9;sx  
二. 战前分析 z I2DQ] 9  
首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。 2-@)'6"n  
开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码 t]SB .ja  
<r,5F:  
(m'-1wX.  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); :6o%x0l  
  /* --------------------------------------------- */ S`vt\g$ dN  
vector < int *> vp( 10 );  +rv##Z  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); ZP~H!  
/* --------------------------------------------- */ [y8(v ~H  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); f$FO 1B)  
/* --------------------------------------------- */ q;[HUyY,  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); {> ,M  
  /* --------------------------------------------- */ IM1&g7Qs2  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); Lk|`\I T  
/* --------------------------------------------- */ F'|K>!H  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); =RHtugwy  
\i+AMduAo  
LilK6K  
Dh4 Lffy  
看了之后,我们可以思考一些问题: y7/4u-_c  
1._1, _2是什么? FaCW +9B  
显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。 ftpPrtaP  
2._1 = 1是在做什么? <cOjtq,0  
既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。 >>$L vQ  
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。 6:wk=#w  
Z-lhJ<0/Pa  
hqln6m  
三. 动工 Pm6U:RL  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: C7F\Y1Wj  
mn03KF=n]  
hdWVvN  
K6-)l isf  
template < typename T > 0 \ U*  
class assignment %Mj,\J!  
  { YCE *Dm  
T value; oUn+tu:  
public : T%oJmp?0  
assignment( const T & v) : value(v) {} bM"?^\a&Q  
template < typename T2 > cWo>DuW&  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } Iu P~Vt{m  
} ; -HGRrWS  
!U:&8Le  
$}vzBuWHwN  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 0R? @JC  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment x%`YV):*  
Q9 AvNj>X  
^[.}DNR95(  
;6 W[%{  
  class holder 3 1c*^ZE.  
  { ;Q,t65+Am  
public : %\-E R !b  
template < typename T > kJl^,q  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const iS)-25M'  
  { &k,DAx`rN;  
  return assignment < T > (t); baD063P;  
} ECA<%'$?E  
} ; N@tKgx  
~tWh6-:|{J  
c_ncx|dUs  
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: xDU \mfeGj  
?7V~>i8[  
  static holder _1; 9#7W+9  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 hFm^Fy[R  
~C^:SND7  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); #<==7X#  
而不用手动写一个函数对象。 WPsfl8@D  
Bk3\NPa  
Pb;c:HeI/  
7'e sJ)2  
四. 问题分析 E,tdn#_|  
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。 OnE%D|Tq=  
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。 q++\< \2  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 n_; s2,2r  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 5PZ!ZO&  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 0sU*3r?  
<$s sU{5  
五. 问题1:一致性 sM MtU@<x  
首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?| x5MS#c!7  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 czIAx1R9  
[m{sl(Q  
struct holder %m dtVQ@  
  { Z" ;q w  
  // "P#1=  
  template < typename T > z]rr Q=dAA  
T &   operator ()( const T & r) const E\DA3lq  
  { V'{\g|)  
  return (T & )r; }R 16WY_'  
} o/7u7BQl2  
} ; 3%5YUG@  
@ :Zk,   
这样的话assignment也必须相应改动: [5~mP`He  
TMMJ5\t2  
template < typename Left, typename Right > aR6F%7gvz  
class assignment 9o5D3 d K  
  { YhV<.2^k  
Left l; F^bY]\-5  
Right r; Z[IM\# "  
public : LWJ ?p-X  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} '42$O  
template < typename T2 > I4jRz*Ufe?  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } cg3}33Z;6  
} ; $2h%IK>#G  
E>]K#H  
同时,holder的operator=也需要改动: ]Ac}+?  
l~;>KjZg  
template < typename T > \t=0rFV)t  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const Godrz*"  
  { =W3 K6w  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); rWL;pM<  
} MBg[hu%  
!5lV#w!vb  
好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。 an"~n`g  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 NCkI[d]B@  
ISNL='%  
return l(rhs) = r; wxvi)|)  
在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。 VSY  p  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: h*l$!nEN  
=XR6rR8  
template < typename Tp > 0pMN@Cz6  
class constant_t '+_>PBOc  
  { cw!,.o%cD  
  const Tp t; =J]WVA,GqA  
public : D BHy%i  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} 3U>-~-DS  
template < typename T > &$/ #"lW,V  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const cp(qaa  
  { XJe=+_K9  
  return t; qMJJBl  
} wv3,% lN  
} ; QKj0~ia 5  
HGGq;Nbm  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 `RnWh9  
下面就可以修改holder的operator=了 Gf\h7)T\  
Ldjz-  
template < typename T > S/5QK(XLC)  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const 2g{tzR_j  
  { @ye!? %  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); OtqFI!ns  
} {3`385  
4=tR_s  
同时也要修改assignment的operator() 'vBZh1`p  
:_R:>n9 p  
template < typename T2 > Os"('@jd>  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } 2DCQ5XewYe  
现在代码看起来就很一致了。 PoF3fy%.  
