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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda C 2f=9n/  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 ^#|Sl D]  
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, Fgx{ s%&-  
m* Zq3j  
WpPm|h  
z%)~s/2Rs  
  class filler 1JRM@!x  
  { rq>}] U  
public : }ZQ)]Mr  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} YUzx,Y>k  
} ; QKW\z aG  
5r&bk`  
}Y}f7 3-|  
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: }McqoZ%F  
iyA=d{S;V  
~XzT~WxW  
;PS V3Zh  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); $?_/`S13  
rr@h9bak;g  
@U8}K#  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 I7@|{L1|FB  
jR1o<]?  
J0ys Z]  
lOp7rW]$  
二. 战前分析 Oe)d|6=  
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。 &kR*J<)V  
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 eD|p1+76  
og`rsl  
&$$o=Yg,  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); GI se|[p  
  /* --------------------------------------------- */ AiP#wK;  
vector < int *> vp( 10 ); t5| }0ID-  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); S/itK3  
/* --------------------------------------------- */ W)_|jpd[  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); Bj=lUn`T:  
/* --------------------------------------------- */ = 9Ow!(!@  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); x|b52<dLL&  
  /* --------------------------------------------- */ Udi  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); }508wwv  
/* --------------------------------------------- */ \aN*x  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); ':>u*  
:17Pc\:DS  
~WjK'N4n5  
X[ 6#J  
看了之后,我们可以思考一些问题: D-/q-=zd  
1._1, _2是什么? vGCvJ*4!  
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。 0P 5s'2w  
2._1 = 1是在做什么? Dhe*)  
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。 4'+g/i1S F  
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。 u ?-|sv*  
C`@gsF"<7  
9\zasa  
三. 动工 O .ESI  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: %eE0a4^".  
tD~ n PbbB  
2 rFjYx8D!  
] 6X;&=H  
template < typename T > t/wo G9N  
class assignment tEN8S]X  
  { 0!Vza?9  
T value; aw923wEi  
public : ~n"?*I`  
assignment( const T & v) : value(v) {} UkTq0-N;2  
template < typename T2 > Ke;eI+P[  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } :MP*Xy\7&J  
} ; Ki\\yK  
VnYcqeCm  
ELN1F0TneH  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 kSpy-bVn  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment g8SVuG<DI\  
9+iz+  
!X[P)/?b0+  
,Y4>$:#n/  
  class holder UhKd o  
  { Vb8Qh601  
public : q'Nafa&a)  
template < typename T > E !9(6G4  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const 7>E>`Nc6  
  { GGs7]mhA  
  return assignment < T > (t); Ygbyia|  
} h"y~!NWn  
} ; l$&dTI<#  
Y3 \EX  
s&4&\Aq}x#  
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: -q]5@s/  
a&Z,~Vp  
  static holder _1; ]6 HR  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 p9E/#U8A_  
wVq9t|V  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); 8 :;]tt  
而不用手动写一个函数对象。 ;nx.:f  
bt};Pn{3  
SsEpuEn  
ICEyz| C  
四. 问题分析 D$AvD7_  
虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。 1u8hnG  
1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。 +MqJJuWB  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 Hz"FGwd  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 'T|EwrS j  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 !Ln 'Mi_B  
hD[r6c  
五. 问题1:一致性 @6 a'p  
首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?| jLA)Y [h  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 ~>H,~</`  
gN2oUbf8  
struct holder Hr7?#ZX;e  
  { ;Dbx5-t  
  // H _JE)a:+  
  template < typename T > w!pj);jy{  
T &   operator ()( const T & r) const o`Af6C;Q  
  { 1cc~UQ  
  return (T & )r; njZJp|y6  
} \:g\?[  
} ; 0CvGpM,  
B]NcY&A  
这样的话assignment也必须相应改动: 9q+W>wt  
n2~WUK  
template < typename Left, typename Right > rvU^W+d  
class assignment 2rW9ja  
  { w59q* 2  
Left l; P+Gz'  
Right r; 764eXh  
public : /1p5KVTKv  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} 6<9}>Wkf  
template < typename T2 > <5"&]! .  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; }  ^We}i  
} ; +_{cq@c  
!RPE-S  
同时,holder的operator=也需要改动: F!phTu  
j sD]v)LB  
template < typename T > -\USDi(  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const w?zy/+N~  
  { 4x<H=CJC  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); teI?.M9r  
} xC9{hXg!  
