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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda KC]Jbm{y  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 lLJb3[ e.  
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, XWvs~Xw@  
8bysg9H0  
}3*h`(Bv7  
.*f;v4!  
  class filler <.' cCY  
  { J`8>QMK^5  
public : s<dD>SU  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} @t2 Q5c  
} ; P0Jd6"sS"  
$x)'_o}e  
.ClCP?HG  
这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决: *.+>ur?t  
-'0AV,{Z  
Mu( Y6  
B>]5/!_4  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); z84W{! P  
ft*0?2N~  
N Hh  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 jK=*~I  
(G"qIw   
* c%@f<R~  
%1<p1u'r?#  
二. 战前分析 lcP@5ZW  
首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。 ,C&>mv xA  
开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码 N1Z8I:  
|{jAMC0#  
'|/_='  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); EUn"x'   
  /* --------------------------------------------- */ w2,T.3DT  
vector < int *> vp( 10 ); =%u|8Ea*`  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); NY;UI (<]  
/* --------------------------------------------- */ F@*lR(4C  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); ?% X9XH/!  
/* --------------------------------------------- */ `%XgGHiE  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); MU e 'xK  
  /* --------------------------------------------- */ xh6x B|Z  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); otIJ[Mvyq  
/* --------------------------------------------- */ ?.A|Fy^  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); |)4$\<d  
w@ 5/mf?  
Hb+#*42v  
]dK]a:S  
看了之后,我们可以思考一些问题: q5!l(QL.  
1._1, _2是什么? i]-gO  
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。 yki k4MeB  
2._1 = 1是在做什么? tZYI{ m{  
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。 m c+wRx  
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。 ?|7+cz$g  
,1[??Y  
XH *tChf<  
三. 动工 D+)=bPMe  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: Riw7<j  
>a7(A#3@d  
]18ygqt  
pu:D/2R2;k  
template < typename T > sBb.Y k  
class assignment 1a$V{Eag  
  { N39nJqo>"  
T value; QP[a^5;Tt  
public : 9sCk\`n  
assignment( const T & v) : value(v) {} 8$v7|S6 z  
template < typename T2 > WDGGT .hG  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } e87- B1`  
} ; 05KoxFO?  
$ tNhwF  
"k<:a2R  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 1 (i>Vt.+  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment ]jb4Z  
k2uiu  
|{PJT#W%  
8-"5|pNc  
  class holder ij i.3-  
  { &&}5>kg>d  
public : {&#~t4  
template < typename T > D'`"_  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const qZJ*J+  
  { ow_y  
  return assignment < T > (t); 6lWFxbh  
} V"H 7zx  
} ; NoO+xLHw8  
unnx#e]  
dl6v <  
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: klJ[ {p  
F!&pENQ  
  static holder _1; ~{vdP=/WP  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 MgQU6O<  
HD)HCDTX  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); ~J-|,ZMd  
而不用手动写一个函数对象。 =_=Z;#`cXk  
b_jZL'en  
@7s,| \  
&U~r}=  
四. 问题分析 a9Fm Y`  
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。 5g1M_8e'+  
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。 K`,d$  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 (bx\4Ws  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 B`B%:#  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 %i-lx`U  
" q^#39i?  
五. 问题1:一致性 ES\Q5)t/fo  
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?| ]rg+n c3  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 Px#QZZ  
WYC1rfd=  
struct holder NVJ&C]H6  
  { vzcBo%  
  // uR ;-eK  
  template < typename T > l-S'ATZ0p  
T &   operator ()( const T & r) const T5azYdzJy  
  { F[kW:-ne@Z  
  return (T & )r; zZ9<4"CIk  
} 9*|3E"Vr  
} ; h Y}/Y  
v0C;j (2zb  
这样的话assignment也必须相应改动: ?JgO-.  
#t@x6Vt  
template < typename Left, typename Right > d{yIy'+0/  
class assignment )4~sQ^}  
  { VS9]p o>=  
Left l; :@ E1Pun?  
