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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda </[.1&S+\  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 /3,/j)`a  
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, wQSan&81Q  
.!3e$mhV  
zsp%Cz7T  
%7ngAIg  
  class filler hTDK[4e  
  { Qu|CXUk  
public : =F+v+zP7P  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} v~mVf.j1  
} ; z:\9t[e4  
p@jw)xI  
i.mv`u Dm  
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: M@ U >@x;  
OjGI !  
:8`A  
KQr+VQdq>  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); D0Q9A]bD;  
JLu$1A@ '  
SA TX_  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 ~P|;Y<?3  
?~o`mg  
5m1J&TZ0  
j4/[Z'5ny  
二. 战前分析 s!IIvF  
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。 ^MpMqm1?8;  
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 0GUJc}fgvN  
|Y uf/G%/  
Yc7 YNC.  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); fl-J:`zyyZ  
  /* --------------------------------------------- */ {w2] Is2F  
vector < int *> vp( 10 ); HPphTu}`  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); |^Iox0A  
/* --------------------------------------------- */ WZ'Z"'  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); 1Dr&BXvf]8  
/* --------------------------------------------- */ Jxvh;  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); h ;*x1BVE  
  /* --------------------------------------------- */ ${T/b(NM  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); @;egnXxF<  
/* --------------------------------------------- */ =gj?!d`  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); .lcp5D[(  
t 'eaR-  
DZqPCMz)^  
k!Yc_ZB:*l  
看了之后,我们可以思考一些问题: pA!-spgX  
1._1, _2是什么? RRja{*R  
显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。 e\6H.9=  
2._1 = 1是在做什么? ^*AI19w!Ys  
既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。 U<'N=#A J  
Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。 {T8;-H0H  
h%EeU 3  
S70#_{  
三. 动工 Jj=qC{]  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: AqgY*"A7  
>/n];fl>8  
&qbEF3p^@  
|S!R Q-CF  
template < typename T > f\2IKpF2  
class assignment 4kL6aSqT  
  { 'ma X  
T value; s,Gl{  
public : BHr,jC  
assignment( const T & v) : value(v) {} \WiCI:  
template < typename T2 > T1C_L?L  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } uZl d9u  
} ; _}5vO$kdO  
$9YQ aN%  
Pxl,"  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 :'T+`(  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment 2^B_iyF;  
"AagTFs(i  
=NY;#Jjn  
RiTL(Yx  
  class holder K$Bv4_|x  
  { ]he~KO[j<  
public : `W x| 4  
template < typename T > <N)!s&D  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const  vm! y2  
  { JRB6T_U  
  return assignment < T > (t); ]$g07 7o  
} @ZISv'F  
} ; )+L|<6JXA  
 Gsh9D  
$+80V{J#  
由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上: 7{<v$g$  
0)|Z 7c&  
  static holder _1; H8YwMhE7  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 DZqG7p$u4i  
Sn[xI9}O  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); 6 ) i-S<(  
而不用手动写一个函数对象。 K9@.l~n  
neU=1socJ  
p<r^{y  
^t3>Z|DiB^  
四. 问题分析 '@Uu/~;h  
虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。 Q>$B.z  
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。 OkC.e')Vx  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 vhF9|('G  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 +JI,6)Ry  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 'u.Dt*.Uq  
!/,oQoG  
五. 问题1:一致性 43k'96[2d  
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?| l0'Yq%Nf  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 Nk@-yZ@,8  
Mst%]@TG  
struct holder }-tJ.3Zw  
  { >12jUm)  
  // WHx #;  
  template < typename T > vEfj3+e  
T &   operator ()( const T & r) const 7>f2P!:  
  { Milp"L?B%  
  return (T & )r; a &tWMxBr  
} B=]j=\o  
} ; )M<+?R$];  
mP*$wE9b,:  
这样的话assignment也必须相应改动: y`j_]qvt  
|-ZML~2S=h  
template < typename Left, typename Right > vP,pK=5  
class assignment Zd-qBOB2L  
  { =bh: U90y  
Left l; 1{M?_~g 4  
Right r; y CHOg  
public : waMV6w)<  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} i1x4$}  
template < typename T2 > *w;?&)8%  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } S }`f&  
} ; f2c <-}wR  
.QP`Qn6(P  
同时,holder的operator=也需要改动: fBh"  
X QLP|v;"  
template < typename T > U LS>v  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const B!mHO*g  
  { 3PkZXeH/  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); fYuSfB+<  
} 8Ze> hEG  
;>2-  
好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。 koT3~FK  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 P?q HzNGi7  
@{b5x>KX  
return l(rhs) = r; WzFXF{(  
在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。 z#!<[**&  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: Aq(cgTNW  
I'IFBVhaYn  
template < typename Tp > GDCp@%xW  
class constant_t ;#zteqn  
  { 4Yvz-aSyO  
  const Tp t; c9c]1XJ  
public : #jBmWaP.  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} ?8$`GyjS  
template < typename T > 3~fi#{  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const :JSxsA6 k  
  { 3F"vK  
  return t; SOG(&)b  
} GI{EP&C  
} ; %!iqJ)*~  
NUM!'+H_h  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 5$+7Q$Gw  
下面就可以修改holder的operator=了 7Wef[N\x  
=ttD5 p  
template < typename T > Re~6 '  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const dlvU=^G#G  
  { r3x;lICx-  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); ]+`K\G ^X  
} TNh&g.  
