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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda 'UKB pm/  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 *np|PyLP:  
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, B'yrXa|P  
4P5wEqU.<  
5Ml}m  
k,J?L-F  
  class filler 4{ &   
  { Qpc>5p![3  
public : D]REZuHOI  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} MtljI6  
} ; o/#e y  
j~0hAKHG  
lDzVc`c  
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: d!cx%[  
li?Gb1  
W=/B[@3'  
tFCeE=4%  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); lK0coj1+  
coBxZyM 1}  
2_p/1Rs  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 "#%T*c{Tf0  
|ONOF  
}N NyUwFa  
tQ"PCm  
二. 战前分析 F/h)azcn  
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。 Z q)A"'Y  
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 Bs*s8}6  
n$>H}#q  
O\?ei+(H7  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); SrxX-Hir  
  /* --------------------------------------------- */ 9S}PCAA;  
vector < int *> vp( 10 ); _kfApO )O  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); q%l<Hw6{z  
/* --------------------------------------------- */ b1+Nm  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); />$kDe  
/* --------------------------------------------- */ q-H ]Hxv  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); G|V ^C_:  
  /* --------------------------------------------- */ gyIPG2d  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); b.F2m(e2  
/* --------------------------------------------- */ aE+E'iL  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); ]M.ufbguq  
'(?@R5a  
TA*49Qp  
'sC{d&c  
看了之后,我们可以思考一些问题: LYT0 XB)A  
1._1, _2是什么? ^(%>U!<<%,  
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。 .[7m4iJf  
2._1 = 1是在做什么? Kgcg:r:  
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。 `C3F?Lch  
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。 ~b e&T:7.  
`#~@f!';  
aDs[\ '  
三. 动工 >PTq5pk  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: wx<DzC  
lw7wvZD  
0 }q/VH57  
Q"KH!Bu%P  
template < typename T > |yS4um(w  
class assignment |m~|  
  { 0@2%pIq\  
T value; s`TfNwDvU  
public : _:T\[sz5  
assignment( const T & v) : value(v) {} 18~j>fN  
template < typename T2 > C)`/Q(^  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } rz4S"4  
} ; :E.mU{  
*fl1 =Rfr  
!JJY ( o  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 "p<f#s}  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment +K&ze:-Z  
hsi#J^n{  
= fm/l-P@  
Mv_4*xVc  
  class holder 0&<{o!>k  
  { O\x Uv  
public : 3?C$Tl2G8  
template < typename T > >LLFe~9`g  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const h)sc-e  
  { G'!Hc6OZ  
  return assignment < T > (t); w(VH>t  
} 7p|Pv;wp|  
} ; y2)~ljR  
/@q_`tU  
$L(,q!DvH  
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: F<o J  
4!D!.t~r  
  static holder _1; a &j H9  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 =VDN9-/.  
pDW .Pav  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); VF;%Z  
而不用手动写一个函数对象。 +3VY0J  
j  $L  
%h^; "|Z  
Bp9 u6R  
四. 问题分析 a93Aj  
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。 (g5T2(_6L  
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。 6ZX{K1_q  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 PM ,I?lJ,  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 V;9.7v  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 23 3jT@Z  
}6`#u :OZ  
五. 问题1:一致性 y/E%W/3  
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?| q^EG'\<^  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 /1Ndir^c  
y "gYv  
struct holder s(-$|f+s  
  { x-cg df  
  // L_O m<LO2  
  template < typename T > =ayl~"bW  
T &   operator ()( const T & r) const lRn>/7sg$  
  { b16\2%Ea1  
  return (T & )r; zK?[6n89f  
} $5(co)C  
} ; %-> X$,Q :  
 T=9+  
这样的话assignment也必须相应改动:  6~j6M4*  
7h0LR7  
template < typename Left, typename Right > [8![UcMq  
class assignment 8KN0z<  
  { ^C_ ;uz  
Left l; (zte'F4  
Right r; 2e#hJ-/`-  
public : kk& ([ xqU  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} ("ql//SL  
template < typename T2 > SK#; /fav6  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } *$Bx#0J8  
} ; R FWJ ZN"  
#Mrof9  
同时,holder的operator=也需要改动: L `3x0u2  
0;KjP?5  
template < typename T > 1)w^.8f  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const `|+!H.3  
  { uL`_Sdjw  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); m>DBO|`  
} DOyYy~Q  
v:|_!+g:  
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。 )$XcO]  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 274F+X  
?31#:Mg6g+  
return l(rhs) = r; h:[%' htz  
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。 G*JasHFs  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: ^,*!Qk<c  
:;HJ3V;  
template < typename Tp > t,Ss3  
class constant_t 7M7sq-n5z  
  { "MOM@4\  
  const Tp t;  ]?M3X_Mq  
public : K+p7yZJ  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} f@rR2xZoQ  
template < typename T > }Ox5,S}ra  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const LR%]4$ /M  
  { k> SPtiAs  
  return t; !59u z4  
} =~yRgGwJ  
} ; lf-1;6nyk"  
y<|8OTT  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 9#cPEbb~  
下面就可以修改holder的operator=了 ,%6!8vX  
sQwRlx  
template < typename T > Tmjcc(  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const h6`v%7H?  