<R$ 2x_  
六. 问题2:链式操作 N;|^C{uz  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 @[3c1B6K  
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。 uMg\s\Z  
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。 GkJcd;  
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。 3^y(@XFt  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct z l r !   
k3#'g'>yh  
template < typename T > 0ae8Xm3J@R  
struct result_1 f(5(V %  
  { p +i 1sY  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; W91yj:  
} ; ~(d {j}M>  
SQ>i:D;  
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: C.jWT1  
sP(+Z^/  
template < typename T > 5Ml=<^  
struct   ref HK!ecQ^+  
  { 7s(tAbPdB  
typedef T & reference; )]1hN;Nz  
} ; 6CBk=)qH  
template < typename T > dDPQDIx  
struct   ref < T &> _B^zm-}8|B  
  { OjUPvR2 0  
typedef T & reference; @oAz  
} ; lME>U_E  
@z@%vr=vX  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: B3#G  
Py)ZHML  
template < typename T > y"q aa  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const OldOc5D  
  { iQ/~?'PB  
  return l(t) = r(t); PE%$g\#?  
} WUYI1Ij;  
可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。 [%P#ieD4  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 Y 2 @8B6  
D4=*yP  
有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么 IP62|~Ap  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: 11=$] K>  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 .9jKD*U|  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 $m4-^=  
最后的布局是: R+M&\ 5  
                Add eM5?fE&!&  
              /   \ REUxXaN>Z  
            Divide   5  $GJT  
            /   \ THYw_]K  
          _1     3 -R`{]7V  
似乎一切都解决了?不。 YFO{i-*q  
你可以想象一下一个完整的Lambda库,它必然能够重载C++几乎所有的操作符。假设其重载了10个操作符,那么至少会有10个代表这些操作符的functor类。大体上来讲,每一种操作符所对应的functor都应当能够由链式操作产生别的任意一种操作符所对应的functor。(例如:*_1 = 2既是由operator*的functor产生operator=的functor)。可想而知这样一共能产生10*10=100种产生方式。这是对编码的一个大挑战。 YT\@fgBt  
如何简化这个问题呢?我们不妨假定,任意一种操作符的functor,都能够产生任意一种操作符的functor,这样,每一种操作符的functor都拥有一样的产生方案。如果某种转换确实是不合法的(例如:A/B=C无论如何也不可能合法),那么在试图产生新functor的时候会出现编译错误。幸好C++的模版是如果不使用就不编译的,因此这种编译错误不会干扰到正常的使用,这正是我们所要的。 g$nS6w|5H  
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: 5'lPXKn+L  
#4^d#Gj  
template < typename Right > B 71/nt9  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const @]@|H?  
Right & rt) const A lU^ ,X  
  { iod%YjZu  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); ||$&o!;/L  
} %**f`L%jN  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 Mbi]EZ  
XXX指的是原来的functor的类型,picker_maker<T>是一个类型变换的trait,如果T是一个常量,那么他会返回constant_t<T>,否则返回T本身。 *T5;d h (  
因此如果该函数声明在assignment的内部,那么就实现了连等,如果声明在的dereference(解引用)的内部,就允许(*A = B)的行为发生。 P$)g=/td1  
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。 }s}g}t8v-  
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。 <)VgGjZ-H  
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? f`9Mcli !  
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: f O*jCl  
q-F K=r 5  
template < class Action > 4qQ,1&!]S  
class picker : public Action G7%bY  
  { gYKz,$  
public : O `}EiyV  
picker( const Action & act) : Action(act) {} O*EV~ {K  
  // all the operator overloaded /A=w`[<  
} ; 6%v9o?:~l  
@R[{  
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。 JB_fS/I  
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: sXIYl% d  
7;'33Bm*  
template < typename Right > F/>_PH57  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const Wl j&_~  
  { .JhQxXj  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); *3GV9'-P  
} }#XFa#  
3N7H7(IR  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > j|eA*UE  
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。 4.RQ3SoDa  
V`V\/s gj  
template < typename T >   struct picker_maker )BP*|URc  
  { @AsJnf$y  
typedef picker < constant_t < T >   > result; ;XKe$fsa~?  