Right r; |jk-@ Z*  
public : &QTeGn  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} 43>9)t  
template < typename T2 > Pc(n@'m~  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } |[ Ie.&)  
} ; ,MM>cOQ  
WY"Y)S  
同时,holder的operator=也需要改动: X&(ERY,h  
#$=8g RZj  
template < typename T > l+2cj?X  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const MkDK/K$s  
  { 9$+^"ilk  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); rg5]`-!=  
} R3j#WgltP  
m-ph}  
好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。 0\'Q&oTo  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 3e%l8@R@  
eA?uny f2r  
return l(rhs) = r; -R&E,X7N  
在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。 ,g/ _eROJ  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: G#w^:UL  
zg#m09[4  
template < typename Tp > 7G.o@p6$  
class constant_t VU! l50   
  { a|QE *s.  
  const Tp t; n @ &"+  
public : *BLe3dok(  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} 3vdu;W=Sz  
template < typename T > ({%oi h  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const Fm<jg}>MAd  
  { IvTzPPP  
  return t; Vvm=MBgN  
} QqiJun_m  
} ; VYamskK[G:  
UzgA26;  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 v /R[?H)  
下面就可以修改holder的operator=了 b0@>xT  
1BQ0M{&  
template < typename T > fvcW'T}r  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const {f+N]Oo*  
  { v2hZq-q  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); *jM_wwG  
} \3Dk5cSDk+  
<<=e9Lh  
同时也要修改assignment的operator() *Y85DEA  
C4QeDvpI  
template < typename T2 > >4n+PXRXX  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } ;rB6u_5"I.  
现在代码看起来就很一致了。 jR{-  
Rx6l|'e  
六. 问题2:链式操作 TB7>s~)47E  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 gq'>6vOj  
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。 v B h;  
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。 Go>wo/Sb  
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。 DR:8oo&E  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct fdlvn*H  
]} 61vV  
template < typename T > q$r&4s)To  
struct result_1 sl/=g   
  { z Yw;q3"  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; U;xu/xDRi  
} ; EL^8zyg%%  
))7LE|1l  
那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为: eV"!/A2:N5  
'X =p7 d|'  
template < typename T > )~ 0}Et l  
struct   ref o:2Q2+d  
  { '_:(oAi,C  
typedef T & reference; B*\$ /bk,  
} ; !FTNmyM~F  
template < typename T > 9-0<*)"b>  
struct   ref < T &> ]@v}y&  
  { :e*DTVv8  
typedef T & reference; 8b|OXWl  
} ; u!Xb?:3uj  
T~BA)![  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: YT>KJ  
z{S:X:X  
template < typename T > xfjd5J7'  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const #/Ruz'H1>  
  { vr=~M?  
  return l(t) = r(t); l DN"atSf  
} A)tP()+)  
可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。 w|IjQ1{  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 ! Tx&vtq  
TZ[Zm  
有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么 +nZUL*Ut/  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: x^G'rF"nT  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 5%*w<6<_z  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 ~ 9GOk;{~&  
最后的布局是: |0`hE;Kt7  
                Add C5xag#Z1  
              /   \ zh\p  
            Divide   5 :0$a.8Y\++  
            /   \ tz26=8  
          _1     3 Ck\7F?S  
似乎一切都解决了?不。 RK[D_SmS  
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。 F^QQ0h]2  
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。 {~SaRB2<'  
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: E<>*(x/\e  
A{# Nwd>  
template < typename Right > V YZU eh  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const hoa7   
Right & rt) const H&#{l)  
  { ^$v3eKA  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); rLU'*}  
} 9'?se5\  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 aSC9&Nf;  
XXX指的是原来的functor的类型,picker_maker<T>是一个类型变换的trait,如果T是一个常量,那么他会返回constant_t<T>,否则返回T本身。 )p<WDiX1!e  
因此如果该函数声明在assignment的内部,那么就实现了连等,如果声明在的dereference(解引用)的内部,就允许(*A = B)的行为发生。 + WVIZZ8  
最后,如何把这些函数塞到各个functor的声明里边呢?当然可以用宏,但是。。。大家都知道这样不好。 >nzu],U  
除了宏之外还可以用的方式就是继承。我们可以写一个类叫做picker,该类实现了所有的如上的产生函数。然后让所有的functor继承自它。 UiH!Dl}<  
且慢,也许立刻就有人跳出来说:这样的话那个XXX怎么写呢?这样不是会导致循环依赖么?这样不是会有downcast么? cvnB!$eji  
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: ,R?np9wc  
xl(@C*.sC1  
template < class Action > `s|]"'rX  
class picker : public Action L*h{'<Bz  
  { 7FLXx?nLY  
public : )=J5\3O*x  
picker( const Action & act) : Action(act) {} ?+~cA^-3T  
  // all the operator overloaded O}Hf62"  
} ; fH\X  
$= B8qZ+  
Picker<T>继承自T,唯一的作用就是给T添加上了各种操作符的重载函数。  8"%RCE  
现在所有参与行动的functor都要套上一层picker, _1被声明为 picker<holder>, 并且holder中所重载的操作符除了operator()之外全部被移到了picker内。而picker中的操作符重载的返回的functor也必须套上一个picker: -'`TL$  
\\,f{?w  
template < typename Right > n`ViTwd]MQ  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const :IMdN}(L  
  { 1|{bDlmt  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); OoBCY-gj*  
} nOb?-rR  
ZE?f!ifp  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > ~gE:-  
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。 -`+<{NHv\  
BecP T  
template < typename T >   struct picker_maker :u6JjW[a)  
  { PRkS Q4  
typedef picker < constant_t < T >   > result; b&#DnZcf  
} ; MZV_5i@:  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > .1yT*+`  
  { ?YQPlv:<o.  