  { ]O]6O%.ao  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); G LU7?2`t  
} WCRGqSr4  
+`=rzL"0I7  
同时也要修改assignment的operator() ~+ [T{{  
@kBy|5  
template < typename T2 > ~)vq0]MRg  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } oR[-F+__  
现在代码看起来就很一致了。 yI$KBx/]n  
3e,"B S)+  
六. 问题2:链式操作 F}MjZZj(U=  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 29z$z$l4  
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。 E&G]R!  
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。 \3q Z0  
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。 !A":L0[7n  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct &Zy%Zz  
rJtpTV@.  
template < typename T > [SJ3FZ<  
struct result_1 #7v=#Jco  
  { Qv1<)&Ft<  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; pm` f? Py  
} ; oDW)2*8yF  
r|av|7R  
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: Dqu?mg;L  
;T hn C>U  
template < typename T > B5v5D[ o5  
struct   ref @5}(Y( @  
  { 0H!J  
typedef T & reference; -RI&uFqOI  
} ; ,)?!p_*@:  
template < typename T > 4m1@lnjp  
struct   ref < T &>  \uG^w(*)  
  { yo^M>^P\N  
typedef T & reference; *jCHv  
} ; >v#6SDg  
e5 N$+P"  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: '"C& dia  
6v?tZ&, G  
template < typename T > 5D+rR<pD}"  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const z#HNJAQ#|  
  { b]5/IT)@O  
  return l(t) = r(t); mlLx!5h=  
} R+r;V]-/  
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。 {&TP&_|H  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 9s4>hw@u  
br;~}GR_h  
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 .C|dGE?,  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: __%){j6  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 3;?DKRIcX  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 GahIR9_2  
最后的布局是: l3N '@GO  
                Add 'r'+$D7  
              /   \ Rt.2]eZEJ  
            Divide   5  |\FJ  
            /   \ \ORE;pG  
          _1     3 6DVHJ+WTV  
似乎一切都解决了?不。 ?G>E[!8ev  
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。 ;q?WU>c{?  
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。 F]GX;<`  
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: Ve\.7s  
sq_ yu(  
template < typename Right > eNDc220b  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const dnzZ\t>U  
Right & rt) const TUN6`/"  
  { O[+\` 63F=  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); vyBx|TR  
} +!/pzoWpE  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 BD2Gv)?g  
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。 d1}cXSQ1T  
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。 >)t-Zh:n  
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。 |U`A So  
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。 -&h<t/U  
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? /lLG|aAe  
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: &SMM<^P.  
$Zn>W@\  
template < class Action > :Qu.CvYF  
class picker : public Action oM!zeJNA  
  { Bo4iX,zu  
public : /u~L3Cp(  
picker( const Action & act) : Action(act) {} RDxvN:v  
  // all the operator overloaded ?$@E}t8g\  
} ; D\Fu4Eg  
t vp kc;  
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。 8vx#QU8E/  
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: xf3;:soC  
R-6km Tex>  
template < typename Right > QE6L_\l  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const J9&#);(  
  { J\?d+}hynX  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); vhrURY.  
} b"(bT6XO!  
$Yj4&Two<  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > *5mJA -[B+  
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。 T5eJIc3a"  
H,(4a2zx  
template < typename T >   struct picker_maker LHMA-0$?)  
  { Mk/ZEyq^  
typedef picker < constant_t < T >   > result; U]Fnf?(  
} ; Va$JfWef  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > s+9b.  
