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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda "?lm`3W"  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 Zy -&g:  
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, dX58nJ4u  
AxN.k  
;I#S m;  
x 7;Zwd  
  class filler :jFKTG  
  { !"dbK'jb^  
public : ~[CtsCiQ  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} -%U 15W;  
} ; % 1+\N  
iE|qU_2Y  
S!<1C Fh  
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: =.]>,N`C  
ww]^H$In  
G2nL#l~@)  
B~_='0Gm[  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); ;gh#8JkI  
G*;}6 bj|?  
tv)U 7 K0  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 -bamNw>|  
MBbycI,  
+n ${6/  
}^Unx W  
二. 战前分析 e%v<nGN.-  
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。 jDp]}d|f)  
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 J#0oL_xY#  
C^ hHt,&  
k+"+s bsW'  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); `J>76WN  
  /* --------------------------------------------- */ ;?y*@ *2u  
vector < int *> vp( 10 ); _d$0(  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); : .-z) C}  
/* --------------------------------------------- */ o|s JTY  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); #L{+V?  
/* --------------------------------------------- */ .Z!!x  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); RsYn6ozb  
  /* --------------------------------------------- */ +7jr]kP9  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); PC| U]  
/* --------------------------------------------- */ 0`KB|=>  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); M1MpR+7S  
5pBQ~m3  
<(]e/}  
w>IYrSaa>  
看了之后,我们可以思考一些问题: FT1h\K|a  
1._1, _2是什么? b[^=GF>e  
显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。 KUdpOMYX  
2._1 = 1是在做什么? >+[uV ^2[  
既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。 *nB fF{y  
Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。 m[7i<'+S  
IeqJ>t:   
qNhQ2x\  
三. 动工 -$(,&qyk  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: ) #/@Jo2F  
_jw A_  
8 oHyNo  
\(a9rZ9  
template < typename T > fq){?hk~O  
class assignment OXC7 m  
  { G\\zk  
T value; }mjJglK!N  
public : OE!:`Bo3T  
assignment( const T & v) : value(v) {} o0~+%&  
template < typename T2 > IED7v  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } !A"`jc~x:  
} ; ! af35WF  
@15%fX`*o  
+w-UK[p  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 v^aARIg  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment l-yQ3/:  
OC zWP,  
V| >u,  
.,:700n+^  
  class holder &z-f,`yG  
  { b9[KdVsT6^  
public : [_jTy;E  
template < typename T > _Cv({m&N  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const %C= {\]-2~  
  { "h/{YjUS  
  return assignment < T > (t);  J9oGw P  
} f[n#Eu}   
} ; ,.` ";='o  
p~h= ]o'i  
4-`C !q  
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: =:U63  
jg?B][  
  static holder _1; C#X0Cn0ln  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 A2z%zMlZc  
b|T}mn  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); ;l_%;O5  
而不用手动写一个函数对象。 ,CguY/y  
Z8$@}|jN  
rN)T xH&*p  
H#8]Lb@@:  
四. 问题分析 4A%O`&eZ  
虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。 OHzI!,2]  
1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。 S]Gw}d]4  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 cO2 .gQo'  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 fbS l$jn.  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 }-m/ 'Q  
o<e AZ  
五. 问题1:一致性 N}wi<P:*)  
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?| x`^~|Q  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 vJ$#m_aa  
6uQfe? aD  
struct holder 9hI4',(rE  
  { *1V}vJvi  
  // fmH$ 1C<  
  template < typename T > !!ZNemXct$  
T &   operator ()( const T & r) const #.0^;M5Nh  
  { /<Cl\q2 A  
  return (T & )r;  tFvti5  
} 2.Ym  
} ; hq/k}Y  
7ZHM;_ -  
这样的话assignment也必须相应改动: SX|b0S,  
$kJvPwRO  
template < typename Left, typename Right > $Q1:>i@I|g  
class assignment @R>4b  
  { +nRO<  
Left l; mq~7v1kw  
Right r; KcVCA    
public : w,]cFT  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} ,,oiL  
template < typename T2 > p"/1Kwqx  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } 'DlY8rEGP  
} ; (F_Wys=6  