V^tD@N  
同时也要修改assignment的operator() k-&<_ghT \  
0(d!w*RpG  
template < typename T2 > )-X8RRw'  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } _886>^b@  
现在代码看起来就很一致了。 RCfeIHL  
>A{e,&  
六. 问题2:链式操作 Z?S?O#FED  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 Ru d9l.n  
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。 q/ :]+  
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。 *[cCY!+Qy  
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。 ;e_us!Sn  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct ]4B;M Ym*  
hfJ&o7Dt  
template < typename T > Z[[*:9rY|  
struct result_1 '9]?jkl  
  { DCa[?|Y  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; VS4Glx73  
} ; \ P6 !  
8Mtd}{Fw*  
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: hTO5*5]0zP  
m^BXLG:b  
template < typename T > (ID%U  
struct   ref -`ljKp  
  { 5.-:)=  
typedef T & reference; r=.@APZB  
} ; G "+[@|  
template < typename T > kReZch}  
struct   ref < T &> 1d!s8um;  
  { FLJ&ZU=s  
typedef T & reference; { #B/4  
} ; prM)t8SE  
O*+HK1q7  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: /)v+|%U  
vC]r1q.(  
template < typename T > msw'n  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const LV9R ]  
  { >l-u{([B  
  return l(t) = r(t); IA}vN3  
} uN?Lz1W\;  
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。 @rqmDpU  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 #Qg)4[pMJ  
hc$m1lLn  
有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么 dR i6  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: x xzUey  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 f }r \  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 CUTjRWQ  
最后的布局是: 8T.bT6  
                Add m%eCTpYo  
              /   \ = ZoNkj/^,  
            Divide   5 D$KP>G  
            /   \ )M.g<[= ^  
          _1     3 q%bFR[p<*  
似乎一切都解决了?不。 (Of`VT3ZOA  
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。 $#%R _G]  
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。 p4O[X\T  
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: nQ'NS  
x]Nx,tt  
template < typename Right > 2OI 0B\  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const |H8C4^1Rq  
Right & rt) const Uun0FCA>  
  { (MqQ3ys  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); BGVnL}0  
} GLub5GrxR  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 7H6Ge-u  
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。 73 1RqUR  
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。 j+fF$6po#t  
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。 bCTN^  
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。 3 P75:v  
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? O|Vc  
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: %d-WQwJ  
(-1{W^(  
template < class Action > NH5sV.vvc  
class picker : public Action a{^ 2c!  
  { O)R}|  
public : Y]~-S  
picker( const Action & act) : Action(act) {} ;j~%11  
  // all the operator overloaded +p _?ekV\  
} ; EBWM8~Nm#  
?t}s3P!Q3w  
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。 ]) v61B  
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: IrRe6nf@K  
=>o !   
template < typename Right > |gk4X%o6  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const L B.B w  
  { -#<{3BJTrz  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); p4\sKF8-  
} y] 9/Xr/  
uDcs2^2l  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > 9;n*u9<  
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。 ~T9QpL1OJ  
]p4?nT@]  
template < typename T >   struct picker_maker S+Ia2O)BA  
  { ^v5]Aq~X  
typedef picker < constant_t < T >   > result; ON{a'H  
} ; qb=%W  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > ?&qQOM~b-\  
  { ,QA=)~;D  
typedef picker < T > result; (-;(wCEE  
} ; ~[aV\r?  
