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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda 833KU_ N  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 pB;)H ii\  
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, .dwb@$  
6T0[ ~@g5  
9MA/nybI  
v`evuJ\3  
  class filler eU?SLIof[{  
  { H~JPsS;  
public : "mr;!"LA  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} fl>*>)6pm  
} ; \Tq Km  
T(%U$ea-S  
289teU  
这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决: n.P$7%G`2  
{t`UV,  
jrT5Rw_}q  
F }l_=  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); Wo&10S w  
f@&C \  
'^ "6EF.R  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 hyv*+FV;  
X+"8yZz3?  
)$V}tr!  
\ a18Hp|%  
二. 战前分析 Ag QR"Nu6  
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。 a.QF`J4"'  
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 zbn0)JO  
!^BXai/  
[Dd?c,5AD  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); 95jJ"4a+  
  /* --------------------------------------------- */ <kIg>+  
vector < int *> vp( 10 ); v]+,kbT  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); } _Yk.@J5  
/* --------------------------------------------- */ SOQm>\U'i  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); 8 St`,Tq)  
/* --------------------------------------------- */ <_&tP=h  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); 'PTWC.C?9  
  /* --------------------------------------------- */ . OA_)J7  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); $$8xdv#  
/* --------------------------------------------- */ f!2`N  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); w A<JJ_R  
d4<Ic#  
uV?[eiezD0  
)>08{7  
看了之后,我们可以思考一些问题: sXxF5&AF0  
1._1, _2是什么? OO5k _J  
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。 *L> gZ`Q  
2._1 = 1是在做什么? `~Nd4EA)2  
既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。 NMb`d0;(  
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。 A; Rr#q<  
oW3{&vfz  
9NvV{WI-1  
三. 动工 ^50#R< Ny  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: XmN3[j  
J/Ki]T9  
8_WFSF^  
>Z ZX]#=I  
template < typename T > CI$pPY<u1  
class assignment _ q`$W9M+k  
  { c!"&E\F  
T value; 4{H>V_9zs  
public : J@'}lG  
assignment( const T & v) : value(v) {} Y0iL+=[k`m  
template < typename T2 > UV8,SSDTV  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } l9 RjxO.~U  
} ; f;M7y:A8q,  
m5Gt8Z 6a  
44_7gOZ  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 xh Sp<|X_  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment vG9A'R'P  
,W"Q)cL  
|NFX"wv:c<  
>AIkkQT  
  class holder ]v96Q/a  
  { ZVu&q{s,  
public : %9hzz5#  
template < typename T > Zn&S7a>7  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const ;7CE{/Bq.p  
  { >(+g:p  
  return assignment < T > (t); Dn;6O  
} hKP!;R  
} ; 2lPj%i 5  
16=tHo8|  
Z"rrbN1  
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: G\3@QgyQ  
|,rIB  
  static holder _1; H/m -$;cF3  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 gd3~R+Kd  
`ro~l_U;A  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); ~ldqg2c  
而不用手动写一个函数对象。 xv;'27mUt  
+BcJHNIB  
v#i,pBj  
2OFrv=F  
四. 问题分析 3]Rb2$p[=  
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。  J5 PXmL  
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。  boAu  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 NFpR jC?  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 ~*R"WiDtI  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 b#cXn4<3D  
_hlLM,p  
五. 问题1:一致性 @#[<5ld  
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]+'{Ci@  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 Ru8k2d$B  
nE+OBdl  
struct holder tM3eB= .*  
  { D4WvRxki  
  // "i/ l'  
  template < typename T > Oi# F  
T &   operator ()( const T & r) const xu[6h?u(h8  
  { 8/cD7O  
  return (T & )r; Y(QLlJ*)/  
} NU>={9!  
} ; u'}SaX]0  
m3zmyw}  
这样的话assignment也必须相应改动: `?)ivy>\:  
kd^CZ;O  
template < typename Left, typename Right > IfF@$eO  
class assignment `0a=A#]1o  
  { /Zs;dam  
Left l; 1s5F jD?M  
Right r; lJHV c"*/  
public : ^b)8l  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} g/Q hI  
template < typename T2 > Cisv**9  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } $oKT-G  
} ; <RzGxhT  
D0Cs g39  
同时,holder的operator=也需要改动: 2 t'^  
&wc% mQV  
template < typename T > 8z\v|-%Z  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const ir^%9amh  
  { g_8Bhe"ik  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); ;w,+x 7  
} 8nn%wps  
.*+?]  