} ; Gz[yD ~6a  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > wKV4-uyr  
  { #+ I'V\ [  
typedef picker < T > result; .Eao|;  
} ; \CbJU  
UtZ,q!sg  
下面总的结构就有了: C-'hXh;hQ  
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。 {1W:@6tl  
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。 ccD+AGM.  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 WyL+HB}  
至此链式操作完美实现。 Fnw:alWr  
Ha'[uEDb  
Rj8%% G-pt  
七. 问题3 P]_d;\ !"v  
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。 2eT?qCxqc  
K1B9t{T  
template < typename T1, typename T2 > MmuT~d/  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const kB\{1;  
  { bx@l6bpQ  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); {T){!UVp!  
} *b~6 BM$  
p?@ %/!S  
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: ZL MH~cc  
xmW~R*^  
template < typename T1, typename T2 > (\V i _  
struct result_2 7e/+C{3v  
  { [K!9xM6  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; Gr"CHz/  
} ; ?1e{\XW  
8[^'PIz  
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? QTV*m>D  
这个差事就留给了holder自己。 cr7MvXF-  
    APQq F/  
gv#\}/->4  
template < int Order > !3ggQG!e  
class holder; JzHG5nmB  
template <> SC{m@  
class holder < 1 > U)S=JT~h  
  { Hvl n>x@  
public : ]S|FK>U[  
template < typename T > D:)Wr, 26  
  struct result_1 7*/{m K)  
  { IgT`on3Y  
  typedef T & result; <=uYfi3,  
} ; v* ;d  
template < typename T1, typename T2 > enoj4g7em^  
  struct result_2 5En6f`nR{  
  { &y[NC AeA  
  typedef T1 & result; +2tQ FV;  
} ; >4 OXG7.&f  
template < typename T > b}J%4Lx%m  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const D$>_W,*V  
  { D}-.<  
  return (T & )r; #cbgp;,M{I  
} S63 Zk0(25  
template < typename T1, typename T2 > )Q)qz$h@  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const BFLef3~.0  
  { 7>JYwU{  
  return (T1 & )r1; `i7r]  
} U=>S|>daR  
} ; k[=qx{Osx%  
bOY;IB _  
template <> )?n'ZhsX  
class holder < 2 > "Fz.# U  
  { gcLz}84  
public : 74s{b]jN'-  
template < typename T > _|HhT^\P  
  struct result_1 0.aXg"  
  { \P\Z<z7jy  
  typedef T & result; '\Xkvi  
} ;  EM ,C  
template < typename T1, typename T2 > MB plhVK8  
  struct result_2 Tt;F-  
  { Zg;$vIhn  
  typedef T2 & result; _z5/&tm_H  
} ; w~'xZ?  
template < typename T > {.Tx70kn  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const S0$^|/Sr  
  { 6iC>CY3CG  
  return (T & )r; V0ze7tSG[f  
} ~lj~]j  
template < typename T1, typename T2 > I[z:;4W}L^  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const JJ.8V72;!Z  
  { b*|~F  
  return (T2 & )r2; a6p0_-MF  
} j;x()iZ<  
} ; qY_qS=H^  
+9)Jtm oL  
6r7>nU&d  
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> >。 8&<:(mAP  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: Hxu5Dx5![  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: > A#5` $i  
&$"#hGg  
return l(i, j) = r(i, j); Lp`.fn8Ln  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) x`CjFaE~F  
Hq@+m!  