typedef picker < T > result; a,|?5j9,P  
} ; :XG;ru%i  
3*ixlO:qGk  
下面总的结构就有了: [kV;[c}  
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。 fpWg R4__  
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。 oR .cSGh  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 Su8|R"qU  
至此链式操作完美实现。 \25/$Ae}c  
cc}Key@D  
7a4o1;l  
七. 问题3 &Lm-()wb  
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。 7y^%7U \  
0Yl4eB-  
template < typename T1, typename T2 > ^Hrn  ]  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 6"/WZmOp  
  { $P z`$~  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); ,CvG 20>  
} vxFTen{-F  
@%/]Q<<q  
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: j}1zdA  
mYxyWB  
template < typename T1, typename T2 > dq\FBwfe  
struct result_2 |4(~%| 8{  
  { NTo!'p:s  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; vb Y3;+M>  
} ;  6e,xDr  
 =<}<Ny  
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? K+*Q@R D  
这个差事就留给了holder自己。 6$U]9D  
    /./"x~@  
"_|oWn  
template < int Order > j.e0;! (L}  
class holder; uo\ .7[1  
template <> >Dw~P OMy  
class holder < 1 > L< ^j"!0  
  { = ?D(g  
public : tVuWVJ4M  
template < typename T > }`(N:p  
  struct result_1 ;0rGiWC#  
  { 'e)^m}:?D  
  typedef T & result; ,`D~py,  
} ; dU)]:>Uz  
template < typename T1, typename T2 > a"N4~?US  
  struct result_2 Y;4!i?el  
  { &;yH@@Z  
  typedef T1 & result; r;BT,jiX  
} ; +mj*o(  
template < typename T > te|? )j  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const d^03"t0O]  
  { N`@NiJ(O;  
  return (T & )r; N;Dp~(1 J1  
} YB<*"HxM)}  
template < typename T1, typename T2 > &QRE"_g  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const Q;11N7+  
  { c 'uhK8|  
  return (T1 & )r1; Hy.AyU|L  
} ~Q {QM:k  
} ; !oPq?lW9  
N`iwC!  
template <> PZxAH9 S?  
class holder < 2 > <+MyZM(z>  
  { PyVC}dUAX  
public : %^sTU4D5  
template < typename T > 1"Z@Q`}  
  struct result_1 4iA Z+l5&  
  { 'c2W}$q  
  typedef T & result; XU!2YO)t;!  
} ; -9N@$+T  
template < typename T1, typename T2 > S/|,u`g-  
  struct result_2 :B3[:MpL}  
  { j',W 64  
  typedef T2 & result; k@zy  
} ; *eI)Z=8  
template < typename T > |4$M]Mf0  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const b@RHc!,>jV  
  { `&\Q +W  
  return (T & )r; theZ]5_C  
} ahx>q  
template < typename T1, typename T2 > JB!:JML  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const sn7AR88M;  
  { |*Z$E$k:  
  return (T2 & )r2; Lg8nj< TF  
} *I}`dC[  
} ; 'iLpE7  
kEwaT$  
~ wg:!VWA)  
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> >。 QXCH(5as  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: 720P jQ  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: DZzN>9<)^  
l/;X?g5+  
return l(i, j) = r(i, j); :0Z^uuk`gq  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) ?X@fKAj  
n]8<DX99Q0  
  return ( int & )i; %X#zj"  
  return ( int & )j; ~l;[@jsw F  
最后执行i = j; f{SB1M   
可见,参数被正确的选择了。 )`^p%k  
6'\6OsH  
dJ"iEb|4  
hW{j\@R  
*s@Qtgu  
八. 中期总结 U qG .:@T  
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: {vAE:W.s  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 $w"$r$K9K  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 /cc\fw1+  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor o7IxJCL=Q  
 hi g2  
[+O"<Ua  
GfM;saTz{  
j ";2o(  
(sVi\R  
九. 简化 nUkaz*4qU  
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。 f~ }H  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 !i=nSqW  
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: lu Q~YjH  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 Mq';S^  
  +-*/&|^等 cuOvN"nuNj  
2. 返回引用。 %Uz(Vd#K  
  =,各种复合赋值等 bn |zl!Pq  
3. 返回固定类型。 oK 6(HF'&  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) f/CuE%7BR  
4. 原样返回。 4CGPO c  
  operator, ^eW}XRI  
5. 返回解引用的类型。 J\ e+}{  
  operator*(单目) $9?cP`hmi  
6. 返回地址。 5`f@>r?  