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。 9Qja|;  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 CD|)TXy  
PMPB}-d  
return l(rhs) = r; $|~YXH~O  
在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。 f?)BAah  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: y>}dKbCN  
S !Dq8  
template < typename Tp > ,n&@O,XGy  
class constant_t D{1k{/cF  
  { Z6@W)QX  
  const Tp t; 'r_{T=  
public : *h59Vaoc  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} {=n-S2%  
template < typename T > ;OjxEXaq  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const x>MrB  
  { `uL^!-  
  return t; -yKx"Q9F  
} yhnhORSY;  
} ; + ;u<tA  
)+ }\NCFh  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 D*!p8J8Ku  
下面就可以修改holder的operator=了 Ak(_![Q:q\  
{s^vAD<~x3  
template < typename T > s~OGl PK  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const uA]Z"  
  { OhUEp g[  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); ]ADj 9  
} uLok0"}  
@uru4>1_dy  
同时也要修改assignment的operator() ktQMkEj#  
YK(I '  
template < typename T2 > ]P lD e8  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } ~dkN`1$v  
现在代码看起来就很一致了。 %mLQ'$  
bvVEV  
六. 问题2:链式操作 -"m4 A0  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 l)@Zuh  
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。 alu3CE  
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。 Q4;eN w  
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。 >^mNIfdE^=  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct !ho~@sc{W  
1eiV[z$?  
template < typename T > 3{wr*L1%-~  
struct result_1 3Yu1ZuIR  
  { A6D.bJ)  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; 5LJUD>f9 Z  
} ; L< 3U)Gp  
4x8e~/  
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: 7S"W7O1>  
{J_1.uN=  
template < typename T > !YJfP@"e6r  
struct   ref =*K~U# uoC  
  { |^ z?(?w  
typedef T & reference; VXr'Z  
} ; ){ywk  
template < typename T > $nX4!X  
struct   ref < T &> SRL`!  
  { sfLH[Q?  
typedef T & reference; 3awh>1N2 W  
} ; ;%u'w;sgq  
+C`h*%BW  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: y_aKW4L+  
gWlv;oq  
template < typename T > WJCh{Xn%*  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const uK_Q l\d  
  { aI8k:FK"  
  return l(t) = r(t); :Bk!YK  
} cY&SKV#  
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。 G-5wv  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 kVu8/*Q  
bwH l}3  
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 G8Hj<3`  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: Q<TD5t9  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 y]1:IJL2;  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 TRB)cJZ?  
最后的布局是: if|j)h&  
                Add KC@F"/h`/  
              /   \ aD5jy  
            Divide   5 ",U>;`  
            /   \ Y\CR*om!W  
          _1     3 _,S L;*G4|  
似乎一切都解决了?不。 T(< [k:`  
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。 8#NI`s*  
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。 qx#k()E.U  
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: oH;0_!  
sY @S  
template < typename Right > ohI>\  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const WD"3W)!  
Right & rt) const -K+" :kiS  
  { eh`sfH  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); @y )'h]d  
} d[h2Y/AR  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 'A#`,^]uLF  
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。 -c%K_2`  
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。 PQ}q5?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。 RPb/U8  
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。 Vfm (K  
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? 1h.Ypz u  
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: ho 5mH{"OV  
`R}q&|o7<  
template < class Action > n veHLHvC7  
class picker : public Action .=y-T=}  
  { - v\n0Jt  
public : Zd2B4~V  
picker( const Action & act) : Action(act) {} Gp0B^^H$  
  // all the operator overloaded zQ;jaS3 hf  
} ; {'.[N79xP  
O'<5PwhG  
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。 x,f=J4yco  
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: wi7a_^{  
5>E]C=maD  
template < typename Right > ?{@UB*  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const 1qEpQ.:](  
  { MfX1&/Z+  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); {8'f>YP  
} C'6 yt  
X(sN+7DOV  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > Ec44JD  
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。 (\CT "u-  
f)~j'e  
template < typename T >   struct picker_maker 9 -Y.8:A`  
  {  3M5+!H  
typedef picker < constant_t < T >   > result; K>!+5A$6i  
} ; NJ^H"FLS:  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > h($XR+!#  
  { +pGkeZX  
typedef picker < T > result; K?M{=$N  
} ; 17-D\ +}  
C-vFl[@a0  
下面总的结构就有了: ("G _{tVU  
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。 -tQi~Y[]  
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。 sZ-A~X@g  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 <Cbah%X  
至此链式操作完美实现。 /QA:`_</oh  
aan)yP  
QYm]&;EI  
七. 问题3 Gr1WBYK  
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。 **oa R  
7W)*IJ  
template < typename T1, typename T2 > Ukf4Q\@w  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const X?2ub/Nr#Y  
  { E%A] 8y7  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); {S+  $C  
} hkifd4#  
+prr~vgE  
很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2: 3RwDIk?>%  
rA=iBb3`  
template < typename T1, typename T2 > nUp, %z[  
struct result_2 ~\UH`_83[  
  { RDX$Wy$@L  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; E%B:6  
} ; ;x]CaG)f  
K\bA[5+N  
显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢? ,Pq@{i#  
这个差事就留给了holder自己。 6~:eO(pK l  
    nfL-E:n=  
*OX;ZQg0  
template < int Order > "@P)  
class holder; m1d*Lt>F@  
template <> Kd<c'!  