E9 {Gaa/{  
同时,holder的operator=也需要改动: GVZ/`^ndM  
St/Hv[H'[E  
template < typename T > ]j0v.[SX  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const XU.ZYYZ=  
  { 38 Lc|w  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); Zb`}/%\7  
} w :Fes  
qt+vmi+~  
好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。 YMnG-'^Z  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 r4jW=?|  
=PyU9C-@  
return l(rhs) = r; ?3Wh. %n  
在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。 -yOrNir}W  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: .hlr)gF&)  
wQ[~7 ,o  
template < typename Tp > 3*64)Ol7t]  
class constant_t DqrS5!C  
  { A[v]^pv'  
  const Tp t; D0=D8P}H:  
public : V{;Mh u`+  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} GDP@M)~6*  
template < typename T > R3wK@D  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const 7Q} P}9n  
  { rE[*i q,#  
  return t;  =w0Rq~  
} S0 M-$  
} ; Lp20{R  
n NZq`M  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 "jmi "O*  
下面就可以修改holder的operator=了 # SV*6  
!NK8_p|X  
template < typename T > EUmQn8  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const .Ff;St  
  { XCoN!~  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); R>BI;IcX  
} =El.uBz{  
E}mnGe  
同时也要修改assignment的operator() 15#v|/wI'  
wqyx{W`~w  
template < typename T2 > ,g@U *06  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } ,SuF1&4  
现在代码看起来就很一致了。 {;);E  
OF,<K%A  
六. 问题2:链式操作 EU TTeFp  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 beEdH>  
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。 bSU9sg\  
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。 2X;,s`)  
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。 BgJ;\NV  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct /A[AHJ<[?  
y _>HQs,:  
template < typename T > ;2@MPx  
struct result_1 _sbZyL  
  { ~<Uwum v  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; tx Lo =  
} ; KnbT2  
_;W}_p}q{  
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: m*  |3  
{l.) *#O  
template < typename T > 1$?O5.X:  
struct   ref 5W>i'6*  
  { ny'~pT'00  
typedef T & reference; .@JXV $Z  
} ; _ mhP:O  
template < typename T > jL^zS XQB  
struct   ref < T &> 6gY5v @!w  
  { rOE[c  
typedef T & reference; 20d[\P(.  
} ; f8+($Ys  
L{N9h1]  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: KR%p*Nh+C  
HviL4iO  
template < typename T > >&RpfE[  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const ko@I]gi2  
  { P )_g t  
  return l(t) = r(t); 3X89mIDr  
} &Ph@uZ\  
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。 B-|:l 7  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 0Q_AF`"  
;:vbOG#aSN  
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 ^O6PZm5J}  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: $d{{><  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 6Y)'p .+g  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 [ahD%UxO5  
最后的布局是: K SDo)7`  
                Add bk}.^m!  
              /   \ iE':ur<`  
            Divide   5 )}9Ef"v|  
            /   \ ^, q\S  
          _1     3 L 9Z:>i?  
似乎一切都解决了?不。 L qMH]W  
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。 ]MfT5#(6h  
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。 R"];`F(#  
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: gsGwf[XdJ  
o>311(:  
template < typename Right > L0qo/6|C  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const (ST />")L  
Right & rt) const y+_G L=J  
  { tcSn`+Bu_`  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); +IK~a9t  
} 7]@vPr;:  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 y'*^ '  
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。 b4Zkj2L  
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。 HY~\e|o  
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。 4M*UVdJ;  
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。 b|u4h9  
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{ ;s.2  
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: q62TYg}  
79n,bb5  
template < class Action > 4gG&u33RrE  
class picker : public Action GQ[: vX`  
  { 36@)a5  
public : `S2YBKz,1  
picker( const Action & act) : Action(act) {} I5wf|wB-  
  // all the operator overloaded |t1D8){!  