it>Bf;  
下面总的结构就有了: y% !.:7Y  
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。 $zhvI*0  
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。 >X[:(m'  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 7[L%j;)bw  
至此链式操作完美实现。 %WP[V{,F  
C\Ob!sv%H  
RV]QVA*i  
七. 问题3 U![$7k>,pr  
如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。 Dbx zqd  
n0K+/}m  
template < typename T1, typename T2 > J_XkQR[Y  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const B1I{@\z0G  
  { %PPy0RZ^  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); &eO.h%@  
} +|<bb8%  
-)&lsFF  
很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2: G&Yo2aADR  
HsRoiqo  
template < typename T1, typename T2 > mICx9oz]  
struct result_2 DP*$@5  
  { ]A\qI>,  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; {w ,^Z[<  
} ; a>6M{C@pd  
Mx# P >.  
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? n Jz*}=  
这个差事就留给了holder自己。 uHZjpMoM  
    ~U]%>Zf  
]A+t@/k  
template < int Order > Gw6Od j  
class holder; Qi qRx  
template <> 5>H&0> \  
class holder < 1 > ::GW  
  { -IDhK}C&T  
public : B 'O1dRj&6  
template < typename T > WU/5i 8  
  struct result_1 hp7ni1V  
  { *.A-UoHa  
  typedef T & result; p Zxx  
} ; q+;lxR5D  
template < typename T1, typename T2 > cF iTanu  
  struct result_2 <)J@7@!P  
  { A??a:8id^  
  typedef T1 & result; jCx*{TO  
} ; 1x sJz^%V  
template < typename T > ;<cCT!A  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const  "}[ ]R  
  { OB+cE4$  
  return (T & )r; kA2)T,s74  
} >h9~ /  
template < typename T1, typename T2 > ljg6uz1v %  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const `USze0"t0:  
  { Q2m 5&yy@s  
  return (T1 & )r1; .G<Or`K^i  
} l;h -`( 11  
} ; \f]w'qiW5  
nkN2Bqt$  
template <> C(KV5c  
class holder < 2 > D51O/.:U2  
  { <8h3)$  
public : Y{t}sO%A  
template < typename T > e-xT.RnQ  
  struct result_1 or)fx/%h  
  { UpiZd/K  
  typedef T & result; hA`9[58/  
} ; gxVJH'[V5  
template < typename T1, typename T2 > e9CvdR  
  struct result_2 =*UVe%N4  
  { y#O/Xw  
  typedef T2 & result; r $LU$F  
} ; Fv nf;']q  
template < typename T > |^w&dj\,  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const oChf&W 8u  
  { 2@&"*1(Xu  
  return (T & )r; 0'zjPE#  
} ~PN[ #e]  
template < typename T1, typename T2 > idS+&:'  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const e&m TaCLG  
  { @ L/i  
  return (T2 & )r2; -H 5-6w$  
} #TgP:t]p  
} ; +\vN#xDz  
$ Fy)+<  
Aq$o&t  
新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。 7i=ER*F~  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: +~;#!I@Di  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: Xi=4S[.4  
?.Ml P,/K  
return l(i, j) = r(i, j); (tg+C\ S.  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) Wx8 cK=  
a=[|"J<M  
  return ( int & )i; 1u* (=!  