class holder < 1 > " [Z'n9C  
  { )<<}8Fs  
public : i4Ps#R_wx  
template < typename T > &bIE"ZBjt  
  struct result_1 LqDj4[}  
  { !=-{$& {  
  typedef T & result; fz9 ,p;b  
} ; vtm?x,h  
template < typename T1, typename T2 > q6A"+w,N  
  struct result_2 :1O49g3R  
  { h(<2{%j  
  typedef T1 & result; ^V5VRGq  
} ; JemB[  
template < typename T > Te\i;7;4u  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const pGwBhZnb>  
  { 2r =8&~9z  
  return (T & )r; \$Jz26 -n  
} ./Y5Vk#Rp\  
template < typename T1, typename T2 > P+9%(S)L3  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const i]8+JG6  
  { y3^>a5z!x  
  return (T1 & )r1; A9D vU)1  
} $G,#nh2 oD  
} ; n'i~1pM,?  
1kX>sajp~  
template <> @v:p)|Ne;  
class holder < 2 > (E*pM$  
  { /x2MW5H  
public : dPVl\<L1  
template < typename T > HZ_,f"22  
  struct result_1 n _H]*~4F  
  { R9-Ps qmF  
  typedef T & result; ]:K[{3iM  
} ; v 7g?  
template < typename T1, typename T2 > DJ]GM|?  
  struct result_2 5N5Deb#V  
  { #rps2nf.j  
  typedef T2 & result; v}>5!*  
} ; 0v"h /  
template < typename T > /XeCJxo8  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const ws_/F  
  { O{Y_j&1  
  return (T & )r; x&['g*[L0  
} 01br l^5K  
template < typename T1, typename T2 > B]_NI=d  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const ZD`9Ez)5  
  { (Y[q2b  
  return (T2 & )r2; ;_TPJy  
} vIK+18v7  
} ; 7)FI_uW  
Y/Dah*  
Ln3<r&&Jz  
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> >。 Y6R+i0guz  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: =Felo8+   
首先 assignment::operator(int, int)被调用: iN]#XIQ%  
b-Uy&+:X*d  
return l(i, j) = r(i, j); |s}7<A  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) =D}]|ie  
(& =gM  
  return ( int & )i; =0" Zse,  
  return ( int & )j; 6M)4v{F  
最后执行i = j; 1|Q-|jq`  
可见,参数被正确的选择了。 $!m (S&f  
wpW3%r;9  
IMF9eS{L  
Dau'VtzN  
Bq# l8u  
八. 中期总结 exfJm'R?n  
目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事: )r +o51gp  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 q'zV9  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 /bBFPrW  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor tAxS1<T4  
TM?RH{(r  
:OFL@byS  
wgV?1S>Z  
>oOZDuj   
<aVfgVS  
九. 简化 P+/6-CJ  
很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。 {YT@$K]w,  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 !92zC._  
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: c1CUG1i  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 +o*&JoC  
  +-*/&|^等 ~a RK=i$F  
2. 返回引用。 9U=~t%qW$  
  =,各种复合赋值等 ?yq $ >Qba  
3. 返回固定类型。 '4 x uH3  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) -$0w-M8'  
4. 原样返回。 Z'ZN^j{  
  operator, KgCQ4w9  
5. 返回解引用的类型。 HT@/0MF{J  
  operator*(单目) 0)Wrfa  
6. 返回地址。 /CT g3Q"KQ  
  operator&(单目) P m}  
7. 下表访问返回类型。 ex}6(;7)O  
  operator[] ]|#%`p56  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 FfET 45"l  
  operator<<和operator>> <lxE^M  
~,: FZ1wh  
OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。 gb,X"ODq  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: g5,Bj  
_R ] qoUw;  
template < typename Left > >qT4'1S*g  
struct value_return Fb:Z.  