  { 0Wb3M"#9<  
typedef picker < T > result; Of;$ VK'  
} ; Na.)!h_Kn'  
b v 4  
下面总的结构就有了: &4m;9<8\  
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。 MtG~ O;?8  
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。 rT'<6]`  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 Ubv_ a  
至此链式操作完美实现。 Zr|\T7w 3  
T^@P.zX  
`aL4YH-v  
七. 问题3 iza.' Mm~  
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。 FT h/1"a  
/t04}+,e ^  
template < typename T1, typename T2 > l(3\ekU!  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const l8 XY  
  { CTZ#QiNP  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); to#T+d.(v  
} x8Nij: K#  
i}kMo@  
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: {^@qfkZz^  
G3D!ifho.#  
template < typename T1, typename T2 > qb PC5v  
struct result_2 <-xu*Fc  
  { +ooQ-Gh  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; L8cPNgZ   
} ; +IM6 GeH  
XBos ^Q  
显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢? 71G00@&w9D  
这个差事就留给了holder自己。 +~?K@n  
    -O6\!Wo=-  
aFDCVm%U|  
template < int Order > h5ZxxtGU  
class holder; ^ oh%Ns  
template <> u4~( 0  
class holder < 1 > nE"0?VNW$  
  { M7 gM#bv>L  
public : wb6$R};?  
template < typename T > e:(~=9}Li  
  struct result_1 U/:x<Y$ tj  
  { A[N>T\  
  typedef T & result; F <.} q|b  
} ; m@y_Wt  
template < typename T1, typename T2 > 4(p,@e31  
  struct result_2 :snn-e0l  
  { }>m3V2>[  
  typedef T1 & result; N4wMAT:h  
} ; C<hb{$@  
template < typename T > \2AXW@xE  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const TmdR B8N  
  { 0@2pw2{Ru  
  return (T & )r; hJ0m;j&4y  
} fZt3cE\  
template < typename T1, typename T2 > &:Sb$+z  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const 23gJD8i8  
  { }9>X M  
  return (T1 & )r1; &>z}u&oF  
} Bk8 '*O/)  
} ; J!*Pg<  
Zq>}SR  
template <> BXX1G  
class holder < 2 > 9p9-tJfH.  
  { R,ddH[3  
public : q pFzK  
template < typename T > Gq^#.o]  
  struct result_1 ai~JY[  
  { !GBGC|avE  
  typedef T & result; b6gD*w <  
} ; ZUUfn~ORc  
template < typename T1, typename T2 > Y\ G^W8  
  struct result_2 :@q9ll`6u  
  { Y^CbpG&-vC  
  typedef T2 & result; p$&6E\#7  
} ; k<\]={ |=  
template < typename T > `-)Fx<e  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const o)IcAqN$H  
  { vh6#Bc)i%w  
  return (T & )r; h}$]3/5H  
} &<%U7?{~  
template < typename T1, typename T2 > w\3'wD!  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const 7`6JK  
  { IXmO1*o@  
  return (T2 & )r2; 9 TILrK  
} "ktC1y1  
} ; b{Kw.?85  
%]@K}!)2  
DwC8?s*2H  
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> >。 2\=cv  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: T+|V;nP.  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: o'nrLI(t  
5s2334G  
return l(i, j) = r(i, j); \|9KOulr  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) 7c Gq.U  
hDs.4MZC`  
  return ( int & )i; aXefi'!6  
  return ( int & )j; 1eDc:!^SD  
最后执行i = j; ICgyCsZ,  
可见,参数被正确的选择了。 /A) v $Bv=  
>}ozEX6c2  
U%na^Wu  
U-EX)S^T[{  
0\y@etb:mf  
八. 中期总结 c{t[iXDG  
目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事: _A .?:'-  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 U"v}br -kb  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 _"`U.!3*  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor GcPhT  
md/Z[du:'  
uz+b  
p }bTI5  
cnOk  
wp,z~raaS  
九. 简化 :B'}#;8_  
很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。 :1wMGk  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 ?y{C"w!   
首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种: N{G+|WmQ  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 UI:{*N**Z  
  +-*/&|^等 eMvb*X6  
2. 返回引用。 ; (+r)r_  
  =,各种复合赋值等 b\w88=|  
3. 返回固定类型。 :/IcFU~)M  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) (&$|R\W.  