  return ( int & )j; X(]J\?n'  
最后执行i = j; 6fT^t!<i  
可见,参数被正确的选择了。 {#+'T13sx  
,(+ZD@Rg  
s21)*d  
2%pe.s tQ  
#vR5a}BAk  
八. 中期总结 %nkbQ2^  
目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事: A.!3{pAb  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 ?CpM.{{s  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 NL"w#kTc()  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor ;tZ8Sh)  
!U1V('   
z+?48 }  
i_$?sg#=yk  
2bpFQ8q  
7. eiM!7g  
九. 简化 T zHR  
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。 oIKuo~  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 kChCo0Q>1  
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: uD`Z\@Z  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 7{[i)  
  +-*/&|^等 .R@euIva  
2. 返回引用。 3TKl  
  =,各种复合赋值等 EmV ZqW  
3. 返回固定类型。 9lX+?m~ ~  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) \@7 4I7  
4. 原样返回。 &KeD{M%  
  operator, ZD8E+]+  
5. 返回解引用的类型。 b$B-LvHd1  
  operator*(单目)  Z Mf,3  
6. 返回地址。 O$Dj_R#  
  operator&(单目) J]&nZud`  
7. 下表访问返回类型。 #XAH`L\  
  operator[] 7"{CBbT  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 S`[r]msw  
  operator<<和operator>> []H0{a2{<  
PE+{<[n  
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。 ;BEX|w xn  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: CWE^:kr6  
0h"uJco,  
template < typename Left > 71HrpTl1fw  
struct value_return WQY\R!+  
  { z`|E0~{-  
template < typename T > jx];=IC3tt  
  struct result_1 [i]%PVGW  
  { ]Ai!G7s8P  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; YZ5[# E@l  
} ; 6IL-S%EGK1  
I8:G:s:  
template < typename T1, typename T2 > 'i8?]` T  
  struct result_2 4"V6k4i5  
  { S)A;!}RK6  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; Ns[.guWu-  
} ; %VgK::)r  
} ; +|spC  
; 5!8LmZ0#  
;:ocU?  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait $/P\@|MqYQ  
8EZ,hY^  
下面我们来剥离functor中的operator() D+Z,;XZ  
首先operator里面的代码全是下面的形式: vP/sG5$x  
1);E!D[  
return l(t) op r(t) g_MxG!+(V  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) 2}#VB;B  
return op l(t) -"n8Wv  
return op l(t1, t2) >  ,P,{"  
return l(t) op SQf.R%cg$  
return l(t1, t2) op a~`,zQ -@  
return l(t)[r(t)] %A;s 3 ]V  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] ?B:],aztf  
4yRX{Bl|  
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: 8)&J oPN  
单目: return f(l(t), r(t)); !Y]%U @4}  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); ._}Dqg$  
双目: return f(l(t)); ~ouRDO  
return f(l(t1, t2)); hKFB=U  
下面就是f的实现,以operator/为例 m\J" P'=  
 7e@Bkq0)  
struct meta_divide Zq\ p%AU9  
  { LwEc*79  
template < typename T1, typename T2 > )yv~wi  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) >4AwjS }H  
  { coc :$Sr%  
  return t1 / t2; %967#XI[y  
} 1s#GY<<  
} ; C<iOa)_@Q  
{ :_qa|  
这个工作可以让宏来做: C~VyM1inD  
5?gZw;yiv%  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ ~2?UEv6  
template < typename T1, typename T2 > \ fZJO}  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; \W})Z72  
以后可以直接用 3a6  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) Z`bo1,6>  
来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数 SrSm%Dv  
(ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。) yg@}j   
\E2S/1p  
h>jp.%oOu  
下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体 :X- \!w\  
#.~lt8F  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > VufG7%S{  
class unary_op : public Rettype .[X"+i\  
  { 3O'X;s2\d  
    Left l; 4 {3< `  
public : -*&C "%e  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} N!=Q]\ZD  
5[>N[}Ck>  
template < typename T > dZjh@yGP.  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const  ,zrShliU  
      { d0@czNWIC  
      return FuncType::execute(l(t)); aOo;~u2-=  
    } ?VT ]bxb  
Jl^THoEL  
    template < typename T1, typename T2 > JB\BP$ap  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const rwep e5  
      { FuZLE%gP  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); gT4H? #UB  
    } =)y=39&;/  
} ; lIL{*q(  
jp QmKX  
Kkz2N  
同样还可以申明一个binary_op $^"_Fox]A\  
dq$C COC^F  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > 'QEQyJ0EB  
class binary_op : public Rettype ^,;8ra*h  
  { KdTna6nY  
    Left l; r$.v"Wh)  
Right r;  al:c2o  
public : Q\<^ih51  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} }x}JzA+2  
Oe%jV,S|V  
template < typename T > I`}<1~ue  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const r<L>~S>yb  
      { ='|HUxFi  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); HxH=~B1"P  
    } s_N]$3'[E  
h^6Yjy  
    template < typename T1, typename T2 > 2VNfnk  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const #2*2xt  
      { t#[u X?  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); lw"5p)aB  
    } A4uDuB;;ZQ  
} ; l<mEGKB#  
k@= LR  
P(BV J_n  
很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮 Z<0+<tt  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 M.R] hI  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) N%&D(_  
那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。 b/Z 0{38  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! ?*8HZ1m#  
如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。 pu*vFwZ  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 Y4|g^>{<ni  
这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan) uua1_# a  
下面是修改过的unary_op j?n:"@!G/  
,o)U9 <  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > Q-GnNT7MB3  
class unary_op hq^@t6!C\m  
  { pJ1Q~tI  
Left l; 8QGj:3  
  `FM^)(wT  
public : A{Q:,S)  
+t XOP|X  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} 1y5$  
~|~j01#  
template < typename T > /M "E5  
  struct result_1 '{:Yg3K  
  { k99ANW  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; Uwqm?]  