  return ( int & )i; !oLn=  
  return ( int & )j; MJn-] E  
最后执行i = j; b UG,~\Z  
可见,参数被正确的选择了。 |OQ]F  
8f@}-  
.?>Cav9:  
ldv@C6+J  
L3&Ys3-h  
八. 中期总结 )XI[hVUA  
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: X1o",,N^M  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 7*:zN  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 ]8$8QQc<<5  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor ;\MWxh,K  
XqH@3Ehk  
^W |YE72Y  
kUT2/3Vi  
X2w)J?pv  
X+vKY  
九. 简化 MBLZ:A| C  
很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。 wmVmGa R  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 j,n:%5P\v  
首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种: Xfiwblg  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 ]HKt7 %,  
  +-*/&|^等 jP@ @<dt  
2. 返回引用。 {QG.> lB  
  =,各种复合赋值等 a`O'ZY  
3. 返回固定类型。 o |$D|E  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) Q3@zUjq_Q  
4. 原样返回。 -FeXG#{)  
  operator, h*w9{[L  
5. 返回解引用的类型。 J}|X  
  operator*(单目) mxNd  
6. 返回地址。 U-|]A\`)I  
  operator&(单目) +Z`=iia>  
7. 下表访问返回类型。 fk*(8@u>  
  operator[] a~}q]o?j  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 yC' y>f`H  
  operator<<和operator>> g 9,"u_  
HoI6(t  
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。 AXyXK??  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: B,b8\\^k|  
"Eh=@?]S_  
template < typename Left > ax@H^Gj@2  
struct value_return S-t#d7'B  
  { xoZ m,Pxd  
template < typename T > F5)`FM^R  
  struct result_1 !do`OEQKR  
  { KEAXDF&#  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; dx%z9[8~{.  
} ; 4o>y9  
Vl.,e1)6  
template < typename T1, typename T2 > :Cq73:1\B  
  struct result_2 ;i@S}LwL  
  { Yf0 KG  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; }[+uHR6L  
} ; =Rd`"]Mnfb  
} ; U`v2Yw3E  
<Iw{fj|  
96WzgHPWo  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait xGs}hVlZiC  
s-p)^B  
下面我们来剥离functor中的operator() 3W1Lh~Av  
首先operator里面的代码全是下面的形式: J4bP(=w!  
A?R`~*Q5  
return l(t) op r(t) 91OxUVd  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) v l"8Oi*r^  
return op l(t) }*fBHzNN  
return op l(t1, t2) yan^\)HZ  
return l(t) op *g5bdQ:Av~  
return l(t1, t2) op 0E.N3iU  
return l(t)[r(t)] 0C4eer+D  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] i/:L^SQAq  
PMjNc_))  
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: U[C>Aoze  
单目: return f(l(t), r(t)); qu B[S)2}  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); U]hqRL  
双目: return f(l(t)); G ;j1zs  
return f(l(t1, t2)); @*%3+9`yq  
下面就是f的实现,以operator/为例 ? AfThJc  
gP_N|LuF"  
struct meta_divide  : (UK'i  
  { uFr12ZFgK  
template < typename T1, typename T2 > 0/HFLz'  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) M9)4ihK  
  { ]V"P &; m  
  return t1 / t2; l7`{O/hN  
} &'6/H/J  
} ; HZ3;2k  
w=KfkdAJ*/  
这个工作可以让宏来做: Es>' N3A z  
8eqTA8$?  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ !*]i3 ,{7v  
template < typename T1, typename T2 > \ 4DL;Y  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; }c G)$E  
以后可以直接用 BX_yC=S  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) ns~]a:1yh  
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 ?%3dgQB'  
(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。。。) a1pp=3Pd?~  
@$ 7 GrT  
`v -[&  
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 UL[,A+X8D  
KV0*dB;  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > gC}}8( k  
class unary_op : public Rettype jNj;#C)  
  { UJO3Yn  
    Left l; |WB-Ng  
public : ixA.b#!1  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} kk fWiPO^  
'T eH(?3G  
template < typename T > n/ KO{:  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const (d4btcg  
      { B*tYp  
      return FuncType::execute(l(t)); * JK0X  
    } S]3CRJU3`  
q,Gymh;  
    template < typename T1, typename T2 > q>_<\|?%x  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 9#9 UzKX#  
      { ,HP }}K+S  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); 1L,L/sOwB&  
    } $w(RJ/  
} ; A8f.h5~9  
L{1sYR%s\  
Kk^*#vR  
同样还可以申明一个binary_op pGD@R=8  
z& ;8pZr  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > 0+SDFh  
class binary_op : public Rettype PC9,;T&7_  
  { JuO47}i]5  
    Left l; SIp)&  
Right r; ZiUb+;JA  
public : vRe{B7}p;  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} r w!jmvHE&  
4&W?: =H2  
template < typename T > mB-,\{)  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 'xH^ksb"  
      { `X<B+:>v-  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); -,bnj^L  
    } uw\@~ ,d  
%u!=<yn'  
    template < typename T1, typename T2 > xr'1CP  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const UDEGQ^)Xz|  
      { t@!n?j I  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); DFMpU.BN W  
    } {KgA V  
} ; %>FtA)  
Y(Oh7VwY*P  
l@);U%\pS  
很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮 xFF!)k #  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 nL 5tHz:e  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) =Pv_,%  
那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。 #I=EYl=Vvi  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! 9[/0  
如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。 Om*QN]lGq  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 ZPZh6^cc  
这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan) 0j@mzd2  
下面是修改过的unary_op 4<Vi`X7[F  
(~DW_+?]'  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > !Ubm 586!  