vS"h`pL  
好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。 X-X`Z`o  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 =1k%T{>  
[y}h   
return l(rhs) = r; j{'_sI{{  
在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。 JS/ChoU  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: KxD/{0F  
EP"Z58&$R  
template < typename Tp > +0)M1!gK  
class constant_t 9Zj3"v+b  
  { }& W=  
  const Tp t; 5]up%.  
public : 4JU 2x  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} z]SEPYq:  
template < typename T > *>"NUHq  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const %6%mf>Guf  
  { nW*cqM%+  
  return t; P(FlU]q  
} 5|~nX8>  
} ; 6K )K%a,9  
B=;kC#Emtf  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 Dkb`_HI  
下面就可以修改holder的operator=了 kYWnaY ^F  
zc=G4F01  
template < typename T > {]cr.y]\  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const :4-,Ru1C"  
  { ';Q8x?BS  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); x/CM)!U)  
} hJ]Oa7r  
|/H?\]7  
同时也要修改assignment的operator() =4'V}p  
S[2?,C<2=  
template < typename T2 > f^*Yqa  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } NtM ? Jh  
现在代码看起来就很一致了。 Zj-U^6^L  
1x=x,lcL  
六. 问题2:链式操作 7V8k =  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 ZgG~xl\My  
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。 9) ,|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。 {aq)Y>o5:T  
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。 ~c<8;,cjYR  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct )XavhS~Ff  
^"D^D`$@  
template < typename T > {Q37a=;,  
struct result_1 mv#hy  
  { Z1I.f"XY  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; 37kVJQcA1  
} ; ^+CWo@.  
L%(NXSfu7  
那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为: Pzq^x]  
9Q}g Vqn  
template < typename T > I<CrEL<5}~  
struct   ref ?T_MP"  
  { g)^s+Y  
typedef T & reference; De^:9<{jc  
} ; [520!JhZY  
template < typename T > \eNB L[  
struct   ref < T &> ~  z3J4s  
  { >W8"Ar  
typedef T & reference; 1P[x.t#  
} ; 8U(o@1PT  
[tof+0Y6  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: H7.l)'  
P{UV3ZA%  
template < typename T > ZIa,pON  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const MTCfs~}m  
  { tB"9%4](  
  return l(t) = r(t); R'`'q1=R  
} l*z% Jw  
可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。 |u?VlRt  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 1s@QsZ3  
GJZjQH-#P  
有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么 ]"HaE-`%  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: #@OPi6.#!<  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 *!$Z5Im  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 +pme]V|<  
最后的布局是: G\BZ^SwE  
                Add QEf@wv;T  
              /   \ -*4*hHmb  
            Divide   5 3.?be.cq  
            /   \ C{pOGc@  
          _1     3 L?ht^ H  
似乎一切都解决了?不。 ~`QoBZ.O&  
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。 <fG\J  
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。 S}VS@KDO  
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: 3~tu\TH6d  
i(;`x  
template < typename Right > Lu.+J]Rz  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const {CI4AT!?W  
Right & rt) const $'3xl2T  
  { GW;%~qH[,  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); "}qs +  
} $Y6\m`  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 \H:T)EVy  
XXX指的是原来的functor的类型,picker_maker<T>是一个类型变换的trait,如果T是一个常量,那么他会返回constant_t<T>,否则返回T本身。 CA0XcLiFt  
因此如果该函数声明在assignment的内部,那么就实现了连等,如果声明在的dereference(解引用)的内部,就允许(*A = B)的行为发生。 rX?ZUw?u&  
最后,如何把这些函数塞到各个functor的声明里边呢?当然可以用宏,但是。。。大家都知道这样不好。 9/{zS3h3  
除了宏之外还可以用的方式就是继承。我们可以写一个类叫做picker,该类实现了所有的如上的产生函数。然后让所有的functor继承自它。 8!Wh`n<  
且慢,也许立刻就有人跳出来说:这样的话那个XXX怎么写呢?这样不是会导致循环依赖么?这样不是会有downcast么? ').) 0;  
正解,让picker做基类确实不是一个好主意。反过来,让picker继承functor却是一个不错的方法。下面是picker的声明: Rv9jLH  
9D1WUUa  
template < class Action > E3O^Tg?j  
class picker : public Action }|=/v( D  
  { ]5S`y{j1  
public : lJ-PW\P  
picker( const Action & act) : Action(act) {} XP?jsBE  
  // all the operator overloaded 0?>(H(D^/  
} ; zq{UkoME  
I_v}}h{  
Picker<T>继承自T,唯一的作用就是给T添加上了各种操作符的重载函数。 &N/t%q  
现在所有参与行动的functor都要套上一层picker, _1被声明为 picker<holder>, 并且holder中所重载的操作符除了operator()之外全部被移到了picker内。而picker中的操作符重载的返回的functor也必须套上一个picker: ?=M ?v;8  
4)8VmCW  
template < typename Right > A)sYde(  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const {m>ylE  
  { kaekH*m~  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); *C5`LgeX  
} IB[$~sGe  
Pn">fWRCx  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > 0dC5 -/+  
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。 (8h4\utA  
@!f4>iUy  
template < typename T >   struct picker_maker NgGMsE\C}  
  { q%d G>!  