} ; a/wkc*}}/  
\o j#*aL^  
template < typename T1, typename T2 > (g@e=m7Q  
  struct result_2 zz4A,XrD  
  { rn?:utP  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;  }[<eg>9#  
} ; ~xg1mS9d  
Q`}n; DV  
template < typename T1, typename T2 > QAy9RQ0  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const \ns#l@B  
  { #)BdN  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); hFjXgpz5  
} Tx7YHE6{  
t*)-p:29h  
template < typename T > 1+^L,-k!  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const :>[;XT<  
  { 5)yQrS !{:  
  return OpClass::execute(lt(t)); sQS2U6  
} ^m   
EO;f`s)t  
} ; fx QN  
?7cF_Zvve  
M9@#W"  
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 M#qZ0JT4  
好啦,现在才真正完美了。 *S.2p*Vd  
现在在picker里面就可以这么添加了: P~0d'Oi  
O>Nop5#o  
template < typename Right > kgz2/,  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const ?6 "F.\ O@  
  { %Iv0<oU  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); URW'*\Xjb  
} .Wq`q F(;  
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。 oWpy ^=D_  
S`"M;%T  
U jC$Mi`O  
BV&}(9z  
LTY@}o]\U  
十. bind >Tld:  
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。 0=8.8LnN(  
先来分析一下一段例子 F^=|NlU&%  
5U[;T]{)e  
v5t`?+e  
int foo( int x, int y) { return x - y;} y)v'0q  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 h@z(yB j:0  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 Qko}rd_M  
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。 f#l/N%VoBZ  
我们来写个简单的。 *4^!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: 6!i0ioZzi0  
对于函数对象类的版本: g2hxWf"  
2WIbu-"l  
template < typename Func > `\&qk)ZP  
struct functor_trait 48n>[ FMSR  
  { w<awCp  
typedef typename Func::result_type result_type; N2}].}  
} ; zu}h3n5  
对于无参数函数的版本: %&^F.JTt\  
N L]:<FG  
template < typename Ret > 7;n'4LIa9  
struct functor_trait < Ret ( * )() > ~"5WQK`@  
  { S{z%Q  
typedef Ret result_type; (0"9562  
} ; #4''Cs  
对于单参数函数的版本: WW;S  
XTyn[n  
template < typename Ret, typename V1 > 8*)zoT*A  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > (G"b)"Qum  
  { T.HI $(d  
typedef Ret result_type; EG0NikT?  
} ; / GJ"##<  
对于双参数函数的版本: j*$GP'Df3  
{P(Z{9u%  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > -?!Z/#i4  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > /wCeeG,<  
  { ?}B9=R$Pi  
typedef Ret result_type; a7q-*%+d5  
} ; +iwNM+K/gQ  
等等。。。 Gz!72H  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy -^;G^Uq6=  
)j@k[}R#g  
template < typename Func > }{Lf 4|8  
struct func_return -b(:kAwStk  
  { &^4W+I{H  
template < typename T > 5\f*xY  
  struct result_1 ^?toTU   
  { qEf )TW(  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; mxQS9y  
} ; s+^o[R T3  
>lyUr*4PX  
template < typename T1, typename T2 > X<(h)&E  
  struct result_2 i2$U##-ro]  
  { (J<@e!@NE  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; )u ]<8  
} ; Tc\^=e^N?  