class unary_op g,d_  
  { kG D_w  
Left l; rxyv+@~Nc  
  cUq]PC$|  
public : P3"R2-  
* BM|luYL  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} vX:}tir[  
9[qOfIny  
template < typename T > d<-f:}^k0  
  struct result_1 G|,&V0*  
  { qA[lL(  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; $0[T<]{/?  
} ; [e><^R*u  
y`RzcXblIZ  
template < typename T1, typename T2 > 8~(xi<"e  
  struct result_2 ?("O.<  
  { Xmr}$<<=  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; @JGmOwZ  
} ; $5pCfW8>  
?"@Fq2xgB4  
template < typename T1, typename T2 > k>ErD v8  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const m%L!eR  
  { OQumA j  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); IRbyW?/Xv  
} b d 1^  
^t'mW;C$4  
template < typename T > hwGK),?"+  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ;VLDXvGd  
  { F>\,`wP  
  return OpClass::execute(lt(t)); StJb-K/_cL  
} 6Rfv3  
jV2H61d  
} ; s* GZOz  
O::FB.k  
!l*A3qA  
该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug #ksDU  
好啦,现在才真正完美了。 d.f0OhQ  
现在在picker里面就可以这么添加了: [R4# bl  
M !6Fnj  
template < typename Right > _4>DuklH,  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const 7 (2}Vs!5  
  { |V5BL<4  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); +c_AAMe  
} QjLU@?&  
有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。 uL)MbM]  
|&@q$d  
!IOmJpl'  
!5dn7Wuj  
21OfTV-+3  
十. bind O ?T~>|  
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。 b]]k\b  
先来分析一下一段例子 B <s+I#  
 _ %mm  
L@\t] ~  
int foo( int x, int y) { return x - y;} (~G*' /)  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 vE9"1M  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 "dCIg{j   
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。 MLr L"I"  
我们来写个简单的。 O5du3[2x7a  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: ^:?z7m  
对于函数对象类的版本: iY>x x~V  
F-@y H  
template < typename Func > s-*N_Dv  
struct functor_trait `x=kb;  
  { <@`K^g;W  
typedef typename Func::result_type result_type; xF UD9TM  
} ; RPa]VL1W  
对于无参数函数的版本: '0 Ys`Qo  
g{DOQA  
template < typename Ret > 1%M^MT%&  
struct functor_trait < Ret ( * )() > l&Q@+xb>  
  { 36'J9h\  
typedef Ret result_type; ruqE]Hx9(  
} ; w+rw<,u%  
对于单参数函数的版本: J>dj]1I  
Jur$O,u40l  
template < typename Ret, typename V1 > h1>.w pr  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > 3znhpHO)  
  { f~d =1  
typedef Ret result_type; y%--/;  
} ; *RkvM?o@jC  
对于双参数函数的版本: &\?{%xj  
b<fN,U< k  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > .*k!Zl*  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > q&ed4{H<  
  { Y\!:/h]E&  
typedef Ret result_type; =uwG.,lC  
} ; 3I?yRE  
等等。。。 zh !/24p9  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy FlS)m`  
?Wt_Obl  
template < typename Func > Rpcnpo  
struct func_return 2b {Y1*  
  { EI9Yv>7d{  
template < typename T > \l6mX In=>  
  struct result_1 xT9+l1_  
  { !oV'  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; Vfw +m1sS  
} ; /C<} :R  
fv3)#>Dgp>  
template < typename T1, typename T2 > 0txSF^x  
  struct result_2 1?+)T%"  
  { x^F2Ywp%  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; '.&,.E&{$  
} ; y(#F&^|  
} ; hYCyc -W  
GLl@ 6S>v  
ZG)C#I1;O  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 Jf2:[ Mq  
Qe/=(P<  
template < typename Func, typename aPicker > ] )x z  
class binder_1 yC=vTzzp  
  { FHH2  
Func fn; I|[aa$G  
aPicker pk; gk6j5 $Y"<  
public : q14A 'XW  
VA'<  
template < typename T > 4sK|l|W  
  struct result_1 [dL?N  
  { -p !KsU  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; Tf[-8H<  
} ; d0Kg,HB  
a( {`<F  
template < typename T1, typename T2 > &<i>)Ss  
  struct result_2 U7fE6&g  
  { g?o$:>c  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; /[#{#:lo2  
} ; L@R%*-a  
<^ )0M  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} 1 }q[8q  
vrW9<{  
template < typename T > IO_H%/v"jC  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 7erao-  
  { .}y Lz  
  return fn(pk(t)); #WpO9[b>  
} A8eli=W  
template < typename T1, typename T2 > qaGIU`}:$A  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const fW}H##b  
  { =v5(*$"pd"  
  return fn(pk(t1, t2)); ^lMnwqx<  
} (U dDp"/  
} ; f,a4LF  
!`#9#T|  
WE~3(rs#X#  
一目了然不是么? N$,)vb<  
最后实现bind O-2H!58$)  
^9b `;}).  