  operator&(单目) &89 oO@5  
7. 下表访问返回类型。 0uBl>A7qhn  
  operator[] 2NB L}x  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 q^6+!&"  
  operator<<和operator>> A*W) bZs.  
6e7{Iy  
OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。 )7_"wD` z  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: LjV]0%j?r  
Web|\CH  
template < typename Left > OyqNLR  
struct value_return fu~ +8CE.  
  { Bn>8&w/P  
template < typename T > `a9L%z  
  struct result_1 ZE%YXG  
  { aL\nT XakX  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; >}(CEzc8  
} ; J,b&XD@m  
x W92ch+t  
template < typename T1, typename T2 > Wb S4pdA  
  struct result_2 fxgr`nC  
  { mFHH515  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; `5H$IP1XhA  
} ; `"%T=w  
} ; *OQG 4aWy  
OgX6'E\E  
ETB6f  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait O:da-xWJ  
p ;|jI1  
下面我们来剥离functor中的operator() < y*x]}  
首先operator里面的代码全是下面的形式: < })'Y~i  
7 [g/TB  
return l(t) op r(t) P6MRd/y |  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) gzeQ|m2]  
return op l(t) >MPr=W%E  
return op l(t1, t2) g[w,!F  
return l(t) op Z}-Vf$O~  
return l(t1, t2) op JMTvSXr  
return l(t)[r(t)] n8. kE)?  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] SXt{k<|  
Bn!$UUC  
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: >2By +/!X  
单目: return f(l(t), r(t)); f-r] |k  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); 7#wn<HDY%  
双目: return f(l(t)); 8XsguC  
return f(l(t1, t2)); &d'Awvy0  
下面就是f的实现,以operator/为例 &N;-J2M  
] Eh}L  
struct meta_divide Y6&wJ<   
  { +*_5tWAc  
template < typename T1, typename T2 > }MlwC;ot  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) HI@syFaJM  
  { DLCkM*'  
  return t1 / t2; b"TjGE  
} {aM<{_v  
} ;  \lSU  
_!|/ ;Nk  
这个工作可以让宏来做: pJ ?~fp  
>"Q@bQ:e  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ t+Op@*#%  
template < typename T1, typename T2 > \ }6 K^`!  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; b=/curl&  
以后可以直接用 ~xoF6 CF  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) cCR+D.F  
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 mXXt'_"  
(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。。。) n#=o?!_4  
mq%<6/Y U  
ZNx$r]4nF  
下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体 T,$WlK Wj  
kCXdGhb  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > Y F*OU"2U  
class unary_op : public Rettype ^gFqRbuS  
  { is/scv<  
    Left l; *OyHHq|>q  
public : T\r@5Xv  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} ~/_SMPLo  
pa{re,O"e  
template < typename T > KWWa&[ev)  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ox ;  
      { 3 zn W=  
      return FuncType::execute(l(t)); E#F/88(  
    } *@TZ+{t  
N;+[`l  
    template < typename T1, typename T2 > [{X^c.8G)  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ?:Bv iF);/  
      { +[xnZ$Iev  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); (xq%  
    } ?h1H.s2X  
} ; EKp@9\XBC  
\.g\Zib )  
)>c>oMgl  
同样还可以申明一个binary_op [= |jZVhT  
,<2DL p%%D  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > ~i.k$XGA  
class binary_op : public Rettype TFcT3]R[rL  
  { _$>pw<  
    Left l; yOvm`9  
Right r; )+Oujt  
public : U#1bp}y  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} 0T>H)c6:\  
72veLB  
template < typename T > x1ztfJd  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const F!.E5<&7=  
      { r4,VTy2Qe  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); pc?>cs8  
    } TYA~#3G)  
w eQYQrN  
    template < typename T1, typename T2 > MJ=)v]a  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const WlYs~(= 9  
      { CwJDmz\tk  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); 'u` .P:u?  