  { ^7zXi xp  
template < typename T > 54geU?p0  
  struct result_1 x,~ys4  
  { =yy7P[D  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; 5[\LQtM  
} ; ]!=,8dY  
D$W09ng-  
template < typename T1, typename T2 > tc2e)WZP  
  struct result_2 N*CcJp{Q  
  { lgL|[ik`  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; n\x@~ SzrX  
} ; JF%_8Ye5  
} ; M6mJ'Q482  
ZY Ci&l  
p~!UE/V  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait fSL'+l3  
DGY?4r7>y  
下面我们来剥离functor中的operator() S.$/uDwo  
首先operator里面的代码全是下面的形式: P+j5_V{\b  
q4wS<, 3  
return l(t) op r(t) XzH"dDAVE  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) c|,6(4j>$  
return op l(t) rgOc+[X  
return op l(t1, t2) [fjP.kw;J  
return l(t) op ( ;(DI^Un8  
return l(t1, t2) op dRXEF6G  
return l(t)[r(t)] FWJhi$\:D]  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] UOwEA9q%  
E2Jmo5yJR  
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: S~+er{,ht4  
单目: return f(l(t), r(t)); |_ u  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); TTSyDl  
双目: return f(l(t)); 1[&V6=n  
return f(l(t1, t2)); }kK6"]Tj  
下面就是f的实现,以operator/为例 %x2_njDd  
#3WKm*T/  
struct meta_divide F=qG +T  
  { %Uz 5Ve  
template < typename T1, typename T2 > c'gV  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) Z<2j#rd  
  { 3{j&J-  
  return t1 / t2; )^^Eh=Kbj  
} $afE= qC*  
} ; E/6@>.T?'  
q]qKU`m!Q`  
这个工作可以让宏来做: {|Pg]#Wi&  
\F }s"#  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ j0F'I*Z3  
template < typename T1, typename T2 > \ P nxxW?  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; R | &+g\{;  
以后可以直接用 zx7g5;J  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) #XaTUT  
来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数 w '<8l w  
(ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。) zK P{A Sk  
A/%+AH(  
)PNeJf|@  
下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体 q#n0!5Lv2  
oieZopYA  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > Up/s)8$.  
class unary_op : public Rettype E7K(I ?  
  { NGYUZ\m  
    Left l; `]q>A']Dl  
public : hj_%'kk-A  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} y`n'>F11  
x2M'!VK>n1  
template < typename T > d;-/F b{4  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const Y4 <  
      { XC D&Im  
      return FuncType::execute(l(t)); -hpJL\ng  
    } P`$"B0B)  
yL#bZ9W }  
    template < typename T1, typename T2 > JTw3uM, e  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ~$PQ8[=  
      { :4(.S<fH)-  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); uoIvFcb^  
    } D_W,Jmet  
} ; o_K. +^$  
Z|h&Zd1z  
!|1GraiS  
同样还可以申明一个binary_op VX`E7Sf!}  
IQ`#M~:  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > ju AUeGT  
class binary_op : public Rettype O6[,K1,  
  { Y5Ub[o  
    Left l; DAPbFY9  
Right r; #RG/B2  
public : j?YZOO>X  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} V\ 7O)g  
"/O`#Do/  
template < typename T > 9AxeA2/X  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const heAbxs  
      { J'%  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); n'&Cr0{  
    } B}(+\Q$I  
has \W\(  
    template < typename T1, typename T2 > (eOzntp8  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const +] .Zs<  
      { <yxEGjm  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); M u>G gQSZ  
    } $eI=5   
} ;  bK7j"  
sI7<rI.t){  
K)z! e;r  
很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮 R`_RcHY:  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 h]DS$WZ  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) 3%g\)Cs  
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。 R43yr+p  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! ^hpdre"  
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。。。 aQzu[N  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 i"#36CVT~  
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) ?3x7_=4t@  
下面是修改过的unary_op "-pQL )f  
4t%g:9]vr  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > g^V4+3v|a'  
class unary_op rr@S|k:|  
  { ~ .FZF  
Left l; zB8 @Wl  
  " ^t3VjN  
public : u+&t"B  
-UHa;W H  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} @F+zME   
7u9]BhcFv?  