} ; ~=aGv%vX  
Q 6{2@  
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。 eA$9)K1GO  
现在所有参与行动的functor都要套上一层picker, _1被声明为 picker<holder>, 并且holder中所重载的操作符除了operator()之外全部被移到了picker内。而picker中的操作符重载的返回的functor也必须套上一个picker: J~V`"uo  
e57}.pF^  
template < typename Right > IfF<8~~E  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const h2`W~g_  
  { yP :>vFd7  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); ~!E% GCyFy  
} 6c^2Nl8e  
4pJOJ!?  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > &q#$SU,$(  
使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。 1 ?]Gl+}  
w[I%Id;E  
template < typename T >   struct picker_maker 8|.( Y  
  { v:PNt#Ta  
typedef picker < constant_t < T >   > result; ELk$ lm&@  
} ; {oy(08 `6  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > yyPkjUy[  
  { MlkTrKdGi  
typedef picker < T > result; AA;\7;k{  
} ; eG72=l)Mz  
yeFt0\=H  
下面总的结构就有了: $u|p(E:*  
functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。 4Smno%jq  
picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。 <:-|>R".  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 @2v L'6  
至此链式操作完美实现。 sOa`Tk  
#[ vmS  
r50}j  
七. 问题3 >k<.bEx(A  
如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。 ?5K.#>{  
FTI[YR8?Y  
template < typename T1, typename T2 > 5JK{dis]k  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const b7E= u0  
  { Bcg\p}  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); '!]ry<  
} oL1m<cQo9  
eh2w7 @7Q  
很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2: 8c`g{ *z  
*LOpbf  
template < typename T1, typename T2 > RWP`#(&/&  
struct result_2 k?0yH$)'t  
  { .n[!3X|d  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; kLU$8L  
} ; XE[~! >'  
{wih)XNY  
显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢? =>-:o:Cu{  
这个差事就留给了holder自己。 j +\I4oFN  
    ?w`uv9NUJ8  
\`;FL\1+W  
template < int Order > |y)Rlb# d  
class holder; AH{]tE  
template <> !R-M:|  
class holder < 1 > fLA!oeq{&}  
  { sn '#]yM  
public : +v2Fr}  
template < typename T > dy-m9fc6%  
  struct result_1 j#$ R.  
  { Q@6OIE  
  typedef T & result; zGHP{a1O7  
} ; wo5"f}vd#  
template < typename T1, typename T2 > v~[=|_{  
  struct result_2 $`(}ygmP  
  { " |[w.`  
  typedef T1 & result; F<Js"z+  
} ; SL zL/5s  
template < typename T > GKu@8Ol-wu  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const Z@>hN%{d+g  
  { wASgdGoy  
  return (T & )r; kzny4v[y  
} ?wt%e;  
template < typename T1, typename T2 > @(Wx(3JR?}  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const bccJVwXv  
  { \-a^8{.^E  
  return (T1 & )r1; -"YQo  
} |'9%vtbM  
} ; R$X1Q/#md  
}dX[u`zQ  
template <> ~McmlJzJG  
class holder < 2 > 7dyGC:YuTL  
  { -^]8w QU  
public : Ch%W C ,  
template < typename T > 57k@] 3 4  
  struct result_1 kA1]o  
  { |6'(yn  
  typedef T & result; ?lW-NPr  
} ; K:gxGRE  
template < typename T1, typename T2 > .Qm"iOyM  
  struct result_2 5+\[x`  
  { qqA(Swe)T  
  typedef T2 & result;  }&BE*U8_  
} ; rCR?]1*Z  
template < typename T > (Gr8JpV  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const O]>9\!0{  
  { 4|YCBXWh  
  return (T & )r; r1b{G%;mJ  
} h[b5"Uqj  
template < typename T1, typename T2 > @]P#]%^D2  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const 3}e-qFlV8,  
  { Y f:xM>.%  
  return (T2 & )r2; };6[Byf  
} nAPSs]D  
} ; {G&*\5W  
Kmc*z (Q  
~Mbo`:>(4v  
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> >。 z )s{>^D  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: W+36"?*k3  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: 9g3e( z@  
zs|R#?a=  
return l(i, j) = r(i, j); GjN/8>/  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) OF J49X  
Kq#\P  
  return ( int & )i; Fka&\9i  
  return ( int & )j; QH@?.Kb_qU  
最后执行i = j; G8dC5+h  
可见,参数被正确的选择了。 ,e$]jC<sv2  
CB_ww=  
J}U);A  
;#$ 67G$  
H&\[iZ| -N  
八. 中期总结 d.Wq@(ZoA  
目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事: aNLRUdc.  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 H_RV#BW&  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 /.B7y(  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor 0t[|3A~Q  
2z+Vt_%  
kDI(Y=Fg  
X3&-kU  
1><@$kVMm~  
y|X</3w  
九. 简化 Z BjyQ4h  
很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。 !iUFD*~r~  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 >a/]8A  
首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种: ~R^~?Y%+<  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 tmT/4Ia  
  +-*/&|^等 C#{s[l\]  
2. 返回引用。 QY2/mtI  
  =,各种复合赋值等 "#,]` ME;  
3. 返回固定类型。 YHBH9E/B  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) j_H"m R  
4. 原样返回。 g(Q)fw  
  operator, q2 K@i*s  
5. 返回解引用的类型。 dd1CuOd6(1  
  operator*(单目) KG9h rT  
6. 返回地址。 r+%:rFeX  
  operator&(单目) 2..b/  
7. 下表访问返回类型。 _RI`I}&9Z  
  operator[] *+|D8xp  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 mU0j K@^&M  
  operator<<和operator>> qQK0s*^W  
=nPIGI72VO  
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。 Mh [TZfV  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: IIrh|>d_7  
eaLR-+vEB  
template < typename Left > RhwqAok|lj  
struct value_return u'Ja9m1  
  { 3h t>eaHi  
template < typename T > n^vL9n_N  
  struct result_1 S:!gj2q9|  
  { c#o(y6  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; %c+`8 wj  
} ; {l/j?1Dxq  
ab"6]%_  
template < typename T1, typename T2 > F<FNZQ@<U  
  struct result_2 Mn$w_Z?  