;<X3AhF  
template < typename Func, typename aPicker > >%3c1  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) IKr7"`  
  { d<b,LD^  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); w./EJk KI  
} QBn>@jq  
o%9>elOju  
2个以上参数的bind可以同理实现。 A07 P$3>/W  
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。 &s;%(c04A  
EhUy7b,1_  
十一. phoenix X5/{Mx`8Oz  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: coFg69\^  
Cw|SY  
for_each(v.begin(), v.end(), DVcu*UVw  
( n)7icSc  
do_ G-(c+6Mn  
[ )?bb]hZg?O  
  cout << _1 <<   " , " IP;@unBl  
] t(rU6miN  
.while_( -- _1), EXFxiw  
cout << var( " \n " ) _~(Xd@c(  
) |O9=C`G_  
); YPy))>Q>cK  
1;gSf.naG  
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: 2* L/c-  
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 *pD;AU  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 FVmg&[ .  
那么我们就照着这个思路来实现吧: |\(/dXXP  
u .=;A#  
,;-*q}U  
template < typename Cond, typename Actor > Qd4T?5 vG  
class do_while 7 f*_  
  { .KsvRx  
Cond cd; ui{_w @o  
Actor act; /nP=E  
public : VT7NWT J,  
template < typename T > r*wKYb  
  struct result_1 U}0/V c26  
  { k9xKaJ %1  
  typedef int result_type; B~#@fIL  
} ; {@$3bQ  
UVJ(iNK"  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} /6c10}f  
sD3|Qj;  
template < typename T > K-u/q6ufK  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const @ 1A_eF  
  { ?63JQ.;  
  do vNSf:5H$  
    { !?*!"S-Sl  
  act(t); OP}p;(  
  } UYOn p7R<  
  while (cd(t)); 2oG|l!C  
  return   0 ; hFfaaB  
} 3raA^d3!?  
} ; `=DCX%Vw  
uP2a\C,$  
T6roz  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). Q$L(fH kw  
代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。 Y`?X Fy:  
其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。 8k^y.B  
因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。 )>5k'1  
下面就是产生这个functor的类: u/c3omY"#  
]Hy PJ  
]/Qy1,  
template < typename Actor > MwqT`;lb  
class do_while_actor a[g|APZz  
  { CZRo{2!?U  
Actor act; Z<<gz[$+p  
public : ( v:ek_  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} !F#aodM1N  
b_Jq=Gk`  
template < typename Cond > +|YZEC  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; Q5n : f+  
} ; TF-Ty  
So.P @CCd  
mS}x2 &  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 `j}d=zZ  
最后,是那个do_ b|o!&9Yyr  
%H@76NvEz  
/'fDXSdP  
class do_while_invoker /.YAFH|i)"  
  { eSNSnh]'  
public : kseJm+Hc  
template < typename Actor > YQdX>k  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const %`1CE\f  
  { RLOQ>vYY  
  return do_while_actor < Actor > (act); yUmsE-W  
} D8AIV K]  
} do_; !LOors za  
g^$11  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? L2.`1Aag  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 .`>l.gmi&  
最后来说说怎么处理break和continue q,+kPhHEgy  
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。 xf"5<PTW</  
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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