template < typename T > sO5~!W>Z  
  struct result_1 (sXR@Ce$  
  { VdVUYp  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; 0E6tH& ;>  
} ; Jvk!a~e  
DvBL #iC   
template < typename T1, typename T2 > y rSTU-5u  
  struct result_2 L=ala1{O  
  { H\zV/1~Y  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; .%.bIT  
} ; V*uoGWL]+  
l;N?*2zm[  
template < typename T1, typename T2 > ?gp:uxq,.  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const * [\H)Lz  
  { 0""t`y&  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); i #uc  
} ?!h jI;_&  
) r8yt}  
template < typename T > &vDK6w,  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const GW]b[l  
  { }# ~DX!Sj  
  return OpClass::execute(lt(t)); Fp_?1 y  
} sS 5aJ}Qs  
l"I G;qO.  
} ; yXuF<+CJ  
z NF.nS}:  
;^Q - 1  
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 $50/wb6s  
好啦,现在才真正完美了。 Gk!06   
现在在picker里面就可以这么添加了: $P9'"a)Lm  
yX^/Oc@j  
template < typename Right > Rh[%UNl  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const #6'x-Z_  
  { &!@7+'])  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); J6WyFtlyLc  
} $jpAnZR- /  
有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。 7S +YQ$_  
B4hT(;k  
b3>`%?A  
i'[o,dbE  
0|RFsJ"  
十. bind [&tN(K9*  
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。 !\)9fOLs  
先来分析一下一段例子 9Y6Ear .W  
XLog+F$`  
%^5|3l3y  
int foo( int x, int y) { return x - y;} ;;A8TcE '  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 4iXB`@k  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 R\^n2gK  
可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。 u%o2BLx  
我们来写个简单的。 4RLuv?,)~  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: TJ&Z/k3-  
对于函数对象类的版本: mbij& 0  
O|5Z-r0<  
template < typename Func > _P^ xX'v  
struct functor_trait ,#NH]T`c1  
  { C78V/{  
typedef typename Func::result_type result_type; Y(qyuS3h~*  
} ; sX8?U,u  
对于无参数函数的版本: 7U@;X~c  
U_X/  
template < typename Ret > w7(jSPB  
struct functor_trait < Ret ( * )() > 1x"S^j   
  { X\ Y:9^5  
typedef Ret result_type; zqDG#}3f^  
} ; STr&"9c  
对于单参数函数的版本: p$qpC$F  
c{qoASc?  
template < typename Ret, typename V1 > x#-+//  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > l"C)Ia&/  
  { m(B,a,g<  
typedef Ret result_type; */T.]^  
} ; L\CufAN  
对于双参数函数的版本: myR}~Cj;q  
K&\3j-8^  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > =b{!p|  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > W=[.. d  
  { /C'dW  
typedef Ret result_type; e >OYJd0s  
} ; xu]>TC1  
等等。。。 j06Xz\c  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy B%.XWW$  
J:N4F.o&K  
template < typename Func > 0~)_/yx?S  
struct func_return +&U{>?.u  
  { |JR;E$  
template < typename T > 2tEA8F~k  
  struct result_1 v0d<P2ix  
  { Ykt{]#  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; 5S;|U&f|  
} ; H.n+CR  
}Q=@$YIesD  
template < typename T1, typename T2 > "TLY:V  
  struct result_2 uoryxKRjc~  
  { K|OowM4tv  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; _olhCLIR-  
} ; 3BTXX0yx  
} ; |X'Pa9u  
 Uu<Tn#nb  
"EE=j$8u+  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 wG, "ZN  
k~ YZT 8  
template < typename Func, typename aPicker > k=7+JI"J  
class binder_1 "1-|ahW  
  { `:4\RcTb/  
Func fn; [i  ]  
aPicker pk; Q9\6Pn ]T  
public : ,.g9HO/R1  
ssWSY(j]  
template < typename T > x}c%8dO#J  
  struct result_1 F1q a`j^'  
  { *<5zMSZO  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; Y!+q3`-%T  
} ; q%RPA e  
E&RiEhuv  
template < typename T1, typename T2 > 0Xke26ga  
  struct result_2 T VuDK  
  { ,rO>5$w.  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; jgkJF[t`  
} ; DNh{J^S"}w  
]Zj6W9]m  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} .;:jGe(  
nJ ZQRRa:C  
template < typename T > C4`u3S  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const Py3Y*YP  
  { bM9:h  
  return fn(pk(t)); o|FY-+  
} h|DKD.  