    } {%#)5l)  
} ; "4%"&2L  
*]i!fzI']  
5 Qoew9rA  
很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮 b2@VxdFN  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 NuU9~gSQ  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) X(7qZ P~  
那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。 (mlzg=szW  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! )3h^Y=43  
如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。 !s@Rok  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 ^3hn0DVQ  
这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan) %e@HZ"V  
下面是修改过的unary_op |!F5.%PY  
A?G^\I~v  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > !yhh8p3  
class unary_op aAy'\T$x.  
  { A 8 vbQ  
Left l; 6&bIXy  
  !a~`Bs$'jr  
public : i%6;  
al`3Lu0  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} kapC%/6"  
z%/N!RLW  
template < typename T > smm]6  
  struct result_1 *:O.97q@h  
  { o!~Jzd.=h  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; 1@gguRF:  
} ; G7=p Bf  
s{w[b\rA  
template < typename T1, typename T2 > !p1qJ [  
  struct result_2 uw},`4`  
  { 3z ]+uv+2J  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; R=T qj,6  
} ; 4tx|=;@0  
0 P[RyQI  
template < typename T1, typename T2 > ?2Kt'1s#  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const =tU{7i*+  
  { 9h0X&1u  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); S"wg2X<  
} .Q)|vq^  
/cZ-tSC)o  
template < typename T > cT\I[9! )  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const _GKB6e%  
  { x 2QIPUlf  
  return OpClass::execute(lt(t)); phE &7*!Q  
} FW"^99mrnb  
"6a8s;  
} ; RaTH\ >n  
z]3 `*/B  
%_UN<a  
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 [TCP-bU  
好啦,现在才真正完美了。 $'pNp B#vH  
现在在picker里面就可以这么添加了: Va$Pi19 O  
-LM;}<  
template < typename Right > hva2o`  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const <A9y9|>o  
  { Jdy=_88MD  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); %okzOKKX  
} X{kpSA~  
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。 KFZm`,+69  
6{qIU}!  
0q rqg]  
6:% L![FX  
JH7Ad (:  
十. bind Ez{MU@Fk  
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。 <[GYLN[0Q  
先来分析一下一段例子 L>Mpi$L  
C%~a`e|/Y  
wZh:F !  
int foo( int x, int y) { return x - y;} Bb{!Yh].:A  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 DKVT(#@T  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 Ys8SDlMo  
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。 *z'yk*  
我们来写个简单的。 }CxvT`/  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: mQ}ny(K'  
对于函数对象类的版本: tb?YLxMV  
5b/ojr7  
template < typename Func > Il`tNr  
struct functor_trait U=8@@ yE  
  { i*eAdIi  
typedef typename Func::result_type result_type; 4'p=p#o  
} ; )f dE6  
对于无参数函数的版本: $0^P0RAH  
{7Mj P+\  
template < typename Ret > ]B=C|usJ  
struct functor_trait < Ret ( * )() > 1p'Le!  
  { +u'I0>)S  
typedef Ret result_type; MCh#="L2  
} ; HMY@F_qY`u  
对于单参数函数的版本: Ol$WpM  
)~jqW=d 2  
template < typename Ret, typename V1 > K) Zlc0e  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > #'4OYY.  
  { =:+0)t=ao  
typedef Ret result_type; 9%sM*[A  
} ; DF{OnF  
对于双参数函数的版本: 0Aa`p3.)  
YK{a  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > abxDB  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > NcCvm#  
  { [_xyl e  
typedef Ret result_type; dGwszziuK  
} ; ]S 7^ITn  
等等。。。 0J~Qq]g  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy FEz>[#eOX  
^nVl (^{  
template < typename Func > _GqS&JHSf  
struct func_return <:8,niKtw  
  { 6D;^uM2N  
template < typename T > oPKXZU(c  
  struct result_1 -RJE6~>'\  
  { &Np9kIMCB  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; @/%{15s.  