typedef picker < constant_t < T >   > result;   < v]  
} ; p 4> ThpX  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > ,<tJ` ,0X  
  { 6I@j$edZ  
typedef picker < T > result; k(dakFaC^  
} ; 6K pq~o   
i)z|= |?  
下面总的结构就有了: Uv *A a7M  
functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。 nFEJO&1+  
picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。 Z*co\ pW  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 11yXI[  
至此链式操作完美实现。 1W{N6+u  
El<*)  
=9a2+v0  
七. 问题3 A%.mIc.  
如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。 l}z<q  
Dd5 9xNKm  
template < typename T1, typename T2 > 4$&l`yWU+  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const /=/Ki%hh  
  { nL:&G'd  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); `]eJF|"  
} LOx+?4|y  
f"5O'QHGQK  
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: LN5LT'CE   
b]4dmc*N+  
template < typename T1, typename T2 > MJ)lZ!KZ  
struct result_2 #4'wF4DR@  
  { Wgls+<l8  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; ljNwt  
} ; ! dzgi:  
2@zduL'do_  
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? Sf,z  
这个差事就留给了holder自己。 pD$4nH4KST  
    ':wf%_Iw  
c 3QgX4vq  
template < int Order > VyxYv-$Y  
class holder; ~:z.Xu5m  
template <> Pqomi!1  
class holder < 1 > p,fV .5q  
  { =*,SD  
public : K?^;|m-  
template < typename T > 'K,\  
  struct result_1 dM-cQo:  
  { 1(?4*v@B  
  typedef T & result; .zO2g8(VR  
} ; ,@ 8+%KqG  
template < typename T1, typename T2 > (gBKC]zvz3  
  struct result_2 iNA3Y  
  { +NPL.b|  
  typedef T1 & result; lhN@ ,q  
} ; V*4Z.3/E5  
template < typename T > 3^o(\=-JX  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const k6Kc{kY  
  { !,Uo{@E)Y  
  return (T & )r; M5`v^>  
} *DF3juf~  
template < typename T1, typename T2 > Y.viOHL  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const s:U:Dv  
  { 03 @a G  
  return (T1 & )r1; 5CkG^9  
} K|P0nJT  
} ; !/is+ xp  
OM\J4"YV$  
template <> 2zBk#c+  
class holder < 2 > J6Z[c*W  
  { 2Xt4Rqk$  
public : u;`]U$Qq9  
template < typename T > OpUfK4U)  
  struct result_1 bWswF<y-  
  { )/;KxaKt  
  typedef T & result; p/h\QG1   
} ; 7*5B  
template < typename T1, typename T2 > *4cuWkQ,  
  struct result_2 ^{+ry<rS>  
  { 6 R6Ub 0  
  typedef T2 & result; $p0nq&4c  
} ; A WR :~{  
template < typename T > 2}vibDq p  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const )0"Q h  
  { Q]k< Y  
  return (T & )r; B5lwQp]  
} <XdnVe1  
template < typename T1, typename T2 > j_8 YFz5  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const \<LCp;- K  
  { s.2f'i+  
  return (T2 & )r2; :5t4KcQ  
} -/Q5?0z  
} ; HXLnjXoe  
; vH2r~  
s6`E.Eevm  
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> >。 #"gt&t9Q  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: \]ib%,:YU  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: 2.q Zs8&  
hY"eGaoF"  
return l(i, j) = r(i, j); 6V;Dcfvi  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) _Id'56N]J!  
/UCBoQ$/]  
  return ( int & )i; ?JrUZXY  
  return ( int & )j; ~MG6evm &  
最后执行i = j; 4 2Z:J 0  
可见,参数被正确的选择了。 |9E:S  
8em'7hR9  
L AQ@y-K3  
7+jxf[(XQ  
q)q 3p  
八. 中期总结 d<m;Q}/l&h  
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: uzd7v,  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 PucNu8   
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 QK-aH1r  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor W5|{A])N  
a"#t'\  
;d?BVe?  