template < typename T1, typename T2 > RyJN=;5p  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const PN +<C7/  
  { fV\ eksBF  
  return fn(pk(t1, t2)); ?11\@d  
} gOE3x^X*{  
} ; CQ(;L{}  
xIrRFK9[Q  
(ohza<X;6  
一目了然不是么? <]/z45?  
最后实现bind us:V\V  
jW?siQO^  
0D\b;ju<  
template < typename Func, typename aPicker > =N +Ou5D  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) EZz`pE  
  { }EW@/; kC  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); D+y_&+&,t  
} fuwv,[m  
<gdKuoY  
2个以上参数的bind可以同理实现。 p-6(>,+E[  
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。 /{j")  
oI!L2  
十一. phoenix @ZD/y %e  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: T9c=As_EM  
q,W6wM;,E  
for_each(v.begin(), v.end(), *>ilT5q  
( L&i_  
do_ )/:r $n7  
[ Pdg%:aY  
  cout << _1 <<   " , " 1VH$l(7IQ  
] mJ>@Dh3>G  
.while_( -- _1), bhI yq4N  
cout << var( " \n " ) @aA1=9-L  
) -quWnn/  
); CQLh;W`Dc  
gEE6O%]g  
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: CUS^j  
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_jTR[dY  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 "DW; 6<m  
那么我们就照着这个思路来实现吧: GmA5E  
mp{r$tc  
iTt#%Fs)4M  
template < typename Cond, typename Actor > e^Ds|}{V  
class do_while WLb *\  
  { u_5O<UP5  
Cond cd; xyoh B#'W  
Actor act; zeXMi:X  
public : ~4{E0om@  
template < typename T > LGOeBEAMV^  
  struct result_1 &SzLEbU!  
  { 5&uS700  
  typedef int result_type; 7\q_^  
} ; E rf$WPA  
Cw=wU/)  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} dXe. 5XC  
,r,~1oV<"  
template < typename T > &I[ITp6y 0  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const I3 %P_oW'  
  { Qoj}]jve  
  do 8Jz/'  
    { a-`OE"  
  act(t); is3nLm(  
  } %Ps DS  
  while (cd(t)); QSn%~o05  
  return   0 ; 4E Hb  
} NjTVinz  
} ; sH^?v0^a  
h-XMr_F  
2Qoj>Wy{  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). A0NNB%4|/  
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。 tGKIJ`w*h  
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。 ~~.v*C[  
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。 U#B,Q6~  
下面就是产生这个functor的类: C~2/ 5  
[":[\D'  
:qx>P_&y}z  
template < typename Actor > R|Oy/RGY$  
class do_while_actor 5 i1T?  
  { ! ~' \Ey  
Actor act; Kb_R "b3v  
public : &M)S~Hb^  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} a.|4`*1[;  
c=YJ:&/5&  
template < typename Cond > b&$ ?.z  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; =A6/D    
} ; `0r=ND5.  
X^tVq..0  
oCLs"L-r{  
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 vDl=.  
最后,是那个do_ G-U%  
|~! R5|Q  
CS 7"mE`{  
class do_while_invoker u}QB-oU  
  { Dm@wTt8N(  
public : XUD/\MoV  
template < typename Actor > ub "(,k P  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const s$Il;  
  { {__Z\D2I  
  return do_while_actor < Actor > (act); 1}E`K#  
} x8a?I T.  
} do_; SL;\S74  
0Fw0#eE  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? Ozk^B{{o  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 +uF!.!}  
最后来说说怎么处理break和continue ~Od4( }/G  
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。 Sx,O)  
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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