  { ;MRK*sfw{  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; =AEl:SY+  
} ; .quui\I3  
} ; U`YPzZp_  
!J#oN+AR  
7G6XK   
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait )@lZ~01~d  
2?vjj:P+h  
下面我们来剥离functor中的operator() BG ] w2=  
首先operator里面的代码全是下面的形式: yTt,/+I%gJ  
\l)Jb*t  
return l(t) op r(t) EFpV  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) $ZnLYuGb  
return op l(t) Pn?Ujjv  
return op l(t1, t2) *B<Ig^c  
return l(t) op Kf=6l#J7  
return l(t1, t2) op ^n! j"  
return l(t)[r(t)] R`M>w MLH  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] &n6'r^[D  
B$ty`/{w,B  
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: mEK0ID\  
单目: return f(l(t), r(t)); 3PRg/vD3  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); A'A5.\UN  
双目: return f(l(t)); tc-pVw:TV  
return f(l(t1, t2)); War<a#0  
下面就是f的实现,以operator/为例 cD^`dn%$  
O5rHN;\_  
struct meta_divide VycC uq&M  
  { )w.+( v(  
template < typename T1, typename T2 > f3r\X  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) M1nH!A~o  
  { g2?kC^=z=  
  return t1 / t2; #>O!N  
} 9)c{L<o}T  
} ; j:|um&`)  
d,%e? 8x5  
这个工作可以让宏来做: #eRrVjbo  
|l\!  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ WG~|sLg  
template < typename T1, typename T2 > \ +#* F"k(  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; .\Z/j  
以后可以直接用 kHWW\?O  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) 2EO WbN}M  
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 O_v8R7 {  
(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。。。) +/"Ws '5E  
uGXN ciEp`  
] o!r K<  
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 nK!yu?mS  
e6G=Bq$  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > o7 :~C]  
class unary_op : public Rettype RN, 5>.w  
  { 8>R 75 dw  
    Left l; gKPqWh  
public : uUhqj.::<Y  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} 6[.#B!;9  
[ADSGnw  
template < typename T > 9_=0:GH k  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const aNt+;M7g`  
      { 4*`AYx(  
      return FuncType::execute(l(t)); ?"hrCEHV{9  
    } qG lbO  
.Iu8bN(L`  
    template < typename T1, typename T2 > ~mSW.jy}=-  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const yT$CImP73  
      { T<o^f n,H  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); Xu.Wdl/{Ra  
    } 7lLh4__;`6  
} ; A{Kc"s4fO  
:.VI*X:aQh  
V yOuw9  
同样还可以申明一个binary_op z`}<mY E  
%>];F~z  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > ?&gqGU}  
class binary_op : public Rettype 3p+V~n.+  
  { wo#,c(  
    Left l; DPWt=IFU  
Right r; AfAlDM'  
public : h0cdRi  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} LL0Y$pHV  
K'6NW:zp~  
template < typename T > OfE>8*RI4  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const Hto RN^9  
      { _ww>u""B~  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); m}-*B1  
    } ]NEr]sc-"F  
cD%_+@GaU  
    template < typename T1, typename T2 > @sr~&YhA  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ^@V; `jsll  
      { -$ VP#%  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); CD! Aa  
    } +!~"o oQZh  
} ; K]{x0A  
JI3x^[(Z  
ron-v"!  