Xb _ V\b0  
S:xXD^n#H  
L!Jx`zM^  
九. 简化 c1H.v^Y5  
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。 e={O&9Z  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 aHhLz>H'  
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:  ?8>a;0  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 =E-x0sr?  
  +-*/&|^等 XcJ5KTn  
2. 返回引用。 pS?D~0Nb  
  =,各种复合赋值等 (XZ[-M7  
3. 返回固定类型。 7e<=(\(yl  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) *p{p.%Qs:  
4. 原样返回。 i$Y#7^l%k  
  operator, V.~kG ,Ht  
5. 返回解引用的类型。 /J`}o}  
  operator*(单目) mv9D{_,pD  
6. 返回地址。 -)A:@+GF  
  operator&(单目) t^#1=nK  
7. 下表访问返回类型。 )vtbA=RH?  
  operator[] i~!g9o(  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 {j wv+6]U  
  operator<<和operator>> N8 sT?  
[L%Ltmx  
OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。 xQ9t1b|{e  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: q!z?Tn#!jd  
s< tG  
template < typename Left > u Kx:7"KD  
struct value_return }8O9WS  
  { }&v}S6T  
template < typename T > _/>ktYo:  
  struct result_1 "aGmv9\  
  { rZUTBLZ`j  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; &9e  
} ; v`h>5#_[  
d?oXz|;H(  
template < typename T1, typename T2 > (B#FLoK  
  struct result_2 m(f`=+lqI`  
  { dle\}Sy=  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; gwaSgV$z  
} ; 4M C]s~n  
} ; 6~dAK3v5  
O"\4[HE^  
S^s-md>  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait Ar%*NxX  
M6-uTmN:d  
下面我们来剥离functor中的operator() $QiMA,  
首先operator里面的代码全是下面的形式: p{E(RsA  
U6JD^G=qR,  
return l(t) op r(t) U]Q 5};FK  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) tB;PGk_6  
return op l(t) ;MfqI/B{  
return op l(t1, t2) |$ PA  
return l(t) op < F5VJ  
return l(t1, t2) op _a&gbSQv  
return l(t)[r(t)] &v:zS$m>  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] e N`+r  
TOiLv.Dor  
很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式: EW$drY@  
单目: return f(l(t), r(t)); *zRig|k!H  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); RFw0u 0Nrz  
双目: return f(l(t)); AO<T6 VK  
return f(l(t1, t2)); veDv14  
下面就是f的实现,以operator/为例 zlLZ8b+  
3Ei^WDJ  
struct meta_divide W[jg+|  
  { 0\i\G|5  
template < typename T1, typename T2 > 6jpzyf=~  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) +[}y` -t  
  { @<K<"`~H  
  return t1 / t2; yz [pF  
} aG1Fj[,  
} ; q}i#XQU  
T4x%3-4 ;  
这个工作可以让宏来做: .XgY&5Qk  
^E%R5JN  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ -#%M,Qb  
template < typename T1, typename T2 > \ w&@tP^`  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; [Or1  
以后可以直接用 Q & /5B  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) c@>ztQU*  
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 KXMf2)pa  
(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。。。) Lginps[la  
tDETRjTA  
&pK0>2  
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 9>{ml&$  
@+;.W>^h  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > #~Xj=M%  
class unary_op : public Rettype ]Mq-67  
  { ) `{jPK*`  
    Left l; /yU#UZ4;  
public : ?z&n I#  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} jJ"(O-<)D  
d/GSG%zB  
template < typename T > /'oo;e  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 9ad`q+kY  
      { e&ti(Q=  
      return FuncType::execute(l(t)); KyIUz9$  
    } 4UbqYl3 |a  
aVr(*s;/  
    template < typename T1, typename T2 > '(iPI  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 5[2kk5,  
      { *~U*:>hS  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); y ;mk]  
    } 5[g&0  
} ; \<I&utn  
:V$\y up  
GX23c i  
同样还可以申明一个binary_op i^WY/ OhL  
7j|CWurvq  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > i&(1 <S>P  
class binary_op : public Rettype L0VZ>!*o  
  { H8g 6ZCU~  
    Left l; .Z]hS7t  
Right r; ;u`8pF!_eE  
public : !,$K;L  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} Bor_(eL^  
RaLV@>jPm  
template < typename T > Z<<=2Xl(  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const uPho|hDp  
      { Y'1 KH}sH  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); {'alA  
    } ftmP dha%+  
bOU"s>?  