4. 原样返回。 1XO*yZF  
  operator, Mr(~ *  
5. 返回解引用的类型。 Yn}_"FO'  
  operator*(单目) 9c=_p'G3Fw  
6. 返回地址。 K/u`W z~A  
  operator&(单目) SS;QPWRZ  
7. 下表访问返回类型。 ?WX&,ew~  
  operator[] Zh.fv-Ecp  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 n]@+<TA<uA  
  operator<<和operator>> <nj[=C4v  
0PnW|N0  
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。  ~Rcd  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: z~xN ]=  
?Ib/}JST  
template < typename Left > h tn2`  
struct value_return t?]6>J_V  
  { %Ys>PzM  
template < typename T > #?i#q%q  
  struct result_1 y=\jQ6Fc  
  { [j0I}+@4H  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; %f&(U/  
} ; morI'6N  
| pp  @  
template < typename T1, typename T2 > HJ5m5':a  
  struct result_2 lq_W;L  
  { dTaR 8i  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; j78xMGKO  
} ; h& (@gU`A  
} ; 2`vCQV  
Q[p0bD:  
Md {,@ G  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait G6eC.vU]j  
xM;gF2  
下面我们来剥离functor中的operator() asW1GZO  
首先operator里面的代码全是下面的形式: FV$= l %  
tb0XXE E  
return l(t) op r(t) @6$r| :]G-  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) $#@4i4TN-  
return op l(t) 9MLvHrB;  
return op l(t1, t2) ;?2vW8{p<  
return l(t) op AEnS_Q  
return l(t1, t2) op Oyq<y~}  
return l(t)[r(t)] ;.W0Aa  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] [`fq4Ky  
"\BP+AF  
很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式: Whd4-pR8  
单目: return f(l(t), r(t)); }C7tlA8,7  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); s80_e  
双目: return f(l(t)); /@RnCjc'  
return f(l(t1, t2)); uU.9*B=H9  
下面就是f的实现,以operator/为例 B;;D(NH  
e|Sg?ocR  
struct meta_divide ].dTEzL9X  
  { y=vH8D]%X  
template < typename T1, typename T2 > e^XijId.  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) AD?DIE(v  
  { q 8=u.T  
  return t1 / t2; 0uU%jN$  
} 4&ea*w  
} ; k #*|-?  
YF>t{|  
这个工作可以让宏来做: C3@.75-E  
F`I-G~e  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ r$v?[x>+K  
template < typename T1, typename T2 > \ [k'Ph33c  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; c(#`z!FB  
以后可以直接用 d;<n [)@  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) rY!uc!  
来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数 DAu|`pyC%  
(ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。) j|`{ 1`'  
4nl>&AV  
z}bnw2d]  
下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体 fSqbGoIQ  
3Gp4%UT&  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > w ^<Y5K  
class unary_op : public Rettype )i_FU~ LRq  
  { :LBe{Jbw  
    Left l; q<yH!  
public : (C-z8R Z6  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} ($S{td;  
t^CT^z  
template < typename T > o~-X7)]  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const BXfaqYb;Q  
      { "j a0,%3  
      return FuncType::execute(l(t)); Ve8!   
    } ==XP}w)m  
9)l_(*F  
    template < typename T1, typename T2 > y9*H  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 7t04!dD}  
      { ooZ-T>$  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); %UQ?k:aWp|  
    } ~o/^=:*  
} ; ,\IqKRcYU  
xu:m~8%  
g Go  
同样还可以申明一个binary_op rp'fli?0e  
tt^ze|*&t  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > ,K9UT#h  
class binary_op : public Rettype `C*!de]Y%  
  { f <w*l<@  
    Left l; VNYLps@4H  
Right r; @Qs-A^.  
public : 1=;QWb6  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} m|]^f;7z  
}a9C /t3  
template < typename T > p_z"Uwp  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const sRZ:9de+  
      { zDl, bLiJ  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); "q`%d_  
    } EkL\~^  
nUd\4;J#  
    template < typename T1, typename T2 > Vd?v"2S(9  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const m_(hCY=Q$  
      { i52R,hz  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); fjWh}w8  
    } gNqV>p  
} ; 2 YN` :"  
FvJSJ.;E,  
b}4/4Z.  