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 %#jW  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 x]Pp|rHj  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) > eC>sTPQ{  
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。 \PzJ66DL!  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! *HONA>u   
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。。。 &E?TR A# E  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 Vr ^UEu.w?  
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) Vsj1!}X:  
下面是修改过的unary_op XsEo tW  
3LkcK1x.  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > De-hHY{>  
class unary_op ke)}JU^"  
  { @zC p/fo3  
Left l; d:vuRK4+  
  S{Q2KD  
public : 94}y,\S~  
-u$U~?|`  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} {aVRvZH4  
Nd h  
template < typename T > 6/3oW}O o  
  struct result_1 W]W[oTJ5  
  { A"}Ib'  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; n~Yr`5+Z  
} ; rj ] ~g  
$~,J8?)(z  
template < typename T1, typename T2 > 2CF5qn}T  
  struct result_2 U^;|as  
  { )z_5I (?&  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; Y6E0-bL@Fe  
} ; *'n L[]  
.WVIdVO7  
template < typename T1, typename T2 > r [E4/?_  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const wVmQE  
  { ?Q[b1:;Lm  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); xE5VXYU  
} b{Bef*`/  
Djr/!j  
template < typename T > ,Dy9-o  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 6pdek3pOCt  
  { m ##_U9O  
  return OpClass::execute(lt(t)); i*)BFV_-  
} VZ]}9k  
tc|PN+v;  
} ; C klIrD{  
d6f T  
^4~?]5Y\  
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 ]^0mh["  
好啦,现在才真正完美了。 ANRZQpnXQ  
现在在picker里面就可以这么添加了: LL_@nvu}M  
>H,5MM!  
template < typename Right > H oO1_{q"  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const }F';"ybrU)  
  { 9]^q!~u  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); emMk*l,  
} m2\[L/W]  
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。 {rzvZ0-j}  
)E*-  
_&RGhA  
RDOV+2K  
oi7Y?hTj  
十. bind LYke\/ md  
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。 +62}//_?  
先来分析一下一段例子  (,R\6  
A\})H  
7?ILmYBw  
int foo( int x, int y) { return x - y;} 0C4Os p  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 =>- W!Of  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 2<E@f0BVAy  
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。 X2mZ~RB(p  
我们来写个简单的。 [ e#[j{  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: )S9}uOG#  
对于函数对象类的版本: `4,]Mr1b  
zgl$ n  
template < typename Func > s_P[lbHt.  
struct functor_trait * >k6n5%  
  { KP_7h/e  
typedef typename Func::result_type result_type; zHD 8 \*  
} ; u`"Y!*[ -  
对于无参数函数的版本:  N8)]d  
v)aV(Oa  
template < typename Ret > GA"vJFQ  
struct functor_trait < Ret ( * )() > 0v|qP  
  { $+ORq3  
typedef Ret result_type; uMjL>YLq{?  
} ; g: YUuZ  
对于单参数函数的版本: H<"EE15  
YbF}>1/"  
template < typename Ret, typename V1 > ma6Wr !J  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) >  ]l}bk]  
  { wlDo(]mj=O  
typedef Ret result_type; 8:U0M'}u>  
} ; P6)d#M  
对于双参数函数的版本: oQR?H  
t!59upbN}3  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > .Ms$)1  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > R@KWiV  
  { w{riXOjS4  
typedef Ret result_type; k- exqM2x=  
} ; c_u7O \  
等等。。。 =N2@H5+7  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy qE.3:bQ!`  
S`& yVzv  
template < typename Func > k>=wwPy  
struct func_return >:OP+Vc  
  { AMN`bgxW  
template < typename T > _ucixM#  
  struct result_1 ^97[(89G9  
  { Ky*xAx:  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; [$M l;K  
} ; Yc5<Y-W  
Pk5 %lu  
template < typename T1, typename T2 > y!x-R !3  
  struct result_2 ]d*O>Pm  
  { p  ~)\!  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; GL^ j |1  
} ; Uv(}x 7e)  
} ; P0rdGf 5T  
;L,yJ~  
OqX+ R4S  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 g` ,(O  
z=4E#y `?U  
template < typename Func, typename aPicker > '.e 5Ku  
class binder_1 {JM3drnw  
  { `F~Fb S  
Func fn; n65fT+;  
aPicker pk; =H"%{VeC5  
public : &VxK AQMxN  
2|`~3B)#  
template < typename T > KF7d`bRe  
  struct result_1 9Dyw4'W.N  
  { NM1TFs2Y*  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; :~p_(rE  
} ; \\/ !I   
=|d5V%mK  
template < typename T1, typename T2 > p+2uK|T9  
  struct result_2 Y'y$k  
  { &# @"^(} 6  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; ,88%eX|  
} ; P d(n|t3[8  
YGi_7fTyc=  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} F|&mxsL  
M+4S>Sjw  
template < typename T > .>'J ^^  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const UHDcheeRD  
  { R~bLEo  
  return fn(pk(t)); eh*F/Gu  
} ^fM=|.?  