    template < typename T1, typename T2 > Sa)sDf1+`  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ai d1eF  
      { Ay Uw  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); z}}P+P/  
    } "+2Cs  
} ; ,e|"p[z ~T  
7oZPb  
/0>'ZzjV,  
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 XD8Cf!  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 d@^%fVhG  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) |L*=\%t8  
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。 X}G$ON  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! m{$+  
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。。。 v`L]dY4,  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 D,*|:i  
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) ta5_k&3N  
下面是修改过的unary_op nN.Gn+Cl  
l(x0d  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > Zs|Ga,T  
class unary_op ]Vj($O:  
  { @=z.^I30  
Left l; wIAH,3!  
  !m))Yp-"H  
public : Tei2[siA5  
q%M~gp1  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} W'Ew!]Q3  
bD/ZKvg  
template < typename T > 7V@r^/`8N  
  struct result_1 &tbAXU5$  
  { 6n]jx:CZ,  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; 3O 4,LXdA  
} ; :G98uX t  
Fnk@)1  
template < typename T1, typename T2 > 3 ;"[WOv  
  struct result_2 3st?6?7|  
  { A *:| d~  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; feS$)H9-  
} ; Y6Y"fb%K  
C(h<s e?  
template < typename T1, typename T2 > y5c\\e  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ,%A|:T]  
  { ,j{tGj_  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); UsA fZg8  
} E,ilJl\  
5|jY  
template < typename T > I*N v|HST  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const f tl$P[T  
  { K@:omT  
  return OpClass::execute(lt(t)); .* `]x  
} @J>JZ7m]\  
<7)sS<I  
} ; H}_R`S  
[%yj' )R/  
teb(gUy}L6  
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 6DU(KYN  
好啦,现在才真正完美了。 %=*|: v  
现在在picker里面就可以这么添加了: ?vbAaRg50s  
8G$BQ  
template < typename Right > <L*`WO]\l  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const wA 7\K~fHV  
  { #X1a v  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); 7. $wK.  
} >}+R+''nR  
有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。 :81d~f7  
{A< 961  
ckV\f({  
KkTE -$-  
T(Yp90'6  
十. bind G 0Z5h  
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。 Vg,nNa3  
先来分析一下一段例子 \K"7U  
ZDL1H3;R  
+w.$"dF!  
int foo( int x, int y) { return x - y;} XUVj<U  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 31 <0Nw;l  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 S"?fa)~  
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。 N<b2xT  
我们来写个简单的。 IUEpE9_  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: #^]vhnbN  
对于函数对象类的版本: _OjZ>j<B.  
.Mb0++% W  
template < typename Func > 7BINqVS&  
struct functor_trait F7j/Zuj  
  { tw.GBR  
typedef typename Func::result_type result_type; sm Ql^ 6a  
} ; |,=^P` #%  
对于无参数函数的版本: ~Gh7i>n*  
1anh@T.  
template < typename Ret > 479X5Cl  
struct functor_trait < Ret ( * )() > M?My+ oT  
  { 2 z#S| $  
typedef Ret result_type; cNwH Y Z'  
} ; RR:%"4M  
对于单参数函数的版本: mj9sX^$ dE  
XC;Icr)  
template < typename Ret, typename V1 > gjz-CY.hz  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > QnP3U  
  { %x{kd8>u!  
typedef Ret result_type; / yBrlf  
} ; /W*Z.  
对于双参数函数的版本: %GY'pQz  
-n[(0n3c  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > uJH[C>  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > \X\f ~CB  
  { | ?vm.zp  
typedef Ret result_type; eC%Skw  
} ; #\=7A  
等等。。。 _A!Fp0}`  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy "9c=kqkX  
EZjtZMnj  
template < typename Func > h/{1(c}  
struct func_return >P@V D"U  
  { ~ffT}q7^  
template < typename T > R)*DkL!  