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 n21$57`4  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 *.*:(7`  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) DO\EB6xH>%  
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。 J7\q #]?  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! ltrSTH,kL  
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。。。 eurudl  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 2 T3DV])Q  
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) MJG%HakK0  
下面是修改过的unary_op KB"iF}\P0  
$0*47+f  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > Mz G ryM-  
class unary_op &!a 2%%1#N  
  { WsV3>=@f  
Left l; ) ,hj7  
  \Zv =?\  
public : dI !/:x  
v$i%>tQ\  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} # 0!IUSa  
"B}08C,?  
template < typename T > w+37'vQ  
  struct result_1 9(l'xuX  
  { {T.Vu]L80  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; ->hxHr`!%a  
} ; m6x. "jG  
Yy)a,clZ*$  
template < typename T1, typename T2 > `_'Dj>  
  struct result_2 3kQ^f=Wd  
  { >slN:dr0:  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; gkz#kiGF  
} ; LgNNtZ&F  
4:@|q:DR  
template < typename T1, typename T2 > "r V4[MVxt  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 0w['jh|,  
  { z= p  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); 4LjSDgA  
} oPy zk7{  
]R{"=H'  
template < typename T > +2}(]J=-  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ,&?q}M  
  { t lERis  
  return OpClass::execute(lt(t)); y|Y3,s  
} 1Kh?JH  
7h]R{_  
} ; Kk98FI0]  
;0!Wd  
9,5II0N L  
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 62x< rph  
好啦,现在才真正完美了。 &&]!+fTZ\(  
现在在picker里面就可以这么添加了: $M`;."  
sYA-FO3gh  
template < typename Right > is?&%VY  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const _ <a)\UR  
  { j$|C/E5?  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); r65NKiQD  
} 3Gl]g/  
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。 otSPi7|k  
C55n  
Kg`x9._2  
]0i2 ]=J&,  
pmyM&'#Id  
十. bind Au._n,<  
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。 +@u C:3jM  
先来分析一下一段例子 ^Ai_/! "  
.r|vz6tU?  
&E &iaw!  
int foo( int x, int y) { return x - y;} \ui^ d  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 4D8yb|o  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 6J-}&U  
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。 !;aC9VhSU  
我们来写个简单的。 $ XsQ e  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: IaTq4rt  
对于函数对象类的版本:  "$Iw Q  
j'*p  
template < typename Func > K^vp(2  
struct functor_trait z){UuiUM+=  
  { !-RpRRR[Co  
typedef typename Func::result_type result_type; %H}Y]D~R  
} ; ~R@m!'I k  
对于无参数函数的版本: :/[YY?pg-  
: |*,Lwvd  
template < typename Ret > sHTePEJ_h  
struct functor_trait < Ret ( * )() > w52HN;Jm  
  { DYKV54\ue  
typedef Ret result_type; eAYW%a  
} ; ~`>26BWQz  
对于单参数函数的版本: :z} _y&]  
~<aeA'>OA  
template < typename Ret, typename V1 > HjK<)q8b  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > ?*R^?[  
  { ?3TK7]1V:  
typedef Ret result_type; (bFWT_CChz  
} ; i)=89?8  
对于双参数函数的版本: 7x7r!rSe,  
txfwLqx  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > Pv-V7`{  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > lzy$.H"W  
  { DET!br'z5  
typedef Ret result_type; VtzmY  
} ; !+45=d 5  
等等。。。 YNJpQAuSn)  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy YTjuSV  
CAFE} |  
template < typename Func > aHPSnB&  
struct func_return uCP6;~Ns  
  { YaVc9du7  
template < typename T > 1yaIV+_y/  
  struct result_1 ~\:j9cC  
  { FSwgPIO>  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; gj egzKU  
} ; Y\g90  
rI^~9Rz  
template < typename T1, typename T2 > aC8,Y$>?E`  
  struct result_2 u};]LX\E  
  { $|cp;~ 1  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; &Rl3y\ r  
} ; [5p7@6:$u  
} ; KG-k$glD  
^8-~@01.`_  
\, %o>M'  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 QVG0>,+}$  
;c m wh<  
template < typename Func, typename aPicker > spU!t-n67  
class binder_1 J'\eS./w|  
  { W#Hv~1  
Func fn; QK3j_'F=E  
aPicker pk; IQlw 914  
public : 3dxnh,]&@  
yrE,,N%I  
template < typename T > w-'D*dOi  
  struct result_1 _5U%'\5s  
  { 'e<HPNi)  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; D#/%*|  
} ; Wq{d8|)1  
{80oRD2=Q  
template < typename T1, typename T2 > r8 Zyld_@  
  struct result_2 x^#6>oOR  
  { (w#slTFT  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; 5y[b8mur  
} ; "x.6W!  