} ; %i)B*9k  
4e9q`~ sO  
template < typename T1, typename T2 > S'B6jJK2x  
  struct result_2 xv7"WFb  
  { c-j_INGm  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; H(Ms^8Vs~:  
} ; djT5 X  
} ; ( #&|Dp^'  
T}7uew\v0<  
j[6Raf/(n  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 @;wzsh >o  
dV8iwI  
template < typename Func, typename aPicker > p$;I'  
class binder_1 FbACTeB  
  { A<YsfDa_d  
Func fn; j;K#]  
aPicker pk; -Cid3~mX3  
public : u1K\@jlw  
^Jp*B;  
template < typename T > 0"[`>K~7a8  
  struct result_1 /vE]2Io  
  { !.fw,!}hOD  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; pJ, @Y>  
} ; ED} 31L  
> 8]j  
template < typename T1, typename T2 > rn.\tDeA  
  struct result_2 cy~oPj]j  
  { j?n+>/sG,  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; P"7ow-  
} ; ?TEK=mD#u  
-T/W:-M(  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} AH{^spD{7,  
f3WSa&eF  
template < typename T > u@FsLHn  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ;BH>3VK  
  { J7-^F)lu-  
  return fn(pk(t)); o4=Yu7L  
} Gk~l,wV>  
template < typename T1, typename T2 > -+U/Lrt>8  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const G@d`F  
  { . gZZCf&?  
  return fn(pk(t1, t2)); N b3$4(F  
} & 7QH^  
} ; 2pyt&'NJua  
\+qOO65/+  
#-u [$TA  
一目了然不是么? -.vDF?@G  
最后实现bind 4f1D*id*`#  
1(`M~vFDK  
hhR aJ  
template < typename Func, typename aPicker > &:?e&  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) 9(VRq^Z1  
  { VTe.M[:  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); S-E++f9D~  
} OKwOugi0  
0|)19LR  
2个以上参数的bind可以同理实现。 oJaAM|7uv  
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。 V"d=.Hb>  
|9NIGg'n  
十一. phoenix &+nRIv S_`  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: J l7z|QS  
M/jb}*xDR  
for_each(v.begin(), v.end(), =L 0fZf  
( fU*C/ d3  
do_ ,9/5T:2  
[ &^ I+s^\=  
  cout << _1 <<   " , " 9F_6}.O  
] @Y' I,e  
.while_( -- _1), Qd8b-hg  
cout << var( " \n " ) 1 ycc5=.  
) |PM m?2^R  
); lg/sMF>z\f  
q=Xg*PM,  
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: -2NwF4VL  
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 h$h]%y  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 Ge}$rLu]0  
那么我们就照着这个思路来实现吧: Ob&W_D^=N  
Q(\ wx  
$@87?Ab  
template < typename Cond, typename Actor > UxPGv;F  
class do_while 0U&d q#  
  { B3L4F"  
Cond cd; }]h \/,  
Actor act; jE U'.RBN%  
public : \5[-Ml  
template < typename T > Kd{#r/HZ  
  struct result_1 r<FQX3  
  { 0o68rF5^s  
  typedef int result_type; cgNt_8qC  
} ; Lb q_~   
>C2HC6O3  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} +J40wFI:y  
)}|mDN&P  
template < typename T > -^fzsBL.  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 1~qm+nET\  
  { d/B*  
  do BRtXf0~&p  
    { *h,3}\  
  act(t); Dsb(CoWw  
  } @6%gIsj<H  
  while (cd(t)); vo b$iS`>=  
  return   0 ; />Jm Rdf  
} w4OW4J#  
} ; UA0tFeH  
2NR7V*A  
=K6c;  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). ta! V=U  
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。 ;F,qS0lzE  
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。 jT"r$""1d  
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。 ?cBO6^  
下面就是产生这个functor的类: QeK{MF  
T 'i~_R6  
o4'v> b  
template < typename Actor > $n*%v85  
class do_while_actor &l!$Sw-u;  
  { 83?1<v0%  
Actor act; X<K9L7/*  
public : ^n71'MW  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} <UAP~RH{  
pDhY%w#  
template < typename Cond > ,Qo}J@e(  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; nhT;b,G.Z  
} ; z.59]\;U>  
_@|fva&s,;  
AgI>  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 HwW6tQ  
最后,是那个do_ U 1F-~ {r  
7%opzdS#  
#[,= 1Od(q  
class do_while_invoker V(I7*_ZFl  
  { @$ftG  
public : SauHFl8?  
template < typename Actor > {tmKCG  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const 3*2I$e!Jt  
  { ^cb)f_90  
  return do_while_actor < Actor > (act); W2n*bNI  
} ioWJj.%  
} do_; NE[y|/  
\AJS,QD  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? 8vO;IK]9b^  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 #jgqkMOd,j  
最后来说说怎么处理break和continue iRouLd  
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。 Lv3XYZgW~  
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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