template < typename T1, typename T2 > [ <Q{  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const V.[b${  
  { |h:3BV_  
  return fn(pk(t1, t2)); R xWD>:  
} bL5dCQxty  
} ; !Tu.A@  
5JZZvc$au  
[ HjGdC  
一目了然不是么? =IIE]<z  
最后实现bind ,=P0rbtK  
Q?%v b  
+ >v{#A_u  
template < typename Func, typename aPicker > E eCgV{9B  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) @T-}\AU  
  { _"'-f l98*  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); H/ub=,Ej*  
} (7v`5|'0  
T f^O(  
2个以上参数的bind可以同理实现。 16I(S  
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。 B^1Io9  
GF Rd:e  
十一. phoenix ||?wRMV  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: OL[_2m*;9p  
q{.~=~  
for_each(v.begin(), v.end(), %;G!gJeE  
( 2K'}Vm+  
do_ ^[zF IO  
[ P q( )2B  
  cout << _1 <<   " , " S[uHPYhlA  
] m$$98N  
.while_( -- _1), ix}*whW=U  
cout << var( " \n " ) Q1'D*F4  
) <lLk (fC  
); p|w;StLy  
+'I8COoiv%  
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: . LNqU#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 D%.<} vG  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 5{6ebq55"  
那么我们就照着这个思路来实现吧: nzu 3BVv  
H %PIE1_  
vGPaWYV  
template < typename Cond, typename Actor > )5bdWJ>l  
class do_while  ,#-^  
  { fKT(.VN q5  
Cond cd; GgjBLe=C  
Actor act; 6d/b*,4[  
public : fmq^AnKd  
template < typename T > FkT % -I  
  struct result_1 jfrUOl'l  
  { 'w7{8^Z2  
  typedef int result_type; {EupB?  
} ; 8|,-P=%t  
G,i%:my7  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} gM3gc;  
S[M\com'  
template < typename T > b;Im +9&  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const v]27+/a$c  
  { ? 5 V-D8k  
  do `24:Eg6r  
    { N,_ej@L8  
  act(t); yc5n   
  } -.WVuc`  
  while (cd(t)); `+/[0B=.  
  return   0 ; h Tn^:%(  
} )O%lh 8fI  
} ; 9uREbip  
u]c nbm  
UoxF00H@!  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). ^q$vyY   
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。 K+mtuB]yr  
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。 Qi7^z;  
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。 J0|}u1? l  
下面就是产生这个functor的类: w G Q{  
Dl/_jM  
XT_BiZ%l5O  
template < typename Actor > ?8 C+wW  
class do_while_actor M !OI :v  
  { vR~*r6hX8  
Actor act; F]?$Q'U  
public : w } 2|Do$5  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} T}]Ao  
(A &@ <  
template < typename Cond > 0KT{K(  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; c\4n7m,y  
} ; ddHIP`wb  
qkUr5^1  
@+X}O /74  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 r5iO%JFg  
最后,是那个do_ |:r/K  
L{fP_DIa  
UmgLH Cz  
class do_while_invoker gkk< -j'  
  { n8G#TQrAE  
public : pr0V)C6  
template < typename Actor > D+o.9I/{  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const O\KAvoQ%s  
  { c)6Y.[).  
  return do_while_actor < Actor > (act); q%:Jmi>  
} FVQWz[N  
} do_; %#QFu/l  
v,i:vT\~  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? HIa$0g0J  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 RLHe;-*b]I  
最后来说说怎么处理break和continue AYZds >#Q  
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。 -6tF   
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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