} ; S_6`.@B}  
7esG$sVj(  
$K,rVTU  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 2X)E3V/*  
Z[AJat@H  
template < typename Func, typename aPicker > E] t:_v  
class binder_1 J(M0t~RZ  
  { ez86+  
Func fn; f8N  
aPicker pk; xvjHGgWSxc  
public : QhZ!A?':U  
/43DR;4  
template < typename T > "a`0s_F,^  
  struct result_1 JO7IzD\  
  { BaiC;&(   
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; YT, 1E>rd  
} ; >H5BY9]I  
v>)[NAY9  
template < typename T1, typename T2 > +tkd($//  
  struct result_2 m3 (fr  
  { M5exo   
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; 2v`VtV|B  
} ; VuJth  
zG@9-s* L  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} F>n<;<  
,Xk8{ =  
template < typename T > .(CzsupY_q  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 'iMI&?8u  
  { ,$vc*}yI0  
  return fn(pk(t)); 4VaUa8 D  
} x;Dr40wD@y  
template < typename T1, typename T2 > k%:]PQjYT  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const #&r^~>,#L-  
  { AWQwpaj-  
  return fn(pk(t1, t2)); dm.?-u;C  
} Ej'a G   
} ; 1oj7R7  
WU#bA|Cf  
j^iH[pN] \  
一目了然不是么? L\_8}\  
最后实现bind +#1WOQfAD  
$./JA) `  
SP HeI@i  
template < typename Func, typename aPicker > ~LO MwMHl  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) vCbqZdy?  
  { 4p>@UB&U  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); 9Wx q  
} 5[X^1  
;5"r)F+P  
2个以上参数的bind可以同理实现。 ]ueq&|  
另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。 [:g6gAuh,  
bMkn(_H)\  
十一. phoenix +*)B;)P  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: )V)4N[?GC  
#dW$"u   
for_each(v.begin(), v.end(), -Q 6W`*8  
( cy^6g? ew  
do_ qdZn9i  
[ 4^70r9hV9  
  cout << _1 <<   " , " fgn*3 pg  
] .yi.GRk  
.while_( -- _1), xE;fM\7pu  
cout << var( " \n " ) o0s+ roiD  
) LL9Mty,  
); i0p"q p  
MV9{>xX  
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: Jev@IORN\  
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 K+h.{  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 \^N9Q9{7]  
那么我们就照着这个思路来实现吧: 6=A ++H @  
j*W]^uT,  
5>}L3r>a;  
template < typename Cond, typename Actor > {U^mL6=&v  
class do_while <diI*H<G  
  { }4_izKS  
Cond cd; 7i 334iQZ  
Actor act; te" 8ZmJ  
public : a4g=cs<9}  
template < typename T > vWe)cJ  
  struct result_1 Ik;~u8j1e  
  { ,589/xTA@  
  typedef int result_type; z56W5g2  
} ; _QY0j%W  
8"8sI  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} x*BfRj  
1K^/@^  
template < typename T > ^x 4,}'(  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const  <MvFAuAT  
  { I+`~6  
  do Cd|V<BB9  
    { v{?9PRf\s  
  act(t); w4(DR?[nC  
  } w`>xK sKW>  
  while (cd(t)); d<7xSRC   
  return   0 ; x-y=Jor  
} QhpE2ICU  
} ; Z?"Pkc.Ei  
3gv>AgG  
UvQxtT]  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). 7OC ,KgJ3  
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。 qG=`'%,m  
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。 2R2Z6}  
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。 /=m=i%& #  
下面就是产生这个functor的类: db.iMBki  
P>4(+s  
/:yKa=$  
template < typename Actor > =\:YNP/  
class do_while_actor `jP\*k`~]  
  { 2!]':(8mR  
Actor act; !WVF{L,/I  
public : q3scz  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} pN*>A^  
AU-/-h=Mr  
template < typename Cond > f*oL8"?u&  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; fKrOz! b  
} ; wG^{Jf&@$  
5"XcVH4g  
oh& P Q{  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 {T:2+iS9:  
最后,是那个do_ ]lZ!en  
InPq1AH  
;"joebZ/  
class do_while_invoker E@ t~juF!  
  { +(cs,?`\  
public : TmzEZ<} &7  
template < typename Actor > x,>@IEN7  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const zpg*hlv  
  { 9-bDgzk   
  return do_while_actor < Actor > (act); #<v3G)|aS  
} RMLs(?e  
} do_; DJrA@hm/Y  
s'} oVx]  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? gtCd#t'(V  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 q7m-} mBN~  
最后来说说怎么处理break和continue !y4o^Su[  
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。 -fG;`N5U  
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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