  struct result_1 M!i|,S  
  { (&Lt&i _  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; =$)M-;6  
} ; \$.{*f  
LFW`ISY{  
template < typename T1, typename T2 > N%Ta. `r  
  struct result_2 %c\k LSe  
  { 8 I_  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; "|1iz2L  
} ; 7M7Ir\d0lp  
} ; IKP GqoM  
0mUVa=)D  
g;p} -=  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 ARf{hiV6Wt  
'n-y*f  
template < typename Func, typename aPicker > UQ0<sI=  
class binder_1 vaP`'  
  { MA:5'n  
Func fn; /; Bmh=  
aPicker pk; UsFn!!+  
public : .S-)  
&R@([=1  
template < typename T > lTq"j?#E]m  
  struct result_1 !YjxCx  
  { M :}u|  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; b=/'c Q  
} ; Wpl/CO5z  
4%ooJi|)  
template < typename T1, typename T2 > xR3$sA2  
  struct result_2 Ws`ndR  
  { /qIl)+M  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; rq8 d}wj  
} ; lcm [l  
Z#H<+S(  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} ]"{8"+x  
W +ER'lX  
template < typename T > ]'(D*4  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const KB](W  
  { _,T 4DS6  
  return fn(pk(t)); -GCo`PR?b  
} / 'qoKof  
template < typename T1, typename T2 > 9)'f)60^  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const lh"*$.j-  
  { c'eZ-\d{  
  return fn(pk(t1, t2)); 6u+aP  
} I6f/+;E  
} ; b),fz  
3*=0`}jMJ  
aU_Hl+;  
一目了然不是么? LO{Axf%  
最后实现bind PZusYeV8b  
*l+Dbm,u  
+ tMf&BZ  
template < typename Func, typename aPicker > \$w kr  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) P7.bn  
  { E(PBV  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); 8\lh'8  
} ciS,  
=zyA~}M2  
2个以上参数的bind可以同理实现。 BtC*]WB"_'  
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。 'q)g, 2B%  
G7nhUg  
十一. phoenix [ncK+rGAc  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: qy3@> 1G  
rtj`FH??11  
for_each(v.begin(), v.end(), \]u;NbC]  
( (*9.GyK  
do_ rR#Ditn^  
[ U;MXiE3D  
  cout << _1 <<   " , " er UYR"  
] |R0f--;  
.while_( -- _1), lQ;BI~  
cout << var( " \n " ) rKrHd  
) u##th8h4U  
); T^1 Z_|A  
8#7qHT;cx  
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: + t5SrO!`  
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 Z]]Ur  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 !,m  
那么我们就照着这个思路来实现吧: gQ>kDl^$Ls  
HYfGu1j?X  
 m[B#k$  
template < typename Cond, typename Actor > @vt.Db  
class do_while a]T:wUYG'  
  { lhGJ/By- -  
Cond cd; v4n< G-  
Actor act; Vb (b3  
public : (.ir"\k1(  
template < typename T > H;1@]|sH#  
  struct result_1 QJVbt  
  { "Wwu Ty|  
  typedef int result_type; Jay"  
} ; -!j6&  
q<dG}aj  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} } a9Ah:.7/  
R c+olJ^5  
template < typename T > T- en|.  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ^viabkf C  
  { _p-e)J$7  
  do &J>e; X  
    { c1yRy|  
  act(t); I,{YxY[$7  
  } SO$Af!S:bB  
  while (cd(t)); !bE-&c  
  return   0 ; 6Wu*zY_+  
} e73=*~kfR  
} ; ^m|@pp  
l-+=Yk!X  
M ^o_='\bE  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). SiLW[JXd  
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。 DiFYVR<@  
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。 }KI/fh  
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。 @8|*Ndx2  
下面就是产生这个functor的类: s?w2^<P  
1xB}Ed*k  
[eX]x  
template < typename Actor > rAH!%~  
class do_while_actor bhqSqU}6~  
  { Jka>Er  
Actor act; Y![Q1D!  
public : y{%0[x*N<m  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} s#9q3JV0  
4S<M9A}  
template < typename Cond > v675C#l(  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; ?QOU9"@+B  
} ; k]~o=MLmj  
} oPO`  
K^u,B3  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 V`Cy x^P  
最后,是那个do_ tbFAVGcAM  
DB/~Z  
mmTpF]t ?`  
class do_while_invoker 7Sx|n}a-3  
  { z'YWomfZm  
public : ,;$OaJFT  
template < typename Actor > p F-Lz<V  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const 1q6)R/P  
  { v(1 [n]y  
  return do_while_actor < Actor > (act); *f[ 5rr4  
} ABWn49c.  
} do_; @Zt~b'n  
;c!> =  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? =;Gq:mHi  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 Vrt$/ d  
最后来说说怎么处理break和continue F9fLJol  
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。 $1yO Zp5  
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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