~^%0V<*-}  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} K?FX<PT  
[aWDD[#j~  
template < typename T > iFwyh`Bcg  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const YM`:L  
  { ){Ciu[h  
  return fn(pk(t)); 38*'8=Y#>  
} $&xuVBs   
template < typename T1, typename T2 > ||'i\X|[  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const N[a ljC-R  
  { Gdf1+mi  
  return fn(pk(t1, t2)); XAQ\OX#  
} %TW% |"v  
} ; C"U[ b%  
rTP5-4  
HeT6Dv  
一目了然不是么? Msv*}^>  
最后实现bind /jZaU`  
yUD_ w  
~}7$uW0ol  
template < typename Func, typename aPicker > \tiUE E|k  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) g:uvoMUD  
  { WbC0H78]  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); 9zoT6QP4  
} -TK|Y"  
{8!ZKlB  
2个以上参数的bind可以同理实现。 {?@t/.4[W3  
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。 ;o-\.=l  
TbKP8zw{  
十一. phoenix "}'8`k+d  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: g+>=C   
;gxN@%}@  
for_each(v.begin(), v.end(), xZ.~:V03\t  
( }@rg5$W  
do_ 9S:{  
[ v+!y;N;Q  
  cout << _1 <<   " , " fCt^FU  
] /RJ6nmN@}  
.while_( -- _1), DD12pL{QA  
cout << var( " \n " ) zz(!t eBC  
) ;NiArcAS!  
); p4m^ ~e  
O8K@&V p  
是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧: wMH[QYb<*  
首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor Ss@u,`pr  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 Xmap9x  
那么我们就照着这个思路来实现吧: ] ?DDCew  
Q(~3pt  
3W7;f!  
template < typename Cond, typename Actor > TIcd _>TW  
class do_while ZQ,fm`y\  
  { #dva0%-1  
Cond cd; ~w Zl2I  
Actor act; .-SDo"K.h  
public : d] b~)!VW  
template < typename T > I! h(`  
  struct result_1 '}U_D:o.b  
  { Zdv.PGn  
  typedef int result_type; u-AWJc+F.  
} ; p{iG{  
@k=cN>ZMc  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} D+@-XU<Lp<  
CCbkxHMf|!  
template < typename T > W4)kkJ  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 0Y2\n-`z  
  { g\ErJ+i  
  do XIr{U5$<6  
    { 2Pbe~[  
  act(t); Q)x?B]b-  
  } vOos*&  
  while (cd(t)); RL?u n}Qa  
  return   0 ; u] F7 0C^~  
} Ni+3b  
} ; I#"t'=9H  
L8K0^~Mk  
4` '8fe/"  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). [8,PO  
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。 O0@w(L-  
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。 'M~BE\  
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。 Ze-MAt  
下面就是产生这个functor的类: NJn&>/vM  
aQ(`6DQv  
Z} c'Bm(  
template < typename Actor > _LJ5o_-N  
class do_while_actor Hu<p?mF#  
  { BX@pt;$ek7  
Actor act; q>^hoW2$C  
public : @bY('gC,  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} @O@fyAz  
{SF[I  
template < typename Cond > J&A;#<qY  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; M-{*92y& |  
} ; }X=87ud  
w+q?T  
%oAL  
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(m xhD!k  
最后,是那个do_ zL9VR;q  
~}h^38  
~_'0]P\  
class do_while_invoker Y.q>EUSH  
  { o[o:A|n  
public : 7N>oY$&)  
template < typename Actor >  M{] e5+  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const {I`B[,*  
  { Xc\* 9XV:  
  return do_while_actor < Actor > (act); kt :)W])V  
} p lK=D#)  
} do_;  OQ6sv/  
V/J>GRjw  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? O~.U:45t  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 d4%dIR)  
最后来说说怎么处理break和continue s0r"N7~  
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。 ([Ebsj  
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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